A StarWind Software é líder do setor em armazenamento definido por software (SDS) graças às modalidades de implantação flexíveis, ao desempenho geral do sistema e ao desejo de adotar tecnologias emergentes. Vimos isso em primeira mão no final do ano passado, quando olhamos para o Iniciador NVMe-oF para Windows. Desta vez, estamos analisando o software StarWind SAN & NAS, que está adicionando suporte para Fibre Channel, e a placa aceleradora GRAID NVMe, que é bastante ambiciosa para uma solução SDS.
A StarWind Software é líder do setor em armazenamento definido por software (SDS) graças às modalidades de implantação flexíveis, ao desempenho geral do sistema e ao desejo de adotar tecnologias emergentes. Vimos isso em primeira mão no final do ano passado, quando olhamos para o Iniciador NVMe-oF para Windows. Desta vez, estamos analisando o software StarWind SAN & NAS, que está adicionando suporte para Fibre Channel, e a placa aceleradora GRAID NVMe, que é bastante ambiciosa para uma solução SDS.
Todo o testbed é articulado abaixo, mas o resumo é que pegamos os melhores componentes disponíveis e os combinamos para criar uma plataforma de armazenamento robusta com rede confiável e clientes suficientes para carga. O StarWind pode unir os SSDs Memblaze NVMe graças ao acelerador GRAID e compartilhar o armazenamento pela rede por meio de uma malha de comutação Brocade e Marvell QLogic 32G FC HBAs.
Este é um feito notável para o StarWind, já que a maioria das plataformas SDS não é capaz desse nível de engenharia. Integrar Fibre Channel não é uma tarefa simples, e é por isso que a maioria das soluções SDS são baseadas em Ethernet. Dito isso, muitas organizações desejam os benefícios de confiabilidade e latência que uma infraestrutura FC oferece. O StarWind SAN & NAS sobre Fibre Channel estará disponível em breve para ajudar essas organizações a aproveitar a arquitetura SDS.
StarWind SAN e NAS
O StarWind SAN & NAS foi projetado para redirecionar o hardware existente executando o hypervisor padrão do setor para armazenamento de alto desempenho. A solução é um armazenamento compartilhado totalmente certificado para VMware vSphere Hypervisor ESXi e Microsoft Hyper-V Server.
O StarWind SAN & NAS oferece suporte a configurações de redundância de armazenamento baseadas em hardware e software. A solução pode transformar um servidor existente com armazenamento interno em uma matriz de armazenamento redundante apresentada como NAS ou SAN, expondo protocolos padrão como iSCSI, SMB e NFS. Várias opções de gerenciamento e configuração incluem uma interface do usuário baseada na Web, interface do usuário baseada em texto, vCenter Plugin e uma interface de linha de comando para operações em todo o cluster.
Fornecida como uma máquina virtual (VM) baseada em Linux pronta para uso implantada em seu hipervisor, Microsoft Hyper-V ou VMware vSphere, a solução compartilha os mesmos recursos de armazenamento definido por software (SDS) do StarWind VSAN, usando ZFS. O StarWind SAN & NAS é fácil de instalar com o assistente de instalação e a interface de usuário (UI) de gerenciamento de armazenamento baseada na Web e aumenta o retorno sobre o investimento (ROI) ao reaproveitar servidores antigos.
Os recursos do StarWind SAN e NAS incluem:
Armazenamento de arquivos e blocos: Oferece suporte a todos os protocolos de arquivo e bloco padrão do setor, como SMB3, NFSv3, NFSv4, NFSv4.1 e iSCSI (incluindo VVols em iSCSI, NVMe-over-Fabrics e iSER).
Opções de redundância: Escolha a configuração de redundância preferida para os discos locais entre ZFS, RAID de hardware ou Linux MD/RAID.
Arquitetura: O armazenamento conectado à rede e a rede de área de armazenamento da StarWind são construídos em Linux, ZFS e StarWind Virtual SAN e são facilmente implantados como uma VM no hipervisor de sua escolha, VMware ESXi ou Microsoft Hyper-V.
Certificado e pronto para trabalhar: Fácil de instalar e certificado para trabalhar com vSphere ou Hyper-V.
Parceiros
StarWind tem uma lista impressionante de parceiros usando vários durante este teste. Todos os produtos StarWind são testados com o hardware e software publicados. Fornecedores parceiros testam produtos de forma independente para garantir qualidade e compatibilidade para fornecer soluções que funcionem. Destacamos os fornecedores incluídos neste conjunto específico de testes.
Tecnologias Dell
A StarWind Software é um Dell Technology Alliance Partner e está certificada para implantar servidores Dell como parte de sua solução de virtualização pronta para uso, StarWind HyperConverged Appliance. Neste cenário de teste, a StarWind implantou o PowerEdge R750 da Dell para o servidor e o PowerEdge R740xd como o cliente.
A Dell EMC Power Edge R750 é alimentado pelo processador Intel Xeon Scalable de 3ª geração para lidar com o desempenho e a aceleração do aplicativo. O servidor é um servidor de rack dual-socket/2U que suporta 8 canais de memória por CPU e até 32 DDR4 DIMMs a velocidades de 3200 MT/s. Além disso, para atender a melhorias substanciais na taxa de transferência, o PowerEdge R750 oferece suporte a unidades PCIe Gen 4 e até 24 NVMe com recursos aprimorados de resfriamento a ar e resfriamento direto a líquido opcional para atender aos crescentes requisitos térmicos e de energia.
A PowerEdge R740xd é uma plataforma de dois soquetes 2U adequada para armazenamento definido por software, provedores de serviços ou infraestrutura de desktop virtual. O sistema R740xd suporta até 24 unidades NVMe com a capacidade de combinar qualquer tipo de unidade para criar a configuração ideal de NVMe, SSD e HDD para desempenho, capacidade ou ambos. O R740xd é a plataforma de escolha para armazenamento definido por software e é a base para o Virtual SAN ou o PowerEdge XC.
Tecnologia GRAID
GRAID SupremeRAID foi projetado para um ambiente moderno combinável por software. A GRAID Technology está oferecendo uma placa RAID preparada para o futuro que protege não apenas o armazenamento flash conectado diretamente, mas também aqueles conectados via NVMe sobre Fabrics.
A SupremoRAID SR-1010 é a primeira placa RAID NVMe e NVMe-oF a liberar todo o potencial de desempenho do SSD. A placa SupremeRAID processa diretamente a E/S, liberando a CPU dessa tarefa. Como a placa é uma GPU, há um tremendo poder computacional na placa, que não existe nas placas RAID padrão.
O SupremeRAID SR-1010 é rico em recursos, oferecendo compactação, criptografia e provisionamento fino. A instalação é tão fácil quanto plug & play e não requer cabeamento ou reformulação do layout da placa-mãe.
Membraze
A Memblaze é uma fornecedora líder de produtos SSD NVMe de classe empresarial. Fundada em 2011, a Memblaze é uma das primeiras empresas a desenvolver produtos SSD de classe empresarial globalmente. O SSD de classe empresarial da série PBlaze lançado pela Memblaze tem sido amplamente utilizado em bancos de dados, virtualização, computação em nuvem, big data, inteligência artificial e outros campos, fornecendo soluções de armazenamento de alta velocidade estáveis e confiáveis para clientes em setores como Internet, serviços em nuvem , finanças e telecomunicações.
Membraze Série PBlaze6 6920 Os SSDs oferecem desempenho consistente de até 1600K IOPS de leitura aleatória, largura de banda de leitura sequencial de até 7 GB/s, largura de banda de gravação sequencial de até 6.8 GB/s e latência de gravação de até 11 μs. A unidade vem em uma ampla gama de capacidades, com a unidade de menor resistência chegando em capacidades de 3.84 TB, 7.68 TB e 15.36 TB. A versão de maior resistência vem em capacidades de 3.2 TB, 6.4 TB e 12.8 TB.
Marvell QLogicName
A QLogic é uma fornecedora global de redes de alto desempenho, fornecendo adaptadores, switches e ASICs para redes de dados, armazenamento e servidores. A empresa oferece um portfólio diversificado de produtos de rede, incluindo adaptadores de rede convergentes para FCoE, adaptadores Ethernet, adaptadores e switches Fibre Channel e adaptadores iSCSI.
Os adaptadores QLogic 2772 suportam acesso de baixa latência para escalar NVMe com suporte total para o protocolo FC-NVMe. Eles podem suportar simultaneamente tráfego de armazenamento FC-NVMe e FCP-SCSI na mesma porta física, permitindo que os clientes migrem para NVMe em seu próprio ritmo. Os adaptadores trazem o melhor dos dois mundos, oferecendo até 2 milhões de IOPS e desempenho de 32GFC de taxa de linha, ao mesmo tempo em que oferecem acesso de baixa latência ao armazenamento NVMe e SCSI em uma rede Fibre Channel.
Confira nosso mergulho profundo em FC-NVMe da QLogic história.
Detalhe do Testbed SAN & NAS
O testbed para este trabalho consiste no nó de armazenamento StarWind SAN & NAS com Memblaze SSD PBlaze6 6926 12.8 TB com o GRAID SupremoRAID SR-1010 cartão acelerador. A malha consistia em comutação Brocade G620 32G Fibre Channel e Marvell QLogic 2772 32G FC HBAs. A geração de carga ocorreu por meio de quatro nós clientes. O nó de armazenamento é baseado em um servidor Dell PowerEdge R750 e os nós clientes são servidores Dell PowerEdge R740. Os detalhes são enumerados nas tabelas abaixo.
| Nó de armazenamento | |
|---|---|
| servidor | Dell Power Edge R750 |
| CPU | CPU Intel® Xeon® Platinum 8380 @ 2.30 GHz |
| Sockets | 2 |
| Cores / Fios | 80/160 |
| DRAM | 1,024GB |
| Armazenamento | 8x Memblaze PBlaze6 6926 12.8 TB |
| Cartão Acelerador | GRAID SupremoRAID SR-1010 |
| HBAs | 4x Marvel QLogic2772 Adaptadores de canal de fibra 32GFC aprimorados em série |
| Software StarWind SAN e NAS | Versão 1.0.2 (Construção 2175 – FC) |
| Nó cliente | |
|---|---|
| servidor | Dell PowerEdge R740xd |
| CPU | CPU Intel® Xeon® Gold 6130 @ 2.10 GHz |
| Sockets | 2 |
| Cores / Fios | 32/64 |
| DRAM | 256GB |
| Armazenamento | 1x adaptador de canal de fibra 2772GFC aprimorado Marvell® QLogic® série 32 |
| OS | Edição padrão do Windows Server 2019 |
Resultados do teste de desempenho StarWind SAN & NAS
Com uma ampla gama de partes móveis, o foco dos testes de performance foi dividido em testes locais e remotos sobre Fibre Channel. O primeiro objetivo era mostrar os recursos e o desempenho do armazenamento Memblaze NVMe subjacente e os benefícios do HW RAID do GRAID versus SW RAID.
A segunda etapa foi comparar o desempenho de cada FC de 32 Gb usando Marvell QLogic HBAs, novamente com GRAID HW RAID versus SW RAID. O benchmark foi determinado usando o utilitário Flexible I/O (fio). Fio é uma ferramenta multiplataforma usada para benchmark e verificação de estresse/hardware e é considerada um padrão do setor para testar armazenamento local e compartilhado.
Padrões de teste:
- 4k aleatório 100% leitura/100% gravação
- Leitura/gravação mista aleatória 4k 70/30
- 1 MB sequencial 100% leitura/100% gravação
Duração do teste:
- Duração do teste único = 600 segundos
- Antes de iniciar o benchmark de gravação, o armazenamento foi aquecido por 2 horas
Etapas de teste
- Confirmando o desempenho da unidade NVMe única para obter números de referência
- Testando o desempenho das matrizes MDRAID e GRAID RAID5 localmente
- Executando benchmark remotamente a partir de nós clientes
Durante a preparação inicial para o teste de matriz, os SSDs individuais Memblaze PBlaze6 D6926 de 12.8 TB foram verificados quanto a valores de desempenho de linha de base para comparação com os valores da folha de especificações e para verificar quanto tempo levou para cada SSD atingir o desempenho de estado estável. Nesta fase de teste, conseguimos medir o desempenho aleatório de 4K de leitura de 1.5M IOPS e gravação de 537k IOPS com a unidade exigindo cerca de 2 horas para atingir o estado estável. Aumentando o tamanho do bloco para 64K com uma carga de trabalho aleatória, cada SSD mediu 6.5 GB/s de leitura e 2.6 GB/s de gravação. Por fim, com um tamanho de transferência de 1 MB e uma transferência sequencial, cada SSD mediu 6.6 GB/s de leitura e 5.4 GB/s de gravação.
O desempenho local foi medido em oito SSDs Memblaze D6926 de 12.8 TB, resultando em forte desempenho de leitura aleatória de 4K com um enorme benefício para o HW RAID do GRAID. Embora o SW RAID tenha uma ligeira vantagem em filas e contagens de threads mais baixas, ele alcançou 4 milhões de IOPS, em comparação com os 10.8 milhões de IOPs do GRAID. A utilização da CPU do GRAID do host subjacente durante essa carga de trabalho foi drasticamente menor do que o RAID de SW. Em baixas contagens de fila/thread, a utilização da CPU mediu 3% a 7% e atingiu o pico de 25% contra 40%.
O teste de gravação aleatória de 4K resultou em uma ligeira vantagem em relação ao SW RAID em uma baixa contagem de filas e encadeamentos, com o GRAID HW RAID superando-o rapidamente à medida que a carga de trabalho aumenta. Desempenho para SW RAID escalado de 376K IOPS para 501k IOPS de gravação, com GRAID HW RAID dimensionado de 260k IOPS para 975k IOPS. Também deve ser observado que o desempenho do GRAID pode aumentar para gravação de 1.5 milhão de IOPS com um slot Gen4x16 completo para a GPU. Com base em como configuramos nosso Dell PowerEdge R750, a GPU estava localizada em um slot Gen4x8, segurando-a ligeiramente. Durante este teste, a utilização da CPU para SW RAID aumentou de 8% para 21%, enquanto o HW RAID aumentou um pouco de 1% para 3%.
Em uma combinação de leitura/gravação de 70%, usando um tamanho de transferência de 4K, a configuração do GRAID liderou à medida que a carga de trabalho aumentou. O desempenho do SW RAID medido aumentou de 765k IOPS para 1.2M IOPS, em comparação com o HW RAID medindo 429k IOPS até 3.14M IOPS. A utilização da CPU foi drasticamente menor para HW RAID. SW RAID medido entre 5% a 49%, enquanto GRAID medido de 1% a 8%.
Para medir a largura de banda de blocos grandes, o tamanho do bloco foi aumentado para 1 MB. O GRAID foi o claro destaque em toda a carga de trabalho, variando de 18.2 GB/s a 47 GB/s, em comparação com o SW RAID, que começou em 10 GB/s e aumentou para 12.1 GB/s. A utilização da CPU ao longo deste teste variou entre 3% e 10% com SW RAID e 0% a 1% com HW RAID.
O último benchmark local concentrou-se no desempenho de gravação sequencial de blocos grandes, onde o SW RAID teve uma ligeira vantagem em 4T/4T antes de ser rapidamente superado pelo GRAID. Aqui, o SW RAID mediu 6.9 GB/s para 7.1 GB/s, enquanto o GRAID aumentou de 6.4 GB/s para 11.4 GB/s. A utilização da CPU com SW RAID aumentou de 9% para 17%, enquanto HW RAID mediu 1% para 3%.
Com a linha de base de desempenho local capturada de um único SSD e oito SSDs em SW RAID5 e HW RAID5 com GRAID, a próxima etapa foi o teste de FCP em FC de 32 Gb. As conclusões essenciais dos testes de desempenho local foram o quanto o GRAID HW RAID melhorou o desempenho geral à medida que a carga de trabalho aumentou e manteve a utilização da CPU baixa.
Os testes FCP incluíram quatro nós clientes Dell R740xd executando o Windows, cada um conectado a dois switches FC de 32 Gb. Cada sistema cliente usou o mesmo HBA Marvell QLogic de 32 Gb como lado do armazenamento, dando-nos uma largura de banda teórica total de 8 portas FC de 32 Gb ou 25.6 GB/s.
Com os quatro loadgens Dell PowerEdge R740xd conectados ao servidor StarWind NAS e SAN, começamos analisando o desempenho agregado de leitura aleatória de 4K na rede, com dimensionamento de SW RAID de 1.66M IOPS para 3.5M IOPS e GRAID de 1.1M IOPS para 4.6 MIOPS.
Passando para a gravação aleatória de 4K, o SW RAID foi escalado de 204k IOPS para 385K IOPS. O HW RAID no back-end ofereceu ganhos significativos, com GRAID escalando de 304k IOPs para 498k IOPS em seu pico.
Com uma mistura de tráfego de leitura e gravação em uma carga de trabalho mista aleatória de 4k 70/30, a configuração HW RAID atendeu mais E/S do que o SW RAID sozinho. RAID SW escalado de 538k IOPS para 998k IOPS, com HW RAID dimensionado de 647k IOPS para 1.1M IOPS.
Voltando às transferências de blocos grandes para medir a largura de banda de pico do array StarWind NAS e SAN para os quatro clientes, saturamos efetivamente as 8 portas FC de 32 Gb. O SW RAID foi escalado de 9.7 GB/s para 11.7 GB/s, enquanto o HW RAID conseguiu empurrar 8.5 GB/s na extremidade inferior e 25.2 GB/s no pico. Atingimos nosso número com o máximo teórico de 25.6 GB/s em oito portas de 32 Gb.
No teste final medindo a largura de banda de gravação sequencial de 1M, o SW RAID teve uma ligeira vantagem nos níveis de thread e fila mais baixos, atingindo a paridade em 4T/8Q. No entanto, o HW RAID ultrapassou rapidamente o SW RAID, passando de 6 GB/s para 7.1 GB/s, e o HW RAID medindo entre 2.99 GB/s e 10.5 GB/s.
Considerações Finais
Espera-se que uma solução de hardware supere uma solução de software em um cenário típico de RAID. No entanto, ao implementar uma solução de armazenamento definido por software, o potencial para obter resultados mistos aumenta. Os números não mentem neste caso, e o StarWind SAN & NAS superou nossas expectativas.
A solução StarWind é, como mencionado acima, ambiciosa. Ele incorpora FCP, SSDs NMVe, hardware GRAID e software para reunir tudo. Aproveitando ao máximo o poder de computação da placa GRAID SupremeRAID, o desempenho dos SSDs NVMe e a baixa latência e confiabilidade do Fibre Channel, essa configuração preenche todos os requisitos. Obter esses números de desempenho de uma placa RAID de hardware tradicional seria impossível sem instalar várias placas nos servidores.
O StarWind SAN & NAS aproveita ao máximo o poder de processamento da GPU na placa GRAID. Em cada um dos cenários de teste, a solução StarWind conseguiu atender às expectativas. Com o GRAID descarregando o processamento de E/S para a GPU, a utilização da CPU foi significativamente reduzida em comparação com as soluções RAID de software em execução. O uso da CPU no nó de armazenamento foi de 2 a 10 vezes menor do que ao usar SW RAID, liberando os recursos da CPU para outras tarefas. Mesmo com a solução StarWind, os testes de SW RAID praticamente atingiram o desempenho total que um array RAID típico forneceria, mas com um custo de latência mais alto.
Essencialmente, o desempenho de armazenamento compartilhado mais impressionante foi apresentado por uma matriz de armazenamento GRAID redundante cheia de SSDs NVMe PBlaze6 6920 Series com StarWind SAN e NAS na parte superior e executando Fibre Channel para nós clientes, usando adaptadores Marvell Qlogic 2772 Fibre Channel. GRAID é a única tecnologia que provavelmente garante o mais alto desempenho que o armazenamento compartilhado definido por software pode obter a partir de agora. A compilação GRAID recebeu cerca de 50% do desempenho da matriz RAID local com aproximadamente a mesma latência do armazenamento local.
O StarWind SAN & NAS torna possível atingir todo o potencial de desempenho do GRAID. NVMe-oF e RDMA serão incluídos em compilações subsequentes.
Clique nos links para encontrar mais informações sobre o GRAID SupremoRAID, NVMe-oF e Desempenho do iniciador StarWind NVMe-oF.
Página do produto StarWind SAN & NAS
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