Intel NUC 9 Pro como um servidor ESXi

No primeiro trimestre de 2020, a Intel lançou o NUC 9 Pro, seu sistema Next Unit of Computing (NUC) mais poderoso até o momento. Tivemos a oportunidade de dar uma primeira olhada neste novo sistema em uma de suas variantes, o NUC9VXQNX, que veio com RAM, armazenamento e uma placa gráfica. Em nossa análise, analisamos seu hardware e executamos nossos benchmarks nele. Nesta peça, analisamos mais detalhadamente a configuração do Intel NUC com ESXi.

No primeiro trimestre de 2020, a Intel lançou o NUC 9 Pro, seu sistema Next Unit of Computing (NUC) mais poderoso até o momento. Tivemos a oportunidade de dar uma primeira olhada neste novo sistema em uma de suas variantes, o NUC9VXQNX, que veio com RAM, armazenamento e uma placa gráfica. Em nossa análise, analisamos seu hardware e executamos nossos benchmarks nele. Nesta peça, analisamos mais detalhadamente a configuração do Intel NUC com ESXi.

Neste artigo, iremos um passo adiante e instalaremos o ESXi nele. Mas antes de fazer isso, vamos abrir o gabinete e nos aprofundar um pouco mais no hardware e, enquanto estivermos com o computador aberto, instalaremos mais RAM e armazenamento no sistema. Em seguida, removeremos a placa gráfica e executaremos novamente nossos benchmarks originais. Por fim, reinstalaremos a placa de vídeo, instalaremos o ESXi, criaremos uma máquina virtual (VM) que usa a placa de vídeo como um dispositivo de passagem e executaremos nossos benchmarks mais uma vez, desta vez na VM, e compararemos os resultados com os da execução em bare metal.

Estaremos usando a mesma variante NUC 9 Pro que usamos em nossa análise anterior, o NUC9VXQNX. Para dar uma visão geral rápida, esta versão vem equipada com um processador Xeon de oito núcleos, uma placa de vídeo NVIDIA Quadro discreta, 32 GB de RAM, 1 TB de armazenamento e uma licença para executar o Windows 10 Home Pro. Ele também possui várias saídas de vídeo e conectores USB, dois slots PCIe, duas portas Ethernet de 1 Gbps e Wi-Fi de 2.4 Gbps. Suas especificações completas podem ser encontradas no artigo referenciado acima.

Mergulho profundo do hardware Intel NUC

Para dar uma olhada melhor no hardware do NUC, removemos a tampa superior do gabinete removendo os dois parafusos de cabeça Philips e puxando a tampa diretamente para trás. Depois que a parte superior foi removida, pudemos remover as laterais do dispositivo. No lado direito, encontramos a parte de trás do elemento de computação e a placa à qual ele está conectado.

O Compute Element não está apenas conectado a um conector PCIe, mas também possui duas antenas Wi-Fi e outros conectores.

O Compute Element possui portas USB, dois conectores RJ45, um conector HDMI e um conector de áudio de 3.5 mm.

A unidade é baseada no NUC 9 Pro Compute Element (NUC9VXQNB). O Compute Element é basicamente uma placa PCI Express que contém uma CPU e vários componentes principais da placa-mãe; permite que o sistema tenha uma pegada menor e seja mais fácil de atualizar.

Ao remover a parte superior do Compute Element (que tinha um ventilador), encontramos um único processador Intel Xeon E-2286M. Esta CPU é um microprocessador x64 de estação de trabalho de desempenho de oito núcleos de 86 bits com 512 KiB de L1, 2 MiB e 16 MiB de cache. Ele tem suporte para hyper-threading, o que significa que um total de 16 threads podem ser executados a qualquer momento. O processador opera a uma velocidade normal de 2.4 GHz, com uma velocidade Turbo Boost de até 5.0 GHz. Ele também tem uma classificação TDP (Thermal Design Power) de 45 W e 35 TPD para baixo, suporta até 64 GB de memória DDR4-2666 ECC de canal duplo e possui dois slots M.2.

A CPU possui Intel UHD Graphics 630 integrado que opera a 350 MHz com uma frequência de pico de 1.25 GHz. A GPU tem 24 Unidades de Execução (EUs) e pode suportar até três monitores 4K. O TDP e a RAM são compartilhados entre a CPU e a GPU.

O módulo WLAN no Compute Element é um Intel Wi-Fi 6 AX200 que é capaz de taxas de transferência de até 2.4 Gbps.

O Compute Element vem com 32 GB de RAM Kingston e um M.2 Intel 1 TB Intel Optane Memory H10 com dispositivo de armazenamento de estado sólido. O segundo slot NVMe não está preenchido. A escolha do H10 é muito interessante porque é um dispositivo híbrido que combina flash Intel Optane e Intel QLC 3D NAND em um único dispositivo de fator de forma M.2 2280. nós fizemos um artigo completo sobre este dispositivo no início deste ano.

Na parte inferior do dispositivo, e à esquerda de um slot PCIe x 16 azul, encontramos outro slot M.2 com um dissipador de calor.

A remoção do lado esquerdo expôs a placa de vídeo e a parte superior do gabinete possui dois ventiladores integrados.

A placa gráfica do sistema é uma NVIDIA Quadro P2200. Para remover a placa gráfica, precisamos primeiro remover o elemento de computação. A placa gráfica possui uma GPU Pascal com 1280 núcleos CUDA, 5 GB de memória GDDR5X integrada e suporte para quatro monitores 5K (5120 × 2880 @ 60Hz).

Um diagrama de blocos do dispositivo mostra suas capacidades de conectividade e expansão.

Ao montar o computador novamente, substituímos os 32 GB de RAM Kingston por 64 GB de RAM Crucial e adicionamos dois dispositivos KIOXIA (formalmente conhecidos como memória Toshiba) de 1 TB XG6 (KXG60ZNV1T02) no slot NVMe vazio. O XG6 é um dispositivo M.2 Gen3 x4, NVMe 1.3a classificado em até 3,180 MB/s e velocidade sequencial de leitura/gravação de 2,9960 MB/s. Ele também tem um MTBF de 1,500,000 horas e tem garantia de cinco anos. Usaremos esse armazenamento em testes posteriores. Gostamos deste NVMe porque ele tem um desempenho muito bom por watt, e as velocidades de gravação sequencial e a latência durante cargas de trabalho sustentadas também são muito boas.

Instalando o ESXi no NUC

Estaremos instalando e executando o ESXi a partir de uma unidade flash SanDisk Ultra Flair USB 3.0 de 64 GB. Gostamos de usá-los porque são pequenos, mas têm uma caixa de metal para maior durabilidade.

Primeiro, criamos a imagem de instalação inicializável usando o ESXi 6.7 U3 ISO usando Rufus. Em seguida, inserimos a unidade USB em uma porta USB no NUC 9 e ligamos o computador. Pressionamos F2 para entrar no BIOS e especificamos que o dispositivo deveria inicializar a partir da unidade USB. Também desativamos a inicialização segura e pressionamos F10 para salvar as configurações e reiniciar. O sistema inicializou com sucesso no instalador do ESXi. Conseguimos instalar o ESXi na unidade flash USB em menos de 5 minutos no NUC 9 usando os padrões.

Em seguida, adicionamos o sistema NUC 9 ao nosso datacenter com o cliente vSphere. Tanto os NICs quanto os dispositivos de armazenamento NVMe no NUC 9 foram mostrados. O dispositivo H10 apareceu como dois dispositivos separados porque possui memória Optane e armazenamento SSD. Deixamos o H10 intacto para que pudéssemos inicializar novamente no Windows 10, se desejado, e usamos os dispositivos KIOXIA XG6 NVMe como armazenamentos de dados.

Teste ad-hoc Intel NUC ESXi

No início deste artigo, mencionamos que não tínhamos certeza se o NUC 9 Pro era mais valioso para nós como um servidor ESXi ou como uma poderosa estação de trabalho gráfica. Ocorreu-nos então que poderíamos passar as placas gráficas para uma VM e, em seguida, usar o VMware Horizon para conectar-se a ela. Para ter uma ideia do desempenho de uma VM com uma placa de vídeo de passagem, fizemos alguns testes ad hoc nela e, em seguida, reexecutamos alguns de nossos testes na VM.

Criamos uma VM do Windows 10 com 4 vCPU, 32 GB de RAM e usamos a GPU discreta como um dispositivo de passagem.

Em seguida, instalamos o agente Horizon, criamos um pool de desktops manual em nosso ambiente Horizon e adicionamos a VM ao pool. Fizemos login no cliente Horizon e executamos o Speccy para verificar se a GPU NVIDIA foi transmitida para a VM.

Para testar o desempenho da reprodução de vídeo no dispositivo, reproduzimos um vídeo 4K (4096 x 1720 @ 24 fps) usando o VLC no modo de tela cheia em um único monitor. O áudio e o vídeo foram reproduzidos perfeitamente.

O console ControlUp mostrou que o uso da GPU foi de aproximadamente 3% e o uso do codificador da GPU foi de 35%.

Em seguida, configuramos o cliente Horizon para exibição em dois monitores 4K e reproduzimos vídeos 4K (4096 x 1720 a 24 fps) em ambas as telas para estressar o dispositivo. Reproduzimos os vídeos em resolução nativa e em tela cheia sem nenhum tremor.

O console ControlUp mostrou que o uso da GPU foi de aproximadamente 6% e o uso do codificador da GPU foi de aproximadamente 49% durante a reprodução de vídeos 4K em cada monitor.

Testando a VM habilitada para GPU

Em nosso artigo anterior, comparamos o computador com e sem a GPU NVIDIA. Para ter uma ideia do desempenho de uma VM com uma placa gráfica, reexecutamos alguns desses testes para comparar os resultados.

SPECviewperf 12.1

Primeiro, executamos novamente o benchmark SPECviewperf 12 na VM. Conforme mostrado na tabela abaixo, a VM teve cerca de 15% menos desempenho como uma VM do que executando em bare metal. É preciso observar, no entanto, que este foi um teste ad-hoc e sentimos que poderíamos facilmente tornar a VM mais eficiente com um pouco de ajuste.

Tabela 2SPECviewperf comparado

O ControlUp Console mostrou um uso muito alto de GPU (~97%) durante a execução do teste.

PCMark 10

Em seguida, reexecutamos o teste de benchmark PCMark 10 e comparamos a VM com o NUC 9 sem a placa gráfica. A VM teve ~13% menos desempenho do que o sistema bare metal. Conforme observado acima, sentimos que poderíamos facilmente tornar a VM mais eficiente com um pouco de ajuste.

O console ControlUp mostrou que o uso do codificador de vídeo da CPU, GPU e GPU foi alto durante diferentes partes do teste PCMark 10.

Conclusão

Neste artigo, desmontamos o NUC 9 e analisamos mais profundamente seus componentes de hardware. Em seguida, instalamos o ESXi, criamos uma VM que usava a placa GPU e realizamos alguns testes nela. Agora, forneceremos algumas de nossas considerações finais sobre o dispositivo.

O NUC 9 Pro é consideravelmente maior do que os outros NUCs que analisamos, mas ocupa muito espaço. É baseado em uma arquitetura modular e seu Compute Element suporta 64 GB de RAM, tem espaço para dois dispositivos M.2 e contém duas portas Ethernet, um conector HDMI, além de outros componentes. O próprio computador possui o chip Wi-Fi, dois slots PCIe que podem ser usados ​​para expansão, mas seria difícil usar os dois se estiver usando uma placa gráfica com ele. Descobrimos que, para acessar qualquer um dos dispositivos de armazenamento M.2 ou remover a placa gráfica, precisávamos primeiro remover o elemento de computação; no entanto, para ser honesto, a menos que você esteja usando isso como uma plataforma de teste de dispositivo, raramente precisará acessar esses dispositivos. Com suas múltiplas portas USB 3.1 e Thunderbolt, a conectividade externa do dispositivo é excelente. Corretoras, firmas de engenharia e criadores de conteúdo achariam difícil ultrapassar os limites desse computador.

Depois de otimizar o sistema instalando 64 GB de RAM Crucial, adicionando dois dispositivos NVMe KIOXIA (1 TB XG6 (KXG60ZNV1T02), instalando o ESXi e criando uma VM que aproveitava a placa gráfica, descobrimos que poderíamos usar a VM como um poderosa estação de trabalho gráfica conectada a VDI. Isso resolveu nosso dilema inicial de usar o NUC 9 Pro como um servidor ESXi ou uma estação de trabalho gráfica.

Mais informações sobre o Conjunto NUC 9 Pro está localizado no link. Ferramenta de compatibilidade de produtos da Intel para o NUC 9 Pro está localizado neste link.

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