파이버 채널을 통한 StarWind SAN 및 NAS

StarWind Software는 유연한 배포 양식, 전체 시스템 성능 및 새로운 기술을 수용하려는 열망 덕분에 SDS(소프트웨어 정의 스토리지) 분야의 업계 리더입니다. 우리는 작년 말 그들의 Windows용 NVMe-oF 이니시에이터. 이번에 우리는 파이버 채널에 대한 지원을 추가하고 있는 StarWind SAN & NAS 소프트웨어와 SDS 솔루션에 상당히 야심 찬 GRAID NVMe 가속기 카드를 살펴보고 있습니다.

StarWind Software는 유연한 배포 양식, 전체 시스템 성능 및 새로운 기술을 수용하려는 열망 덕분에 SDS(소프트웨어 정의 스토리지) 분야의 업계 리더입니다. 우리는 작년 말 그들의 Windows용 NVMe-oF 이니시에이터. 이번에 우리는 파이버 채널에 대한 지원을 추가하고 있는 StarWind SAN & NAS 소프트웨어와 SDS 솔루션에 상당히 야심 찬 GRAID NVMe 가속기 카드를 살펴보고 있습니다.

전체 테스트베드는 아래에 설명되어 있지만 요약하자면 우리는 사용 가능한 최고의 구성 요소를 선택하여 결합하여 신뢰할 수 있는 네트워킹과 로드를 위한 충분한 클라이언트를 갖춘 강력한 스토리지 플랫폼을 만들었습니다. StarWind는 GRAID 가속기 덕분에 Memblaze NVMe SSD를 함께 묶고 Brocade 스위칭 패브릭과 Marvell QLogic 32G FC HBA를 통해 네트워크를 통해 스토리지를 공유할 수 있습니다.

이것은 대부분의 SDS 플랫폼이 이 수준의 엔지니어링을 수행할 수 없기 때문에 StarWind에게는 놀라운 성과입니다. 파이버 채널 통합은 간단한 작업이 아니므로 대부분의 SDS 솔루션은 이더넷을 기반으로 합니다. 즉, 많은 조직에서 FC 인프라가 제공하는 안정성 및 대기 시간 이점을 원합니다. 파이버 채널을 통한 StarWind SAN 및 NAS는 이러한 조직이 SDS 아키텍처를 활용할 수 있도록 곧 제공될 예정입니다.

StarWind SAN 및 NAS

StarWind SAN & NAS는 업계 표준 하이퍼바이저를 실행하는 기존 하드웨어를 고성능 스토리지로 용도 변경하도록 설계되었습니다. 이 솔루션은 VMware vSphere Hypervisor ESXi 및 Microsoft Hyper-V Server용으로 완전히 인증된 공유 스토리지입니다.

StarWind SAN & NAS는 하드웨어 및 소프트웨어 기반 스토리지 중복 구성을 지원합니다. 이 솔루션은 내부 스토리지가 있는 기존 서버를 NAS 또는 SAN으로 표시되는 중복 스토리지 어레이로 전환하여 iSCSI, SMB 및 NFS와 같은 표준 프로토콜을 노출할 수 있습니다. 여러 관리 및 구성 옵션에는 웹 기반 UI, 텍스트 기반 UI, vCenter 플러그인 및 클러스터 전체 작업을 위한 명령줄 인터페이스가 포함됩니다.

하이퍼바이저, Microsoft Hyper-V 또는 VMware vSphere에 배포된 바로 사용할 수 있는 Linux 기반 가상 머신(VM)으로 제공되는 이 솔루션은 ZFS를 사용하여 StarWind VSAN과 동일한 소프트웨어 정의 스토리지(SDS) 기능을 공유합니다. StarWind SAN & NAS는 설치 마법사와 웹 기반 스토리지 관리 사용자 인터페이스(UI)를 사용하여 쉽게 설치할 수 있으며 노후 서버를 용도 변경하여 투자 수익(ROI)을 높입니다.

StarWind SAN 및 NAS 기능은 다음과 같습니다.

파일 및 블록 스토리지: SMB3, NFSv3, NFSv4, NFSv4.1 및 iSCSI(iSCSI의 VVols, NVMe-over-Fabrics 및 iSER 포함)와 같은 모든 산업 표준 블록 및 파일 프로토콜을 지원합니다.

이중화 옵션: ZFS, 하드웨어 RAID 또는 Linux MD/RAID 중에서 로컬 디스크에 대해 선호하는 중복성 구성을 선택합니다.

건축물: StarWind의 네트워크 연결 스토리지 및 스토리지 영역 네트워크는 Linux, ZFS 및 StarWind Virtual SAN을 기반으로 하며 선택한 하이퍼바이저, VMware ESXi 또는 Microsoft Hyper-V 위에 VM으로 쉽게 배포됩니다.

인증 및 작업 준비: 설치가 간편하고 vSphere 또는 Hyper-V와 함께 작동하도록 인증되었습니다.

파트너

StarWind는 이 테스트 동안 여러 파트너를 사용하는 인상적인 파트너 목록을 보유하고 있습니다. 모든 StarWind 제품은 게시된 하드웨어 및 소프트웨어로 테스트되었습니다. 파트너 공급업체는 제품을 독립적으로 테스트하여 작동하는 솔루션을 제공하기 위해 품질과 호환성을 보장합니다. 이 특정 테스트 세트에 포함된 공급업체를 강조 표시했습니다.

Dell 기술

StarWind Software는 Dell 기술 제휴 파트너이며 턴키 가상화 솔루션인 StarWind HyperConverged 어플라이언스의 일부로 Dell 서버를 배포하는 것으로 검증되었습니다. 이 테스트 시나리오에서 StarWind는 서버용으로 Dell의 PowerEdge R750을, 클라이언트용으로 PowerEdge R740xd를 배포했습니다.

The 델 EMC 파워 에지 R750 3세대 Intel Xeon Scalable 프로세서로 구동되어 응용 프로그램 성능 및 가속 문제를 해결합니다. 이 서버는 CPU당 2채널 메모리와 8MT/s 속도에서 최대 32개의 DDR4 DIMM을 지원하는 듀얼 소켓/3200U 랙 서버입니다. 또한 처리량을 크게 개선하기 위해 PowerEdge R750은 PCIe Gen 4와 향상된 공랭식 기능을 갖춘 최대 24개의 NVMe 드라이브와 직접 액체 냉각(옵션)을 지원하여 증가하는 전력 및 열 요구 사항을 지원합니다.

The 파워에지 R740xd 소프트웨어 정의 스토리지, 서비스 공급자 또는 가상 데스크톱 인프라에 적합한 2U 740소켓 플랫폼입니다. 시스템 R24xd는 최대 740개의 NVMe 드라이브를 지원하며 모든 드라이브 유형을 혼합하여 성능, 용량 또는 둘 다에 대해 NVMe, SSD 및 HDD의 최적 구성을 생성할 수 있습니다. RXNUMXxd는 소프트웨어 정의 스토리지를 위한 플랫폼이며 VSAN 또는 PowerEdge XC의 기반입니다.

GRAID 기술

GRAID SupremeRAID는 최신 소프트웨어 컴포저블 환경용으로 설계되었습니다. GRAID 기술은 직접 연결된 플래시 스토리지뿐만 아니라 NVMe over Fabrics를 통해 연결된 플래시 스토리지도 보호하는 미래 보장형 RAID 카드를 제공합니다.

The 슈프림레이드 SR-1010 SSD 성능의 잠재력을 최대한 활용하는 최초의 NVMe 및 NVMe-oF RAID 카드입니다. SupremeRAID 카드는 I/O를 직접 처리하여 CPU의 부담을 덜어줍니다. 카드가 GPU이기 때문에 카드에는 표준 RAID 카드에는 없는 엄청난 계산 능력이 있습니다.

SupremeRAID SR-1010은 기능이 풍부하여 압축, 암호화 및 씬 프로비저닝을 제공합니다. 설치는 플러그 앤 플레이처럼 쉽고 케이블 연결이나 마더보드 레이아웃 재작업이 필요하지 않습니다.

멤블레이즈

Memblaze는 엔터프라이즈급 NVMe SSD 제품의 선두 공급업체입니다. 2011년에 설립된 Memblaze는 엔터프라이즈급 SSD 제품을 전 세계적으로 개발한 최초의 회사 중 하나입니다. Memblaze에서 출시한 PBlaze 시리즈 엔터프라이즈급 SSD는 데이터베이스, 가상화, 클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터, 인공 지능 및 기타 분야에서 널리 사용되어 인터넷, 클라우드 서비스와 같은 산업의 고객에게 안정적이고 신뢰할 수 있는 고속 스토리지 솔루션을 제공합니다. , 금융 및 통신.

멤블레이즈 P블레이즈6 6920 시리즈 SSD는 최대 1600K 임의 읽기 IOPS, 최대 7GB/s 순차 읽기 대역폭, 최대 6.8GB/s 순차 쓰기 대역폭, 최대 11μs의 쓰기 지연 시간까지 일관된 성능을 제공합니다. 이 드라이브는 다양한 용량으로 제공되며 내구성이 낮은 드라이브는 3.84TB, 7.68TB 및 15.36TB 용량으로 제공됩니다. 더 높은 내구성 버전은 3.2TB, 6.4TB 및 12.8TB 용량으로 제공됩니다.

마벨 QLogic

QLogic은 데이터, 스토리지 및 서버 네트워크용 어댑터, 스위치 및 ASIC를 제공하는 고성능 네트워킹의 글로벌 공급업체입니다. 이 회사는 FCoE용 수렴형 네트워크 어댑터, 이더넷 어댑터, 파이버 채널 어댑터 및 스위치, iSCSI 어댑터를 비롯한 다양한 네트워킹 제품 포트폴리오를 제공합니다.

QLogic 2772 어댑터는 FC-NVMe 프로토콜을 완벽하게 지원하는 확장형 NVMe에 대한 짧은 대기 시간 액세스를 지원합니다. 동일한 물리적 포트에서 FC-NVMe 및 FCP-SCSI 스토리지 트래픽을 동시에 지원할 수 있으므로 고객이 원하는 속도로 NVMe로 마이그레이션할 수 있습니다. 이 어댑터는 파이버 채널 네트워크를 통해 NVMe 및 SCSI 스토리지에 대한 짧은 대기 시간 액세스를 제공하는 동시에 최대 2백만 IOPS 및 회선 속도 32GFC 성능을 제공함으로써 두 세계의 장점을 모두 제공합니다.

자세히 알아보기 QLogic의 FC-NVMe 이야기.

SAN 및 NAS 테스트베드 세부 정보

이 작업의 테스트베드는 Memblaze가 포함된 StarWind SAN 및 NAS 스토리지 노드로 구성됩니다. PBlaze6 6926 12.8TB SSD 와 더불어 GRID SupremeRAID SR-1010 가속기 카드. 패브릭은 Brocade G620 32G 파이버 채널 스위칭 및 Marvell QLogic 2772 32G FC HBA로 구성되었습니다. 부하 생성은 750개의 클라이언트 노드를 통해 발생했습니다. 스토리지 노드는 Dell PowerEdge R740 서버를 기반으로 하고 클라이언트 노드는 Dell PowerEdge RXNUMX 서버입니다. 자세한 내용은 아래 표에 열거되어 있습니다.

StarWind SAN 및 NAS 성능 테스트 결과

움직이는 부분이 광범위하기 때문에 성능 테스트의 초점은 파이버 채널을 통한 로컬 및 원격 테스트로 구분되었습니다. 첫 번째 목표는 기본 Memblaze NVMe 스토리지의 기능 및 성능과 GRAID의 HW RAID 대 SW RAID의 이점을 보여주는 것이었습니다.

두 번째 단계는 Marvell QLogic HBA를 사용하여 각각의 32Gb FC의 성능을 GRAID HW RAID와 SW RAID로 비교하는 것이었습니다. 벤치마크는 Flexible I/O(fio) 유틸리티를 사용하여 결정되었습니다. Fio는 벤치마크 및 스트레스/하드웨어 검증에 사용되는 크로스 플랫폼 도구이며 로컬 및 공유 스토리지 테스트를 위한 업계 표준으로 간주됩니다.

테스트 패턴:

• 4k 랜덤 100% 읽기/100% 쓰기
• 4k 무작위 혼합 읽기/쓰기 70/30
• 1MB 순차 100% 읽기/100% 쓰기

테스트 기간:

• 단일 테스트 기간 = 600초
• 쓰기 벤치마크를 시작하기 전에 스토리지가 먼저 2시간 동안 워밍업되었습니다.

테스트 단계

1. 참조 번호를 얻기 위해 단일 NVMe 드라이브 성능 확인
2. 로컬에서 MDRAID 및 GRAID RAID5 어레이 성능 테스트
3. 클라이언트 노드에서 원격으로 벤치마크 실행

어레이 테스트를 위한 초기 준비 과정에서 개별 Memblaze PBlaze6 D6926 12.8TB SSD는 사양 시트 값과 비교하고 각 SSD가 정상 상태 성능에 도달하는 데 걸리는 시간을 확인하기 위해 기본 성능 수치를 확인했습니다. 이 테스트 단계에서 정상 상태에 도달하는 데 약 4시간이 걸리는 드라이브로 1.5M IOPS 읽기 및 537k IOPS 쓰기의 2K 임의 성능을 측정할 수 있었습니다. 무작위 워크로드로 블록 크기를 64K로 늘리면 각 SSD는 6.5GB/s 읽기 및 2.6GB/s 쓰기를 측정했습니다. 마지막으로, 1MB 전송 크기와 순차 전송으로 각 SSD는 6.6GB/s 읽기 및 5.4GB/s 쓰기를 측정했습니다.

로컬 성능은 6926개의 Memblaze D12.8 4TB SSD에서 측정되었으며, 그 결과 GRAID의 HW RAID에 대한 막대한 이점과 함께 강력한 4K 임의 읽기 성능이 나타났습니다. SW RAID는 더 낮은 대기열 및 스레드 수에서 약간 앞서 있었지만 GRAID의 10.8M IOPS에 비해 3M IOPS로 제한되었습니다. 이 워크로드 동안 기본 호스트의 GRAID CPU 사용률은 SW RAID보다 훨씬 낮았습니다. 낮은 큐/스레드 수에서 CPU 사용률은 7%에서 25%로 측정되었으며 최고 40% 대 XNUMX%였습니다.

 

4K 임의 쓰기 테스트 결과 낮은 대기열 및 스레드 수에서 SW RAID에 약간의 우위를 보였고 GRAID HW RAID는 워크로드가 확장됨에 따라 이를 빠르게 능가했습니다. SW RAID의 성능은 376K IOPS에서 501k IOPS 쓰기로 확장되었으며 GRAID HW RAID는 260k IOPS에서 975k IOPS로 확장되었습니다. 또한 GRAID의 성능은 GPU용 전체 Gen1.5x4 슬롯으로 16M IOPS 쓰기까지 증가할 수 있습니다. Dell PowerEdge R750을 구성한 방식에 따라 GPU는 Gen4x8 슬롯에 위치하여 약간 뒤로 고정되었습니다. 이 테스트 동안 SW RAID의 CPU 사용률은 8%에서 21%로 증가한 반면 HW RAID는 1%에서 3%로 다소 증가했습니다.

70%의 읽기/쓰기 혼합에서 4K 전송 크기를 사용하는 경우 GRAID 구성은 워크로드가 확장됨에 따라 주도되었습니다. 측정된 SW RAID 성능은 765k IOPS에서 1.2M IOPS로 확장되었으며 HW RAID는 429k IOPS에서 최대 3.14M IOPS로 측정되었습니다. HW RAID의 경우 CPU 사용률이 크게 낮아졌습니다. SW RAID는 5%~49%로 측정되었으며 GRAID는 1%~8%로 측정되었습니다.

큰 블록 대역폭을 측정하기 위해 블록 크기를 1MB로 늘렸습니다. GRAID는 18.2GB/s에서 시작하여 최대 47GB/s까지 확장되는 SW RAID와 비교하여 10GB/s에서 12.1GB/s 범위의 워크로드에서 확실히 두드러졌습니다. 이 테스트에서 CPU 사용률은 SW RAID의 경우 3%~10%, HW RAID의 경우 0%~1%였습니다.

마지막 로컬 벤치마크는 대형 블록 순차 쓰기 성능에 초점을 맞추었습니다. 여기서 SW RAID는 GRAID에 의해 빠르게 추월되기 전에 4T/4Q에서 약간의 우위를 가졌습니다. 여기에서 SW RAID는 6.9GB/s에서 7.1GB/s로 측정된 반면 GRAID는 6.4GB/s에서 11.4GB/s로 증가했습니다. SW RAID의 CPU 사용률은 9%에서 17%로, HW RAID는 1%에서 3%로 측정되었습니다.

GRAID가 있는 SW RAID5 및 HW RAID5의 단일 SSD와 32개 SSD 모두에서 캡처된 로컬 성능 기준선을 사용하여 다음 단계는 XNUMXGb FC에 대한 FCP 테스트였습니다. 로컬 성능 테스트에서 중요한 점은 GRAID HW RAID가 워크로드가 증가하고 CPU 사용률이 낮아짐에 따라 전체 성능이 얼마나 향상되었는지였습니다.

FCP 테스트에는 Windows를 실행하는 740개의 Dell R32xd 클라이언트 노드가 포함되었으며, 각각은 32개의 8Gb FC 스위치에 다시 연결되었습니다. 각 클라이언트 시스템은 동일한 32Gb Marvell QLogic HBA를 스토리지 측으로 사용하여 이론적으로 25.6 x XNUMXGb FC 포트 또는 XNUMXGB/s의 총 대역폭을 제공했습니다.

 

StarWind NAS 및 SAN 서버에 연결된 740개의 Dell PowerEdge R4xd loadgen을 사용하여 유선을 통한 총 1.66K 임의 읽기 성능을 살펴보는 것으로 시작합니다. SW RAID는 3.5M IOPS에서 1.1M IOPS로, GRAID는 4.6M IOPS에서 XNUMX으로 확장됩니다. M IOPS.

4K 임의 쓰기로 이동하면서 SW RAID는 204k IOPS에서 385K IOPS로 확장되었습니다. 백엔드의 HW RAID는 GRAID가 최대 304k IOP에서 498k IOPS로 확장되면서 상당한 이점을 제공했습니다.

임의의 4k 70/30 혼합 워크로드에서 읽기 및 쓰기 트래픽이 혼합된 경우 HW RAID 구성은 SW RAID 단독보다 더 많은 I/O를 제공했습니다. SW RAID는 538k IOPS에서 998k IOPS로 확장되었으며 HW RAID는 647k IOPS에서 1.1M IOPS로 확장되었습니다.

StarWind NAS 및 SAN 어레이에서 8개의 클라이언트까지 최대 대역폭을 측정하기 위해 대형 블록 전송으로 돌아가서 32x 9.7Gb FC 포트를 효과적으로 포화시켰습니다. SW RAID는 11.7GB/s에서 8.5GB/s로 확장된 반면 HW RAID는 로우엔드에서 25.2GB/s, 피크에서 25.6GB/s를 밀어냈습니다. 우리는 32개의 XNUMXGb 포트에서 이론상 최대 XNUMXGB/s로 수치를 달성했습니다.

1M 순차 쓰기 대역폭을 측정한 최종 테스트에서 SW RAID는 낮은 스레드 및 대기열 수준에서 약간 우위에 있었고 4T/8Q에서 패리티에 도달했습니다. 그러나 HW RAID는 6GB/s에서 7.1GB/s로, HW RAID는 2.99GB/s에서 10.5GB/s로 측정되어 SW RAID를 빠르게 능가했습니다.

최종 생각

하드웨어 솔루션은 일반적인 RAID 시나리오에서 소프트웨어 솔루션을 능가할 것으로 예상됩니다. 그러나 소프트웨어 정의 스토리지 솔루션을 구현할 때 혼합된 결과를 얻을 가능성이 높아집니다. 이 경우 숫자는 거짓말을 하지 않으며 StarWind SAN 및 NAS는 우리의 기대를 능가했습니다.

위에서 언급한 바와 같이 StarWind 솔루션은 야심찬 솔루션입니다. FCP, NMVe SSD, GRAID 하드웨어 및 소프트웨어를 통합하여 모두 함께 가져옵니다. GRAID SupremeRAID 카드의 컴퓨팅 성능, NVMe SSD의 성능, Fibre Channel의 낮은 대기 시간 및 안정성을 최대한 활용하는 이 구성은 모든 상자를 선택합니다. 기존 하드웨어 RAID 카드에서 이러한 성능 수치를 얻으려면 서버에 여러 카드를 설치하지 않고는 불가능합니다.

StarWind SAN & NAS는 GRAID 카드의 GPU 처리 능력을 최대한 활용합니다. 각 테스트 시나리오에서 StarWind 솔루션은 기대치를 충족할 수 있었습니다. GRAID 오프로딩 I/O 처리를 GPU로 사용하면 소프트웨어 RAID 솔루션 실행에 비해 CPU 사용률이 크게 감소했습니다. 스토리지 노드의 CPU 사용량은 SW RAID를 사용하여 다른 작업을 위해 CPU 리소스를 확보할 때보다 2-10배 낮았습니다. StarWind 솔루션을 사용하더라도 SW RAID 테스트는 일반적인 RAID 어레이가 제공하는 전체 성능을 실질적으로 달성했지만 대기 시간 비용이 더 높습니다.

본질적으로 가장 인상적인 공유 스토리지 성능은 PBlaze6 6920 시리즈 NVMe SSD로 가득 찬 중복 GRAID 스토리지 어레이와 StarWind SAN 및 NAS가 맨 위에 있고 파이버 채널을 통해 클라이언트 노드로 실행되며 Marvell Qlogic 2772 파이버 채널 어댑터를 사용하여 나타났습니다. GRAID는 아마도 현재로서는 얻을 수 있는 소프트웨어 정의 공유 스토리지의 최고 성능을 보장하는 유일한 기술입니다. GRAID 빌드는 로컬 스토리지와 거의 동일한 대기 시간으로 로컬 RAID 어레이 성능의 약 50%를 받았습니다.

StarWind SAN 및 NAS를 사용하면 완전한 GRAID 성능 잠재력을 달성할 수 있습니다. NVMe-oF 및 RDMA는 후속 빌드에 포함될 예정입니다.

링크를 클릭하여 더 자세한 정보를 찾으십시오. GRID SupremeRAID, NVMe-oF및 StarWind NVMe-oF 이니시에이터 성능.

StarWind SAN 및 NAS 제품 페이지

StarWind 테스트 보고서

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