StarWind Software は、柔軟な導入方式、全体的なシステム パフォーマンス、および新しいテクノロジーを積極的に採用する意欲により、ソフトウェア デファインド ストレージ (SDS) の業界リーダーです。私たちは昨年末に彼らのレポートを見たときに、このことを直接見ました。 Windows 用 NVMe-oF イニシエーター。今回は、ファイバー チャネルのサポートを追加する StarWind SAN & NAS ソフトウェアと、SDS ソリューションとしては非常に野心的な GRAID NVMe アクセラレータ カードを取り上げます。
StarWind Software は、柔軟な導入方式、全体的なシステム パフォーマンス、および新しいテクノロジーを積極的に採用する意欲により、ソフトウェア デファインド ストレージ (SDS) の業界リーダーです。私たちは昨年末に彼らのレポートを見たときに、このことを直接見ました。 Windows 用 NVMe-oF イニシエーター。今回は、ファイバー チャネルのサポートを追加する StarWind SAN & NAS ソフトウェアと、SDS ソリューションとしては非常に野心的な GRAID NVMe アクセラレータ カードを取り上げます。
テストベッド全体については以下に詳しく説明しますが、簡単に言えば、利用可能な最高のコンポーネントを採用し、それらを組み合わせて、信頼性の高いネットワークと負荷に十分なクライアントを備えた堅牢なストレージ プラットフォームを作成したということです。 StarWind は、GRAID アクセラレータのおかげで Memblaze NVMe SSD を結合し、Brocade スイッチング ファブリックと Marvell QLogic 32G FC HBA を介してネットワーク上でストレージを共有できます。
ほとんどの SDS プラットフォームはこのレベルのエンジニアリングに対応していないため、これは StarWind にとって驚くべき偉業です。ファイバー チャネルの統合は簡単な作業ではありません。そのため、ほとんどの SDS ソリューションはイーサネットに基づいています。そうは言っても、多くの組織は FC インフラストラクチャが提供する信頼性と遅延の利点を望んでいます。 StarWind SAN および NAS over Fibre Channel は、これらの組織が SDS アーキテクチャを活用できるように、まもなく利用可能になる予定です。
スターウィンド SAN および NAS
StarWind SAN & NAS は、業界標準のハイパーバイザーを実行する既存のハードウェアを高性能ストレージに再利用できるように設計されています。このソリューションは、VMware vSphere Hypervisor ESXi および Microsoft Hyper-V Server 用の完全に認定された共有ストレージです。
StarWind SAN & NAS は、ハードウェアおよびソフトウェア ベースのストレージ冗長構成をサポートします。このソリューションは、内部ストレージを備えた既存のサーバーを NAS または SAN として提供される冗長ストレージ アレイに変え、iSCSI、SMB、NFS などの標準プロトコルを公開します。複数の管理および構成オプションには、Web ベースの UI、テキストベースの UI、vCenter プラグイン、およびクラスタ全体の操作のためのコマンド ライン インターフェイスが含まれます。
このソリューションは、ハイパーバイザー、Microsoft Hyper-V、または VMware vSphere に展開されたすぐに使える Linux ベースの仮想マシン (VM) として出荷され、ZFS を使用して StarWind VSAN と同じソフトウェア デファインド ストレージ (SDS) 機能を共有します。 StarWind SAN & NAS は、インストール ウィザードと Web ベースのストレージ管理ユーザー インターフェイス (UI) を使用して簡単にインストールでき、老朽化したサーバーを再利用することで投資収益率 (ROI) を向上させます。
StarWind SAN および NAS の機能は次のとおりです。
ファイルおよびブロックストレージ: SMB3、NFSv3、NFSv4、NFSv4.1、iSCSI (iSCSI 上の VVol、NVMe-over-Fabrics、iSER を含む) など、すべての業界標準のブロックおよびファイル プロトコルをサポートします。
冗長性オプション: ZFS、ハードウェア RAID、または Linux MD/RAID の中からローカル ディスクの優先冗長構成を選択します。
建築： StarWind のネットワーク接続ストレージおよびストレージ エリア ネットワークは、Linux、ZFS、StarWind Virtual SAN 上に構築されており、選択したハイパーバイザー、VMware ESXi または Microsoft Hyper-V 上の VM として簡単に展開できます。
認定済みですぐに働ける: インストールが簡単で、vSphere または Hyper-V での動作が認定されています。
パートナー
StarWind には、このテスト中にいくつかのパートナーを使用している印象的なパートナーのリストがあります。すべての StarWind 製品は、公開されているハードウェアとソフトウェアでテストされています。パートナー ベンダーは独自に製品をテストして、機能するソリューションを提供するための品質と互換性を確認します。この特定のテスト セットに含まれるベンダーを強調しました。
Dellテクノロジ
StarWind Software は Dell Technology Alliance パートナーであり、ターンキー仮想化ソリューションである StarWind HyperConverged Appliance の一部として Dell サーバーを展開することが検証されています。このテスト シナリオでは、StarWind はサーバーとして Dell の PowerEdge R750 を、クライアントとして PowerEdge R740xd を導入しました。
この Dell EMC PowerEdge R750 は、第 3 世代インテル Xeon スケーラブル プロセッサーを搭載しており、アプリケーションのパフォーマンスと高速化に対応します。このサーバーは、CPU あたり 2 チャネルのメモリと、8 MT/秒の速度で最大 32 個の DDR4 DIMM をサポートするデュアル ソケット/3200U ラック サーバーです。さらに、スループットの大幅な向上に対処するために、PowerEdge R750 は、強化された空冷機能とオプションの直接液体冷却を備えた PCIe Gen 4 と最大 24 台の NVMe ドライブをサポートし、増加する電力と熱の要件をサポートします。
この パワーエッジ R740xd は、ソフトウェア デファインド ストレージ、サービス プロバイダー、または仮想デスクトップ インフラストラクチャに適した 2U 740 ソケット プラットフォームです。システム R24xd は、最大 740 台の NVMe ドライブをサポートしており、任意のドライブ タイプを組み合わせて、パフォーマンス、容量、またはその両方に関して NVMe、SSD、および HDD の最適な構成を作成できます。 RXNUMXxd は、ソフトウェア デファインド ストレージに最適なプラットフォームであり、VSAN または PowerEdge XC の基盤です。
GRAID テクノロジー
GRAID SupremeRAID は、最新のソフトウェア コンポーザブル環境向けに設計されています。 GRAID テクノロジーは、直接接続されたフラッシュ ストレージだけでなく、NVMe over Fabric 経由で接続されたフラッシュ ストレージも保護する、将来性のある RAID カードを提供します。
この SupremeRAID SR-1010 は、SSD パフォーマンスの可能性を最大限に引き出す最初の NVMe および NVMe-oF RAID カードです。 SupremeRAID カードは I/O を直接処理し、CPU のこの義務を軽減します。このカードは GPU であるため、標準の RAID カードには存在しない膨大な計算能力があります。
SupremeRAID SR-1010 は機能が豊富で、圧縮、暗号化、シン プロビジョニングを提供します。インストールはプラグアンドプレイと同じくらい簡単で、ケーブル接続やマザーボードのレイアウトの再加工は必要ありません。
メンブレイズ
Memblaze は、エンタープライズクラスの NVMe SSD 製品の大手プロバイダーです。 2011 年に設立された Memblaze は、エンタープライズクラスの SSD 製品を世界で最も早く開発した企業の XNUMX つです。 Memblaze が発売した PBlaze シリーズ エンタープライズクラス SSD は、データベース、仮想化、クラウド コンピューティング、ビッグデータ、人工知能などの分野で広く使用されており、インターネット、クラウド サービスなどの業界の顧客に安定した信頼性の高い高速ストレージ ソリューションを提供しています。 、金融、通信。
メンブレイズ PBlaze6 6920 シリーズ SSD は、最大 1600K のランダム読み取り IOPS、最大 7GB/秒のシーケンシャル読み取り帯域幅、最大 6.8GB/秒のシーケンシャル書き込み帯域幅、最大 11μs の書き込み遅延という安定したパフォーマンスを提供します。ドライブには幅広い容量があり、耐久性の低いドライブには 3.84 TB、7.68 TB、および 15.36 TB の容量があります。高耐久バージョンには、3.2TB、6.4TB、および 12.8TB の容量があります。
マーベル QLogic
QLogic は、高性能ネットワーキングの世界的なプロバイダーであり、データ、ストレージ、サーバー ネットワーク用のアダプター、スイッチ、ASIC を提供しています。同社は、FCoE 用コンバージド ネットワーク アダプタ、イーサネット アダプタ、ファイバ チャネル アダプタとスイッチ、iSCSI アダプタなど、ネットワーク製品の多様なポートフォリオを提供しています。
QLogic 2772 アダプターは、FC-NVMe プロトコルを完全にサポートし、スケールアウト NVMe への低遅延アクセスをサポートします。同じ物理ポート上で FC-NVMe と FCP-SCSI ストレージ トラフィックを同時にサポートできるため、顧客は自分のペースで NVMe に移行できます。このアダプタは、ファイバ チャネル ネットワーク経由で NVMe および SCSI ストレージへの低遅延アクセスを実現しながら、最大 2 万 IOPS とライン レート 32GFC パフォーマンスを提供することで、両方の長所をもたらします。
詳しくはこちらをご覧ください QLogic の FC-NVMe 物語。
SAN および NAS テストベッドの詳細
この作業のテストベッドは、Memblaze を備えた StarWind SAN および NAS ストレージ ノードで構成されています PBlaze6 6926 12.8TB SSD GRAID SupremeRAID SR-1010 アクセラレータカード。このファブリックは、Brocade G620 32G ファイバー チャネル スイッチングと Marvell QLogic 2772 32G FC HBA で構成されていました。負荷の生成は 750 つのクライアント ノードを介して行われました。ストレージ ノードは Dell PowerEdge R740 サーバーに基づいており、クライアント ノードは Dell PowerEdge RXNUMX サーバーです。詳細は以下の表に列挙されています。
| ストレージノード | |
|---|---|
| サーバー | デル PowerEdge R750 |
| CPU | インテル® Xeon® プラチナ 8380 CPU @ 2.30GHz |
| ソケット | 2 |
| コア/スレッド | 80/160 |
| DRAM | 1,024GB |
| Storage | 8x メンブレイズ PBlaze6 6926 12.8TB |
| アクセラレータカード | GRAID SupremeRAID SR-1010 |
| HBA | 4x マーベル Qロジック2772 シリーズ拡張 32GFC ファイバー チャネル アダプター |
| StarWind SAN および NAS ソフトウェア | バージョン 1.0.2 (ビルド 2175 – FC) |
| クライアントノード | |
|---|---|
| サーバー | デル PowerEdge R740xd |
| CPU | Intel® Xeon® Gold 6130 CPU @ 2.10GHz |
| ソケット | 2 |
| コア/スレッド | 32/64 |
| DRAM | 256GB |
| Storage | Marvell® QLogic® 1 シリーズ拡張 2772GFC ファイバー チャネル アダプター 32 個 |
| OS | Windows Server 2019 スタンダード エディション |
StarWind SAN および NAS のパフォーマンス テスト結果
可動部品が広範囲にわたるため、パフォーマンス テストの焦点は、ローカル テストとファイバ チャネルを介したリモート テストに分けられました。最初の目標は、基盤となる Memblaze NVMe ストレージの機能とパフォーマンス、および GRAID の HW RAID と SW RAID の利点を示すことでした。
32 番目のステップは、Marvell QLogic HBA を使用した XNUMXGb を超える各 FC のパフォーマンスを、やはり GRAID HW RAID と SW RAID で比較することでした。ベンチマークは、Flexible I/O (fio) ユーティリティを使用して決定されました。 Fio は、ベンチマークやストレス/ハードウェアの検証に使用されるクロスプラットフォーム ツールで、ローカル ストレージと共有ストレージをテストするための業界標準とみなされています。
テストパターン:
- 4K ランダム 100% 読み取り/100% 書き込み
- 4K ランダム混合読み取り/書き込み 70/30
- 1MB シーケンシャル 100% 読み取り/100% 書き込み
テスト期間:
- 600 回のテスト期間 = XNUMX 秒
- 書き込みベンチマークを開始する前に、ストレージはまず 2 時間ウォームアップされます。
テスト段階
- 単一の NVMe ドライブのパフォーマンスを確認して参照番号を取得する
- MDRAID および GRAID RAID5 アレイのパフォーマンスをローカルでテストする
- クライアント ノードからリモートでベンチマークを実行する
アレイ テストの最初の準備中に、個々の Memblaze PBlaze6 D6926 12.8TB SSD のベースライン パフォーマンス数値をチェックしてスペック シートの値と比較し、各 SSD が定常状態のパフォーマンスに達するまでにかかる時間を検証しました。このテスト段階では、定常状態に達するまでに約 4 時間を要するドライブで、読み取り 1.5M IOPS、書き込み 537k IOPS の 2K ランダム パフォーマンスを測定することができました。ランダムなワークロードでブロック サイズを 64K に増やすと、各 SSD の読み取り速度は 6.5GB/秒、書き込み速度は 2.6GB/秒でした。最後に、1MB の転送サイズとシーケンシャル転送では、各 SSD の読み取り速度は 6.6GB/秒、書き込み速度は 5.4GB/秒でした。
ローカル パフォーマンスは 6926 台の Memblaze D12.8 4TB SSD にわたって測定され、その結果、強力な 4K ランダム読み取りパフォーマンスが得られ、GRAID の HW RAID に対して大きなメリットが得られました。 SW RAID はキュー数とスレッド数が少ない点でわずかにリードしていましたが、GRAID の 10.8 万 IOPS と比較して、3 万 IOPS で上限に達しました。このワークロード中の基盤となるホストの GRAID の CPU 使用率は、SW RAID よりも大幅に低くなりました。キュー/スレッド数が少ない場合、CPU 使用率は 7% ～ 25% と測定され、ピークは 40% に対して XNUMX% でした。
4K ランダム書き込みテストの結果、キューとスレッド数が少ない場合は SW RAID がわずかに有利でしたが、ワークロードがスケールアップするにつれて GRAID HW RAID がすぐにそれを上回りました。 SW RAID のパフォーマンスは書き込みで 376 IOPS から 501 IOPS まで拡張され、GRAID HW RAID では 260 IOPS から 975 IOPS まで拡張されました。また、GPU の Gen1.5x4 スロットをフルに使用すると、GRAID のパフォーマンスが 16M IOPS 書き込みまで向上する可能性があることにも注意してください。 Dell PowerEdge R750 の構成方法に基づいて、GPU は Gen4x8 スロットにわずかに後ろに配置されていました。このテスト中、SW RAID の CPU 使用率は 8% から 21% に増加しましたが、HW RAID は 1% から 3% に若干増加しました。
70K 転送サイズを使用した 4% の読み取り/書き込み混合では、ワークロードがスケールアップするにつれて GRAID 構成が優位になりました。測定された SW RAID のパフォーマンスは 765k IOPS から 1.2M IOPS までの範囲で、HW RAID の測定値は 429k IOPS から最大 3.14M IOPS でした。 HW RAID では CPU 使用率が大幅に低下しました。 SW RAID の測定値は 5% ～ 49% でしたが、GRAID の測定値は 1% ～ 8% でした。
大きなブロックの帯域幅を測定するために、ブロック サイズが 1MB に増加されました。 GRAID は、18.2GB/秒から開始して 47GB/秒までスケールアップした SW RAID と比較して、10GB/秒から 12.1GB/秒の範囲のワークロード全体で明らかに傑出していました。このテスト全体の CPU 使用率は、SW RAID では 3% ～ 10%、HW RAID では 0% ～ 1% の範囲でした。
最後のローカル ベンチマークは大規模ブロックのシーケンシャル書き込みパフォーマンスに焦点を当てており、SW RAID が 4T/4Q でわずかに優位性を示した後、GRAID にすぐに追い抜かれました。ここで、SW RAID の測定値は 6.9GB/s から 7.1GB/s でしたが、GRAID は 6.4GB/s から 11.4GB/s に増加しました。 SW RAID の CPU 使用率は 9% ～ 17% でしたが、HW RAID の測定値は 1% ～ 3% でした。
SW RAID5 および GRAID を備えた HW RAID5 の 32 台の SSD と XNUMX 台の SSD の両方からローカル パフォーマンス ベースラインを取得したため、次のステップは XNUMXGb FC での FCP テストでした。ローカル パフォーマンス テストから得られた重要な点は、ワークロードが増加し CPU 使用率が低下したときに、GRAID HW RAID が全体のパフォーマンスをどれだけ向上させたかでした。
FCP テストには、Windows を実行する 740 つの Dell R32xd クライアント ノードが含まれ、それぞれが 32 つの 8Gb FC スイッチに接続されました。各クライアント システムはストレージ側と同じ 32Gb Marvell QLogic HBA を使用し、理論上の合計帯域幅は 25.6 x XNUMXGb FC ポート、つまり XNUMXGB/s になりました。
StarWind NAS および SAN サーバーに接続された 740 つの Dell PowerEdge R4xd ロードジェネレータを使用して、SW RAID が 1.66M IOPS から 3.5M IOPS に、GRAID が 1.1M IOPS から 4.6M IOPS にスケールアップした、ネットワーク経由の合計 XNUMXK ランダム読み取りパフォーマンスを調べることから始めます。 MIOPS。
4K ランダム書き込みに移行すると、SW RAID は 204k IOPS から 385K IOPS にスケールされました。バックエンドの HW RAID は大幅な向上をもたらし、GRAID はピーク時に 304k IOPS から 498k IOPS に拡張しました。
ランダムな 4k 70/30 混合ワークロードで読み取りトラフィックと書き込みトラフィックが混在するため、HW RAID 構成は SW RAID 単独よりも多くの I/O を処理しました。 SW RAID は 538k IOPS から 998k IOPS に拡張され、HW RAID は 647k IOPS から 1.1M IOPS に拡張されました。
StarWind NAS および SAN アレイから 8 つのクライアントへのピーク帯域幅を測定するための大規模ブロック転送に戻ると、32 個の 9.7Gb FC ポートが事実上飽和状態になってしまいました。 SW RAID は 11.7GB/s から 8.5GB/s にスケールアップしましたが、HW RAID はローエンドで 25.2GB/s、ピークで 25.6GB/s を押し出すことができました。 32 つの XNUMXGb ポートで理論上の最大値 XNUMXGB/s という数値を達成しました。
1M のシーケンシャル書き込み帯域幅を測定した最終テストでは、SW RAID が低いスレッドおよびキュー レベルでわずかに優位性を示し、4T/8Q でパリティに達しました。ただし、HW RAID はすぐに SW RAID を上回り、6GB/s から 7.1GB/s に拡張し、HW RAID の測定速度は 2.99GB/s から 10.5GB/s になりました。
最終的な考え
一般的な RAID シナリオでは、ハードウェア ソリューションがソフトウェア ソリューションよりも優れたパフォーマンスを発揮することが期待されます。ただし、ソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションを実装すると、さまざまな結果が得られる可能性が高くなります。この場合、数字は嘘をつきません。StarWind SAN および NAS は私たちの期待を上回りました。
前述したように、StarWind ソリューションは野心的です。 FCP、NMVe SSD、GRAID ハードウェア、およびそれらをすべて統合するソフトウェアが組み込まれています。 GRAID SupremeRAID カードの計算能力、NVMe SSD のパフォーマンス、ファイバー チャネルの低遅延と信頼性を最大限に活用するこの構成は、すべての条件を満たしています。従来のハードウェア RAID カードからこれらのパフォーマンス数値を得ることは、サーバーに複数のカードをインストールしない限り不可能です。
StarWind SAN & NAS は、GRAID カードの GPU 処理能力を最大限に活用します。各テスト シナリオにおいて、StarWind ソリューションは期待に応えることができました。 GRAID が I/O 処理を GPU にオフロードすることで、ソフトウェア RAID ソリューションを実行する場合に比べて CPU 使用率が大幅に削減されました。ストレージ ノードの CPU 使用率は、SW RAID を使用して CPU リソースを他のタスクに解放する場合に比べて 2 ～ 10 倍低くなりました。 StarWind ソリューションを使用した場合でも、SW RAID テストは、一般的な RAID アレイが提供する最大限のパフォーマンスを実際に達成しましたが、遅延コストは高くなります。
基本的に、最も印象的な共有ストレージ パフォーマンスは、StarWind SAN および NAS を上部に備えた PBlaze6 6920 シリーズ NVMe SSD で構成され、Marvell Qlogic 2772 ファイバー チャネル アダプターを使用してファイバー チャネル経由でクライアント ノードまで実行される冗長 GRAID ストレージ アレイによって実現されました。 GRAID は、現時点でソフトウェア定義の共有ストレージがおそらく最高のパフォーマンスを保証できる唯一のテクノロジーです。 GRAID ビルドは、ローカル ストレージとほぼ同じ遅延で、ローカル RAID アレイのパフォーマンスの約 50% を実現しました。
StarWind SAN & NAS により、GRAID パフォーマンスの可能性を最大限に引き出すことが可能になります。 NVMe-oF と RDMA は後続のビルドに含まれる予定です。
詳細については、リンクをクリックしてください。 GRAID SupremeRAID, NVMeoF, StarWind NVMe-oF イニシエーターのパフォーマンス.
StorageReview と連携する
ニュースレター | YouTube |ポッドキャスト iTunes/Spotifyは | Instagram | Twitter | Facebook | RSSフィード
