Com o VMware vSAN 8 Update 2 GA agora, os clientes do vSAN provavelmente estão prontos para dar o salto para a nova arquitetura de armazenamento.
Este relatório é patrocinado pela Western Digital. Todas as visões e opiniões expressas neste relatório baseiam-se na nossa visão imparcial do(s) produto(s) em consideração.
O VMware vSAN 8 anunciou uma grande atualização para o principal produto HCI da empresa, melhorando a eficiência, a escalabilidade e o desempenho. Desde o lançamento inicial, o vSAN 8 passou por duas atualizações que aprimoram a história. Fundamental no vSAN 8 é a Express Storage Architecture (ESA), uma nova alternativa à Original Storage Architecture (OSA), que simplifica o layout de armazenamento e muitas outras melhorias.
Cluster VMware vSAN ESA
Com o vSAN 8 Update 2 disponível, muitas empresas estão se aproximando de uma decisão sobre qual implantação do vSAN realizar. Dessa forma, queríamos entender melhor o perfil de desempenho do vSAN 8 ESA combinado com servidores modernos, flash e rede.
Servidores Dell R6625 – SSDs Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe
Começamos com 32 SSDs Ultrastar DC SN655 NVMe da Western Digital, quatro servidores Dell PowerEdge R6625 e uma malha de 100 GbE. Mas antes de nos aprofundarmos nos vários resultados de configuração de RAID e de unidade, vamos fazer uma introdução rápida sobre o vSAN 8 ESA e por que essa mudança de arquitetura é tão significativa.
O que o vSAN 8 ESA traz para a mesa?
O vSAN 8 da VMware, com ESA, marca um avanço significativo na tecnologia de armazenamento. Esta nova arquitetura, adaptada para explorar todo o potencial do hardware moderno, oferece eficiência, escalabilidade e desempenho sem precedentes. Refletindo a evolução do armazenamento empresarial, desde a mídia giratória tradicional até o flash NAND avançado, a ESA aproveita as interfaces NVMe para maior capacidade e velocidade a custos reduzidos. A mudança na tecnologia de hardware, o aumento da contagem de núcleos de CPU do servidor e os recursos avançados de rede têm sido a força motriz por trás da introdução do ESA, garantindo que ele atenda às demandas empresariais contemporâneas por soluções de armazenamento de alto desempenho.
O ESA no vSAN 8 se destaca por suas melhorias de desempenho e capacidade. O caminho de gravação adaptável no ESA atende a vários tamanhos de E/S, otimizando os processos de gravação de dados, o que é particularmente benéfico para dispositivos flash. Isso resulta em menor latência e desempenho consistente para máquinas virtuais. Além disso, o novo sistema de arquivos estruturado em log do ESA e as otimizações de caminho IO reduzem significativamente a amplificação e a latência de gravação. O ESA maximiza a capacidade dos dispositivos eliminando a necessidade de dispositivos de cache dedicados, reduzindo o custo geral por gigabyte. Estas características sublinham o papel da ESA no fornecimento de soluções de armazenamento eficientes e de alta capacidade a um preço acessível.
Outro aspecto importante do ESA é a eficiência de recursos, proporcionando desempenho robusto e eficiência de espaço enquanto consome menos recursos de CPU. Essa eficiência é vital no gerenciamento econômico de grandes volumes de dados. Apesar do seu alto desempenho, o ESA incorre em sobrecargas de capacidade de armazenamento para metadados, sistemas de arquivos e resiliência. No entanto, ele lida com essas despesas de forma eficiente para maximizar a capacidade utilizável. Além disso, a VMware oferece flexibilidade aos seus clientes, permitindo-lhes escolher entre a arquitetura de armazenamento original e o ESA, atendendo às necessidades de armazenamento atuais e futuras. Esta flexibilidade, combinada com os recursos avançados da ESA, posiciona o vSAN 8 da VMware como uma solução inovadora no cenário da tecnologia de armazenamento.
Mesmo com essa mudança significativa, os princípios fundamentais do vSAN e os casos de uso primários não mudam muito. O VMware vSAN continua a servir como uma solução de armazenamento versátil e totalmente integrada ao vSphere da VMware, encontrando aplicações generalizadas em diversas cargas de trabalho. Ele se destaca em ambientes de infraestrutura de desktop virtual (VDI), oferecendo armazenamento escalável e de alto desempenho para vários desktops virtuais. Em cenários como implantações de borda e escritório remoto/filial (ROBO), o vSAN simplifica a infraestrutura e as operações. O vSAN também pode ser ampliado, fornecendo a base para data centers definidos por software.
Plataforma de teste vSAN 8 atualização 2
Os SSDs NVMe de porta dupla Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 representam um avanço significativo na tecnologia de unidades de estado sólido, oferecendo alto desempenho, maior capacidade e confiabilidade robusta adaptada para ambientes corporativos exigentes. Essas unidades são particularmente adequadas para aplicações que exigem acesso e transferência de dados em alta velocidade, tornando-as a escolha ideal para integração com soluções VMware vSAN.
Performance
Os SSDs Western Digital Ultrastar DC SN655 aproveitam a interface PCIe Gen 4.0, proporcionando melhorias substanciais na largura de banda em comparação com seus antecessores Gen 3.0. Isto se traduz em taxas de transferência de dados mais rápidas, o que é crucial para aplicações que dependem de acesso e processamento rápido de dados. O recurso NVMe de porta dupla aumenta a confiabilidade e a disponibilidade, garantindo acesso ininterrupto aos dados mesmo durante uma falha na porta. Este design de porta dupla é particularmente benéfico para aplicações de missão crítica, onde o tempo de inatividade pode ter implicações significativas.
Capacidade e Eficiência
Com sua avançada tecnologia NAND, esses SSDs oferecem soluções de armazenamento de alta densidade. O aumento da capacidade de armazenamento é vital para empresas que lidam com grandes volumes de dados, como aqueles em análise de dados, computação em nuvem e ambientes virtualizados. A série Ultrastar DC SN655 também oferece melhor eficiência energética do que os modelos anteriores, contribuindo para custos operacionais mais baixos e uma pegada de carbono reduzida, uma consideração essencial para empresas ecologicamente conscientes.
Integração com VMware vSAN
O VMware vSAN se beneficia drasticamente da integração de SSDs Ultrastar DC SN655. O alto desempenho e a confiabilidade desses SSDs se alinham perfeitamente aos requisitos do vSAN para armazenamento eficiente, resiliente e escalável. Os ambientes VMware vSAN, conhecidos por seus requisitos de desempenho exigentes e imprevisíveis, podem aproveitar a velocidade e a consistência oferecidas pelo Ultrastar DC SN655 para garantir operação tranquila e alta disponibilidade.
Usar os Ultrastar DC SN655s com VMware vSAN também simplifica a implantação e o gerenciamento, pois essas unidades são projetadas para integração perfeita em uma variedade de ecossistemas. Essa facilidade de integração economiza tempo e reduz possíveis problemas, simplificando o gerenciamento de recursos de armazenamento virtualizados.
Os Dell PowerEdge R6625s têm muito a oferecer, o que os torna ideais para nosso caso de uso de VMware vSAN HCI. Do lado da computação, são servidores de soquete duplo, suportando poder de processamento suficiente para lidar com qualquer carga de trabalho. Em nossa configuração, temos CPUs duplas AMD EPYC 9554 de 64 núcleos com 128 GB de RAM por nó. O R6625 também suporta até dez SSDs NVMe de 2.5″, proporcionando-lhes uma história de boa densidade, embora nossa construção tenha se concentrado em quatro e oito SSDs por nó.
O PowerEdge R6625 oferece suporte a muitas opções do ponto de vista de rede, com um slot OCP 3.0 e três slots PCIe Gen5. Essa configuração nos permite aproveitar 100 GbE e além, com slots adicionais disponíveis para outros dispositivos. Falando em comutação, o Dell PowerSwitch S5232F-ON une esse cluster. É um switch multicamada 1U com 32 portas QSFP100 de 28 GbE e 2 portas SFP+ de 10 GbE.
Vale ressaltar aqui que o trabalho que realizamos neste relatório está em alguns componentes que ainda não estão no VMware vSAN HCI ou que não são oficialmente suportados pela Dell no momento. Dito isso, seguimos as práticas recomendadas da VMware para vSAN durante todos os testes e pedimos aos engenheiros do VMware vSAN que analisassem os dados.
Desempenho da atualização 8 do vSAN 2
Em nossa abordagem para testar o vSAN 8 da VMware com ESA, nos concentramos em uma configuração de quatro e oito SSDs por nó. Com quatro hosts, isso resultou em 16 ou 32 SSDs no total.
Aproveitamos Ethernet de 100 Gb no cluster, o que teoricamente nos permitiu focar no armazenamento NVMe para ver onde ele começa a saturar os recursos do sistema.
Outra variável que medimos neste relatório foi o impacto do RAID1 e do RAID5 no desempenho geral do armazenamento dentro do nosso cluster vSAN. Historicamente, o RAID1 tem sido uma política de armazenamento popular para implantações do vSAN. A configuração de implantação recomendada para o ESA é “Política padrão do vSAN ESA – RAID5”, que oferece quase o mesmo desempenho com capacidade muito maior. O RAID1 tem um impacto imediato de 50%, mas o RAID5 limita a sobrecarga de paridade, proporcionando muito mais capacidade utilizável.
Para medir o desempenho do nosso cluster VMware vSAN executando o ESXi 8 Update 2, aproveitamos o HCIbench. O HCIbench foi desenvolvido para simplificar o teste de clusters HCI, onde você precisa implantar VMs de trabalho, gerar vdisks e orquestrar testes em um cluster inteiro enquanto agrega todos esses resultados. Em nossos testes, usamos as seguintes configurações para nossas quatro configurações de ESA:
Implantação de VM HCIBench:
- 16 VMs
- 8 discos de dados de 50 GiB por VM
- 16 vCPUs por VM
- 8 GB de RAM por VM
- Duração do teste de 3600 segundos por carga de trabalho
- 8 threads por disco para cargas de trabalho sequenciais e 16 threads para cargas de trabalho aleatórias
| Western Digital Ultrastar DC SN655 vSAN DADOS ESA | 1024 mil MB/s de gravação sequencial | Leitura sequencial de 1024K MB/s | IOPS de gravação aleatória em 4K | IOPS de leitura aleatória em 4K | 8K aleatório 70/30 IOPS |
|---|---|---|---|---|---|
| vSAN ESA 4-SSD por nó RAID1 | 10,914 | 17,638 | 378,861 | 563,054 | 318,640 |
| vSAN ESA 4-SSD por nó RAID5 | 10,999 | 17,726 | 476,770 | 524,076 | 301,960 |
| vSAN ESA 8-SSD por nó RAID1 | 12,702 | 24,128 | 520,632 | 526,504 | 323,674 |
| vSAN ESA 8-SSD por nó RAID5 | 14,336 | 21,994 | 504,508 | 523,666 | 292,557 |
Dividimos os dados de desempenho em duas seções sobrepostas: quatro vs oito SSDs por nó e RAID1 vs RAID5. Em nossa comparação inicial, focamos no ponto em que o desempenho começa a saturar à medida que mais discos são adicionados ao cluster. Com quatro hosts, analisamos 16 SSDs no cluster em comparação com 32 quando aumentamos cada nó para oito SSDs. O segundo aspecto é a diferença significativa que a política ESA RAID1 faz em comparação com a política ESA RAID5 recomendada. Os benefícios de usar RAID5 são bastante óbvios: os usuários ganham uma enorme quantidade de capacidade disponível graças à política de proteção de dados, combinada com os densos SSDs Western Digital.
Percebemos algumas tendências surgindo ao analisarmos os dados coletados em nossos testes. Se você se concentrar na largura de banda total, o cluster VMware vSAN ESA teve um aumento significativo no desempenho ao passar de quatro para oito SSDs por nó. Medimos cerca de 10.9 GB/s em gravação sequencial nas configurações RAID1 e RAID5 com uma configuração de 4 SSD. Na leitura sequencial, medimos 17.6-17.7 GB/s nos modos RAID1 e RAID5. Mudando para cargas de trabalho aleatórias, descobrimos que o RAID5 tinha uma vantagem na configuração de 4 SSD, medindo 476K IOPS em gravação aleatória de 4K, em comparação com 379k IOPS no RAID1. Na leitura aleatória de 4K, ambas as configurações começaram a se aproximar, com o RAID1 medindo 563k IOPS a 524k IOPS no RAID5. Em 8K 70/30, a diferença foi muito mais próxima, com o RAID1 tendo uma borda medindo 319k IOPS versus 302k IOPS do RAID5.
Passando para oito SSDs por nó, observamos um aumento no desempenho, mas não dobrou o desempenho em comparação com quatro SSDs. Foi aqui que os limites superiores de desempenho do vSAN e o limite de largura de banda de 100 GbE em nossos nós começaram a aparecer. Sim, conexões de rede mais rápidas estão disponíveis, mas isso se distancia ainda mais da HCI e das implantações típicas de SMB/SME.
Em relação à largura de banda de gravação, o RAID5 teve a vantagem, medindo 14.3 GB/s contra 12.7 GB/s do RAID1. RAID1 liderou em largura de banda de leitura com 24.1 GB/s contra RAID5 com 22 GB/s. Com transferências de gravação aleatórias de 4K, RAID1 e RAID5 foram próximos, embora tenhamos medido 521K IOPS em R1 contra 505K IOPS em R5. Ao analisarmos o desempenho de leitura aleatória de 4K, nos deparamos com um limite de desempenho de cluster vSAN, onde quatro e oito configurações de SSD ficaram muito próximas umas das outras. Aqui, com nossa configuração de oito SSDs, medimos 527 mil IOPS em RAID1 com 524 mil IOPS em RAID5. Em 8K 70/30, o RAID1 teve a vantagem, com 324k IOPS versus 293k IOPS no RAID5.
É importante observar que com o VMware vSAN ESA, a configuração RAID1 versus RAID5 não é uma decisão imutável. É uma política de armazenamento aplicada no nível do VM vDisk, o que significa que ambos podem coexistir simultaneamente. Então, digamos que você tenha uma VM de banco de dados onde cada parte de E/S é importante; dê a isso uma política RAID1, onde todo o resto está no RAID5. Dessa forma, você otimiza a utilização do espaço da melhor forma possível.
Considerações Finais
O SSD NVMe de porta dupla Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 representa o próximo nível em armazenamento denso de nível empresarial, ao mesmo tempo que mantém o preço acessível pelo qual a Western Digital é conhecida. Ele vem no formato U.3, mas também é compatível com versões anteriores do U.2. Isso significa que administradores e engenheiros de dados podem aumentar a densidade de armazenamento com um formato familiar em servidores densos de 1U.
O aumento na densidade da capacidade também significa uma melhoria mais significativa na utilização de recursos de armazenamento para casos de uso, como o aumento do número de hosts virtualizados por SSD e a consolidação de conjuntos maiores de dados de aplicativos em menos unidades. Essas análises de big data e conjuntos de dados de IA/ML também se beneficiam da mudança para capacidades mais altas, desbloqueando baixa latência e maior rendimento do SSD SN655 NVMe, o que se traduz em tempo de obtenção de insights mais rápido e análises em tempo real.
Nossas descobertas de desempenho mostram que os SSDs Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe são adequados para implantações VMware vSAN 8 ESA, especialmente em relação a pequenas e médias empresas, borda, varejo e milhares de outros casos de uso. Para empresas que desejam começar com uma implantação pequena e crescer à medida que a demanda aumenta, descobrimos que apenas quatro SSDs Western Digital por nó ofereciam muito do desempenho em nossa configuração de oito SSD por nó, com muito espaço para crescer, e os aplicativos vSAN e a necessidade de dados aumenta. Isso ajuda a ampliar os orçamentos de TI, já que as organizações não precisam se comprometer demais com discos para alcançar métricas de desempenho, e adicionar SSDs ao vSAN não poderia ser mais fácil.
Com o VMware vSAN 8 Update 2 GA agora, os clientes do vSAN provavelmente estão prontos para dar o salto para a nova arquitetura de armazenamento. Há claramente muitos benefícios com o ESA, mas estamos mais satisfeitos com a simplicidade que o vSAN oferece agora; selecione os nós do servidor e os SSDs e pronto, com a mesma facilidade de uso “apontar e clicar” que o vSAN sempre proporcionou. Ao considerar SSDs para vSAN 8, descobrimos que o SSD Ultrastar DC SN655 NVMe tem um desempenho extremamente bom, oferecendo excelente desempenho em RAID5, o que ajuda os clientes a maximizar seu espaço de armazenamento em vSAN sem sacrificar o desempenho. Melhor ainda, as unidades são econômicas, proporcionando ainda mais valor para quem busca maximizar seu investimento no VMware vSAN 8.
Página do produto SSD Ultrastar DC SN655 NVMe
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