StarWind Software es un líder de la industria en almacenamiento definido por software (SDS) gracias a las modalidades de implementación flexibles, el rendimiento general del sistema y su impulso por adoptar tecnologías emergentes. Vimos esto de primera mano a finales del año pasado cuando miramos su Iniciador NVMe-oF para Windows. Esta vez estamos analizando el software StarWind SAN & NAS, que agrega soporte para Fibre Channel, y la tarjeta aceleradora GRAID NVMe, que es bastante ambiciosa para una solución SDS.
StarWind Software es un líder de la industria en almacenamiento definido por software (SDS) gracias a las modalidades de implementación flexibles, el rendimiento general del sistema y su impulso por adoptar tecnologías emergentes. Vimos esto de primera mano a finales del año pasado cuando miramos su Iniciador NVMe-oF para Windows. Esta vez estamos analizando el software StarWind SAN & NAS, que agrega soporte para Fibre Channel, y la tarjeta aceleradora GRAID NVMe, que es bastante ambiciosa para una solución SDS.
El banco de pruebas completo se articula a continuación, pero la historia breve es que tomamos los mejores componentes disponibles y los combinamos para crear una plataforma de almacenamiento robusta con redes confiables y suficientes clientes para cargar. StarWind puede unir los SSD Memblaze NVMe gracias al acelerador GRAID y compartir el almacenamiento a través de la red a través de una estructura de conmutación Brocade y Marvell QLogic 32G FC HBA.
Esta es una hazaña notable para StarWind ya que la mayoría de las plataformas SDS no son capaces de este nivel de ingeniería. La integración de Fibre Channel no es una tarea sencilla, por lo que la mayoría de las soluciones SDS se basan en Ethernet. Dicho esto, muchas organizaciones quieren los beneficios de confiabilidad y latencia que ofrece una infraestructura FC. StarWind SAN & NAS sobre Fibre Channel estará disponible pronto para ayudar a estas organizaciones a aprovechar la arquitectura SDS.
StarWind SAN y NAS
StarWind SAN & NAS está diseñado para reutilizar el hardware existente que ejecuta un hipervisor estándar de la industria en almacenamiento de alto rendimiento. La solución es un almacenamiento compartido totalmente certificado para VMware vSphere Hypervisor ESXi y Microsoft Hyper-V Server.
StarWind SAN & NAS admite configuraciones de redundancia de almacenamiento basadas en hardware y software. La solución puede convertir un servidor existente con almacenamiento interno en un arreglo de almacenamiento redundante presentado como NAS o SAN, exponiendo protocolos estándar como iSCSI, SMB y NFS. Las múltiples opciones de administración y configuración incluyen una interfaz de usuario basada en web, una interfaz de usuario basada en texto, un complemento de vCenter y una interfaz de línea de comandos para operaciones en todo el clúster.
Enviada como una máquina virtual (VM) basada en Linux lista para usar e implementada en su hipervisor, Microsoft Hyper-V o VMware vSphere, la solución comparte las mismas características de almacenamiento definido por software (SDS) que StarWind VSAN, utilizando ZFS. StarWind SAN & NAS es fácil de instalar con el asistente de instalación y la interfaz de usuario (UI) de administración de almacenamiento basada en la web y aumenta el retorno de la inversión (ROI) al reutilizar servidores obsoletos.
Las características de StarWind SAN y NAS incluyen:
Almacenamiento de archivos y bloques: Admite todos los protocolos de archivos y bloques estándar de la industria, como SMB3, NFSv3, NFSv4, NFSv4.1 e iSCSI (incluidos VVols en iSCSI, NVMe-over-Fabrics e iSER).
Opciones de redundancia: Elija la configuración de redundancia preferida para los discos locales entre ZFS, Hardware RAID o Linux MD/RAID.
arquitectura: El almacenamiento conectado a la red y la red de área de almacenamiento de StarWind se basan en Linux, ZFS y StarWind Virtual SAN y se implementan fácilmente como una VM sobre el hipervisor elegido, VMware ESXi o Microsoft Hyper-V.
Certificado y listo para trabajar: Fácil de instalar y certificado para trabajar con vSphere o Hyper-V.
Socios
StarWind tiene una lista impresionante de socios que utilizan varios durante esta prueba. Todos los productos StarWind se prueban con el hardware y el software publicados. Los proveedores asociados prueban los productos de forma independiente para garantizar la calidad y la compatibilidad a fin de ofrecer soluciones que funcionen. Hemos destacado los proveedores incluidos en este conjunto específico de pruebas.
Tecnologías Dell
StarWind Software es un socio de Dell Technology Alliance y está verificado para implementar servidores Dell como parte de su solución de virtualización llave en mano, StarWind HyperConverged Appliance. En este escenario de prueba, StarWind implementó PowerEdge R750 de Dell para el servidor y PowerEdge R740xd como cliente.
Los Dell EMC PowerEdge R750 está alimentado por el procesador escalable Intel Xeon de tercera generación para abordar el rendimiento y la aceleración de las aplicaciones. El servidor es un servidor en rack de dos sockets/3U que admite 2 canales de memoria por CPU y hasta 8 DDR32 DIMM a velocidades de 4 MT/s. Además, para abordar mejoras sustanciales en el rendimiento, el PowerEdge R3200 es compatible con PCIe Gen 750 y hasta 4 unidades NVMe con características mejoradas de refrigeración por aire y refrigeración líquida directa opcional para soportar los crecientes requisitos térmicos y de energía.
Los PowerEdge R740xd es una plataforma de dos sockets 2U muy adecuada para almacenamiento definido por software, proveedores de servicios o infraestructura de escritorio virtual. El sistema R740xd admite hasta 24 unidades NVMe con la capacidad de combinar cualquier tipo de unidad para crear la configuración óptima de NVMe, SSD y HDD para rendimiento, capacidad o ambos. El R740xd es la plataforma elegida para el almacenamiento definido por software y es la base para VSAN o PowerEdge XC.
Tecnología GRID
GRAID SupremeRAID está diseñado para un entorno componible de software moderno. La tecnología GRAID ofrece una tarjeta RAID preparada para el futuro que protege no solo el almacenamiento flash de conexión directa, sino también aquellos conectados a través de NVMe over Fabrics.
Los SupremoRAID SR-1010 es la primera tarjeta RAID NVMe y NVMe-oF que desbloquea todo el potencial para el rendimiento de SSD. La tarjeta SupremeRAID procesa directamente la E/S, liberando a la CPU de esta tarea. Debido a que la tarjeta es una GPU, hay una tremenda potencia computacional en la tarjeta, que no existe en las tarjetas RAID estándar.
El SupremeRAID SR-1010 tiene muchas funciones y ofrece compresión, cifrado y aprovisionamiento ligero. La instalación es tan fácil como conectar y usar y no requiere cableado ni volver a trabajar en el diseño de la placa base.
memblaze
Memblaze es un proveedor líder de productos SSD NVMe de clase empresarial. Memblaze, fundada en 2011, es una de las primeras empresas en desarrollar productos SSD de clase empresarial a nivel mundial. El SSD de clase empresarial de la serie PBlaze lanzado por Memblaze ha sido ampliamente utilizado en bases de datos, virtualización, computación en la nube, big data, inteligencia artificial y otros campos, brindando soluciones de almacenamiento de alta velocidad estables y confiables para clientes en industrias como Internet, servicio en la nube , finanzas y telecomunicaciones.
memblaze Serie PBlaze6 6920 Los SSD ofrecen un rendimiento constante de hasta 1600 7 IOPS de lectura aleatoria, hasta 6.8 GB/s de ancho de banda de lectura secuencial, hasta 11 GB/s de ancho de banda de escritura secuencial y hasta 3.84 μs de latencia de escritura. La unidad viene en una amplia gama de capacidades, y la unidad de menor resistencia viene en capacidades de 7.68 TB, 15.36 TB y 3.2 TB. La versión de mayor resistencia viene en capacidades de 6.4 TB, 12.8 TB y XNUMX TB.
Marvell QLogic
QLogic es un proveedor global de redes de alto rendimiento que ofrece adaptadores, conmutadores y ASIC para redes de datos, almacenamiento y servidores. La empresa ofrece una diversa cartera de productos de red, incluidos adaptadores de red convergentes para FCoE, adaptadores Ethernet, adaptadores y conmutadores de canal de fibra y adaptadores iSCSI.
Los adaptadores QLogic 2772 admiten acceso de baja latencia para escalar horizontalmente NVMe con soporte total para el protocolo FC-NVMe. Pueden admitir simultáneamente tráfico de almacenamiento FC-NVMe y FCP-SCSI en el mismo puerto físico, lo que permite a los clientes migrar a NVMe a su propio ritmo. Los adaptadores brindan lo mejor de ambos mundos al ofrecer hasta 2 millones de IOPS y un rendimiento de 32 GFC de velocidad de línea al tiempo que brindan acceso de baja latencia al almacenamiento NVMe y SCSI a través de una red de canal de fibra.
Echa un vistazo a nuestra inmersión profunda en FC-NVMe de QLogic historia.
Detalles del banco de pruebas de SAN y NAS
El banco de pruebas para este trabajo consiste en el nodo de almacenamiento StarWind SAN y NAS con Memblaze SSD PBlaze6 6926 de 12.8 TB con el GRAID SupremeRAID SR-1010 tarjeta acelerador. La estructura constaba de conmutación de canal de fibra Brocade G620 32G y HBA Marvell QLogic 2772 32G FC. La generación de carga se llevó a cabo a través de cuatro nodos de cliente. El nodo de almacenamiento se basa en un servidor Dell PowerEdge R750 y los nodos de cliente son servidores Dell PowerEdge R740. Los detalles se enumeran en las tablas a continuación.
| Nodo de almacenamiento | |
|---|---|
| Server | Dell PowerEdge R750 |
| CPU | CPU Intel® Xeon® Platino 8380 a 2.30 GHz |
| Enchufes | 2 |
| Núcleos / Hilos | 80/160 |
| DRAM | 1,024GB |
| Storage | 8x Memblaze PBlaze6 6926 12.8TB |
| Tarjeta aceleradora | GRAID SupremeRAID SR-1010 |
| HBA | 4x Maravilla Qlogic 2772 Serie de adaptadores de canal de fibra 32GFC mejorados |
| Software StarWind SAN y NAS | Versión 1.0.2 (Compilación 2175 – FC) |
| Nodo de cliente | |
|---|---|
| Server | Dell PowerEdge R740xd |
| CPU | CPU Intel® Xeon® Gold 6130 a 2.10 GHz |
| Enchufes | 2 |
| Núcleos / Hilos | 32/64 |
| DRAM | 256GB |
| Storage | 1 adaptador de canal de fibra 2772GFC mejorado Marvell® QLogic® serie 32 |
| OS | Edición estándar de Windows Server 2019 |
Resultados de la prueba de rendimiento de StarWind SAN y NAS
Con una amplia gama de piezas móviles, el enfoque de las pruebas de rendimiento se dividió en pruebas locales y remotas a través de Fibre Channel. El primer objetivo era mostrar las capacidades y el rendimiento del almacenamiento Memblaze NVMe subyacente y los beneficios de HW RAID de GRAID frente a SW RAID.
El segundo paso fue comparar el rendimiento de cada FC de más de 32 Gb utilizando HBA Marvell QLogic, nuevamente con GRAID HW RAID versus SW RAID. El punto de referencia se determinó utilizando la utilidad Flexible I/O (fio). Fio es una herramienta multiplataforma que se utiliza para la verificación comparativa y de estrés/hardware y se considera un estándar de la industria para probar el almacenamiento local y compartido.
Patrones de prueba:
- 4k aleatorio 100 % de lectura/100 % de escritura
- Lectura/escritura mixta aleatoria 4k 70/30
- 1 MB secuencial 100 % lectura/100 % escritura
Duración del exámen:
- Duración de la prueba individual = 600 segundos
- Antes de comenzar el punto de referencia de escritura, el almacenamiento se ha calentado primero durante 2 horas
Etapas de prueba
- Confirmación del rendimiento de una sola unidad NVMe para obtener números de referencia
- Probar el rendimiento de los arreglos MDRAID y GRAID RAID5 localmente
- Ejecución de puntos de referencia de forma remota desde los nodos del cliente
Durante la preparación inicial para la prueba de la matriz, se verificaron las cifras de rendimiento de referencia de los SSD Memblaze PBlaze6 D6926 de 12.8 TB individuales para compararlos con los valores de la hoja de especificaciones y para verificar cuánto tiempo tardó cada SSD en alcanzar un rendimiento de estado estable. En esta etapa de prueba, pudimos medir el rendimiento aleatorio de 4K de 1.5 millones de IOPS de lectura y 537 2 IOPS de escritura con la unidad que requirió aproximadamente 64 horas para alcanzar el estado estable. Al aumentar el tamaño del bloque a 6.5 K con una carga de trabajo aleatoria, cada SSD midió 2.6 GB/s de lectura y 1 GB/s de escritura. Finalmente, con un tamaño de transferencia de 6.6 MB y una transferencia secuencial, cada SSD midió 5.4 GB/s de lectura y XNUMX GB/s de escritura.
El rendimiento local se midió en ocho SSD Memblaze D6926 de 12.8 TB, lo que resultó en un sólido rendimiento de lectura aleatoria de 4K con un gran beneficio para HW RAID de GRAID. Si bien SW RAID tenía una ligera ventaja en colas más bajas y recuentos de subprocesos, alcanzó un límite de 4 millones de IOPS, en comparación con los 10.8 millones de IOPS de GRAID. La utilización de la CPU de GRAID del host subyacente durante esta carga de trabajo fue mucho menor que la de SW RAID. Con recuentos bajos de colas/subprocesos, la utilización de la CPU midió del 3 % al 7 % y alcanzó un máximo del 25 % frente al 40 %.
La prueba de escritura aleatoria 4K dio como resultado una ligera ventaja hacia SW RAID con una cola baja y un recuento de subprocesos, y GRAID HW RAID lo superó rápidamente a medida que aumenta la carga de trabajo. Rendimiento para SW RAID escalado de 376 501 IOPS a 260 975 IOPS de escritura, con GRAID HW RAID escalado de 1.5 4 IOPS a 16 750 IOPS. También se debe tener en cuenta que el rendimiento de GRAID puede aumentar a 4 millones de IOPS de escritura con una ranura Gen8x8 completa para la GPU. Según cómo teníamos configurado nuestro Dell PowerEdge R21, la GPU estaba ubicada en una ranura Gen1x3 reteniéndola ligeramente. Durante esta prueba, la utilización de la CPU para SW RAID escaló del XNUMX % al XNUMX %, mientras que HW RAID aumentó algo del XNUMX % al XNUMX %.
En una combinación de lectura/escritura del 70 %, con un tamaño de transferencia de 4K, la configuración GRAID lideró a medida que aumentaba la carga de trabajo. El rendimiento de SW RAID medido escaló de 765k IOPS a 1.2 millones de IOPS, en comparación con HW RAID que mide 429k IOPS hasta 3.14 millones de IOPS. La utilización de la CPU fue dramáticamente menor para HW RAID. SW RAID midió entre 5% y 49%, mientras que GRAID midió entre 1% y 8%.
Para medir el ancho de banda de un bloque grande, el tamaño del bloque se incrementó a 1 MB. GRAID se destacó claramente en la carga de trabajo, con un rango de 18.2 GB/s a 47 GB/s, en comparación con SW RAID, que comenzó en 10 GB/s y se amplió hasta 12.1 GB/s. La utilización de la CPU a lo largo de esta prueba osciló entre el 3 % y el 10 % con SW RAID y entre el 0 % y el 1 % con HW RAID.
El último punto de referencia local se centró en el rendimiento de escritura secuencial de bloques grandes, donde SW RAID tuvo una ligera ventaja en 4T/4Q antes de ser superado rápidamente por GRAID. Aquí SW RAID midió de 6.9 GB/s a 7.1 GB/s, mientras que GRAID aumentó de 6.4 GB/s a 11.4 GB/s. La utilización de la CPU con SW RAID escaló del 9 % al 17 %, mientras que HW RAID midió del 1 % al 3 %.
Con la referencia de rendimiento local capturada de un solo SSD y ocho SSD en SW RAID5 y HW RAID5 con GRAID, el siguiente paso fue la prueba de FCP sobre FC de 32 Gb. Los resultados esenciales de las pruebas de rendimiento locales fueron cuánto mejoró GRAID HW RAID el rendimiento general a medida que aumentaba la carga de trabajo y mantenía baja la utilización de la CPU.
Las pruebas de FCP incluyeron cuatro nodos de cliente Dell R740xd que ejecutan Windows, cada uno conectado a dos conmutadores FC de 32 Gb. Cada sistema cliente usó el mismo HBA Marvell QLogic de 32 Gb como parte del almacenamiento, lo que nos dio un ancho de banda teórico total de 8 puertos FC de 32 Gb o 25.6 GB/s.
Con los cuatro generadores de carga Dell PowerEdge R740xd conectados al servidor StarWind NAS y SAN, comenzamos analizando el rendimiento agregado de lectura aleatoria de 4K a través del cable, con una escala SW RAID de 1.66 millones de IOPS a 3.5 millones de IOPS y GRAID de 1.1 millones de IOPS a 4.6 MIOOPS.
Cambiando a escritura aleatoria 4K, SW RAID escaló de 204k IOPS a 385K IOPS. El HW RAID en el backend ofreció ganancias significativas, con GRAID escalando de 304k IOPS a 498k IOPS en su punto máximo.
Con una combinación de tráfico de lectura y escritura en una carga de trabajo mixta aleatoria de 4k 70/30, la configuración de HW RAID proporcionó más E/S que SW RAID solo. SW RAID escalado de 538k IOPS a 998k IOPS, con HW RAID escalado de 647k IOPS a 1.1M IOPS.
Volviendo a las transferencias de bloques grandes para medir el ancho de banda máximo desde el arreglo StarWind NAS y SAN a los cuatro clientes, saturamos efectivamente los 8 puertos FC de 32 Gb. El RAID SW escaló de 9.7 GB/s a 11.7 GB/s, mientras que el RAID HW logró sacar 8.5 GB/s en el extremo inferior y 25.2 GB/s en su punto máximo. Llegamos a nuestro número con el máximo teórico de 25.6 GB/s en ocho puertos de 32 Gb.
En la prueba final que midió el ancho de banda de escritura secuencial de 1M, SW RAID tuvo una ligera ventaja en los niveles más bajos de subprocesos y colas, alcanzando la paridad en 4T/8Q. Sin embargo, HW RAID superó rápidamente a SW RAID, escalando de 6 GB/s a 7.1 GB/s, y HW RAID midió entre 2.99 GB/s y 10.5 GB/s.
Reflexiones Finales:
Se esperaría que una solución de hardware superara a una solución de software en un escenario RAID típico. Sin embargo, al implementar una solución de almacenamiento definido por software, aumenta el potencial de obtener resultados mixtos. Los números no mienten en este caso, y StarWind SAN & NAS superó nuestras expectativas.
La solución StarWind es, como se mencionó anteriormente, ambiciosa. Incorpora FCP, SSD NMVe, hardware GRAID y software para unirlo todo. Aprovechando al máximo la potencia de cómputo en la tarjeta GRAID SupremeRAID, el rendimiento de los SSD NVMe y la baja latencia y confiabilidad de Fibre Channel, esta configuración cumple todos los requisitos. Obtener estos números de rendimiento de una tarjeta RAID de hardware tradicional sería imposible sin instalar varias tarjetas en los servidores.
StarWind SAN & NAS aprovecha al máximo la potencia de procesamiento de la GPU en la tarjeta GRAID. En cada uno de los escenarios de prueba, la solución StarWind pudo cumplir con las expectativas. Con GRAID descargando el procesamiento de E/S a la GPU, la utilización de la CPU se redujo significativamente en comparación con las soluciones RAID de software en ejecución. El uso de la CPU en el nodo de almacenamiento fue de 2 a 10 veces menor que cuando se usó SW RAID, lo que liberó los recursos de la CPU para otras tareas. Incluso con la solución StarWind, las pruebas SW RAID prácticamente lograron el rendimiento completo que proporcionaría una matriz RAID típica, pero con un costo de latencia más alto.
Esencialmente, el rendimiento de almacenamiento compartido más impresionante fue presentado por una matriz de almacenamiento GRAID redundante llena de SSD NVMe de la serie PBlaze6 6920 con StarWind SAN y NAS en la parte superior y que se ejecutan a través de Fibre Channel a los nodos del cliente, utilizando adaptadores Marvell Qlogic 2772 Fibre Channel. GRAID es la única tecnología que garantiza probablemente el almacenamiento compartido definido por software de mayor rendimiento que se puede obtener a partir de ahora. La compilación GRAID ha recibido alrededor del 50 % del rendimiento de la matriz RAID local con aproximadamente la misma latencia que el almacenamiento local.
StarWind SAN & NAS hace posible alcanzar todo el potencial de rendimiento de GRAID. NVMe-oF y RDMA se incluirán en compilaciones posteriores.
Haga clic en los enlaces para encontrar más información sobre el GRAID SupremoRAID, NVMe-oFy Rendimiento del iniciador StarWind NVMe-oF.
Página del producto StarWind SAN y NAS
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