Análise do Array Totalmente Flash NetApp EF570

Por volta dessa época no ano passado, a NetApp introduziu várias novas ofertas em seu portfólio de análise de Big Data. Entre as ofertas anunciadas estava o mais recente array totalmente flash (AFA) da empresa, o NetApp EF570. O EF570 é um AFA de médio porte projetado para alto desempenho, alta disponibilidade, simplicidade e uma forte relação preço/desempenho para um sistema 2U. 

Por volta dessa época no ano passado, a NetApp introduziu várias novas ofertas em seu portfólio de análise de Big Data. Entre as ofertas anunciadas estava o mais recente array totalmente flash (AFA) da empresa, o NetApp EF570. O EF570 é um AFA de médio porte projetado para alto desempenho, alta disponibilidade, simplicidade e uma forte relação preço/desempenho para um sistema 2U. 

A NetApp afirma que o EF570 tem desempenho “extremo” e, embora não sejamos de exageros, a empresa cita alguns números impressionantes. A NetApp afirma que o array pode atingir mais de um milhão de IOPS e largura de banda sequencial de 21 GB/s, tudo com latência abaixo de 100 microssegundos. Todo esse desempenho é voltado especificamente para ambientes de cargas de trabalho mistas, incluindo análise de Big Data. Além do desempenho prometido, o array suporta várias interfaces de host de alta velocidade, incluindo 32 Gb Fibre Channel, 25 Gb iSCSI, 100 Gb InfiniBand, 12 Gb SAS e 100 Gb NVMe sobre InfiniBand. Isso não apenas ajudará a atingir as velocidades indicadas, mas também ajudará a proteger os investimentos em rede de armazenamento no futuro.

Como vários outros sistemas da NetApp, a alta disponibilidade é uma faceta integrada; aqui, o EF570 não é diferente. O array não tem um único ponto de falha e vem com caminhos de E/S totalmente redundantes e failover automatizado. Ele também vem com seis 9's de disponibilidade. Com esses recursos, o EF570 também oferece os suspeitos usuais de gerenciamento de dados, incluindo instantâneos, cópia de volume e espelhamento. Enquanto isso, o SANtricity OS garante a integridade dos dados enquanto protege contra corrupção silenciosa de dados. A matriz é capaz de detectar e resolver a maioria dos problemas por meio de monitoramento em segundo plano e amplos dados e análises de diagnóstico.

O NetApp EF570 possui um design modular e é fácil de dimensionar. Um sistema 2U pode suportar até 367 TB de capacidade e adicionar as quatro prateleiras de expansão pode elevar a capacidade total até 1.8 PB. Por meio da GUI do SANtricity, os usuários podem escalar sem adicionar complexidade de gerenciamento e acessar seus dados em menos de 10 minutos. Essa facilidade de escala e alta capacidade conferem ao EF570 uma forte relação preço/desempenho. A capacidade de escalar para 1.8 PB também torna o array uma escolha atraente que pode ajudar a evitar atualizações de empilhadeiras no futuro.

Especificações do NetApp EF570

Design e Construção

Conforme declarado, o EF570 é um AFA 2U. Como a grande maioria dos produtos NetApp (pelo menos os mais recentes), os engastes têm a mesma aparência com uma elegante cobertura de metal nu e ventilação e a marca NetApp no ​​lado esquerdo. Abaixo do painel estão os vinte e quatro compartimentos de unidade de 2.5” na vertical na frente do array. O lado direito do array tem a marca NetApp e o lado esquerdo tem os botões e LEDs Power, Attention e Locate.

Olhando para a parte traseira do dispositivo, pode-se ver claramente o design de alta disponibilidade/redundante. A matriz é uma imagem espelhada da esquerda para a direita. A parte inferior é preenchida com as PSUs. A metade superior tem os dois controladores. Os controladores foram configurados com HICs (placas de interface de host) de 32 Gb de quatro portas, aproveitando dois ASICs por controlador. As portas FC integradas não foram usadas, o que forneceria um caminho ASIC adicional por controlador. Para nossos testes, usamos um layout de práticas recomendadas em switches duplos de 32 Gb.

Gestão de Sistemas

Em nossas análises anteriores da NetApp, examinamos o sistema operacional ONTAP da empresa. Embora o ONTAP seja o sistema operacional mais popular e conhecido, o EF–Series é, na verdade, alimentado pelo sistema operacional SANtricity. 

A tela inicial do SANtricity oferece aos administradores um layout de todo o sistema. É fácil ver o desempenho (que pode ser dividido em IOPS, MB/s e CPU ou analisado por diferentes intervalos de tempo), capacidade e hierarquia de armazenamento. No lado esquerdo da tela estão as guias: Início, Armazenamento, Hardware, Configurações e Suporte. 

Na guia principal de armazenamento, há várias opções para escolher para detalhar o que o armazenamento está fazendo, incluindo: pools e grupos de volumes, volumes, hosts, desempenho, instantâneos, espelhamento assíncrono e espelhamento síncrono. 

Clicando em Pools & Volume Groups, podemos ver toda a capacidade ou capacidade reservada. A partir daí, os usuários podem criar novos pools ou grupos de volumes, adicionar capacidade a eles ou editá-los. 

Em Volume, os usuários podem criar ou editar volumes, bem como obter informações sobre os volumes atuais, como nome, status, se o provisionamento dinâmico está ativado, onde estão atribuídos, quantos LUNs, a qual pool ou grupo de volumes pertencem e a capacidade.

O desempenho é algo sempre interessante para nós e, para os administradores que desejam saber o desempenho do armazenamento, podem verificar a seção de desempenho em armazenamento. Aqui, os usuários recebem algumas exibições de desempenho diferentes com base em determinadas métricas e podem ser vistas como uma exibição lógica, exibição física ou exibição de aplicativos e cargas de trabalho. Também existe a opção de detalhar todo o AFA para pools e grupos de volumes ou apenas volumes. 

Analisando o desempenho físico, há uma opção para ver o desempenho em controladores, canais ou unidades. 

A guia Hardware mostra, como esperado, o hardware e como ele está sendo executado. Na parte frontal, os usuários podem verificar as unidades para ver se tudo está funcionando normalmente e se algo precisa ou não ser trocado (indicado pela cor, azul sendo normal). 

A parte traseira do hardware é semelhante, só que desta vez os controladores e PSUs são codificados por cores para garantir que estejam funcionando corretamente ou precisem ser endereçados. 

A guia Configurações exibe informações gerais sobre o sistema e as configurações de iSCSI ou outras configurações que os usuários gostariam de adicionar. Também existem várias opções de configuração nesta guia. 

Desempenho

Análise de carga de trabalho do aplicativo

Os benchmarks de carga de trabalho do aplicativo para o NetApp EF570 consistem no desempenho do MySQL OLTP via SysBench e no desempenho do Microsoft SQL Server OLTP com uma carga de trabalho TPC-C simulada. Em cada cenário, tínhamos o array configurado com 26 SSDs Toshiba PX04SV SAS 3.0 e configurado em dois grupos de discos RAID12 de 10 unidades, um fixado em cada controlador. Isso deixou 2 SSDs como sobressalentes. Dois volumes de 5 TB foram então criados, um por grupo de discos. Em nosso ambiente de teste, isso criou uma carga balanceada para nossas cargas de trabalho SQL e Sysbench.

Desempenho do SQL Server

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 de 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 para bancos de dados da Quest. 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 no NetApp EF570 (duas VMs por controlador).

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

Equipamento LoadGen de referência de fábrica SQL Server OLTP

• Dell EMC PowerEdge R740xd Cluster SQL virtualizado de 4 nós
  • 8 CPU Intel Xeon Gold 6130 para 269 GHz em cluster (dois por nó, 2.1 GHz, 16 núcleos, cache de 22 MB)
  • 1 TB de RAM (256 GB por nó, 16 GB x 16 DDR4, 128 GB por CPU)
  • 4 x Emulex 16GB FC HBA de porta dupla
  • 4 x NIC de porta dupla Mellanox ConnectX-4 rNDC 25GbE
  • VMware ESXi vSphere 6.5 / Enterprise Plus 8 CPUs

Para SQL Server, o NetApp EF570 teve um desempenho rápido e consistente, medindo 3,160 TPS e alterações em todas as quatro VMs, resultando em um total de 12,642.245 TPS.

Olhando para a latência, todas as VMs funcionaram com um tempo de resposta consistente de 3ms.

Desempenho do Sysbench

Cada sysbench A VM 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. Sistemas de geração de carga são servidores Dell R740xd.

Dell PowerEdge R740xd MySQL virtualizado cluster de 4 nós

• 8 CPUs Intel Xeon Gold 6130 para 269 GHz em cluster (dois por nó, 2.1 GHz, 16 núcleos, cache de 22 MB)
• 1 TB de RAM (256 GB por nó, 16 GB x 16 DDR4, 128 GB por CPU)
• 4 x Emulex 16GB FC HBA de porta dupla
• 4 x NIC de porta dupla Mellanox ConnectX-4 rNDC 25GbE
• VMware ESXi vSphere 6.5 / Enterprise Plus 8 CPUs

Configuração de teste do Sysbench (por VM)

• CentOS 6.3 64 bits
• Pegada de armazenamento: 1 TB, 800 GB usados
• 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

Para o Sysbench, testamos vários conjuntos de VMs, incluindo 8, 16 e 32 VMs. O objetivo desses testes é mostrar o desempenho de uma determinada matriz sob uma carga de trabalho de moderada a saturação total. Nem todas as avaliações nos surpreendem quando se trata de resultados de desempenho, mas o NetApp EF570 fez exatamente isso. Com uma carga de 8 VMs, o EF570 mediu 22,951 TPS, superando a maioria dos arrays em seu pico. Pegando até 16 VMs, o EF570 não mostrou sinais de desaceleração, aumentando para incríveis 39,635 TPS. Em 32 VMs, no entanto, o EF570 era apenas um monstro, chegando a 57,347 TPS e parando não por falta de E/S, mas saturando completamente as CPUs em nossos 8 hosts. Dizer que o EF570 é rápido é dizer o mínimo; é um monstro.

Observando a latência média em nossas cargas de trabalho de 8, 16 e 32 VMs, o NetApp EF570 continuou a nos impressionar. Em 8 VMs, ele mediu 11.15 ms, aumentando quando a carga aumentou para 16 VMs para apenas 12.98 ms. Em 32vms, onde a maioria dos arrays começa a perder força, o EF570 aumentou para apenas 17.98ms.

Observando a latência do 99º percentil, as verdadeiras cores do NetApp EF570 começaram a brilhar. Não só foi capaz de manter uma taxa de transferência forte, como o fez com uma latência de pico muito baixa. Isso mostra a você que, mesmo que esse array esmague a E/S, ele o faz de maneira previsível e consistente.

Análise de Carga de Trabalho do VDBench

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. No lado da matriz, usamos nosso cluster de servidores Dell PowerEdge R740xd:

perfis:

• Leitura aleatória em 4K: 100% de leitura, 128 threads, 0-120% de atualização
• Gravação aleatória em 4K: 100% de gravação, 64 threads, 0-120% de atualização
• 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

No desempenho de leitura de pico de 4K, o EF570 começou com latência abaixo de um milissegundo e saltou brevemente acima de 1ms em torno de 510K IOPS e caiu abaixo de 1ms até quase 1 milhão de IOPS. O array atingiu um pico de cerca de 1.03 milhão de IOPS e uma latência de 2 ms antes de cair um pouco.

Para desempenho de gravação aleatória de 4K, o EF570 chegou a pouco mais de 200K IOPS antes de quebrar 1ms. O EF570 atingiu o pico em cerca de 223K IOPS com uma latência de 4ms antes de cair ligeiramente.

Mudando para cargas de trabalho sequenciais de 64K, o EF570 teve desempenho de latência abaixo de milissegundos até cerca de 190K IOPS ou 12GB/s antes de atingir o pico de 247,692 IOPS ou 15.5GB/s com uma latência de 2.1ms.

Para gravação de 64K, o AFA teve latência abaixo de milissegundos até quase o final ou 80K IOPS (5GB/s). O array atingiu um pico de 80,675 IOPS ou 5.04 GB/s com uma latência de 3.2 ms.

Passando para nossas cargas de trabalho SQL, o EF570 conseguiu atingir o pico de 1,029,910 IOPS com uma latência de 818μs.

Para o SQL90-10, o array atingiu o pico de 876,833 IOPS com uma latência de 957μs.

O SQL 80-20 foi o primeiro teste de SQL a ultrapassar 1 ms próximo ao pico, com desempenho máximo de 740,691 IOPS e latência de 1.2 ms.

Em seguida, foram nossas cargas de trabalho Oracle. Mais uma vez, o EF570 ultrapassou 1 ms perto do pico com um desempenho máximo de 721,615 IOPS e uma latência de 1.35 ms. 

O Oracle 90-10 teve desempenho de latência inferior a milissegundos, com uma pontuação máxima de 875,567 IOPS e uma latência de 675μs.

O Oracle 80-20 continuou com o desempenho de latência abaixo de milissegundos com uma pontuação máxima de 738,238 IOPS e uma latência de 808μs.

Em seguida, mudamos para nosso teste de clone VDI, Full and Linked. Para VDI Full Clone Boot, o EF570 chegou a aproximadamente 835K IOPS abaixo de 1ms e atingiu o pico de 841,945 IOPS com uma latência de 1.2ms. 

Com VDI FC Initial Login, o EF570 chegou a 250K IOPS antes de quebrar 1ms. Chegou ao pico de 262,141 IOPS com uma latência de 3.3 ms.

Para VDI FC Monday Login, o EF570 teve latência abaixo de um milissegundo até cerca de 300 IOPS, chegando ao pico de 331,146 IOPS com uma latência de 1.5 ms.

Para o VDI LC Boot, o EF570 apresentou latência abaixo de um milissegundo com uma pontuação máxima de 519,975 IOPS e uma latência de 980 μs.

O login inicial do VDI LC, mais uma vez, viu a latência permanecer abaixo de 1ms com uma pontuação máxima de 269,995 IOPS com uma latência de 944μs.

Para VDI LC Monday Login, o EF570 foi capaz de manter uma latência abaixo de 1ms até aproximadamente 270K IOPS e atingiu o pico de 299,663 IOPS com uma latência de 1.7ms. 

Conclusão

O NetApp EF570 é um array all-flash de 2U destinado a midrange. O EF570 vem com um design modular que o torna altamente disponível e permite escalar com facilidade. Um aspecto muito interessante do array é seu desempenho. A NetApp afirma que o EF570 pode atingir até um milhão de IOPS e até 21 GB/s de largura de banda sequencial. A empresa continua dizendo que tudo isso pode ser feito em menos de 100μs. Esse alto desempenho, combinado com sua alta disponibilidade e simplicidade tanto no gerenciamento quanto no dimensionamento, torna-o uma opção atraente quando vista pelas lentes de preço por desempenho.

Olhando para o desempenho do aplicativo, o NetApp EF570 variou de excelente desempenho a novos recordes para o nosso laboratório. O desempenho do SQL Server mostrou que o EF570 era capaz de um desempenho muito rígido e consistente, medindo 3ms em nossas quatro VMs SQL conforme medido pela Benchmark Factory. Em nosso benchmark dimensionado do Sysbench, o EF570 teve uma pontuação tão alta que saturamos nosso cluster de computação antes que o array ficasse sem E/S disponível. Em 8VMs, medimos 22.9K TPS, ou aproximadamente onde a maioria dos flash arrays que testamos começa a perder força. Em 16 VMs, o EF570 atingiu 39.6 K TPS, superando o recorde anterior em nosso teste Sysbench medido no array flash RAID0 NVMe-oF. Em 32 VMs, atingimos o pico de nosso cluster de teste com um resultado recorde de 57.3 K TPS. Em todos eles, a latência média e o 99º percentil foram baixos e suaves. Escusado será dizer que ficamos impressionados.

Em nossos resultados do VDBench, o EF570 teve uma exibição forte, quebrando 1 milhão de IOPS em alguns benchmarks, incluindo leitura de 4K (1.03 milhão com apenas 2ms de latência) e SQL (1,029,910 IOPS com apenas 818μs). No lado sequencial das coisas, o EF570 foi capaz de atingir 15.5 GB/s de leitura e 5.04 GB/s de gravação com latência de 2.1 ms e 3.2 ms, respectivamente. O array tinha alguns outros números de alto desempenho/baixa latência que valem a pena mencionar. No SQL 90-10, atingiu 877K IOPS (957μs), no SQL 80-20, atingiu 741K IOPS (1.2ms), no Oracle, vimos 722K IOPS (1.35ms), no Oracle 90-10, registramos 876K IOPS (675μs), para Oracle 80-20, notamos 738K IOPS (808μs), para VDI FC Boot, registramos 842K IOPS (1.2ms) e para VDI LC Boot, vimos 520K IOPS (980μs).

A NetApp direciona o EF570 para o mercado intermediário, mas isso se deve principalmente à escalabilidade. Normalmente, quando pensamos no mercado intermediário, o termo evoca visões de valor de preço e desempenho que são "bons o suficiente" para fazer o trabalho. Vamos ser claros aqui; o EF570 pode ter um preço de mercado intermediário, mas oferece um perfil de desempenho de nível empresarial que supera tudo o que vimos no laboratório. Além disso, em alguns dos testes (32VM Sysbench), superamos nosso cluster de computação, o que significa que provavelmente há ainda mais desempenho a ser obtido. Quando se trata de cargas de trabalho de armazenamento em bloco exigentes, como análises e casos de uso emergentes no estilo de IA, em que latência e disponibilidade significam dinheiro, é importante ter uma ferramenta de armazenamento projetada para o trabalho. O NetApp EF570 é uma solução perfeita para essas cargas de trabalho, obrigando esses bancos de dados exigentes a fornecer inteligência da maneira mais rápida que vimos até agora.

Matrizes Flash NetApp

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