Análise do Dell EMC PowerEdge R640

O PowerEdge R640 é um servidor em rack de 1U escalável projetado para computação e armazenamento por meio de uma plataforma de 2 soquetes. Descrito como um equilíbrio entre desempenho, custo e densidade, o R640 é construído para lidar com cargas de trabalho de uma variedade de diferentes casos de uso de data center – armazenamento definido por software particularmente denso, provedores de serviços, camada de aplicativos, nuvem privada densa, virtualização e computação de alto desempenho (CPH). Além disso, a Dell criou o PowerEdge R640 como um servidor facilmente implantável e que pode ser dimensionado de forma contínua de 3 para mais de 1000 nós para armazenamento definido por software usando os nós Dell EMC VxFlex Ready.

O PowerEdge R640 é um servidor em rack de 1U escalável projetado para computação e armazenamento por meio de uma plataforma de 2 soquetes. Descrito como um equilíbrio entre desempenho, custo e densidade, o R640 é construído para lidar com cargas de trabalho de uma variedade de diferentes casos de uso de data center – armazenamento definido por software particularmente denso, provedores de serviços, camada de aplicativos, nuvem privada densa, virtualização e computação de alto desempenho (CPH). Além disso, a Dell criou o PowerEdge R640 como um servidor facilmente implantável e que pode ser dimensionado de forma contínua de 3 para mais de 1000 nós para armazenamento definido por software usando os nós Dell EMC VxFlex Ready.

O PowerEdge R640 inclui muitos componentes bastante poderosos, bem como inúmeras oportunidades de expansão. Por exemplo, ele pode ser equipado com dois processadores Intel Xeon Processor Scalable Family com até 28 núcleos por processador. Possui 24 slots DIMM para um máximo de 3 TB de RAM e até 12 NVDIMM para um máximo de 192 GB de RAM. Ele também possui duas unidades de fonte de alimentação redundante CA (ou CC). O R640 também suporta placas de expansão PCI geração 3.

O servidor em rack Dell pode ser equipado com HDDs e SSDs de 2.5” ou 3.5” e suporta até 8 NVMe para quem procura o desempenho de armazenamento mais rápido possível. Isso é o dobro da quantidade de NVMe do R630, portanto certamente torna essa plataforma 1U significativamente mais versátil. Para isso, o R640 pode ser configurado com 8 discos rígidos de 2.5 polegadas ou 4 discos rígidos de 3.5 polegadas no painel frontal ou 10 discos rígidos de 2.5 polegadas no painel frontal com suporte opcional para discos rígidos de 2 x 2.5 polegadas no o painel traseiro.

O PowerEdge R640 suporta portas USB, portas NIC, portas VGA, conector serial e um cartão IDSDM/vFlash que suporta um cartão de memória flash opcional e um módulo SD duplo interno.

Para teste, configuramos o R640 com processadores Dual Intel Xeon Platinum 8180 e 384 GB (32 GB x 12) 2666 MT/s RAM. As métricas de armazenamento foram obtidas usando 3.2 TB de NVME (2 x 1.6 TB PM1725a NVMe SSDs) e 2 TB de SAS (5 x 400 GB PM1635a SAS SSDs).

Especificações do Dell EMC PowerEdge R640

Design e Construção

Embora o servidor em rack Dell PowerEdge R640 use uma construção muito compacta, ele ainda possui uma grande versatilidade, bem como diferentes configurações e opções de expansão. Como mencionamos acima, isso inclui um sistema de unidade de 8 x 2.5 polegadas, um sistema de unidade de 4 x 3.5 polegadas e um sistema de unidade de 10 x 2.5 polegadas no que diz respeito ao armazenamento.

O painel de controle está localizado à esquerda da parte frontal, que abriga a integridade e a ID do sistema, o LED de status e o indicador iDRAC Quick Sync 2 (sem fio). O LED de status exibe quaisquer componentes de hardware com falha, enquanto o Quick Sync 2 sem fio opcional indica um sistema habilitado para Quick Sync (um recurso que permite aos administradores gerenciar o sistema por meio de dispositivos móveis).

Como é o caso de todos os servidores em rack, a maior parte do espaço do painel frontal é ocupada pelos compartimentos da unidade. Em nossa configuração de 10 unidades, isso se traduz em até dez unidades hot-swappable de 2.5 polegadas (embora os usuários tenham a opção de usar seis unidades 2.5 hot-swappable) ou até quatro dispositivos NVMe.

Gestão de Sistemas

Assim como outros servidores PowerEdge, o R640 oferece uma ampla variedade de opções de gerenciamento. Para uma visão mais aprofundada, os leitores podem conferir nosso mergulho profundo no Avaliação do Dell EMC PowerEdge R740xd e nosso olhar para Aplicativo móvel OpenManage da Dell EMC.

Desempenho

Em nossa seção sobre o desempenho do sistema local, temos um R640 bem equipado que estamos testando com dois níveis diferentes de armazenamento flash. O primeiro é o flash NVMe, fornecido em quatro SSDs de 1.6 TB e o segundo é o flash SAS, fornecido em quatro SSDs de 400 GB. Ambos são da marca Samsung, embora peças específicas possam variar dependendo de quais componentes são selecionados quando o servidor é construído. Com as CPUs Intel Platinum 8180 internas, tínhamos muitos ciclos de CPU para lançar em nossas cargas de trabalho de armazenamento. Conforme declarado em nossa seção de introdução, o servidor veio equipado com duas CPUs Intel 8180 Platinum, bem como 384 GB de RAM. Para nossos benchmarks de aplicativos, utilizamos o ESXi 6.5.

Desempenho do SQL Server

O protocolo de teste OLTP do Microsoft SQL Server da StorageReview emprega o rascunho atual do Benchmark C (TPC-C) do Transaction Processing Performance Council, um benchmark de processamento de transações on-line que simula as atividades encontradas em ambientes de aplicativos complexos. O benchmark TPC-C chega mais perto do que os benchmarks sintéticos de desempenho para medir os pontos fortes de desempenho e os gargalos da infraestrutura de armazenamento em ambientes de banco de dados.

Cada VM do SQL Server é configurada com dois vDisks: volume de 100 GB para inicialização e um volume de 500 GB para o banco de dados e arquivos de log. Do ponto de vista dos recursos do sistema, configuramos cada VM com 16 vCPUs, 64 GB de DRAM e aproveitamos o controlador LSI Logic SAS SCSI. Embora nossas cargas de trabalho Sysbench testadas anteriormente tenham saturado a plataforma tanto em E/S de armazenamento quanto em capacidade, o teste SQL procura desempenho de latência.

Este teste usa o SQL Server 2014 em execução em VMs convidadas do Windows Server 2012 R2 e é enfatizado pelo Benchmark Factory da Dell para bancos de dados. Embora nosso uso tradicional desse benchmark tenha sido testar grandes bancos de dados de escala 3,000 em armazenamento local ou compartilhado, nesta iteração nos concentramos em distribuir quatro bancos de dados de escala 1,500 uniformemente em nossos servidores.

Configuração de teste do SQL Server (por VM)

• Windows Server 2012 R2
• Ocupação de armazenamento: 600 GB alocados, 500 GB usados
• SQL Server 2014
  • Tamanho do banco de dados: escala 1,500
  • Carga de cliente virtual: 15,000
  • Memória RAM: 48 GB
• Duração do teste: 3 horas
  • 2.5 horas de pré-condicionamento
  • período de amostra de 30 minutos

Para o SQL Server, analisamos VMs individuais, bem como pontuações agregadas. Os resultados transacionais mostraram uma pontuação agregada de 12,638.2 TPS com VMs individuais variando de 3,159.5 TPS a 3,159.6 TPS.

Com a latência média do SQL Server, o R640 viu uma latência de VM agregada e individual de 4ms.

Desempenho do Sysbench MySQL

Nosso primeiro benchmark de aplicativo de armazenamento local consiste em um banco de dados Percona MySQL OLTP medido via SysBench. Este teste mede o TPS (transações por segundo) médio, a latência média e também a latência média do 99º percentil.

Cada VM do Sysbench é configurada com três vDisks: um para inicialização (~92 GB), um com o banco de dados pré-construído (~447 GB) e o terceiro para o banco de dados em teste (270 GB). Do ponto de vista dos recursos do sistema, configuramos cada VM com 16 vCPUs, 60 GB de DRAM e aproveitamos o controlador LSI Logic SAS SCSI.

Configuração de teste do Sysbench (por VM)

• CentOS 6.3 64 bits
• Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
  • Tabelas de banco de dados: 100
  • Tamanho do banco de dados: 10,000,000
  • Segmentos de banco de dados: 32
  • Memória RAM: 24 GB
• Duração do teste: 3 horas
  • 2 horas de pré-condicionamento 32 tópicos
  • 1 hora 32 tópicos

Em nosso benchmark Sysbench, testamos o R640 com um layout semelhante ao acima. Para desempenho transacional, o servidor teve um TPS médio agregado de 13,046 com VMs individuais variando entre 3,231.4 TPS e 3,308 TPS.

Para a latência média do Sysbench, o R640 teve uma pontuação agregada de 9.8ms com VMs individuais rodando de 9.7ms a 9.9ms.

Em nossa medição de latência de percentil 99 de pior caso, o servidor atingiu uma pontuação agregada impressionante de 19.9 ms com VMs individuais variando de 19.7 ms a 20 ms.

Análise de Carga de Trabalho do VDBench

Com o servidor mais recente e melhor, é altamente tentador usar o armazenamento mais recente e melhor para obter o maior retorno possível. No entanto, nem todos farão isso, e vários usuários atualizarão seus servidores com o armazenamento existente ou com flash baseado em SAS de baixo custo. Para nossa análise, preenchemos o servidor com armazenamento NVMe e SAS para cada benchmark. Este não é um cenário de “qual é o melhor”, porque, do ponto de vista do desempenho, o NVMe vencerá. Este é mais um cenário “o que esperar com o armazenamento fornecido” e deve ser analisado dessa maneira.

Nossa última seção de teste de desempenho local se concentra no desempenho da carga de trabalho sintética. Nesta área, aproveitamos quatro SAS e quatro SSDs NVMe em um ambiente bare-metal executando o Ubuntu 16.04.4. A carga de trabalho foi configurada para estressar 25% da capacidade de cada unidade, concentrando-se no desempenho sustentado em relação ao desempenho de estado estacionário, no pior caso.

Quando se trata de matrizes de armazenamento de comparação, o teste de aplicativo é o melhor e o teste sintético vem em segundo lugar. Embora não seja uma representação perfeita das cargas de trabalho reais, os testes sintéticos ajudam a estabelecer a linha de base dos dispositivos de armazenamento com um fator de repetibilidade que facilita a comparação entre soluções concorrentes. Essas cargas de trabalho oferecem uma variedade de perfis de teste diferentes, desde testes de "quatro cantos", testes de tamanho de transferência de banco de dados comuns, bem como capturas de rastreamento de diferentes ambientes VDI. Todos esses testes utilizam o gerador de carga de trabalho vdBench comum, com um mecanismo de script para automatizar e capturar resultados em um grande cluster de teste de computação. Isso nos permite repetir as mesmas cargas de trabalho em uma ampla variedade de dispositivos de armazenamento, incluindo arrays flash e dispositivos de armazenamento individuais.

perfis:

• 4K Random Read: 100% Read, 128 threads, 0-120% iorate
• 4K Random Write: 100% Write, 64 threads, 0-120% iorate
• Leitura sequencial de 64K: 100% de leitura, 16 threads, 0-120% iorado
• Gravação sequencial de 64K: 100% gravação, 8 threads, 0-120% iorado
• Banco de Dados Sintético: SQL e Oracle
• Clone completo de VDI e rastreamentos de clone vinculados

Observando o desempenho máximo de leitura das unidades SAS, o PowerEdge R640 foi capaz de manter a latência abaixo de milissegundos até quase atingir o desempenho máximo. O servidor quebrou 1ms em cerca de 269K IOPS e atingiu o pico em aproximadamente 271K IOPS com uma latência de cerca de 1.1ms.

Para leitura de pico NVMe no R640, vimos latência abaixo de milissegundos com desempenho máximo de 2,711,968 IOPS com latência de 186 μs.

Para desempenho máximo de gravação SAS, o R640 manteve latência abaixo de milissegundos com um desempenho máximo de 266,641 IOPS e uma latência de 807 μs.

O desempenho de gravação 4K com unidades NVMe atingiu o pico de 1,265,764 IOPS com uma latência de apenas 191 μs.

Quando mudamos para benchmarks sequenciais (64K), vemos o mesmo tipo de desempenho que vimos com o PowerEdge R7415. A latência começa alta (19.8 ms neste caso) e diminui à medida que os benchmarks são executados. O R640 com unidades SAS terminou em 25,606 IOPS ou 1.61 GB/s com uma latência de 2.49 ms.

Para as leituras sequenciais NVMe 64K, o R640 começou com uma latência muito baixa e atingiu um pico de 193,493 IOPS ou 12.1 GB/s com uma latência de 329 μs.

Novamente, com a gravação sequencial de 64K, o R640 com SAS começou com alta latência (8.9ms) antes de terminar em 27,394 IOPS ou 1.71GB/s com uma latência de 1.16ms.

Aqui, novamente, o servidor baseado em NVMe começou muito mais baixo com gravações sequenciais e atingiu um pico de cerca de 89K IOPS ou 5.6 GB/s com uma latência em torno de 315 μs.

Mudando para nossa carga de trabalho SQL, as unidades SAS tiveram uma exibição geral melhor com latência abaixo de milissegundos, chegando a 275,406 IOPS com uma latência de 418 μs.

Para a carga de trabalho SQL na versão NVMe do servidor, vimos o desempenho máximo de 930,251 IOPS com uma latência de apenas 135μs.

Para nosso SQL 90-10 com SAS, o R640 teve desempenho máximo de 268,036 IOPS com latência de 448μs.

A versão NVMe do SQL 90-10 tinha o servidor com desempenho máximo de 774,044 IOPS com uma latência de 163μs.

O SAS no SQL 80-20 viu o pico do servidor em 254,044 IOPS com uma latência de 491μs.

Para SQL 80-20 com NVMe, o R640 conseguiu atingir o pico de 652,259 IOPS com uma latência de 193 μs.

Passando para cargas de trabalho Oracle, o R640 carregado com SAS atingiu um pico de 239,794 IOPS com uma latência de 533μs.

Para NVMe Oracle, o servidor atingiu um pico de 570,158 IOPS com uma latência de 230μs.

Para SAS Oracle 90-10, o servidor atingiu um pico de 263,745 IOPS e uma latência de 327 μs.

O Oracle 90-10 com NVMe atingiu o pico de 615,818 IOPS com apenas 141μs de latência.

O Oracle 80-20 com unidades SAS no R640 nos deu um desempenho máximo de 239,107 IOPS com uma latência de 361 μs.

Para o Oracle 80-20 com drives NVMe, o servidor atingiu um pico de 532,046 IOPS com uma latência de 163μs.

Em seguida, mudamos para nosso VDI Clone Test, Full and Linked. Para VDI Full Clone Boot com SAS, o PowerEdge R640 atingiu um pico de 221,147 IOPS com uma latência de 575 μs antes de cair ligeiramente.

Olhando para o NVMe R640 na inicialização VDI Full Clone, o servidor atingiu um pico de 626,040 IOPS com uma latência de 205 μs.

Para SAS VDI Full Clone Initial Login, o servidor teve latência abaixo de milissegundos até aproximadamente 105K IOPS e atingiu o pico de 107,280 IOPS com uma latência de 1.11ms.

O VDI Full Clone Initial Login com NVMe teve o pico do servidor em 246,628 IOPS e 476μs para latência.

Para VDI Full Clone Monday Login com unidades SAS, o R640 atingiu o pico de 79,495 IOPS com uma latência de 797 μs.

Com as unidades NVMe, o servidor atingiu o pico de 161,771 IOPS e uma latência de 386 μs para o VDI Full Clone Monday Login.

Mudando para os testes VDI Linked Clone, o R650 carregado com SAS teve um desempenho de pico de inicialização de 125,587 IOPS com uma latência de 506 μs.

Para o teste NVMe VDI Linked Clone Boot, o servidor atingiu um pico de 346,693 IOPS e uma latência de 182 μs.

O login inicial de clone vinculado a VDI com SAS mostrou o pico do servidor em 47,656 IOPS com uma latência de 662 μs.

Para o login inicial do clone vinculado ao NVMe, o R640 atingiu o pico de 87,384 IOPS com uma latência de 359 μs.

Para VDI Linked Clone Monday Login, o PowerEdge R640 baseado em SAS teve latência abaixo de um milissegundo até aproximadamente 59K IOPS e atingiu o pico de 60,708 IOPS com uma latência de 1.04 ms.

E, finalmente, a versão NVMe do VDI Linked Clone Monday Login teve o pico do servidor em 120,850 IOPS com uma latência de 521μs.

Conclusão

Lançado como um dos primeiros servidores PowerEdge de 14ª geração, o Dell EMC PowerEdge R640 é um servidor 1U de dois soquetes destinado a equilibrar potência, densidade e custo em um espaço reduzido. O servidor pode ser configurado com duas CPUs Intel Xeon Scalable para até 28 núcleos por processador e possui 24 slots DIMM que podem ser preenchidos com até 3 TB de RAM ou 12 que podem ser preenchidos com NVDIMMs. Para armazenamento, os usuários podem equipar o R640 com oito baias de 2.5” ou quatro baias de 3.5” na frente (também pode ser configurado para 12 baias de 2.5” com 10 na frente e 2 atrás). Como todos os servidores PowerEdge, o R640 vem com várias opções e ferramentas de gerenciamento, incluindo iDRAC e OpenManage. O servidor pode lidar com vários casos de uso diferentes com Dell EMC apontando para SDS, provedores de serviços, nível de aplicativo, nuvem privada densa, virtualização e HPC.

Em nossos benchmarks de desempenho de aplicativos, analisamos o desempenho do PowerEdge R640 aproveitando o VMware para ver o desempenho individual da VM, bem como o agregado. Em nosso teste transacional do SQL Server, vimos uma pontuação agregada de 12,638.2 TPS e uma latência agregada de apenas 4ms. Para o Sysbench, vimos desempenho transacional agregado de 13,046 TPS e latência média de 9.8 ms, e para a latência do pior cenário, vimos uma latência agregada de apenas 19.9 ms.

Em nossas cargas de trabalho VDBench bare-metal, executamos armazenamento SAS e NVMe. Como dito acima, isso não foi para ver qual é o “melhor”, pois obviamente o NVMe terá um desempenho mais alto. No entanto, isso demonstra aos usuários em potencial o que eles podem esperar com diferentes tipos de mídia de armazenamento. Em vez de passar por todos os resultados acima, veremos apenas alguns destaques de cada tipo de unidade. Para as unidades SAS, vimos o R640 atingir pontuações máximas de desempenho aleatório de 271K IOPS de leitura e cerca de 267K IOPS de gravação e exibir velocidades sequenciais de pico de 1.61 GB/s de leitura e 1.171 GB/s de gravação. Para o restante de nossos testes, o R640 baseado em SAS foi capaz de manter o desempenho de latência abaixo de milissegundos, com exceção do login inicial de clone completo de VDI e login de segunda-feira de clone vinculado de VDI, em que, em ambos os casos, o servidor estava um pouco acima de 1 ms. As unidades NVMe mostraram números de até 2.7 milhões de IOPS em leitura aleatória e 1.26 milhão de IOPS de gravação aleatória com números sequenciais atingindo 12.1 GB/s de leitura e 5.6 GB/s de gravação. As unidades NVMe também conseguiram atingir quase 1 milhão de IOPS em nossa carga de trabalho SQL e meio milhão de IOPS em nossa carga de trabalho Oracle. A versão NVMe do R640 tinha latência abaixo de milissegundos.

Como seus antecessores, a família PowerEdge 1U tem muito a oferecer, incluindo uma infinidade de opções e níveis incríveis de personalização do chassi. Desta vez, o R640 traz tantas opções de configuração para a mesa que é fácil entender por que ele é o ponto central da estratégia de entrada no mercado da Dell EMC para SDS, onde a computação é mais crítica do que a capacidade integrada. O R640 é ótimo para casos de uso de HCI convencionais, como vSAN/VxRail e série XC (Nutanix), bem como para as soluções escaláveis ​​de HCI/CI maiores, como VxRack SDDC. Obviamente, o R640 pode funcionar bem em outros ambientes clássicos fora dos tradicionais data centers de hiperescala semelhantes aos da Dell EMC, que podem contar com ferramentas de software como OpenStack e Redfish. De qualquer forma, o R640 é um ótimo complemento para a família PowerEdge e certamente encontrará seu caminho em um conjunto diversificado de casos de uso.

Dell EMC Power Edge R640

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