GIGABYTE, een gerenommeerde fabrikant van computergerelateerde hardwarecomponenten en -systemen, is op de markt voor gegevensopslag gesprongen door samen te werken met Bigtera om een ​​unieke krachtige, softwaregedefinieerde opslagoplossing aan te bieden. GIGABYTE levert de hardware, gecombineerd met Bigtera's VirtualStor-softwareplatform om een ​​reeks opslagapparaten aan te bieden die voldoen aan verschillende capaciteits- en prestatie-eisen. Hoewel de meeste mensen bekend zullen zijn met GIGABYTE (dat al meer dan 30 jaar actief is), is Bigtera voor sommigen misschien een nieuwe naam. Bigtera, opgericht in 2012, heeft twee ontwikkelingscentra en meer dan honderd klanten die VirtualStor in productieomgevingen draaien.

GIGABYTE, een gerenommeerde fabrikant van computergerelateerde hardwarecomponenten en -systemen, is op de markt voor gegevensopslag gesprongen door samen te werken met Bigtera om een ​​unieke krachtige, softwaregedefinieerde opslagoplossing aan te bieden. GIGABYTE levert de hardware, gecombineerd met Bigtera's VirtualStor-softwareplatform om een ​​reeks opslagapparaten aan te bieden die voldoen aan verschillende capaciteits- en prestatie-eisen. Hoewel de meeste mensen bekend zullen zijn met GIGABYTE (dat al meer dan 30 jaar actief is), is Bigtera voor sommigen misschien een nieuwe naam. Bigtera, opgericht in 2012, heeft twee ontwikkelingscentra en meer dan honderd klanten die VirtualStor in productieomgevingen draaien.

De Bigtera VirtualStor-familie bestaat uit drie verschillende productlijnen: Scaler, Converger en Extreme, die elk een softwaregedefinieerde opslagoplossing zijn die is geïmplementeerd op standaard x86-architectuur. Scaler is dataopslag voor hybride scale-out-oplossingen; Converger is een opslagoplossing die kan worden gebruikt om een ​​hypergeconvergeerde infrastructuur te creëren door deze te koppelen aan VMware, Hyper-V of KVM; en Extreme is een all-flash scale-out opslagoplossing die is ontworpen om I/O te leveren aan applicaties die een consistent lage latentie vereisen en een grote hoeveelheid bandbreedte verbruiken. In deze deep dive onderzoeken we de VirtualStor Scaler-oplossing.

VirtualStor Scaler is een scale-out storage-oplossing, in plaats van een scale-up of hyperconverged infrastructure (HCI)-oplossing, wat betekent dat er meer schijven of knooppunten aan een VirtualStor Scaler-opslagcluster kunnen worden toegevoegd naarmate er meer opslagcapaciteit nodig is. Met andere woorden, u krijgt de juiste hoeveelheid opslagruimte voor uw datacenter die kan worden aangepast aan de huidige omstandigheden. Deze flexibiliteit elimineert effectief zowel de overprovisioning van hardware (een vereiste van scale-upoplossingen) als de noodzaak om meer rekenkracht toe te voegen (al dan niet nodig) bij het gebruik van een HCI-oplossing.

GIGABYTE biedt zes verschillende platforms voor het VirtualStor Scaler-systeem. Aan de ene kant van het spectrum, geoptimaliseerd voor zijn kleinere gebruikers, bevindt zich een systeem met 48 TB bruikbare opslagcapaciteit dat is samengesteld uit drie 1U-nodes. Aan de andere kant, voor klanten die met een enorme hoeveelheid gegevens te maken hebben, is er een systeem dat 4 PB aan gegevens kan opslaan en bestaat uit acht 4U-nodes. Om de kwaliteit van deze systemen te waarborgen, gebruikt GIGABYTE hun eigen top-of-the-line servers die zijn uitgerust met dubbele Intel tweede generatie Xeon schaalbare CPU's om te voorzien in de rekenbehoeften voor deze opslagknooppunten. Voor gegevensopslag gebruiken VirtualStor-opslagapparaten een combinatie van HDD's en NVMe- of SATA SSD-cachestations. Om te garanderen dat de gegevens van het apparaat blijven stromen, gebruiken de knooppunten Intel SFP+ en NIC's en wordt offline knooppuntbeheer uitgevoerd met Aspeed-controllers voor beheer op afstand.

VirtualStor Scaler-opslagprotocollen

Het datacenter van vandaag moet storage leveren om zo snel en kostenefficiënt mogelijk te voldoen aan de behoeften van een veeleisende en diverse groep gebruikers. Om te voldoen aan de uiteenlopende opslagbehoeften van een datacenter, ondersteunt VirtualStor alle veelgebruikte opslagprotocollen (NAS, SAN en objectopslag) vanuit een enkele, uniforme opslagpool. Om ervoor te zorgen dat aan de prestatievereisten wordt voldaan, kan de opslag Quality of Service (QoS)-kenmerken hebben die worden toegepast op bestanden, mappen of volumes. Quota, die voorkomen dat een gebruiker of toepassing te veel opslagruimte in beslag neemt, kunnen worden toegepast op map- of volumebasis.

VirtualStor is ontworpen om betrouwbaar en consistent te voorzien in de prestatiebehoeften voor de meest veeleisende toepassingen. Een van de manieren waarop ze dit hebben bereikt, is de manier waarop de VirtualStor back-end storage engine, BigteraStore, omgaat met de plaatsing van gegevens. BigteraStore gebruikt flash-apparaten voor gegevenscaching en om kleine gegevensblokken te consolideren en samen te voegen tot grotere opeenvolgende blokken. Dit heeft niet alleen een enorme impact op de prestaties van een VirtualStor-systeem bij het omgaan met willekeurige gegevens, het verlengt ook de levensduur van het apparaat doordat er minder naar een flash-apparaat wordt geschreven. BigteraStore verbetert ook de prestaties van zijn opslagsystemen door sequentiële gegevens te identificeren (die in grotere gegevensblokken worden geleverd) en deze gegevens rechtstreeks op zijn harde schijven te lezen en te schrijven. Aangezien het rechtstreeks naar een harde schijf streamen van sequentiële gegevens niet dezelfde prestatiebeperkingen heeft als het lezen en schrijven van willekeurige gegevens naar een harde schijf, behoudt dit ook de capaciteit van dure flash-apparaten voor gebruik met willekeurige gegevens waar dit de grootste impact heeft.

VirtualStor Scaler Flash-gebruik

Data-efficiëntie, bescherming en veerkracht zijn drie factoren die moeten worden aangepakt door de moderne opslagoplossingen van vandaag, en VirtualStor gebruikt de nieuwste technieken en tools om een ​​robuuste, efficiënte oplossing te bieden om deze factoren aan te pakken.

Het belangrijkste kenmerk van elk opslagsysteem is de mogelijkheid om de integriteit van de gegevens die erop zijn opgeslagen te beschermen. Om dit te doen, ondersteunt VirtualStor gegevensreplicatie, wiscodering, RAID, foutdetectie en het zelfherstel van beschadigde gegevens. Aangezien gegevens worden gerepliceerd en gebalanceerd over veel verschillende opslagknooppunten, zal in het onwaarschijnlijke geval dat een hardwarecomponent of server uitvalt, een ander opslagknooppunt het naadloos overnemen, en in de meeste gevallen zal de gebruiker of toepassing niet eens weten dat er een storing is opgetreden . Zodra het defecte onderdeel is geïdentificeerd en vervangen, wordt het automatisch weer in het systeem geïntegreerd. U kunt gevoelige gegevens die de grootst mogelijke bescherming nodig hebben op een VirtualStor beveiligen door gebruik te maken van Intel AES-NI-coderingstechnologie, maar natuurlijk kunnen andere, minder veilige gegevens in een niet-versleutelde staat op het VirtualStor-opslagapparaat worden achtergelaten.

Architectuuroverzicht VirtualStor Scaler

Een factor die door de meeste gebruikers vaak over het hoofd wordt gezien bij het kiezen van de juiste opslagoplossing, is de moeilijkheid om de onderliggende opslag voor gebruik uit te zoeken. Het feit dat alle VirtualStor-opslag, ongeacht het type of protocol, afkomstig is van een enkele pool die overprovisioned kan worden, elimineert effectief zowel de tijdrovende taak van het opnieuw inrichten van de onderliggende opslag om deze beschikbaar te maken, als eilanden of silo's. opslagruimte die is ingericht maar niet wordt gebruikt.

VirtualStor Scaler-dashboard

De waarde van een opslagoplossing kan worden geminimaliseerd als de beheerbaarheid moeilijk of onvoldoende is, maar gelukkig heeft VirtualStor het beheer van de opslag eenvoudig gemaakt door een intuïtieve, moderne, webgebaseerde beheerconsole aan te bieden. In het verleden hebben we gezien dat enkele verouderde unified storage-systemen werden geadverteerd met een enkele beheerconsole, maar bij nader inzien bestond de beheerconsole alleen uit de beheercomponenten van verschillende systemen die als functies op een beheerconsole waren geplaatst. Helaas leidt deze situatie tot verwarring omdat er verschillende termen worden gebruikt voor de opslagcomponenten en er verschillende workflows nodig zijn, afhankelijk van het opslagtype dat wordt beheerd - op zijn zachtst gezegd een ingewikkelde en verbijsterende manier om met opslag om te gaan.

We hebben ook opslagsystemen gezien die opdrachtregelinteractie vereisen om veelvoorkomende taken uit te voeren, waarbij een onjuiste invoer catastrofale gevolgen kan hebben. Integendeel, met VirtualStor-appliances zijn alle workflows bij het dagelijkse systeembeheer GUI-gebaseerd en vereisen geen opdrachtregelinteractie. Omdat ze vanaf het begin zijn ontworpen met ondersteuning voor meerdere protocollen - niet als een bijzaak - zijn ze bovendien niet gehinderd door verouderde bolt-on-functionaliteit, waardoor het beheer van de VirtualStor intuïtief en foutloos is.

Prestaties van VirtualStor Scaler

Naast het samenstellen van de oplossing en het gebruiksvriendelijk maken, moet het cluster nog steeds prestaties bieden die passen bij de beoogde use-cases van de klant. Verder biedt Bigtera ondersteuning voor meerdere protocollen, iets dat deze oplossing meer flexibiliteit biedt. Gedurende een aantal weken hebben we de oplossing getest met de volgende hardwareconfiguratie:

• Klantknooppunten
  • 1 x GIGABYTE H261-3C0 – 2U 4 knooppunten, 3 knooppunten werden gebruikt voor 3 clientservers
  • Per knooppunt:
    • 2 x Xeon Gold 6140 CPU's (18 kernen, 2.3 GHz)
    • 8 x 16 GB 2666 MHz DDR4 RDIMM-geheugenmodules
    • 1 x GIGABYTE CLNOQ42 Dual Port 25GB SFP+ OCP LAN-kaart (QLogic FastLinQ QL41202-A2G)
    • 1 x 960 GB 2.5-inch Seagate SATA-SSD
• Opslagknooppunten
  • 3 x GIGABYTE S451-3R0 opslagservers
  • Per Node:
    • 2 x Intel Xeon Silver 4114 CPU's (10 kernen, 2.2 GHz)
    • 8 x 16 GB 2666 MHz DDR4 RDIMM-geheugenmodules
    • 36 x 8 TB 3.5-inch Seagate Exos SATA HDD
    • 2 x 3.84 TB Adata SR2000CP AIC SSD
    • 1 x 960 GB 2.5-inch Seagate SATA-SSD
    • 1 x GIGABYTE CLN4C44 4 x 25GbE SFP28 LAN-poorten (Mellanox ConnectX-4 Lx)
    • 1 x GIGABYTE HW RAID-KAART CRA4648, GIGABYTE MR 3108 BBU

Zoals opgemerkt, maakt de oplossing gebruik van zowel harde schijven als flash. Elk knooppunt gebruikt een Seagate SSD van 960 GB om op te starten. Voor de capaciteitslaag gebruikt GIGABYTE Seagate Exos 8TB Enterprise HDD's, met 36 schijven per opslagknooppunt. Om het beste prestatieprofiel uit deze configuratie te halen, gebruikt GIGABYTE een paar Adata SR2000CP 3D eTLC SSD's per opslagknooppunt. De uitbreidingskaarten van 3.84 TB voeren logboektaken uit en bieden ook het cache-element voor het cluster. De SR2000CP-familie heeft capaciteiten tot 11 TB, maar de kaarten van 3.84 TB voldoen aan de prestatiedoelstellingen (R/W-snelheden tot 6000/3800 MB per seconde) en kostendoelstellingen van dit apparaat.

Als we naar prestaties kijken, is het belangrijk om te begrijpen hoe bedrijven naar grootschalige SDS-platforms kijken. Ze zijn over het algemeen geweldig voor de prestaties van objectprotocollen, maar als u gebruik wilt maken van een meer traditioneel protocol zoals iSCSI, wordt dit meer gezien als een gebruiksscenario voor "compatibiliteit". Anders gezegd, ze werken, maar zijn veel langzamer dan de primaire protocollen waar de opslagarray omheen is gebouwd. Dat is echter niet het geval met alle platforms, wat een deel is van wat de VirtualStor Scaler zo uniek maakt. Om dit punt te bewijzen, hebben we back-to-back-tests uitgevoerd, één met het RBD-protocol en één met iSCSI. Het is vermeldenswaard dat het testen van elk protocol dat VirtualScaler ondersteunt buiten het bestek van dit artikel viel, aangezien de lijst breed is (NFS, CIFS/SMB en S3 API). 

Voor de testspecificaties hebben we FIO gebruikt om de prestaties van 30 RBD-shares van 10 GB te meten tegen 30 iSCSI LUN's van 10 GB. We hebben dat opgesplitst, zodat elk van onze drie clientsystemen toegang had tot 10 shares of LUN's. Vervolgens hebben we een werklast van 1 thread per opslagapparaat toegepast en een wachtrijdiepte van 16 (in totaal voor het cluster kwam dit neer op 30 threads met elk een belasting van 16 Q). Vervolgens vergeleken we de prestaties van grote sequentiële overdrachten en kleiner willekeurig 4K-verkeer.

In onze eerste werklast die een sequentiële overdracht van 1024K meet, zagen we een gemiddelde van iets meer dan 1600 MB/s lezen en 960 MB/s schrijven van elk van onze drie clients die gebruikmaken van iSCSI. In totaal kwam dit neer op 4.9 GB/s lezen en 2.9 GB/s schrijven. Door gebruik te maken van RBD zagen we vergelijkbaar schrijfverkeer van meer dan 960 MB/s per client, maar de leesprestaties waren hoger met meer dan 2700 MB/s per client. In totaal waren de RBD-totalen 8.1 GB/s lezen en 2.9 GB/s schrijven.

Door onze werklast te verlagen tot een sequentiële overdracht van 128k, zagen we opnieuw een vergelijkbare balans tussen iSCSI- en RBD-prestaties. Met behulp van iSCSI zag elke client ongeveer 440 MB/s schrijven en 1600 MB/s lezen, wat neerkwam op een totaal van 1.3 GB/s schrijven en 4.9 GB/s lezen. Als we ons concentreren op RBD, zagen we iets lagere schrijfprestaties van meer dan 410 MB/s per client en hogere leesprestaties van meer dan 2500 MB/s per client. Dit kwam neer op een totaal van 1.2 GB/s voor schrijven en 7.8 GB/s voor lezen via RBD.

Door onze focus te verleggen naar kleinere willekeurige overdrachtsprestaties, concentreren we ons op onze 4K-test. Kijkend naar beide protocollen in 4K willekeurig schrijven, boden iSCSI en RBD beide vergelijkbare prestaties van meer dan 23K IOPS per client of ongeveer 71K IOPS in totaal, met een voorsprong op RBD. Als we naar leesprestaties kijken, zagen we iSCSI met ongeveer 64 IOPS per client of 193 IOPS in totaal, en RBD meet 97 IOPS per client of 291 IOPS in totaal.

Door ons te concentreren op de gemiddelde latentie in onze 4K willekeurige overdrachtstests, met een totale clusterbelasting van 30 threads en 16 wachtrijen per thread, hebben we iets meer dan 6.7 ms schrijven gemeten voor zowel iSCSI- als RBD-overdrachten, waarbij RBD een kleine voorsprong heeft. Bij leesoverdrachten hadden de RBD-prestaties een groter voordeel, met een totaal van 1.647 ms, vergeleken met de totale 2.489 ms van iSCSI.

Tot slot

VirtualStor Scaler is een flexibele en schaalbare softwaregedefinieerde oplossing die draait op industriestandaard x86-servers en bestands-, blok- of objectopslag levert. In dit geval hebben we client- en opslagknooppunten van GIGABYTE gecombineerd om het beheergemak en de ondersteuning voor meerdere protocollen van de geconvergeerde oplossing te benadrukken. Het is ook belangrijk om de beschikbare veerkracht op het platform te benadrukken. Dat is grotendeels te danken aan de Ceph-onderbouwing van VirutalStor. Bigtera geeft er de voorkeur aan niet de leiding te nemen met die berichtgeving, omdat vaak wordt aangenomen dat Ceph fantastische functies voor gegevensbescherming biedt, maar niet in staat is om een ​​verhaal over prestaties en flexibiliteit te vertellen, die beide van cruciaal belang zijn in de meeste enterprise-storage-applicaties. In onze tijd met de VirtualStor Scaler waren we voortdurend onder de indruk van de mogelijkheid om zeer sterke iSCSI-prestaties te leveren naast de RADOS-blokinterface. Tel daarbij op dat er een mooie GUI bovenop zit, wat handig is voor degenen die liever niet met CLI spelen - Bigtera heeft het hier goed gedaan. De VirtualStor-oplossing kan duidelijk veel meer zijn dan een datawarehouse voor typische analyse-, HPC- en AI/ML-implementaties. De onderneming zou er verstandig aan doen om dit te beschouwen als een directe vervanging voor een breed scala aan gebruiksscenario's, van on-prem cloud tot opslagconsolidatie en meer typische gevirtualiseerde workloads, dankzij de flexibiliteit van de oplossing.

GIGABYTE VirtualStor Scaler-productpagina