利用 Western Digital Ultrastar DC SN8 NVMe SSD 最大限度地发挥 vSAN 655 ESA 的潜力

现在，随着 VMware vSAN 8 Update 2 GA 的推出，vSAN 客户可能已经准备好跃迁到新的存储架构。

本报告由西部数据赞助。本报告中表达的所有观点和意见均基于我们对所考虑产品的公正看法。

 

VMware vSAN 8 预示着该公司旗舰 HCI 产品的大规模更新，提高了效率、可扩展性和性能。自最初发布以来，vSAN 8 已经经历了两次更新，增强了故事的内涵。 vSAN 8 的关键是快速存储架构 (ESA)，它是原始存储架构 (OSA) 的新替代方案，可简化存储布局并进行许多其他改进。

随着 vSAN 8 Update 2 的推出，许多企业即将决定进行哪种 vSAN 部署。因此，我们希望更好地了解 vSAN 8 ESA 与现代服务器、闪存和网络相结合的性能概况。

我们首先使用了 32 个来自 Western Digital 的 Ultrastar DC SN655 NVMe SSD、四台 Dell PowerEdge R6625 服务器和一个 100GbE 结构。但在我们深入研究各种 RAID 和驱动器配置结果之前，让我们快速了解一下 vSAN 8 ESA 以及为什么这种架构变化如此重要。

vSAN 8 ESA 带来了什么？

VMware 的 vSAN 8 采用 ESA，标志着存储技术的重大进步。这种新架构专为充分发挥现代硬件的潜力而定制，提供前所未有的效率、可扩展性和性能。 ESA 利用 NVMe 接口以降低的成本增强容量和速度，反映了企业存储从传统旋转介质到先进 NAND 闪存的演变。硬件技术的转变、服务器 CPU 核心数量的增加以及先进的网络功能一直是 ESA 推出的推动力，确保它满足当代企业对高性能存储解决方案的需求。

vSAN 8 中的 ESA 以其性能增强和容量改进而著称。 ESA 中的自适应写入路径可满足各种 I/O 大小，优化数据写入过程，这对闪存设备特别有利。这可以降低虚拟机的延迟并实现一致的性能。此外，ESA新的日志结构文件系统和IO路径优化显着减少了写入放大和延迟。 ESA 通过消除对专用缓存设备的需求，最大限度地提高设备容量，从而降低每 GB 的总体成本。这些功能凸显了 ESA 在以实惠的价格提供高效、大容量存储解决方案方面的作用。

ESA 的另一个关键方面是其资源效率，可提供强大的性能和空间效率，同时消耗更少的 CPU 资源。这种效率对于经济高效地管理大量数据至关重要。尽管 ESA 具有高性能，但它确实会产生元数据、文件系统和弹性的存储容量开销。然而，它可以有效地处理这些开销，以最大限度地提高可用容量。此外，VMware 还为客户提供了灵活性，允许他们在原始存储架构和 ESA 之间进行选择，以满足当前和未来的存储需求。这种灵活性与 ESA 的高级功能相结合，使 VMware vSAN 8 成为存储技术领域具有前瞻性的解决方案。

即使发生了这一重大变化，vSAN 的基本租户和主要用例也没有太大变化。 VMware vSAN 继续作为与 VMware vSphere 紧密集成的多功能存储解决方案，在各种工作负载中得到广泛应用。它在虚拟桌面基础架构 (VDI) 环境中表现出色，可为众多虚拟桌面提供可扩展的高性能存储。在边缘和远程办公室/分支机构 (ROBO) 部署等场景中，vSAN 简化了基础架构和运营。 vSAN 还可以大幅扩展，为软件定义的数据中心提供基础。

vSAN 8 Update 2 测试平台

Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 双端口 NVMe SSD 代表了固态硬盘技术的重大进步，提供专为要求苛刻的企业环境量身定制的高性能、更大的容量和强大的可靠性。这些驱动器特别适合需要高速数据访问和传输的应用程序，使其成为与 VMware vSAN 解决方案集成的理想选择。

性能

Western Digital Ultrastar DC SN655 SSD 利用 PCIe Gen 4.0 接口，与 Gen 3.0 前代产品相比，带宽显着提高。这意味着更快的数据传输速率，这对于依赖快速数据访问和处理的应用程序至关重要。双端口 NVMe 功能增强了可靠性和可用性，即使在端口故障期间也可确保数据访问不间断。这种双端口设计对于停机可能产生重大影响的任务关键型应用特别有利。

容量和效率

凭借先进的 NAND 技术，这些 SSD 提供高密度存储解决方案。增加的存储容量对于处理大量数据（例如数据分析、云计算和虚拟化环境中的数据）的企业至关重要。 Ultrastar DC SN655 系列还提供比早期型号更好的电源效率，有助于降低运营成本和减少碳足迹，这是具有生态意识的企业的重要考虑因素。

与 VMware vSAN 集成

VMware vSAN 可以从集成 Ultrastar DC SN655 SSD 中获益匪浅。这些 SSD 的高性能和可靠性非常符合 vSAN 对高效、弹性和可扩展存储的要求。 VMware vSAN 环境以其苛刻、不可预测的性能要求而闻名，可以利用 Ultrastar DC SN655 提供的速度和一致性来确保平稳运行和高可用性。

将 Ultrastar DC SN655 与 VMware vSAN 结合使用还可以简化部署和管理，因为这些驱动器旨在无缝集成到各种生态系统中。这种易于集成的方式可以节省时间并减少潜在问题，从而简化虚拟化存储资源的管理。

Dell PowerEdge R6625 有很多功能，使其成为我们的 VMware vSAN HCI 使用案例的理想选择。从计算方面来看，它们是双路服务器，支持足够的处理能力来处理任何工作负载。在我们的配置中，我们有双 AMD EPYC 9554 64 核 CPU，每个节点有 128GB RAM。 R6625 还支持多达 2.5 个 XNUMX 英寸 NVMe SSD，为它们提供了良好的密度，尽管我们的构建重点是每个节点 XNUMX 个和 XNUMX 个 SSD。

PowerEdge R6625 从网络角度支持多种选项，具有 3.0 个 OCP 5 插槽和 100 个 PCIe Gen5232 插槽。这种配置使我们能够利用 1GbE 及更高速率，并为其他设备留出额外的插槽。说到交换，Dell PowerSwitch S32F-ON 将这个集群联系在一起。它是一款 100U 多层交换机，具有 28 个 2 GbE QSFP10 端口和 XNUMX 个 XNUMXGbE SFP+ 端口。

值得注意的是，我们在本报告中所做的工作是针对一些组件，这些组件要么尚未包含在 VMware vSAN HCI 上，要么尚未获得戴尔的正式支持。也就是说，我们在整个测试过程中遵循了 VMware vSAN 最佳实践，并让 VMware vSAN 工程师审查了数据。

vSAN 8 更新 2 性能

在使用 ESA 测试 VMware vSAN 8 的方法中，我们重点关注每节点 16 个和 32 个 SSD 配置。如果有四台主机，则总共有 XNUMX 或 XNUMX 个 SSD。

我们在集群中利用了 100Gb 以太网，理论上这使我们能够专注于 NVMe 存储，以查看系统资源在哪里开始饱和。

我们在本报告中测量的另一个变量是 RAID1 和 RAID5 对 vSAN 集群内整体存储性能的影响。从历史上看，RAID1 一直是 vSAN 部署的流行存储策略。 ESA 的推荐部署设置是“vSAN ESA 默认策略 – RAID5”，它提供几乎相同的性能和更大的容量。 RAID1 的命中率为 50%，但 RAID5 限制了奇偶校验开销，为您提供更多的可用容量。

为了测量运行 ESXi 8 Update 2 的 VMware vSAN 集群的性能，我们利用了 HCIbench。 HCIbench 的开发是为了简化 HCI 集群的测试，您需要在整个集群中部署工作虚拟机、生成虚拟磁盘并编排测试，同时聚合所有这些结果。在我们的测试中，我们对四种 ESA 配置使用了以下设置：

HCIBench 虚拟机部署：

• 16 台虚拟机
• 每个虚拟机 8 个 50GiB 数据磁盘
• 每个虚拟机 16 个 vCPU
• 每个虚拟机 8 GB RAM
• 每个工作负载 3600 秒测试持续时间
• 每个磁盘 8 个线程用于顺序工作负载，16 个线程用于随机工作负载

我们将性能数据分为两个重叠部分：每个节点 1 个 SSD 与 5 个 SSD，以及 RAID16 与 RAID32。在我们最初的比较中，我们关注的是随着更多磁盘添加到集群中而性能开始饱和的点。对于四台主机，我们查看了集群中的 1 个 SSD，而当我们将每个节点增加到 5 个 SSD 时，集群中的 SSD 数量为 5 个。第二个方面是 RAIDXNUMX ESA 策略与推荐的 RAIDXNUMX ESA 策略相比有何显着差异。使用 RAIDXNUMX 的好处非常明显：得益于数据保护策略以及密集的 Western Digital SSD，用户可以获得大量可用容量。

当我们查看测试中收集的数据时，我们注意到出现了一些趋势。如果您关注总带宽，VMware vSAN ESA 集群通过将每个节点的 SSD 从 10.9 个增加到 1 个，性能得到了显着提升。我们测量了采用 5 SSD 设置的 RAID4 和 RAID17.6 配置的顺序写入速度约为 17.7GB/s。在顺序读取方面，我们在 RAID1 和 RAID5 模式下测得 5-4GB/s。转向随机工作负载，我们发现 RAID476 在 4 SSD 配置中具有优势，在 379K 随机写入中测得 1K IOPS，而 RAID4 中为 1k IOPS。在 563K 随机读取方面，两种配置开始相互接近，RAID524 测量为 5k IOPS，RAID8 测量为 70k IOPS。在 30K 1/319 中，差异更加接近，RAID302 的优势为 5k IOPS，而 RAIDXNUMX 为 XNUMXk IOPS。

改为每个节点八个 SSD，我们看到性能有所提升，但与四个 SSD 相比，性能并未提高一倍。这就是 vSAN 的性能上限和跨节点的 100GbE 带宽限制开始出现的地方。是的，可以使用更快的网络连接，但这与 HCI 和典型的 SMB/SME 部署相距甚远。

在写入带宽方面，RAID5 占据上风，测量结果为 14.3GB/s，而 RAID12.7 为 1GB/s。 RAID1 的读取带宽领先，为 24.1GB/s，而 RAID5 为 22GB/s。对于随机 4K 写入传输，RAID1 和 RAID5 很接近，尽管我们测量了 R521 中的 1K IOPS 和 R505 中的 5K IOPS。当我们查看 4K 随机读取性能时，我们发现自己遇到了 vSAN 集群性能限制，其中四个和八个 SSD 设置彼此非常接近。在这里，通过我们的八个 SSD 设置，我们测量了 RAID527 中的 1k IOPS 和 RAID524 中的 5k IOPS。在 8K 70/30 中，RAID1 最终占据了优势，为 324k IOPS，而 RAID293 为 5k IOPS。

值得注意的是，对于 VMware vSAN ESA，RAID1 与 RAID5 配置并不是一成不变的决定。它是在虚拟机虚拟磁盘级别应用的存储策略，这意味着两者可以同时共存。因此，假设您有一个数据库虚拟机，其中每一个 I/O 都很重要；给它一个 RAID1 策略，其他一切都在 RAID5 上。这样，您就可以尽可能优化空间利用率。

总结

Western Digital Ultrastar DC SN655 Enterprise PCIe Gen 4.0 双端口 NVMe SSD 代表了密集企业级存储的新水平，同时保持了 Western Digital 闻名的主流经济实惠性。它采用 U.3 外形规格，但也向后兼容 U.2。这意味着管理员和数据工程师可以利用密集 1U 服务器中熟悉的外形尺寸来提高存储密度。

容量密度的增加还意味着用例的存储资源利用率得到更显着的提高，例如增加每个 SSD 的虚拟化主机数量以及在更少的驱动器上整合更大的应用程序数据集。这些大数据分析和 AI/ML 数据集还受益于通过释放 SN655 NVMe SSD 的低延迟和更高吞吐量而转向更高容量，这意味着更快的洞察和实时分析。

我们的性能研究结果表明，Western Digital Ultrastar DC SN655 NVMe SSD 非常适合 VMware vSAN 8 ESA 部署，特别是在 SMB、边缘、零售和数千个其他用例方面。对于希望从小规模部署开始并随着需求增加而发展的公司，我们发现每个节点只需 XNUMX 个 Western Digital SSD 就可以提供每个节点 XNUMX 个 SSD 配置中的大部分性能，并且有足够的增长空间，并且 vSAN 应用程序并且数据需求不断增长。这有助于扩展 IT 预算，因为组织不需要过度投入磁盘来达到性能指标，而且将 SSD 添加到 vSAN 也变得再简单不过了。

现在，随着 VMware vSAN 8 Update 2 GA 的推出，vSAN 客户可能已经准备好跃迁到新的存储架构。 ESA 显然有很多好处，但我们对 vSAN 现在提供的简单性最满意；选择服务器节点和 SSD，然后即可享受 vSAN 始终提供的相同“点击式”易用性。在考虑 vSAN 8 的 SSD 时，我们发现 Ultrastar DC SN655 NVMe SSD 的性能非常出色，在 RAID5 中提供出色的性能，这有助于客户在不牺牲性能的情况下最大限度地提高 vSAN 中的存储占用量。更好的是，这些驱动器具有成本效益，为那些希望最大限度地提高 VMware vSAN 8 投资的人们提供更多价值。

Ultrastar DC SN655 NVMe SSD 产品页面

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