戴尔易安信PowerEdge R640 是一款可扩展的1U机架式服务器， 设计用于通过双路平台进行计算和存储。R640被描述为性能、成本和密度之间的一种平衡， 它用于处理一系列不同数据中心用例带来的工作负载，特别是密集的软件定义存储、服务提供商、应用层、密集的私有云、虚拟化和 高性能计算(HPC)等。 此外，戴尔还将PowerEdge R640构建为一个易于部署的服务器，它可以使用戴尔易安信VxFlex Ready Nodes 无缝地 从3个节点扩展到1000多个节点，用于软件定义的存储。
戴尔易安信PowerEdge R640 是一款可扩展的1U机架式服务器， 设计用于通过双路平台进行计算和存储。R640被描述为性能、成本和密度之间的一种平衡， 它用于处理一系列不同数据中心用例带来的工作负载，特别是密集的软件定义存储、服务提供商、应用层、密集的私有云、虚拟化和 高性能计算(HPC)等。 此外，戴尔还将PowerEdge R640构建为一个易于部署的服务器，它可以使用戴尔易安信VxFlex Ready Nodes 无缝地 从3个节点扩展到1000多个节点，用于软件定义的存储。
PowerEdge R640 包含许多相当强大的组件，以及大量的扩展机会。例如，它可以配备两个Intel Xeon可扩展处理器，每个处理器最多28核。它具有24个DIMM插槽，最大3TB内存，以及最多12个NVDIMM，最大192GB内存。它还有两个交流（或直流）冗余电源。R640还支持PCI第3代扩展卡。
戴尔机架式服务器 可以配备2.5英寸或3.5英寸硬盘和固态硬盘，并支持 最多8个NVMe，以满足那些希望获得 最快存储性能的 用户的需要。 这一配置是R630 NVMe的两倍，因此R640无疑使这一1U平台更加全能。为此， R640可以在前面板上配置 8个2.5英寸硬盘驱动器或4个3.5英寸硬盘驱动器，或在前面板上配置10个2.5英寸硬盘驱动器，还可在后面板上选配2个2.5英寸硬盘驱动器。
PowerEdge R640支持USB端口、NIC端口、VGA端口、串行连接器和一个 支持选配闪存卡和一个内部双SD模块的IDSDM/vFlash卡。
本次测试，我们为R640配置了双Intel Xeon白金8180处理器和384GB（12个32GB）2666MT/s RAM。我们使用了3.2TB的NVME（2个1.6TB PM1725a NVME固态硬盘）和2TB的SAS（5个400GB PM1635a SAS固态硬盘）获得存储度量。
戴尔易安信PowerEdge R640规格
| 外形规格 | 1U型 |
| 处理器 | 最多2个Intel Xeon可扩展处理器，每个处理器最多28核 |
| 内存 | 24个DDR4 DIMM插槽，支持RDIMM/LRDIMM，速度高达2666MT/s，最大3TB |
| 高达12 NVDIMM，最大192 GB | |
| 仅支持寄存式 ECC DDR4 DIMM | |
| 存储控制器 | |
| 内部控制器 | PERC H330、H730p、H740p、软件RAID（SWRAID）S140 |
| 启动优化型存储子系统 | HWRAID 2 x M.2 SSDs 120GB, 240 GB |
| 外部PERC（RAID） | H840 |
| 12Gbps SAS HBA（非RAID）： | 外部-12Gbps SAS HBA（非RAID），内部-HBA330（非RAID） |
| 驱动器托架 | |
| 前置驱动器托架 | 最多10个2.5英寸SAS/SAS（硬盘/固态硬盘），最多8个NVMe固态硬盘，最大58TB，或最多4个3.5英寸SAS/SATA硬盘，最大48TB |
| 后置驱动器托架 | 多达2个2.5英寸 SAS/SATA（硬盘/固态硬盘），NVMe 固态硬盘，最大12 TB |
| 选配 | DVD-ROM, DVD+RW |
| I/O和端口 | |
| 网络子卡选项 | 4 x 1GE或2 x 10GE+2 x 1GE或4 x 10GE或2 x 25GE |
| 前置端口 | 视频端口，1个USB 2.0端口，USB 3.0可用，专用的IDRAC Direct USB端口 |
| 后置端口 | 视频端口，串行端口，2个USB 3.0，专用的iDRAC网络端口 |
| 显卡 | VGA、NVIDIA NVS310可作为PCIe卡提供 最多3个Gen3插槽，共16个 |
| 电源 | 钛金级750W、白金级495W、750W、1100W和1600W |
| 48VDC 1100W、380HVDC 1100W、240HVDC 750W 带完全冗余选项的热插拔电源 | |
| 支持的操作系统 | Canonical |
| Ubuntu LTS | |
| Citrix XenServer | |
| Microsoft Windows Server with Hyper-V | |
| Red Hat Enterprise Linux | |
| SUSE Linux Enterprise Server | |
| VMware ESXi | |
设计和构建
尽管戴尔易安信PowerEdge R640机架式服务器采用了非常紧凑的结构，但它 仍然具有多功能性，更有不同的配置和扩展选项。正如我们前面提到的，这包括一个 8 x 2.5英寸的驱动系统、 一个4 x3.5英寸的驱动系统和 一 个10 x 2.5英寸 的驱动系统。
控制面板位于前端的左侧，它是系统运行状况和系统ID、状态指示灯和iDRAC Quick Sync 2（无线）指示灯的所在地。状态指示灯会显示任何出故障的硬件组件，而选配的无线Quick Sync 2代表这是启用了Quick Sync的系统 （允许管理员通过移动设备管理系统的功能）。
与所有机架服务器一样，驱动器托架占用了大部分前面板空间。在我们的10驱动器设置中，这可以转换为最多十个2.5英寸热插拔驱动器 （尽管用户可以选择使用六个2.5英寸热插拔驱动器）或最多四个NVMe设备。
管理
与其他PowerEdge服务器一样，R640提供了多种管理选项。要获得更深入的了解，读者可以查看我们对 戴尔易安信PowerEdge R740xd 的深入解析，以及对 戴尔易安信OpenManage Mobile应用程序的展望。
性能
在我们测试本地系统性能时，我们使用了一个装备精良的R640， 用两个不同的闪存层进行测试。第一个是NVMe闪存，跨四个1.6TB 固态硬盘提供，第二个是SAS闪存，跨四个400GB 固态硬盘提供。两者都是三星品牌的，不过特定的部件可能会有所不同，具体取决于构建服务器时选择的组件。内置Intel白金8180 CPU，我们有足够的CPU周期来处理存储工作负载。如我们在介绍部分所述，这款服务器配备了双Intel 8180白金CPU和384GB RAM。对于我们的应用程序基准，我们利用ESXi6.5。
SQL Server性能
StorageReview的Microsoft SQL Server OLTP测试协议采用了事务处理性能委员会基准C（TPC-C基准）的当前草案，这是一个在线事务处理基准，用于模拟复杂应用程序环境中的活动。在衡量数据库环境中的存储基础架构的性能优势和瓶颈时，TPC-C基准比合成性能基准更适用。
每个SQL Server虚拟机都配置了两个虚拟磁盘： 用于启动的100GB卷和用于数据库及日志文件的500GB卷。从系统资源的角度来看，我们为每个虚拟机配置了16个vCPU、64GB的DRAM，并利用LSI Logic SAS SCSI控制器。虽然之前测试过的Sysbench工作负载在存储I/O和容量方面都使平台饱和，但SQL测试会寻找延迟性能。
本次测试使用在Windows Server 2012 R2 guest虚拟机上运行的SQL Server 2014， 并利用戴尔的Benchmark Factory for Databases进行测试。虽然我们对这个基准的传统用法是在本地或共享存储上测试大型3000 scale的数据库，但在这个迭代中，我们将重点放在将四个1500 scale的数据库均匀地分布在服务器上。
SQL Server测试配置（每个虚拟机）
- Windows Server 2012 R2
- 存储空间占用量：分配600GB，使用500GB
- SQL Server 2014版
- 数据库大小：1,500 scale
- 虚拟客户端负载：15000
- RAM缓冲区：48GB
- 测试时长：3小时
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- 2.5小时预处理
- 30分钟采样周期
对于SQL Server，我们研究了单个虚拟机得分以及总分。事务处理结果显示，总体得分为12638.2 TPS，单个虚拟机的得分从3159.5 TPS到3159.6 TPS不等
对于SQL Server 平均延迟，R640的总体和单个虚拟机延迟均为4ms。
Sysbench MySQL性能
我们的第一个本地存储应用程序基准测试由一个通过SysBench测量的 Percona MySQL OLTP数据库组成。 此测试还测量平均TPS（每秒传输的事物处理个数）、平均延迟和平均第99%延迟。
每个 Sysbench 虚拟机配置三个虚拟磁盘： 一个用于启动（约92GB），一个带有预构建数据库（约447GB），第三个用于测试数据库（270GB）。从系统资源的角度来看，我们为每个虚拟机配置了16个vCPU、60GB的DRAM，并利用LSI Logic SAS SCSI控制器。
Sysbench测试配置（每个虚拟机）
- CentOS 6.3 64位
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
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- 数据库表：100
- 数据库大小：10,000,000
- 数据库线程：32
- RAM缓冲区：24GB
- 测试时长：3小时
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- 2小时预处理32个线程
- 1小时32线程
在Sysbench基准测试中，我们使用与上面类似的布局测试了R640。对于事务处理性能，服务器的总平均TPS为13046，单个虚拟机得分从3231.4 TPS到3308 TPS不等。
对于Sysbench平均延迟，R640的总分为9.8ms，单个虚拟机得分从9.7ms到9.9ms不等。
在我们最坏情况下的第99百分位延迟测量中，R640服务器达到了令人印象深刻的19.9毫秒的总分，单个虚拟机得分从19.7ms到20ms不等。
VDBench工作负载分析
有了最新、最好的服务器，投入最新、最好的存储空间来获得最大的收益是非常诱人的。但是，并不是每个人都愿意这样做，并且一些用户将使用其现有存储或成本更低的基于 SAS的闪存来升级其服务器。为了测评，我们在服务器中为每个基准填充了NVMe和SAS存储。这不是“哪一个更好”的场景，因为从性能角度来看，NVMe将获胜。这更类似于 “在给定的存储空间中该期待什么”的场景， 并应该以这种方式来看待。
我们的本地性能测试的最后一部分集中在合成工作负载性能上。在这方面，我们在运行Ubuntu 16.04.4的裸机环境中利用了四个SAS和四个NVMe 固态硬盘。工作负载配置为每个驱动器25%的容量，重点是持续性能与稳态，以及·最坏情况下的性能。
在对存储阵列进行基准测试时，应用程序测试是最好的，排在第二位的是合成测试。合成测试虽然不能完全代表实际的工作负载，但它确实具有可重复性因素，有助于对存储设备进行基准测试，从而可以轻松地在不同的解决方案之间进行逐项比较。这些工作负载提供了一系列不同的测试配置文件，包括“four corners”测试，常见的数据库传输大小测试，以及来自不同VDI环境的trace。所有这些测试都使用了常见的vdBench工作负载生成器和脚本引擎，可以在大型计算测试集群中自动执行并捕获结果。这使我们能够在各种存储设备上重复相同的工作负载，包括闪存阵列和单个存储设备。
配置文件：
- 4K 随机读取：100％读取，128个线程，0-120％ iorate
- 4K 随机写入：100%写入，64线程，0-120% iorate
- 64K 顺序读取：100%读取，16个线程，0-120% iorate
- 64K 顺序写入：100%写入，8个线程，0-120% iorate
- 合成数据库：SQL和Oracle
- VDI完整克隆和链接克隆Trace
从SAS驱动器的峰值读取性能来看，PowerEdge R640能够保持亚毫秒的延迟，直到接近其峰值性能。服务器以接近269K IOPS的速度突破了1ms，峰值约为271K IOPS，延迟约为1.1ms。
对于R640上的NVMe峰值读取，我们看到了亚毫秒的延迟，峰值性能为2711968 IOPS，延迟为186μs。
对于峰值SAS写入性能，R640始终保持亚毫秒的延迟，其峰值性能为266641 IOPS，延迟为807μs。
NVMe驱动器的4K写入性能在1265764 IOPS达到峰值，延迟仅为191μs。
当我们切换到顺序基准（64K）时，我们看到的 性能与PowerEdge R7415相同。延迟开始时很高（本例中为19.8ms）， 随着基准测试的运行 而逐渐减少。SAS驱动器版本的R640以25606 IOPS或1.61GB/s的速度完成，延迟为2.49ms。
对于NVMe 64K顺序读取，R640从很低的延迟开始，在193493 IOPS或12.1GB/s，以329μs的延迟达到峰值。
同样，在顺序64K写入的情况下，SAS版本的R640以高延迟（8.9ms）启动，然后以27394 IOPS或1.71GB/s的速度完成，延迟为1.16ms。
同样，基于NVMe的服务器在顺序写入启动时延迟要低得多，峰值约为89K IOPS或5.6GB/s，延迟约为315μs。
切换到我们的SQL工作负载，SAS驱动器的整体情况更好，全程保持了亚毫秒级的延迟，峰值为275406 IOPS，延迟时间为418μs。
对于NVMe版本服务器上的SQL工作负载，我们看到了930251 IOPS的峰值性能，延迟只有135μs。
对于SAS版本R640的SQL 90-10，峰值性能为268036 IOPS，延迟为448μs。
在NVMe版本的SQL 90-10中，服务器的峰值性能为774044 IOPS ，延迟为163μs。
SQL 80-20测试中的SAS以254044 IOPS达到峰值，延迟为491μs。
对于NVMe版本的SQL 80-20，R640以652259 IOPS达到峰值，延迟为193μs。
继续看Oracle工作负载，加载SAS的R640达到了239794 IOPS的峰值，延迟为533μs。
对于NVMe Oracle，服务器的峰值为570158 IOPS，延迟为230μs。
对于SAS Oracle 90-10，服务器峰值为263745 IOPS，延迟为327μs。
NVMe版本的Oracle 90-10的峰值为615818 IOPS，只有141μs的延迟。
对于SAS版本R640的ORACLE80-20，峰值性能为239107 IOPS，延迟为361μs。
对于NVMe驱动器版本的Oracle 80-20，服务器的峰值为532046 IOPS，延迟为163μs。
接下来，我们切换到VDI完整克隆和链接克隆测试。对于SAS版本PowerEdge R640的VDI完整克隆启动，服务器峰值为221147 IOPS，延迟为575μs，然后略有下降。
对于NVMe版本R640的VDI完整克隆启动，服务器峰值为626040 IOPS，延迟为205μs。
对于SAS VDI完整克隆初始登录，服务器有亚毫秒级的延迟一直到大约105K IOPS，峰值为107280 IOPS，延迟为1.11ms。
NVMe版本的VDI完整克隆初始登录的服务器峰值为246628 IOPS，延迟为476μs。
对于SAS驱动器版本R640的VDI完整克隆Monday登录，峰值为79495 IOPS，延迟为797μs。
对于NVMe驱动器版本的VDI完整克隆Monday登录，服务器以161771 IOPS达到峰值，延迟为386μs。
切换到VDI链接克隆测试，加载SAS的R640达到125587 IOPS的启动峰值性能，延迟为506μs。
对于NVMe版本的VDI链接克隆启动测试，服务器的峰值为346693 IOPS，延迟为182μs。
对于SAS版本的VDI连接克隆初始登录，服务器峰值为47656 IOPS，延迟为662μs。
对于NVMe 链接克隆初始登录，R640的峰值为87384 IOPS，延迟为359μs。
对于VDI链接克隆的Monday登录，基于SAS的PowerEdge R640具有亚毫秒级的延迟，直到大约59K IOPS，峰值为60708 IOPS，延迟为1.04ms。
最后，NVMe 版本的VDI 链接克隆Monday登录时，服务器峰值为120850 IOPS，延迟为521μs。
结论
作为最初的第14代PowerEdge服务器之一，戴尔易安信PowerEdge R640是一款双路1U服务器，旨在在很小的空间内平衡功率、密度和成本。该服务器可以设置两个Intel Xeon可扩展CPU，每个处理器最多可支持28个内核，并具有24个可填充最多3TB RAM的DIMM插槽，或12个可填充NVDIMM的插槽。在存储方面，用户可以为R640配备8个2.5英寸机架或4个3.5英寸机架（也可以为12个 2.5英寸机架配置，10个前置机架和2个后置机架）。与所有PowerEdge服务器一样，R640也将提供多种管理选项和工具，其中包括iDRAC和OpenManage。该服务器可以处理戴尔易安信指向SDS、服务提供商、应用程序层、密集私有云、虚拟化和HPC的多种不同用例。
在我们的应用程序性能基准测试中，我们利用了VMware测试PowerEdge R640的性能，以了解各个虚拟机的性能以及总体性能。在我们的SQL Server事务处理测试中，我们看到了12638.2 TPS的总分和4ms的综合延迟。对于Sysbench，R640的综合事务性能达到了13046 TPS， 平均延迟为9.8ms。对于最坏情况场景下的延迟，综合延迟仅为19.9ms。
在裸机VDBench工作负载中，我们同时运行了SAS和NVMe存储。如上所述，这并不是为了看哪一个“更好”，因为显然NVMe会有更高的性能。然而，这向潜在用户展示了针对不同类型存储介质，他们能得到怎样的预期效果。我们不会细讲上面的每一个结果，而是重点看看每一种驱动器的某些亮点。对于SAS驱动器，我们看到R640达到了271K IOPS读取和约267K IOPS写入的随机性能峰值，并显示了 1.61GB/s读取和1.171GB/s的峰值顺序速度。在我们的其余测试中，基于SAS的R640能够保持亚毫秒级的延迟性能，但VDI完整克隆初始登录和VDI链接克隆Monday登录除外，在这两种情况下，服务器都超过1毫秒。NVMe驱动器的随机读取和随机写入的数据分别高达270万IOPS和126万IOPS，顺序读取和顺序写入的数据分别达到12.1GB/s和5.6GB/s。在我们的SQL工作负载中，NVMe驱动器也能够达到近100万IOPS，在我们的Oracle工作负载中，NVMe驱动器能够达到50万IOPS。NVMe版本的R640在整个过程中保持了亚毫秒级的延迟。
和它的前辈一样，1U PowerEdge系列也有很多可供选择的功能， 包括多种选项和多种多样的底盘定制。这次，R640带来了如此多的配置选项，很容易理解为什么它是戴尔易安信的SDS上市策略的关键所在，这其中计算比板载容量更为关键。R640非常适合主流HCI用例，例如 vSAN/VxRail和XC系列（Nutanix）；以及更大的HCI/CI可扩展解决方案，例如VxRack SDDC。当然，R640可以在传统的戴尔易安信以外的其他经典环境中正常工作，如可能依赖OpenStack和Redfish等软件工具的超大型数据中心。无论如何，R640是PowerEdge系列的一个很好的补充，并且肯定会在各种各样的用例中找到自己的位置。
