Massimizzare il potenziale di vSAN 8 ESA con gli SSD NVMe Western Digital Ultrastar DC SN655

Con VMware vSAN 8 Update 2 GA ora, i clienti vSAN sono probabilmente pronti a fare il salto verso la nuova architettura di storage.

Questo rapporto è sponsorizzato da Western Digital. Tutti i pareri e le opinioni espressi in questo rapporto si basano sulla nostra visione imparziale dei prodotti in esame.

 

VMware vSAN 8 ha annunciato un massiccio aggiornamento per il prodotto HCI di punta dell'azienda, migliorando efficienza, scalabilità e prestazioni. Dal rilascio iniziale, vSAN 8 ha visto due aggiornamenti che migliorano la storia. Fondamentale in vSAN 8 è l'Express Storage Architecture (ESA), una nuova alternativa all'Original Storage Architecture (OSA), che semplifica il layout dello storage e molti altri miglioramenti.

Con la disponibilità di vSAN 8 Update 2, molte aziende sono prossime a decidere quale implementazione di vSAN intraprendere. Pertanto, volevamo comprendere meglio il profilo prestazionale di vSAN 8 ESA abbinato a server, flash e reti moderni.

Abbiamo iniziato con 32 SSD Ultrastar DC SN655 NVMe di Western Digital, quattro server Dell PowerEdge R6625 e una struttura da 100 GbE. Ma prima di approfondire i vari risultati della configurazione RAID e delle unità, diamo una rapida occhiata a vSAN 8 ESA e al motivo per cui questo cambiamento di architettura è così significativo.

Cosa offre vSAN 8 ESA?

vSAN 8 di VMware, con ESA, segna un progresso significativo nella tecnologia di storage. Questa nuova architettura, progettata su misura per sfruttare tutto il potenziale dell'hardware moderno, offre efficienza, scalabilità e prestazioni senza precedenti. Riflettendo l'evoluzione dello storage aziendale dai tradizionali supporti rotanti all'avanzato flash NAND, ESA sfrutta le interfacce NVMe per capacità e velocità migliorate a costi ridotti. Il cambiamento nella tecnologia hardware, l'aumento del numero di core della CPU dei server e le funzionalità di rete avanzate hanno rappresentato una forza trainante dietro l'introduzione di ESA, garantendo che soddisfi le richieste aziendali contemporanee di soluzioni di storage ad alte prestazioni.

ESA in vSAN 8 si distingue per i miglioramenti delle prestazioni e della capacità. Il percorso di scrittura adattivo in ESA si adatta a varie dimensioni di I/O, ottimizzando i processi di scrittura dei dati, il che è particolarmente vantaggioso per i dispositivi flash. Ciò si traduce in una latenza inferiore e prestazioni costanti per le macchine virtuali. Inoltre, il nuovo file system strutturato in log dell’ESA e le ottimizzazioni del percorso IO riducono significativamente l’amplificazione e la latenza della scrittura. L'ESA massimizza le capacità dei dispositivi eliminando la necessità di dispositivi cache dedicati e riducendo il costo complessivo per gigabyte. Queste caratteristiche sottolineano il ruolo dell’ESA nel fornire soluzioni di storage efficienti e ad alta capacità a un prezzo accessibile.

Un altro aspetto chiave dell'ESA è l'efficienza delle risorse, che offre prestazioni robuste ed efficienza dello spazio consumando meno risorse della CPU. Questa efficienza è fondamentale per gestire grandi volumi di dati in modo economicamente vantaggioso. Nonostante le sue elevate prestazioni, l'ESA comporta costi generali di capacità di archiviazione per metadati, file system e resilienza. Tuttavia, gestisce queste spese generali in modo efficiente per massimizzare la capacità utilizzabile. Inoltre, VMware offre flessibilità ai propri clienti consentendo loro di scegliere tra l'architettura di storage originale ed ESA, soddisfacendo le esigenze di storage attuali e future. Questa flessibilità, combinata con le funzionalità avanzate dell’ESA, posiziona vSAN 8 di VMware come una soluzione lungimirante nel panorama della tecnologia di storage.

Anche con questo cambiamento significativo, i tenant fondamentali di vSAN e i casi d’uso primari non cambiano molto. VMware vSAN continua a fungere da soluzione di storage versatile e strettamente integrata con vSphere di VMware, trovando applicazione diffusa in vari carichi di lavoro. Eccelle negli ambienti VDI (Virtual Desktop Infrastructure), offrendo storage scalabile e ad alte prestazioni per numerosi desktop virtuali. In scenari come le implementazioni edge e di uffici remoti/filiali (ROBO), vSAN semplifica l'infrastruttura e le operazioni. vSAN inoltre è molto scalabile, fornendo le basi per i data center definiti dal software.

Piattaforma di test vSAN 8 Aggiornamento 2

Gli SSD NVMe a doppia porta Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 rappresentano un progresso significativo nella tecnologia delle unità a stato solido, offrendo prestazioni elevate, maggiore capacità e solida affidabilità su misura per ambienti aziendali esigenti. Queste unità sono particolarmente adatte per applicazioni che richiedono accesso e trasferimento di dati ad alta velocità, rendendole la scelta ideale per l'integrazione con le soluzioni VMware vSAN.

Performance

Gli SSD Western Digital Ultrastar DC SN655 sfruttano l'interfaccia PCIe Gen 4.0, fornendo miglioramenti sostanziali nella larghezza di banda rispetto ai loro predecessori Gen 3.0. Ciò si traduce in velocità di trasferimento dati più elevate, il che è fondamentale per le applicazioni che fanno affidamento su un accesso ed un’elaborazione rapidi dei dati. La funzionalità NVMe a doppia porta migliora l'affidabilità e la disponibilità, garantendo un accesso ininterrotto ai dati anche in caso di guasto della porta. Questo design a doppia porta è particolarmente vantaggioso per le applicazioni mission-critical in cui i tempi di inattività possono avere implicazioni significative.

Capacità ed efficienza

Con la loro tecnologia NAND avanzata, questi SSD offrono soluzioni di archiviazione ad alta densità. La maggiore capacità di storage è vitale per le aziende che gestiscono grandi volumi di dati, come quelli nell'analisi dei dati, nel cloud computing e negli ambienti virtualizzati. La serie Ultrastar DC SN655 offre inoltre una migliore efficienza energetica rispetto ai modelli precedenti, contribuendo a ridurre i costi operativi e a ridurre l'impronta di carbonio, una considerazione essenziale per le imprese attente all'ambiente.

Integrazione con VMware vSAN

VMware vSAN trae enormi vantaggi dall'integrazione degli SSD Ultrastar DC SN655. Le prestazioni elevate e l'affidabilità di questi SSD si allineano bene con i requisiti di vSAN per uno storage efficiente, resiliente e scalabile. Gli ambienti VMware vSAN, noti per i loro requisiti prestazionali esigenti e imprevedibili, possono sfruttare la velocità e la coerenza offerte da Ultrastar DC SN655 per garantire un funzionamento regolare e un'elevata disponibilità.

L'utilizzo degli Ultrastar DC SN655 con VMware vSAN semplifica inoltre l'implementazione e la gestione, poiché queste unità sono progettate per integrarsi perfettamente in una varietà di ecosistemi. Questa facilità di integrazione fa risparmiare tempo e riduce potenziali problemi, ottimizzando la gestione delle risorse di storage virtualizzate.

I Dell PowerEdge R6625 hanno molto da offrire, il che li rende ideali per il nostro caso d'uso VMware vSAN HCI. Dal punto di vista informatico, sono server dual-socket, che supportano una potenza di elaborazione sufficiente per affrontare qualsiasi carico di lavoro. Nella nostra configurazione abbiamo due CPU AMD EPYC 9554 a 64 core con 128 GB di RAM per nodo. L'R6625 supporta anche fino a dieci SSD NVMe da 2.5", offrendo loro una buona densità, anche se la nostra build si è concentrata su quattro e otto SSD per nodo.

PowerEdge R6625 supporta molte opzioni dal punto di vista della rete, con uno slot OCP 3.0 e tre slot PCIe Gen5. Questa configurazione ci consente di sfruttare 100GbE e oltre, con slot aggiuntivi lasciati disponibili per altri dispositivi. Parlando di switching, Dell PowerSwitch S5232F-ON collega insieme questo cluster. Si tratta di uno switch multistrato 1U con 32 porte QSFP100 da 28 GbE e 2 porte SFP+ da 10 GbE.

Vale la pena notare che il lavoro svolto in questo report riguarda alcuni componenti che non sono ancora presenti su VMware vSAN HCI o che non sono ufficialmente supportati da Dell a oggi. Detto questo, durante i test abbiamo seguito le best practice VMware per vSAN e abbiamo chiesto agli ingegneri di VMware vSAN di esaminare i dati.

Prestazioni di vSAN 8 Aggiornamento 2

Nel nostro approccio al test di vSAN 8 di VMware con ESA, ci siamo concentrati su una configurazione da quattro e otto SSD per nodo. Con quattro host si arrivava a 16 o 32 SSD in totale.

Abbiamo sfruttato Ethernet da 100 Gb nel cluster, che teoricamente ci ha permesso di concentrarci sullo storage NVMe per vedere dove inizia a saturare le risorse di sistema.

Un'altra variabile che abbiamo misurato in questo report è stato l'impatto di RAID1 e RAID5 sulle prestazioni di storage complessive all'interno del nostro cluster vSAN. Storicamente, RAID1 è stata una policy di storage popolare per le implementazioni vSAN. L'impostazione di distribuzione consigliata per ESA è "vSAN ESA Default Policy – ​​RAID5", che offre quasi le stesse prestazioni con una capacità molto maggiore. RAID1 ha un successo immediato del 50%, ma RAID5 limita il sovraccarico di parità, offrendoti una capacità molto più utilizzabile.

Per misurare le prestazioni del nostro cluster VMware vSAN che esegue ESXi 8 Update 2, abbiamo sfruttato HCIbench. HCIbench è stato sviluppato per semplificare il test dei cluster HCI, in cui è necessario distribuire VM di lavoro, generare dischi virtuali e orchestrare i test su un intero cluster aggregando tutti questi risultati. Nei nostri test, abbiamo utilizzato le seguenti impostazioni per le nostre quattro configurazioni ESA:

Distribuzione di macchine virtuali HCIBench:

• 16 VM
• 8 dischi dati da 50 GiB per VM
• 16 vCPU per VM
• 8 GB di RAM per VM
• Durata del test di 3600 secondi per carico di lavoro
• 8 thread per disco per carichi di lavoro sequenziali e 16 thread per carichi di lavoro casuali

Abbiamo diviso i dati sulle prestazioni in due sezioni sovrapposte: quattro vs otto SSD per nodo e RAID1 vs RAID5. Nel nostro confronto iniziale, ci siamo concentrati sul punto in cui le prestazioni iniziano a saturarsi man mano che vengono aggiunti più dischi al cluster. Con quattro host, abbiamo esaminato 16 SSD nel cluster rispetto ai 32 di quando abbiamo portato ciascun nodo a otto SSD. Il secondo aspetto è la differenza significativa apportata dalla policy RAID1 ESA rispetto alla policy RAID5 ESA consigliata. I vantaggi dell'utilizzo di RAID5 sono abbastanza evidenti: gli utenti ottengono un'enorme quantità di capacità disponibile grazie alla politica di protezione dei dati, abbinata ai densi SSD Western Digital.

Abbiamo notato alcune tendenze che emergevano mentre esaminavamo i dati raccolti dai nostri test. Se ci si concentra sulla larghezza di banda totale, il cluster VMware vSAN ESA ha registrato un aumento significativo delle prestazioni passando da quattro a otto SSD per nodo. Abbiamo misurato circa 10.9 GB/s in scrittura sequenziale da entrambe le configurazioni RAID1 e RAID5 con una configurazione da 4 SSD. In lettura sequenziale, abbiamo misurato 17.6-17.7 GB/s in modalità RAID1 e RAID5. Passando ai carichi di lavoro casuali, abbiamo scoperto che RAID5 aveva un vantaggio nella configurazione a 4 SSD, misurando 476 IOPS in scrittura casuale 4K, rispetto a 379 IOPS in RAID1. Nella lettura casuale 4K, entrambe le configurazioni hanno iniziato ad avvicinarsi l'una all'altra, con RAID1 che misura da 563k IOPS a 524k IOPS in RAID5. In 8K 70/30, la differenza era molto più ridotta, con RAID1 che misurava 319 IOPS contro 302 IOPS di RAID5.

Passando a otto SSD per nodo, abbiamo riscontrato un aumento delle prestazioni, ma non ha raddoppiato le prestazioni rispetto a quattro SSD. È qui che hanno iniziato a comparire i limiti prestazionali superiori di vSAN e il limite di larghezza di banda di 100 GbE sui nostri nodi. Sì, sono disponibili connessioni di rete più veloci, ma ciò si allontana maggiormente dall'HCI e dalle tipiche implementazioni per PMI/PMI.

Per quanto riguarda la larghezza di banda in scrittura, RAID5 ha avuto il sopravvento, misurando 14.3 GB/s contro 12.7 GB/s di RAID1. RAID1 era in testa alla larghezza di banda di lettura con 24.1 GB/s contro RAID5 con 22 GB/s. Con trasferimenti di scrittura casuali da 4K, RAID1 e RAID5 erano vicini, anche se abbiamo misurato 521 IOPS in R1 contro 505 IOPS in R5. Analizzando le prestazioni di lettura casuale 4K, ci siamo trovati di fronte a un limite prestazionale del cluster vSAN in cui quattro e otto configurazioni SSD erano molto vicine l'una all'altra. Qui, con la nostra configurazione a otto SSD, abbiamo misurato 527k IOPS in RAID1 con 524k IOPS in RAID5. In 8K 70/30, RAID1 alla fine ha avuto il vantaggio, con 324k IOPS contro 293k IOPS in RAID5.

È importante notare che con VMware vSAN ESA, la configurazione RAID1 rispetto a RAID5 non è una decisione scolpita nella pietra. Si tratta di una policy di storage applicata a livello di vDisk della VM, il che significa che entrambi possono coesistere contemporaneamente. Quindi, supponiamo di avere una VM database in cui ogni ultimo bit di I/O è importante; assegnargli una politica RAID1, dove tutto il resto è su RAID5. In questo modo ottimizzi al meglio l'utilizzo dello spazio.

Considerazioni finali

L'SSD NVMe a doppia porta Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 rappresenta il livello successivo nell'archiviazione ad alta densità di livello aziendale, pur mantenendo la convenienza mainstream per cui Western Digital è nota. È disponibile nel fattore di forma U.3 ma è anche compatibile con le versioni precedenti U.2. Ciò significa che gli amministratori e gli ingegneri dei dati possono aumentare la densità di storage con un fattore di forma familiare in server 1U ad alta densità.

L’aumento della densità di capacità significa anche un miglioramento più significativo nell’utilizzo delle risorse di storage per i casi d’uso, come l’aumento del numero di host virtualizzati per SSD e il consolidamento di set di dati applicativi più grandi su un numero inferiore di unità. Queste analisi di big data e set di dati AI/ML traggono vantaggio anche dal passaggio a capacità più elevate sbloccando una bassa latenza e un throughput più elevato dell'SSD SN655 NVMe, che si traduce in tempi più rapidi per ottenere informazioni e analisi in tempo reale.

I nostri risultati sulle prestazioni mostrano che gli SSD NVMe Western Digital Ultrastar DC SN655 sono particolarmente adatti per le implementazioni VMware vSAN 8 ESA, in particolare per quanto riguarda PMI, edge, vendita al dettaglio e migliaia di altri casi d'uso. Per le aziende che desiderano iniziare con una piccola implementazione e crescere man mano che le richieste aumentano, abbiamo scoperto che solo quattro SSD Western Digital per nodo offrivano gran parte delle prestazioni nella nostra configurazione da otto SSD per nodo, con molto spazio per crescere, e le applicazioni vSAN e il bisogno di dati cresce. Ciò aiuta ad estendere i budget IT poiché le organizzazioni non hanno bisogno di impegnare eccessivamente i dischi per raggiungere i parametri prestazionali e aggiungere SSD a vSAN non potrebbe essere più semplice.

Con VMware vSAN 8 Update 2 GA ora, i clienti vSAN sono probabilmente pronti a fare il salto verso la nuova architettura di storage. I vantaggi offerti da ESA sono chiaramente numerosi, ma siamo più soddisfatti della semplicità ora offerta da vSAN; seleziona i nodi del server e gli SSD e il gioco è fatto con la stessa facilità d'uso "punta e clicca" che vSAN ha sempre fornito. Considerando gli SSD per vSAN 8, abbiamo riscontrato che l'SSD NVMe Ultrastar DC SN655 offre prestazioni estremamente buone, offrendo prestazioni eccellenti in RAID5, che aiutano i clienti a massimizzare il proprio spazio di archiviazione in vSAN senza sacrificare le prestazioni. Ancora meglio, le unità sono convenienti e offrono ancora più valore a coloro che desiderano massimizzare il proprio investimento in VMware vSAN 8.

Pagina del prodotto SSD Ultrastar DC SN655 NVMe

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