コンピュータ関連のハードウェア コンポーネントおよびシステムの定評あるメーカーである GIGABYTE は、Bigtera と提携して独自の高性能ソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションを提供することでデータ ストレージ市場に参入しました。 GIGABYTE はハードウェアを供給し、Bigtera の VirtualStor ソフトウェア プラットフォームと組み合わせて、さまざまな容量とパフォーマンスの要件を満たすさまざまなストレージ アプライアンスを提供します。ほとんどの人は GIGABYTE（創業 30 年以上）をよく知っていますが、Bigtera という名前を聞いたことがない人もいるかもしれません。 2012 年に設立された Bigtera は、XNUMX つの開発センターを持ち、XNUMX を超える顧客が実稼働環境で VirtualStor を実行しています。
コンピュータ関連のハードウェア コンポーネントおよびシステムの定評あるメーカーである GIGABYTE は、Bigtera と提携して独自の高性能ソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションを提供することでデータ ストレージ市場に参入しました。 GIGABYTE はハードウェアを供給し、Bigtera の VirtualStor ソフトウェア プラットフォームと組み合わせて、さまざまな容量とパフォーマンスの要件を満たすさまざまなストレージ アプライアンスを提供します。ほとんどの人は GIGABYTE（創業 30 年以上）をよく知っていますが、Bigtera という名前を聞いたことがない人もいるかもしれません。 2012 年に設立された Bigtera は、XNUMX つの開発センターを持ち、XNUMX を超える顧客が実稼働環境で VirtualStor を実行しています。
Bigtera VirtualStor ファミリは、Scaler、Converger、Extreme の 86 つの異なる製品ラインで構成されており、それぞれが標準の xXNUMX アーキテクチャ上に展開されるソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションです。スケーラーは、ハイブリッド スケールアウト ソリューション用のデータ ストレージです。 Converger は、VMware、Hyper-V、または KVM と組み合わせてハイパーコンバージド インフラストラクチャを作成するために使用できるストレージ ソリューションです。 Extreme は、一貫して低い遅延を必要とし、大量の帯域幅を消費するアプリケーションに I/O を供給するように設計されたオールフラッシュのスケールアウト ストレージ ソリューションです。この詳細な説明では、VirtualStor Scaler ソリューションを調べます。
VirtualStor Scaler は、スケールアップ ソリューションやハイパーコンバージド インフラストラクチャ (HCI) ソリューションではなく、スケールアウト ストレージ ソリューションです。つまり、より多くのストレージ容量が必要になったときに、より多くのディスクまたはノードを VirtualStor Scaler ストレージ クラスターに追加できます。つまり、現在の状況に応じて変更できる適切な量のストレージをデータセンターに確保できます。この柔軟性により、HCI ソリューションを使用する際のハードウェアのオーバープロビジョニング (スケールアップ ソリューションの要件) と、コンピューティング能力を追加する必要性 (必要かどうかに関係なく) の両方が効果的に排除されます。
GIGABYTE は、VirtualStor Scaler システム用に 48 つの異なるプラットフォームを提供しています。小規模ユーザー向けに最適化されたスペクトルの一端には、1 つの 4U ノードで構成される 4TB の使用可能なストレージ容量を備えたシステムがあります。一方、膨大な量のデータを扱う必要がある顧客向けには、XNUMXPBのデータを保存できるXNUMXUノードXNUMX台で構成されるシステムがあります。これらのシステムの品質を保証するために、GIGABYTE はデュアル Intel 第 2 世代 Xeon スケーラブル CPU これらのストレージ ノードのコンピューティング ニーズを満たします。データ ストレージには、VirtualStor ストレージ アプライアンスは HDD と NVMe または SATA SSD キャッシュ ドライブを組み合わせて使用します。データがアプライアンスから流れ続けることを保証するために、ノードは Intel SFP+ と NIC を使用し、オフライン ノード管理は Aspeed リモート管理コントローラーで実行されます。
VirtualStor スケーラー ストレージ プロトコル
今日のデータセンターは、要求の厳しい多様なユーザー グループのニーズを満たすストレージを、可能な限り迅速かつコスト効率よく提供する必要があります。データセンターの多様なストレージ ニーズを満たすために、VirtualStor は、単一の統合ストレージ プールから一般的に使用されるすべてのストレージ プロトコル (NAS、SAN、オブジェクト ストレージ) をサポートします。パフォーマンス要件が確実に満たされるように、ストレージのファイル、フォルダー、またはボリュームにサービス品質 (QoS) 属性を適用できます。ユーザーまたはアプリケーションによるストレージの過剰消費を防ぐクォータは、フォルダーまたはボリューム単位で適用できます。
VirtualStor は、最も要求の厳しいアプリケーションのパフォーマンス ニーズを確実かつ一貫して提供できるように設計されています。これを実現する方法の 1 つは、VirtualStor バックエンド ストレージ エンジンである BigteraStore がデータの配置を処理する方法です。 BigteraStore は、データ キャッシュにフラッシュ デバイスを使用し、データの小さなブロックを大きな連続ブロックに統合およびマージします。これは、ランダム データを処理する場合の VirtualStor システムのパフォーマンスに大きな影響を与えるだけでなく、フラッシュ デバイスへの書き込みが減り、デバイスの寿命も延びます。 BigteraStore は、シーケンシャル データ (より大きなデータ ブロックで配信される) を識別し、このデータをハード ドライブに直接読み書きすることで、ストレージ システムのパフォーマンスも向上します。シーケンシャル データをハード ドライブに直接ストリーミングすると、ランダム データをハード ドライブに読み書きする場合と同じようなパフォーマンスの低下が生じないため、最も大きな影響を与えるランダム データに使用する高価なフラッシュ デバイスの容量も確保されます。
VirtualStor スケーラー フラッシュの使用
データの効率、保護、回復力は、今日の最新のストレージ ソリューションが対処する必要がある 3 つの要素であり、VirtualStor は最新の技術とツールを使用して、これらの要素に対処する堅牢で効率的なソリューションを提供します。
ストレージ システムの最も重要な機能は、そこに保存されているデータの整合性を保護する機能です。これを実現するために、VirtualStor はデータ レプリケーション、イレイジャー コーディング、RAID、エラー検出、破損したデータの自己修復をサポートしています。データは多くの異なるストレージ ノード上でレプリケートされ、バランスが保たれるため、万が一ハードウェア コンポーネントやサーバーに障害が発生した場合でも、別のストレージ ノードがシームレスに引き継ぎ、ほとんどの場合、ユーザーやアプリケーションは障害が発生したことさえ認識しません。 。障害が発生したコンポーネントが特定されて交換されると、自動的にシステムに組み込まれます。 Intel AES-NI 暗号化テクノロジーを使用すると、VirtualStor 上で最大限の保護が必要な機密データを保護できますが、もちろん、他の安全性の低いデータは VirtualStor ストレージ アプライアンス上で暗号化されない状態のままにすることもできます。
VirtualStor Scaler アーキテクチャの概要
どのストレージ ソリューションを使用するかを決定する際に、ほとんどのユーザーが見落としがちな要素の 1 つは、使用する基盤となるストレージを切り出すのが難しいことです。タイプやプロトコルに関係なく、すべての VirtualStor ストレージがオーバープロビジョニング可能な単一のプールから取得されるという事実により、基礎となるストレージを再プロビジョニングして利用可能にするという時間のかかる作業と、アイランド (サイロ) の両方が効果的に排除されます。プロビジョニングされたものの未使用のストレージの数。
VirtualStor スケーラー ダッシュボード
ストレージ ソリューションの管理が困難または標準以下の場合、ストレージ ソリューションの価値は最小限に抑えられる可能性がありますが、幸いなことに、VirtualStor は、直感的で最新の Web ベースの管理コンソールを提供することで、ストレージの管理を容易にしました。これまで、一部のレガシー ユニファイド ストレージ システムが単一の管理コンソールを備えていると宣伝されていたのを目にしましたが、よく見てみると、その管理コンソールは、管理コンソール上の機能として配置されたさまざまなシステムの管理コンポーネントだけで構成されていました。残念ながら、この状況では、ストレージ コンポーネントに異なる用語が使用され、管理されているストレージの種類に応じて異なるワークフローが必要になるため、混乱が生じます。控えめに言っても、ストレージを扱う方法は複雑で複雑です。
また、一般的なタスクを完了するためにコマンド ラインの操作が必要なストレージ システムでは、誤った入力が致命的な結果を引き起こす可能性があることも確認されています。それに対して、VirtualStor アプライアンスでは、日常的なシステム管理を行う際のすべてのワークフローが GUI ベースであり、コマンドラインでの対話は必要ありません。さらに、後付けではなく最初からマルチプロトコルをサポートするように設計されているため、従来のボルトオン機能に邪魔されることがなく、VirtualStor の管理が直感的でエラーなく行えます。
VirtualStor スケーラーのパフォーマンス
クラスタは、ソリューションを組み立てて操作を容易にするだけでなく、対象となる顧客のユースケースに適したパフォーマンスを提供する必要があります。さらに、Bigtera は、このソリューションにさらなる柔軟性をもたらすマルチプロトコルのサポートを提供します。数週間にわたって、次のハードウェア構成でソリューションをテストしました。
- クライアントノード
- 1 x ギガバイト H261-3C0 – 2U 4 ノード、3 つのクライアント サーバーに 3 ノードが使用されました
- ノードごと:
- 2 x Xeon Gold 6140 CPU（18 コア、2.3 GHz）
- 8 x 16GB 2666MHz DDR4 RDIMM メモリ モジュール
- 1×ギガバイト CLNOQ42 デュアルポート 25GB SFP+ OCP LAN カード (QLogic FastLinQ QL41202-A2G)
- 1 x 960GB 2.5 インチ Seagate SATA SSD
- ストレージノード
- 3 x GIGABYTE S451-3R0 ストレージ サーバー
- ノードごと：
- 2 x Intel Xeon Silver 4114 CPU (10 コア、2.2GHz)
- 8 x 16GB 2666MHz DDR4 RDIMM メモリ モジュール
- 36 x 8TB 3.5 インチ Seagate Exos SATA HDD
- 2 x 3.84TB Adata SR2000CP AIC SSD
- 1 x 960GB 2.5 インチ Seagate SATA SSD
- GIGABYTE CLN1C4 x 44 4GbE SFP25 LAN ポート x 28 (Mellanox ConnectX-4 Lx)
- 1 x GIGABYTE HW RAID カード CRA4648、GIGABYTE MR 3108 BBU
前述したように、このソリューションではハードドライブとフラッシュの両方を利用します。各ノードはブートに 960GB Seagate SSD を使用します。容量階層には、GIGABYTE が使用しています Seagate Exos 8TB エンタープライズ HDD、ストレージ ノードあたり 36 個のドライブを備えています。この構成から最高のパフォーマンス プロファイルを得るために、GIGABYTE は次のペアを使用します。 Adata SR2000CP 3D eTLC SSD ストレージノードごとに。 3.84TB アドイン カードは、クラスターにキャッシュ要素を提供するだけでなく、ジャーナリング業務も処理します。 SR2000CP ファミリの容量は最大 11 TB ですが、3.84 TB カードはこのアプライアンスのパフォーマンス目標 (毎秒最大 6000/3800 MB の R/W レート) とコスト目標を満たしています。
パフォーマンスを見ると、企業が大規模な SDS プラットフォームをどのように見ているかを理解することが重要です。これらは通常、オブジェクト プロトコルのパフォーマンスには優れていますが、iSCSI などのより伝統的なプロトコルを利用したい場合は、より「互換性」のユースケースとみなされます。言い換えれば、それらは機能しますが、ストレージ アレイが構築された主要なプロトコルよりもはるかに遅いです。ただし、これはすべてのプラットフォームに当てはまるわけではありません。これが、VirtualStor Scaler を非常にユニークなものにしている理由の 3 つです。この点を証明するために、RBD プロトコルを利用したテストと iSCSI を使用したテストを連続して実行しました。リストは広範囲（NFS、CIFS / SMB、SXNUMX API）であるため、VirtualScaler がサポートするすべてのプロトコルのテストはこの記事の範囲外であることに注意してください。
テストの詳細については、FIO を利用して、30 個の 10GB iSCSI LUN に対する 30 個の 10GB RBD 共有のパフォーマンスを測定しました。それを分割したので、10 つのクライアント システムのうち、それぞれが 1 個の共有または LUN にアクセスしていました。次に、ストレージ デバイスごとに 16 スレッドのワークロード、およびキューの深さ 30 を適用しました (クラスターに合計すると、それぞれ 16Q の負荷を持つ 4 スレッドになります)。次に、大規模なシーケンシャル転送と小規模な XNUMXK ランダム トラフィックのパフォーマンスを比較しました。
1024K のシーケンシャル転送を測定した最初のワークロードでは、iSCSI を利用する 1600 つのクライアントのそれぞれから、平均 960MB/s をわずかに超える読み取りと 4.9MB/s の書き込みが確認されました。合計すると、読み取り 2.9 GB/秒、書き込み 960 GB/秒になります。 RBD を活用すると、同様の書き込みトラフィックがクライアントあたり 2700MB/秒を超えましたが、読み取りパフォーマンスはクライアントあたり 8.1MB/秒を超えて高くなりました。合計すると、RBD の合計は読み取り 2.9 GB/秒、書き込み XNUMX GB/秒と測定されました。
ワークロード サイズを 128k シーケンシャル転送に下げると、iSCSI と RBD のパフォーマンスの間で同様のバランスが再び得られることがわかりました。 iSCSI を使用すると、各クライアントの書き込み速度は約 440MB/秒、読み取り速度は 1600MB/秒となり、合計すると書き込み速度は 1.3GB/秒、読み取り速度は 4.9GB/秒になります。 RBD に焦点を当てると、書き込みパフォーマンスはクライアントあたり 410MB/s 以上とわずかに低く、読み取りパフォーマンスはクライアントあたり 2500MB/s 以上でした。これは、RBD 経由で合計 1.2GB/秒の書き込みと 7.8GB/秒の読み取りとなります。
より小さなランダム転送パフォーマンスに焦点を切り替えて、4K テストに焦点を当てます。 4K ランダム書き込みにおける両方のプロトコルを見ると、iSCSI と RBD は両方とも、クライアントあたり 23 IOPS、合計で約 71 IOPS という同様のパフォーマンスを提供し、RBD よりも優れていました。読み取りパフォーマンスを見ると、iSCSI はクライアントあたり約 64 IOPS、または合計で 193 IOPS であり、RBD はクライアントあたり 97 IOPS、または合計で 291 IOPS を測定しました。
4K ランダム転送テストの平均レイテンシに焦点を当て、クラスタ負荷の合計が 30 スレッド、スレッドあたり 16 キューの場合、iSCSI 転送と RBD 転送の両方で書き込み時間が 6.7 ミリ秒をわずかに超えることを測定しましたが、RBD の優位性はわずかでした。読み取り転送では、iSCSI からの合計 1.647 ミリ秒と比較して、合計 2.489 ミリ秒を測定し、RBD パフォーマンスの方がより大きな利点がありました。
ボトムライン
VirtualStor Scaler は、業界標準の x86 サーバー上で実行され、ファイル、ブロック、またはオブジェクト ストレージを提供する、柔軟でスケーラブルなソフトウェア デファインド ソリューションです。このケースでは、GIGABYTE のクライアント ノードとストレージ ノードを組み合わせて、統合ソリューションの管理の容易さとマルチプロトコルのサポートを強調しました。プラットフォームで利用可能な復元力を強調することも重要です。これは主に VirutalStor の Ceph 基盤のおかげです。 Bigtera は、そのようなメッセージを先導しないことを好みます。Ceph は優れたデータ保護機能を提供していると思われがちですが、パフォーマンスと柔軟性のストーリーを伝える能力が欠けているためです。どちらも、ほとんどのエンタープライズ ストレージ アプリケーションで重要です。 VirtualStor Scaler を使用している間、RADOS ブロック インターフェイスと並行して非常に強力な iSCSI パフォーマンスを提供できる機能に常に感銘を受けました。優れた GUI が上部にあるという事実を考慮に入れてください。これは、CLI に手を出したくない人にとっては便利です。ここでは Bigtera がうまく機能しています。 VirtualStor ソリューションは、明らかに、一般的な分析、HPC、AI/ML の導入のためのデータ ウェアハウスをはるかに超えた機能を備えています。企業は、ソリューションの柔軟性のおかげで、オンプレミス クラウドからストレージ統合、より一般的な仮想化ワークロードに至るまで、さまざまなユースケースの直接の代替としてこれを検討するのが賢明でしょう。
GIGABYTE VirtualStor スケーラー製品ページ
