Recensione dell'array Flash Windows WFA-64 per violino

Violin Windows Flash Array (WFA) è una soluzione di storage SMB e NFS all-flash che combina l'architettura Flash Fabric di Violin Memory con Windows Storage Server 2012 R2 per offrire una soluzione di storage server applicativo semplice in stile appliance con connettività Ethernet da 10 Gb e FDR InfiniBand da 56 Gb. Violin e Microsoft hanno collaborato allo sviluppo del WFA, ad esempio alle ottimizzazioni del kernel di Windows Server che consentono al WFA di sfruttare appieno il protocollo SMB 3.0 con il supporto per SMB Direct su interfacce di rete abilitate per RDMA.

Violin Windows Flash Array (WFA) è una soluzione di storage SMB e NFS all-flash che combina l'architettura Flash Fabric di Violin Memory con Windows Storage Server 2012 R2 per offrire una soluzione di storage server applicativo semplice in stile appliance con connettività Ethernet da 10 Gb e FDR InfiniBand da 56 Gb. Violin e Microsoft hanno collaborato allo sviluppo del WFA, ad esempio alle ottimizzazioni del kernel di Windows Server che consentono al WFA di sfruttare appieno il protocollo SMB 3.0 con il supporto per SMB Direct su interfacce di rete abilitate per RDMA.

Il WFA è basato sulla piattaforma 3U Violin All Flash Array 6000, con doppi blade che eseguono Windows Storage Server come cluster a 2 nodi in grado di scalare fino a una capacità grezza di 280 TB. Il sistema è scalabile aggiungendo nuove apparecchiature WFA al cluster Windows con incrementi di 35 o 70 TB di capacità grezza per un massimo di 4 array o 8 nodi. Violin utilizza un leasing di server e un modello di licenza "pay-as-you-grow" progettato per sfruttare le funzionalità di scalabilità senza interruzioni della piattaforma che consente agli utenti di concedere in licenza una capacità inferiore anziché un array completo e aumentare l'utilizzo nel tempo. Questa recensione si basa sulle prestazioni del WFA-64, l'array più grande della gamma Windows Flash Array con moduli VIMM (Violin Inline Memory Modules) da 64x1 TiB.

Uno dei principali punti di forza di Windows Flash Array è il supporto completo per il protocollo SMB 3.0 tramite Windows Server 2012 R2. Ad esempio, SMB 3.0 include il supporto multicanale per aggregare più porte di rete per il failover e l'aumento delle prestazioni. A differenza del port bonding e dell'aggregazione basati su blocchi che devono mantenere intatti i singoli pacchetti mentre vengono suddivisi tra le interfacce, SMB multicanale è in grado di suddividere i singoli pacchetti per la trasmissione su più collegamenti. A seconda dell'ambiente e del carico di lavoro, questa forma di aggregazione ha il potenziale per migliorare la latenza e il throughput.

Il pieno supporto per SMB 3.0 significa anche che Windows Flash Array può sfruttare la nuova aggiunta di Remote Direct Memory Access (RDMA) a SMB, una funzionalità denominata SMB Direct. SMB Direct consente alle interfacce di rete di accedere direttamente alla RAM di sistema anziché passare attraverso il sistema operativo per ridurre la latenza di rete e l'utilizzo della CPU. Secondo Microsoft, SMB Direct ridurrà il consumo di CPU del server applicativo del 30%, con i carichi di lavoro ad alta intensità di I/O che ne trarranno i maggiori benefici. Violin sottolinea anche che questa maggiore efficienza della CPU ha un risultato finanziario per le applicazioni che valutano i costi di licenza in base al core.

Il nostro modello di prova è il Violine WFA-64, con un prezzo consigliato di circa $ 585,000.

Specifiche del violino WFA-64

• Tipo di flash: MLC
• Capacità grezza: 64 TiB/70 TB
• Capacità massima utilizzabile: 40 TiB/44 TB
• IOPS 4K massimi: 1,100,000
• Latenza minima: 220 μsec
• Conteggio VIMM (dati + hot spare): 60+4
• Affidabilità/resilienza: configurazione hardware a disponibilità elevata; Moduli controller vRAID doppi o quadrupli basati su hardware a livello di sistema; 2 moduli controller di array e gateway di memoria; Disponibilità al 99.999%.
• IO/connettività: 8 FDR Infiniband da 56 Gb o 8 Ethernet da 40 Gb
• Altezza: 3RU
• Larghezza: 17.5 ″
• Profondità: 27 "
• Gestione dei cavi: 6″
• Peso: 92lbs
• Potenza: 1500W
• Raffreddamento: 4961 BTU/ora
• Durata Flash: coperta da una garanzia di 3 anni o da un contratto di manutenzione, a seconda di quale dei due periodi sia maggiore

Costruire e disegnare

Il Windows Flash Array incorpora due server blade che eseguono Windows Server 2012 R2, posizionati lungo il lato sinistro dello chassis. Distribuendo il WFA con interfacce di rete abilitate per RDMA, posizionate proprio dietro i server blade, l'array può utilizzare SMB Direct per migliorare le prestazioni e ridurre la latenza. La parte anteriore del telaio è principalmente un'enorme griglia di aspirazione per le grandi ventole di raffreddamento, oltre ad una robusta maniglia e LED di stato.

I Violin Intelligent Memory Modules (VIMM) del WFA si trovano dietro le ventole al centro del telaio. I VIMM sono l'alternativa di Violin allo storage SSD e gestiscono la garbage collection, il livellamento dell'usura e la gestione di errori/guasti per i supporti di storage sottostanti. I VIMM sono composti da un controller flash basato su logica, un processore di gestione, DRAM per i metadati e NAND Flash per l'archiviazione. Ciascuno è sostituibile a caldo per facilitare la manutenzione e ha il formato di una scheda anziché un tradizionale SSD da 2.5″.

Dalla parte posteriore del telaio vediamo l'alimentazione primaria e la connettività di rete.

Sistema Gestionale e Operativo

Il fulcro dell'esperienza di gestione di Windows Flash Array è la stretta integrazione della piattaforma con le istanze di Windows Server 2012 R2 eseguite dai doppi server blade dell'array. Le distribuzioni WFA sono progettate per essere gestite tramite Microsoft System Center e PowerShell, consentendo alle organizzazioni che già dispongono di capacità amministrativa Microsoft di semplificare i propri processi evitando il sovraccarico di un altro ambiente di gestione.

Questo approccio consente a Violin di ottenere un vantaggio sugli array concorrenti che devono ancora fornire supporto per Microsoft SMB Direct per aumentare le prestazioni degli array e dei server delle applicazioni. Secondo Violin, il WFA con SMB Direct può ridurre l'utilizzo della CPU di SQL Server fino al 30%, raggiungendo così un throughput sostenuto di 1.1 milioni di IOPS 4K e 4 GB/s di larghezza di banda nei benchmark dei produttori.

Windows Flash Array offre un controllo granulare sulla distribuzione del servizio dati, consentendo l'attivazione selettiva della deduplicazione e di altre funzionalità per nodi e condivisioni.

Il WFA funziona come un failover del cluster di failover Windows in una configurazione attivo-attivo e può utilizzare il multipathing SMB per rilevare errori di connettività e reindirizzare il traffico. Offre inoltre la replica Hyper-V per la replica asincrona di macchine virtuali insieme alla migrazione delle VM in tempo reale. Gran parte di questa funzionalità è focalizzata sul protocollo SMB; La migrazione in tempo reale è disponibile solo tramite SMB.

Test di Performance

Lo scopo di portare il violino WFA in laboratorio aveva molte sfaccettature. Innanzitutto, avevamo l'obiettivo di integrarci con molti dei nostri grandi partner. Abbiamo sfruttato l'esperienza di Dell per ottenere il massimo da PowerEdge R920 piattaforma di test. Mellanox ha fornito il supporto per la configurazione di Infiniband e Microsoft è stata disponibile per garantire che venissero utilizzate le migliori pratiche SMB 3.0. In secondo luogo, volevamo implementare un benchmark più approfondito nel nostro laboratorio, progettato per sottolineare le configurazioni all flash di fascia alta come il WFA e il resto della linea Violin. Abbiamo quindi collaborato con Stream Financial per replicare i loro Test delle prestazioni di DataFusion nel nostro laboratorio. Infine, volevamo essere in grado di battere i risultati che Violin aveva prodotto in precedenza con questo test, stabilendo un nuovo livello massimo per ciò di cui è capace la memoria flash.

DataFusion nella sua forma più semplice è progettato per dimostrare l'elaborazione e l'aggregazione di più di un trilione di righe di dati di rischio, contenenti 13 trilioni di punti di dati, un punto di rischio per riga. Il test esamina un caso d’uso molto reale dei big data, in cui il processo decisionale può essere ostacolato dal tempo necessario per elaborare i dati. Il test simula un ambiente di negoziazione con dati di rischio contenenti categorie di rischio per delta, gamma, vega e theta per i portafogli di negoziazione su un periodo di 12 anni. Per simulare una tipica visione aziendale, i dati sono stati aggregati utilizzando le query SQL “dove”, “mi piace” e “raggruppa per” per mostrare l’esposizione al rischio raggruppata per tipo di rischio, valuta e controparte. L'ingombro complessivo del database altamente compresso è di poco superiore a 8 TB, quello espanso supera i 100 TB. Ai fini di questo test, il database viene eseguito senza indicizzazione, costringendo il server e l'archiviazione a elaborare tutti i dati in tempo reale.

I test iniziali effettuati da "The Test People" nel Regno Unito sono stati un po' modesti rispetto alla configurazione R920 nel nostro laboratorio. I risultati hanno utilizzato un interfaccia Violin WFA-32 con una singola CPU Intel Xeon E5-2690 v2 a 3.00 GHZ. Il processo di test ha richiesto 4 ore e 19 minuti. Hanno inoltre commentato che "il tempo di elaborazione potrebbe essere ulteriormente ridotto ridimensionando i server e gli array".

Con la sfida lanciata e Violin che ci ha fornito un WFA-64 da utilizzare per alcune settimane, abbiamo cercato di vedere quanto avremmo potuto spingere al massimo il flash Violin, Windows e il tessuto Infiniband. Abbiamo sfruttato un Dell PowerEdge R920 per vedere fino a che punto potevamo ridurre i tempi di elaborazione utilizzando un solo server incredibilmente potente. La configurazione del nostro R920 offriva 138 GHz di potenza di elaborazione complessiva della CPU, contro i 30 GHz sfruttati nel comunicato stampa originale.

Dell PowerEdge R920

• Quattro CPU Intel E7-4870 v2 (2.3 GHz, 15 core, 30 MB di cache)
• 512 GB di RAM (8 GB x 64 DDR3, 128 GB per CPU)
• 2 avviamenti RAID300 SAS 10K da 1 GB
• 4 adattatori Mellanox ConnectX-3 InfiniBand a doppia porta

Con la nostra nuova piattaforma di test scelta e configurata con Windows Server 2012 R2, siamo riusciti a saturare completamente l'R920 durante il benchmark. Nel corso del test l'utilizzo della CPU è stato del 90-100%, con 2-3 GB/s di traffico via cavo. Alla fine abbiamo completato con un tempo incredibilmente basso di 56 minuti e 16 secondi. Ciò ha ridotto di circa l'80% il tempo di elaborazione originale, dimostrando i vantaggi di un server quad-CPU come Dell PowerEdge R920 in attività di elaborazione pesanti combinate con un'interconnessione veloce come il nostro tessuto Mellanox Infiniband. Sebbene il tempo di benchmark sia migliorato notevolmente, il WFA-64 aveva ancora margine su entrambi i controller e larghezza di banda disponibile da sfruttare.

Conclusione

Gli array di storage All-Flash sono fondamentalmente un esercizio per ottenere le massime prestazioni possibili da un'unica piattaforma. Violin Windows Flash Array adotta un approccio molto specifico per massimizzare le prestazioni della piattaforma array All-Flash di Violin concentrandosi su modifiche e integrazioni per le organizzazioni che necessitano di storage per carichi di lavoro di server applicativi basati su Windows e il protocollo SMB. L'argomentazione di Violin sembrerà convincente a molti amministratori: adottando pienamente il set di funzionalità e il paradigma di gestione di Windows Server, Windows Flash Array sarà più semplice e meno costoso da distribuire e gestire. Per i negozi Windows questo è probabilmente vero, e per coloro che utilizzano altre piattaforme, la piattaforma di archiviazione flash Violin 7000 è un array più tradizionale che si adatterebbe meglio lì.

I nostri test in questa recensione sono in qualche modo limitati a causa del tempo necessario per impostare il nuovo ambiente di test e in generale per l'accesso all'array. Sebbene non intendano essere esaustivi, i dati sono incoraggianti se si considerano i risultati che abbiamo trovato. Il nostro test, anche se con hardware sostanzialmente migliorato, ha ridotto il tempo impiegato per completare il benchmark di poco meno dell'80%. È piuttosto impressionante data la densità complessiva dell’array e dell’R920 combinati. Con un po' di margine residuo sul WFA-64, un hardware di elaborazione più veloce o più recente potrebbe ottenere risultati ancora migliori. Date le nuove piattaforme quad-CPU come la R930, ci aspetteremmo che le prestazioni ancora maggiori possano essere ottenute dal Violin WFA, che non esegue nemmeno le ultime CPU Intel Haswell al suo interno.

Il WFA non è privo di compromessi, le CPU non sono state aggiornate all'ultima offerta Intel e, a parte i vantaggi di progettazione hardware offerti da Violin, non c'è molta "salsa speciale" sul lato software che Microsoft non fornisce. Questo non è necessariamente un problema e negli ambienti Windows è probabilmente un vantaggio. La domanda si ridurrà semplicemente a quanto un'azienda abbia bisogno di questo livello di prestazioni rispetto alle offerte SAN più tradizionali. Da quello che abbiamo visto in questa interazione limitata, però, è che il WFA urla davvero se hai abbastanza risorse di calcolo da lanciargli e un'applicazione altamente sensibile alla latenza. Non abbiamo visto nulla in altri box Windows o anche in soluzioni fai-da-te all-flash che ci porti a credere che esista un'opzione migliore in questa categoria.

Pagina del prodotto Array Flash Windows per violino

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