StarWind SAN e NAS su Fibre Channel

StarWind Software è leader del settore nello storage definito dal software (SDS) grazie alle modalità di implementazione flessibili, alle prestazioni complessive del sistema e alla voglia di abbracciare le tecnologie emergenti. Lo abbiamo visto in prima persona alla fine dello scorso anno quando abbiamo guardato il loro Iniziatore NVMe-oF per Windows. Questa volta esaminiamo il software StarWind SAN e NAS, che aggiunge il supporto per Fibre Channel, e la scheda acceleratrice GRAID NVMe, che è piuttosto ambiziosa per una soluzione SDS.

StarWind Software è leader del settore nello storage definito dal software (SDS) grazie alle modalità di implementazione flessibili, alle prestazioni complessive del sistema e alla voglia di abbracciare le tecnologie emergenti. Lo abbiamo visto in prima persona alla fine dello scorso anno quando abbiamo guardato il loro Iniziatore NVMe-oF per Windows. Questa volta esaminiamo il software StarWind SAN e NAS, che aggiunge il supporto per Fibre Channel, e la scheda acceleratrice GRAID NVMe, che è piuttosto ambiziosa per una soluzione SDS.

L'intero banco di prova è articolato di seguito, ma in breve abbiamo preso i migliori componenti disponibili e li abbiamo combinati per creare una solida piattaforma di storage con reti affidabili e client sufficienti per il carico. StarWind può collegare insieme gli SSD Memblaze NVMe grazie all'acceleratore GRAID e condividere lo spazio di archiviazione sulla rete tramite una struttura di commutazione Brocade e HBA Marvell QLogic 32G FC.

Questa è un'impresa notevole per StarWind poiché la maggior parte delle piattaforme SDS non sono in grado di raggiungere questo livello di ingegneria. L'integrazione di Fibre Channel non è un compito semplice, motivo per cui la maggior parte delle soluzioni SDS sono basate su Ethernet. Detto questo, molte organizzazioni desiderano i vantaggi in termini di affidabilità e latenza offerti da un'infrastruttura FC. StarWind SAN e NAS su Fibre Channel saranno presto disponibili per aiutare queste organizzazioni a sfruttare i vantaggi dell'architettura SDS.

StarWind SAN e NAS

StarWind SAN e NAS è progettato per riconvertire l'hardware esistente che esegue hypervisor standard del settore in storage ad alte prestazioni. La soluzione è uno storage condiviso completamente certificato per VMware vSphere Hypervisor ESXi e Microsoft Hyper-V Server.

StarWind SAN e NAS supporta configurazioni di ridondanza di storage basate su hardware e software. La soluzione può trasformare un server esistente con storage interno in un array di storage ridondante presentato come NAS o SAN, esponendo protocolli standard come iSCSI, SMB e NFS. Molteplici opzioni di gestione e configurazione includono un'interfaccia utente basata sul Web, un'interfaccia utente basata su testo, un plug-in vCenter e un'interfaccia della riga di comando per operazioni a livello di cluster.

Fornita come macchina virtuale (VM) basata su Linux pronta all'uso distribuita sull'hypervisor, Microsoft Hyper-V o VMware vSphere, la soluzione condivide le stesse funzionalità di storage definito dal software (SDS) di StarWind VSAN, utilizzando ZFS. StarWind SAN e NAS sono facili da installare grazie alla procedura guidata di installazione e all'interfaccia utente (UI) di gestione dello storage basata sul Web e aumentano il ritorno sull'investimento (ROI) riconvertendo i server obsoleti.

Le funzionalità StarWind SAN e NAS includono:

Archiviazione di file e blocchi: Supporta tutti i protocolli di blocco e file standard del settore, come SMB3, NFSv3, NFSv4, NFSv4.1 e iSCSI (inclusi VVol su iSCSI, NVMe-over-Fabrics e iSER).

Opzioni di ridondanza: Scegli la configurazione di ridondanza preferita per i dischi locali tra ZFS, Hardware RAID o Linux MD/RAID.

architettura: Lo storage collegato alla rete e la Storage Area Network di StarWind si basano su Linux, ZFS e StarWind Virtual SAN e possono essere facilmente distribuiti come VM sull'hypervisor preferito, VMware ESXi o Microsoft Hyper-V.

Certificato e pronto all'uso: Facile da installare e certificato per funzionare con vSphere o Hyper-V.

Partner

StarWind ha un elenco impressionante di partner che ne utilizzano diversi durante questo test. Tutti i prodotti StarWind sono testati con l'hardware e il software pubblicati. I fornitori partner testano i prodotti in modo indipendente per garantire la qualità e la compatibilità per fornire soluzioni che funzionano. Abbiamo evidenziato i fornitori inclusi in questa specifica serie di test.

Tecnologie Dell

StarWind Software è un partner Dell Technology Alliance ed è certificato per l'implementazione dei server Dell come parte della sua soluzione di virtualizzazione chiavi in ​​mano, StarWind HyperConverged Appliance. In questo scenario di test, StarWind ha implementato PowerEdge R750 di Dell per il server e PowerEdge R740xd come client.

Le Dell PowerEdge R750 EMC è alimentato dal processore scalabile Intel Xeon di terza generazione per gestire le prestazioni e l'accelerazione delle applicazioni. Il server è un server rack dual-socket/3U che supporta 2 canali di memoria per CPU e fino a 8 DIMM DDR32 a velocità di 4 MT/s. Inoltre, per ottenere miglioramenti sostanziali del throughput, PowerEdge R3200 supporta unità PCIe Gen 750 e fino a 4 NVMe con funzionalità di raffreddamento ad aria migliorate e raffreddamento diretto a liquido opzionale per supportare requisiti energetici e termici crescenti.

Le PowerEdge R740xd è una piattaforma a due socket 2U particolarmente adatta per storage software-based, provider di servizi o infrastrutture desktop virtuali. Il sistema R740xd supporta fino a 24 unità NVMe con la possibilità di combinare qualsiasi tipo di unità per creare la configurazione ottimale di NVMe, SSD e HDD per prestazioni, capacità o entrambi. R740xd è la piattaforma preferita per lo storage definito dal software e costituisce la base per VSAN o PowerEdge XC.

Tecnologia GRAID

GRAID SupremeRAID è progettato per un moderno ambiente componibile tramite software. La tecnologia GRAID offre una scheda RAID a prova di futuro che protegge non solo gli storage flash collegati direttamente ma anche quelli connessi tramite NVMe over Fabrics.

Le SupremoRAID SR-1010 è la prima scheda RAID NVMe e NVMe-oF a sfruttare tutto il potenziale delle prestazioni SSD. La scheda SupremeRAID elabora direttamente l'I/O, sollevando la CPU da questo compito. Poiché la scheda è una GPU, la sua potenza di calcolo è enorme, cosa che non esiste sulle schede RAID standard.

SupremeRAID SR-1010 è ricco di funzionalità e offre compressione, crittografia e thin provisioning. L'installazione è semplice come il plug & play e non richiede cablaggio o rielaborazione del layout della scheda madre.

Memblaze

Memblaze è un fornitore leader di prodotti SSD NVMe di classe enterprise. Fondata nel 2011, Memblaze è una delle prime aziende a sviluppare prodotti SSD di classe enterprise a livello globale. L'SSD di classe enterprise della serie PBlaze lanciato da Memblaze è stato ampiamente utilizzato in database, virtualizzazione, cloud computing, big data, intelligenza artificiale e altri campi, fornendo soluzioni di archiviazione ad alta velocità stabili e affidabili per clienti in settori come Internet, servizi cloud , finanza e telecomunicazioni.

Memblaze PBlaze6 serie 6920 Gli SSD offrono prestazioni costanti fino a 1600 IOPS in lettura casuale, larghezza di banda in lettura sequenziale fino a 7 GB/s, larghezza di banda in scrittura sequenziale fino a 6.8 GB/s e latenza di scrittura fino a 11 μs. L'unità è disponibile in un'ampia gamma di capacità, con l'unità di durata inferiore disponibile con capacità da 3.84 TB, 7.68 TB e 15.36 TB. La versione con resistenza più elevata è disponibile con capacità da 3.2 TB, 6.4 TB e 12.8 TB.

Marvell QLogic

QLogic è un fornitore globale di reti ad alte prestazioni, che fornisce adattatori, switch e ASIC per reti di dati, archiviazione e server. L'azienda offre un portafoglio diversificato di prodotti di rete, tra cui adattatori di rete convergenti per FCoE, adattatori Ethernet, adattatori e switch Fibre Channel e adattatori iSCSI.

Gli adattatori QLogic 2772 supportano l'accesso a bassa latenza a NVMe scalabile con supporto completo per il protocollo FC-NVMe. Possono supportare contemporaneamente il traffico di storage FC-NVMe e FCP-SCSI sulla stessa porta fisica, consentendo ai clienti di migrare a NVMe secondo i propri ritmi. Gli adattatori offrono il meglio di entrambi i mondi offrendo fino a 2 milioni di IOPS e prestazioni con velocità di linea di 32 GFC fornendo allo stesso tempo accesso a bassa latenza allo storage NVMe e SCSI su una rete Fibre Channel.

Dai un'occhiata al nostro approfondimento FC-NVMe di QLogic storia.

Dettagli del banco di prova SAN e NAS

Il banco di prova per questo lavoro è costituito dal nodo di archiviazione StarWind SAN e NAS con Memblaze SSD PBlaze6 6926 da 12.8 TB con la GRAID SupremeRAID SR-1010 carta acceleratore. Il tessuto era costituito da switch Brocade G620 32G Fibre Channel e HBA Marvell QLogic 2772 32G FC. La generazione del carico è avvenuta tramite quattro nodi client. Il nodo di archiviazione è basato su un server Dell PowerEdge R750 e i nodi client sono server Dell PowerEdge R740. I dettagli sono elencati nelle tabelle seguenti.

Risultati dei test sulle prestazioni StarWind SAN e NAS

Considerando un'ampia gamma di parti mobili, il focus dei test sulle prestazioni è stato suddiviso in test locali e remoti su Fibre Channel. Il primo obiettivo era mostrare le capacità e le prestazioni dello storage Memblaze NVMe sottostante e i vantaggi del RAID HW di GRAID rispetto al RAID SW.

Il secondo passaggio è stato quello di confrontare le prestazioni di ciascun FC oltre i 32 Gb utilizzando gli HBA Marvell QLogic, sempre con GRAID HW RAID rispetto a SW RAID. Il benchmark è stato determinato utilizzando l'utilità I/O flessibile (fio). Fio è uno strumento multipiattaforma utilizzato per benchmark e verifica di stress/hardware ed è considerato uno standard di settore per testare l'archiviazione locale e condivisa.

Modelli di test:

• 4k Casuale 100% lettura/100% scrittura
• Lettura/scrittura mista casuale 4k 70/30
• 1 MB sequenziale 100% lettura/100% scrittura

Durata della prova:

• Durata del singolo test = 600 secondi
• Prima di iniziare il benchmark di scrittura, lo storage è stato riscaldato per 2 ore

Fasi di test

1. Conferma delle prestazioni di una singola unità NVMe per ottenere i numeri di riferimento
2. Test locale delle prestazioni degli array MDRAID e GRAID RAID5
3. Esecuzione del benchmark in remoto dai nodi client

Durante la preparazione iniziale per il test dell'array, i singoli SSD Memblaze PBlaze6 D6926 da 12.8 TB sono stati controllati per verificare i dati prestazionali di base da confrontare con i valori delle schede tecniche e per verificare il tempo impiegato da ciascun SSD per raggiungere prestazioni stazionarie. In questa fase di test, siamo stati in grado di misurare prestazioni casuali 4K di 1.5 milioni di IOPS in lettura e 537 IOPS in scrittura con l'unità che ha richiesto circa 2 ore per raggiungere lo stato stazionario. Aumentando la dimensione del blocco a 64K con un carico di lavoro casuale, ciascun SSD ha misurato 6.5 GB/s in lettura e 2.6 GB/s in scrittura. Infine, con una dimensione di trasferimento di 1 MB e un trasferimento sequenziale, ciascun SSD ha misurato 6.6 GB/s in lettura e 5.4 GB/s in scrittura.

Le prestazioni locali sono state misurate su otto SSD Memblaze D6926 da 12.8 TB, risultando in elevate prestazioni di lettura casuale 4K con un enorme vantaggio rispetto al RAID HW di GRAID. Sebbene SW RAID avesse un leggero vantaggio con un numero inferiore di code e thread, ha raggiunto un limite di 4 milioni di IOPS, rispetto ai 10.8 milioni di IOPS di GRAID. L'utilizzo della CPU da parte di GRAID dell'host sottostante durante questo carico di lavoro è stato notevolmente inferiore rispetto a SW RAID. Con un numero basso di code/thread, l'utilizzo della CPU è stato compreso tra il 3% e il 7% e ha raggiunto il picco al 25% rispetto al 40%.

 

Il test di scrittura casuale 4K ha prodotto un leggero vantaggio rispetto al RAID SW con code e thread ridotti, con il RAID HW GRAID che lo ha rapidamente superato man mano che il carico di lavoro aumenta. Prestazioni per SW RAID scalabili da 376 IOPS a 501 IOPS in scrittura, con GRAID HW RAID scalabile da 260 IOPS a 975 IOPS. Va inoltre notato che le prestazioni di GRAID possono aumentare fino a 1.5 milioni di IOPS in scrittura con uno slot Gen4x16 completo per la GPU. In base a come abbiamo configurato il nostro Dell PowerEdge R750, la GPU era posizionata in uno slot Gen4x8 trattenendola leggermente. Durante questo test, l'utilizzo della CPU per il RAID SW è passato dall'8% al 21%, mentre il RAID HW è aumentato leggermente dall'1% al 3%.

In un mix di lettura/scrittura al 70%, utilizzando una dimensione di trasferimento di 4K, la configurazione GRAID ha portato all'aumento del carico di lavoro. Le prestazioni RAID SW misurate sono passate da 765 IOPS a 1.2 milioni di IOPS, rispetto al RAID HW che misura 429 IOPS fino a 3.14 milioni di IOPS. L'utilizzo della CPU è stato notevolmente inferiore per il RAID HW. SW RAID misurato tra il 5% e il 49%, mentre GRAID misurato tra l'1% e l'8%.

Per misurare la larghezza di banda di blocchi di grandi dimensioni, la dimensione del blocco è stata aumentata a 1 MB. GRAID si è rivelato chiaramente il migliore in tutto il carico di lavoro, variando da 18.2 GB/s a 47 GB/s, rispetto a SW RAID, che partiva da 10 GB/s e scalava fino a 12.1 GB/s. L'utilizzo della CPU durante questo test variava tra il 3% e il 10% con RAID SW e tra lo 0% e l'1% con RAID HW.

L'ultimo benchmark locale si è concentrato sulle prestazioni di scrittura sequenziale di blocchi di grandi dimensioni, dove SW RAID ha avuto un leggero vantaggio a 4T/4Q prima di essere rapidamente superato da GRAID. Qui il RAID SW ha misurato da 6.9 GB/s a 7.1 GB/s, mentre GRAID è passato da 6.4 GB/s a 11.4 GB/s. L'utilizzo della CPU con RAID SW è passato dal 9% al 17%, mentre il RAID HW è passato dall'1% al 3%.

Con la linea di base delle prestazioni locali acquisita sia da un singolo SSD che da otto SSD in RAID5 SW e RAID5 HW con GRAID, il passo successivo è stato il test FCP su FC da 32 Gb. I risultati essenziali dei test delle prestazioni locali riguardano la misura in cui GRAID HW RAID ha migliorato le prestazioni complessive all'aumentare del carico di lavoro e ha mantenuto basso l'utilizzo della CPU.

I test FCP includevano quattro nodi client Dell R740xd con Windows, ciascuno collegato a due switch FC da 32 Gb. Ogni sistema client utilizzava lo stesso HBA Marvell QLogic da 32 Gb come lato storage, offrendoci una larghezza di banda teorica totale di 8 porte FC da 32 Gb o 25.6 GB/s.

 

Con i quattro loadgen Dell PowerEdge R740xd collegati al server StarWind NAS e SAN, iniziamo esaminando le prestazioni aggregate di lettura casuale 4K via cavo, con scalabilità SW RAID da 1.66 milioni di IOPS a 3.5 milioni di IOPS e GRAID da 1.1 milioni di IOPS a 4.6 MIO IOPS.

Passando alla scrittura casuale 4K, il RAID SW è passato da 204 IOPS a 385 IOPS. Il RAID HW nel backend ha offerto vantaggi significativi, con la scalabilità GRAID da 304 IOPS a 498 IOPS al suo picco.

Con un mix di traffico di lettura e scrittura in un carico di lavoro misto casuale 4K 70/30, la configurazione RAID HW ha servito più I/O rispetto al solo RAID SW. RAID SW scalabile da 538k IOPS a 998k IOPS, con scalabilità RAID HW da 647k IOPS a 1.1 milioni di IOPS.

Tornando ai trasferimenti a blocchi di grandi dimensioni per misurare la larghezza di banda di picco dall'array NAS e SAN StarWind ai quattro client, abbiamo effettivamente saturato le 8 porte FC da 32 Gb. Il RAID SW è passato da 9.7 GB/s a 11.7 GB/s, mentre il RAID HW è riuscito a raggiungere 8.5 GB/s nella fascia bassa e 25.2 GB/s al massimo. Abbiamo raggiunto il nostro numero con il massimo teorico di 25.6 GB/s su otto porte da 32 Gb.

Nel test finale che misurava la larghezza di banda di scrittura sequenziale di 1M, SW RAID ha avuto un leggero vantaggio ai livelli di thread e coda inferiori, raggiungendo la parità a 4T/8Q. Tuttavia, il RAID HW ha rapidamente superato il RAID SW, scalando da 6 GB/s a 7.1 GB/s, mentre il RAID HW misura tra 2.99 GB/s e 10.5 GB/s.

Considerazioni finali

Ci si aspetta che una soluzione hardware superi una soluzione software in un tipico scenario RAID. Tuttavia, quando si implementa una soluzione di archiviazione definita dal software, aumenta la possibilità di ottenere risultati contrastanti. In questo caso i numeri non mentono e StarWind SAN e NAS hanno superato le nostre aspettative.

La soluzione StarWind è, come accennato in precedenza, ambiziosa. Incorpora FCP, SSD NMVe, hardware GRAID e software per mettere tutto insieme. Sfruttando appieno la potenza di elaborazione della scheda GRAID SupremeRAID, le prestazioni degli SSD NVMe e la bassa latenza e affidabilità di Fibre Channel, questa configurazione soddisfa tutte le esigenze. Ottenere questi numeri di prestazioni da una scheda RAID hardware tradizionale sarebbe impossibile senza installare più schede nei server.

StarWind SAN e NAS sfruttano appieno la potenza di elaborazione della GPU nella scheda GRAID. In ciascuno degli scenari di prova, la soluzione StarWind è stata in grado di soddisfare le aspettative. Con l'offload di GRAID dell'elaborazione I/O sulla GPU, l'utilizzo della CPU è stato significativamente ridotto rispetto all'esecuzione di soluzioni RAID software. L'utilizzo della CPU sul nodo di archiviazione era da 2 a 10 volte inferiore rispetto a quando si utilizzava il RAID SW, liberando le risorse della CPU per altre attività. Anche con la soluzione StarWind, i test SW RAID hanno praticamente raggiunto le massime prestazioni che un tipico array RAID fornirebbe, ma con un costo di latenza più elevato.

In sostanza, le prestazioni di archiviazione condivisa più impressionanti sono state presentate da un array di archiviazione GRAID ridondante pieno di SSD NVMe PBlaze6 serie 6920 con StarWind SAN e NAS in cima e in esecuzione su Fibre Channel verso i nodi client, utilizzando adattatori Marvell Qlogic 2772 Fibre Channel. GRAID è l'unica tecnologia in grado di garantire probabilmente le prestazioni più elevate che lo storage condiviso definito dal software può ottenere attualmente. La build GRAID ha ricevuto circa il 50% delle prestazioni dell'array RAID locale con approssimativamente la stessa latenza dell'archiviazione locale.

StarWind SAN e NAS consentono di raggiungere il pieno potenziale di prestazioni GRAID. NVMe-oF e RDMA saranno inclusi nelle build successive.

Fare clic sui collegamenti per trovare ulteriori informazioni su GRAID SupremeRAID, NVMe-oFe Prestazioni dell'iniziatore StarWind NVMe-oF.

Pagina del prodotto StarWind SAN e NAS

Rapporto sui test StarWind

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