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帶有 Flash 端到端審查的 Datrium DVX

by StorageReview 企業實驗室

Datrium 提供“開放式融合”,這就是他們所說的下一代融合基礎設施。 與企業 IT 領域的供應商一樣,在融合方面可能會有很多重複,而對於他們而言,Datrium 並不羞於宣傳他們對基礎設施的看法。 Datrium 認為計算、主存儲、二級存儲和雲在一個高度彈性的配置中結合在一起,該配置可擴展且易於管理,沒有每個存儲類別的孤島。 此外,由於大多數數據調用將命中具有板載閃存緩存的計算節點,因此 Datrium 幾乎在所有情況下都無需訪問數據節點即可提供出色的性能。 這轉化為 200GB/s 和 16GB/s 的峰值 32K 讀寫帶寬和 18M IOPS 4K 隨機讀取。


Datrium 提供“開放式融合”,這就是他們所說的下一代融合基礎設施。 與企業 IT 領域的供應商一樣,在融合方面可能會有很多重複,而對於他們而言,Datrium 並不羞於宣傳他們對基礎設施的看法。 Datrium 認為計算、主存儲、二級存儲和雲在一個高度彈性的配置中結合在一起,該配置可擴展且易於管理,沒有每個存儲類別的孤島。 此外,由於大多數數據調用將命中具有板載閃存緩存的計算節點,因此 Datrium 幾乎在所有情況下都無需訪問數據節點即可提供出色的性能。 這轉化為 200GB/s 和 16GB/s 的峰值 32K 讀寫帶寬和 18M IOPS 4K 隨機讀取。

從根本上說,Datrium 由構成 DVX 系統的計算節點和存儲節點組成。 計算節點可以由 Datrium 提供,或者客戶可以利用他們自己現有的服務器基礎設施。 計算節點處理 IO 處理,將緩存保留在本地閃存上。 閃存幾乎可以是任何東西,從低成本、高容量的 SATA 驅動器到高性能的 NVMe。 閃存的決定完全取決於工作負載,並且可以進行調整以滿足客戶需求。 由於持久性數據駐留在數據節點上,因此計算節點是無狀態的,可以離線而不會有數據丟失或損壞的風險,從而保持 n-1 可用性。 Datrium 支持多種環境,包括 vSphere 5.5-6.5、Red Hat 7.3、CentOS 7 1611 和裸機 Docker 1.2。

數據節點維護數據的持久副本,並在磁盤或閃存配置中可用。 在 Datrium DVX 中,數據始終經過壓縮、全局重複數據刪除和具有雙重容錯的糾刪碼。 Datrium 還在 DVX 中提供加密、快照和復制功能。 數據節點依賴於計算節點進行所有處理,使存儲系統可以自由地通過雙熱插拔控制器提供 IO。 數據節點包括用於快速寫入的鏡像、電池供電的 NVRAM,以及具有負載平衡和路徑故障轉移功能的高速以太網網絡。 Datrium 的最新節點包括 DVX with Flash End-to-End。 這意味著計算節點中有閃存,以及全閃存 DVX 數據節點。 F12X2 數據節點擁有 16TB 可用存儲(12×1.92TB SSD),有效容量高達 32-96TB,數據減少 2-6 倍,支持 25GbE 網絡。 最新的計算節點 CN2100 添加了新的 Skylake CPU、NVMe 支持和高達 25GbE 的網絡。

這篇評論有些獨特,因為我們可以遠程訪問 Datrium 測試環境,該環境配置了 32 個 Dell PowerEdge C6320 計算節點和 10 個 Datrium DVX 全閃存數據節點。

  • 32 台戴爾 PowerEdge C6320 服務器
    • 已安裝 VMware ESXi 6.0 Update3
    • 雙 Xeon CPU E5-2697 v4 CPU
    • 128GB內存
    • 4 x 1.92TB 三星 PM863a SSD 作為數據緩存
    • 2 x 10Gb/s NIC(管理/數據)
  • 網絡配置
    • 核心交換機上有 10 個 F12X2 數據節點
    • 32 個 TOR 交換機上的 8 個計算節點
    • 每個 TOR 交換機都有到核心交換機的 160Gbps 上行鏈路

管理

DVX 通過瀏覽器或作為 VMware vCenter 插件使用基於 HTML5 的用戶界面進行管理。 DVX UI 的整個前提依賴於簡單性,消除了以傳統方式管理存儲的需要。 從存儲配置到復制管理,一切都發生在同一個 UI 中。

快速瀏覽一下,用戶能夠找到有關集群 VM IOPS、吞吐量、網絡傳輸速度以及 Datrium 平均讀/寫延遲以及主機閃存命中率的性能信息。 鑑於 Datrium DVX 平台的分層結構,檢查主機和底層數據節點之間的性能水平有助於衡量整體性能。 除了性能指標外,還提供顯示總數據佔用空間和快照空間的總可用容量以及當前數據縮減指標。

上面的屏幕截圖中需要注意的一個有趣項目是網絡流量(其中一個顯示 4K 隨機寫入活動,另一個顯示讀取活動)。 由於 Datrium DVX 利用主機端閃存進行讀取活動並將寫入活動提交到數據節點,您可以看到它以網絡速度表示。 在我們的 4K 隨機測試中,網絡活動的測量速度為 7.3GB/s,而在我們從內部主機閃存中提取數據的讀取測試中,網絡流量不存在。

績效基準

為了衡量如此大型集群的性能,我們選擇了 VMware 的 HCIBench,因為它易於部署並且能夠跨數百個 vdbench VM 聚合性能數據。 對於大型集群,該工具使我們能夠快速增加通常用於測量企業存儲的工作負載,並使我們能夠處理具有用戶定義的重複模式的數據。 對於提供數據縮減服務的平台,它讓用戶有機會在更接近真實世界的情況下展示性能。 在這種情況下,我們為每個工作負載使用了 2:1 的壓縮設置。 應該注意所有基準測試、壓縮、重複數據刪除和內聯糾刪碼都在運行。 換句話說,所有基準測試都是在完整的真實世界操作條件下進行的。

在我們的 HCIbench 4K 中,我們查看了具有完全隨機 4K 工作負載配置文件的峰值隨機吞吐量。 Datrium DVX 能夠達到 9.5725GB/s 的讀取速度和 2.524GB/s 的寫入速度。

接下來,我們查看同一 4K 配置文件中的峰值 I/O。 在這裡,Datrium DVX 的另一個令人印象深刻的表現是超過 2.45 萬次 IOPS 讀取和 646,162 次 IOPS 寫入。

下一個指標著眼於完全隨機的 4K 工作負載配置文件的平均延遲。 雖然不是亞毫秒級延遲,但 DVX 仍然能夠達到令人印象深刻的 1.05 毫秒讀取和 3.96 毫秒寫入。

我們的下一個測試著眼於一個更大的 8K 隨機數據配置文件,其中混合了 70% 的讀取和 30% 的寫入活動。 此處 DVX 的吞吐量為 9,229.5GB/s。 查看峰值 I/O,DVX 能夠達到超過 1.18 萬次 IOPS。 8K 70/30 延遲僅為 2.17 毫秒。

最後一個工作負載切換到峰值帶寬焦點,由 32K 順序讀寫配置文件組成。 在這裡,DVX 能夠達到 42.16GB/s 的巨大讀取速度和 13.26GB/s 的寫入速度。

查看相同工作負載的峰值 I/O,DVX 繼續提供一些令人印象深刻的數字,讀取 IOPS 超過 1.349 萬,寫入 IOPS 超過 424,282。

憑藉 DVX 在 32K 測試中的所有高數字,它以 1.9 毫秒讀取和 6.02 毫秒寫入的相當低的延遲超越了一切。

作為一個融合平台,CPU 利用率是一個需要考慮的重要因素,因為一些存儲開銷來自用於操作工作負載本身的相同系統。 在每個工作負載期間監控平台時,我們查看了整個集群性能(等式的兩邊),包括利用 vdbench 的 HCIbench 工作人員,分佈在整個集群中,加上存儲 VM 本身的開銷。

在繁重的順序寫入活動期間(其中大部分工作直接卸載到閃存節點),我們看到使用的總系統資源不到 40%。 在繁重的讀取活動期間,例如在 4K 隨機讀取工作負載中,該指標增加到略高於 60%。 因此,即使系統同時為工作負載和 VM 消耗工作負載,我們仍有 60% 的 CPU 資源留給其他應用程序和工作負載,最壞的情況下會下降到 40%。 因此,在運行完整內聯數據服務的最壞情況下,運行 Insane Mode(最大主機利用率為 40%,正常情況下為 20%)時,Datrium 平台仍有大量剩餘系統資源。

結論

Datrium DVX 系列已更新以支持最新一代的存儲和計算資源。 在這種情況下,我們查看了端到端閃存配置,其中包括計算節點中的閃存緩存以及用於持久存儲的全閃存數據節點。 Datrium 的“開放融合”平台還包括通常在更成熟的產品上發現的數據服務; 使用 Datrium DVX,數據始終經過壓縮、全局重複數據刪除和糾刪碼,具有雙重容錯功能。 客戶可以選擇使用 Datrium 的計算節點,但正如本次審查中的情況一樣,這不是必需的(我們的測試利用了 32 個 Dell PowerEdge 節點)。 這些計算節點以最高 20% 的最低開銷處理 IO 處理和緩存。 然而,對於需要更高存儲性能的實例,DVX 可以置於 Insane 模式,在這種模式下 DVX 可以利用高達 40% 的計算資源。

在性能方面,我們選擇了 HCIbench 基準測試,因為它們最能反映 Datrium DVX 在更大規模環境中的真正能力。 馬上,全閃存 DVX 就取得了令人印象深刻的數字。 在 4K 基準測試中,DVX 的讀取吞吐量超過 9.57GB/s 和 2.45 萬 IOPS,寫入吞吐量超過 2.52GB/s 和 646K IOPS。 DVX 以低至 1.05 毫秒的讀取延遲和 3.96 毫秒的寫入延遲實現了這些數字。 切換到 8K 70% 讀取 30% 寫入,DVX 再次以超過 9.2GB/s 的吞吐量、超過 1.18 萬次 IOPS 以及 2.17 毫秒的延遲給人留下深刻印象。 在我們的 32K 順序測試中,DVX 達到了驚人的 42.16GB/s 讀取速度和超過 1.349 萬次 IOPS,延遲為 1.9ms。

顯然,Datrium 對融合的看法是獨一無二的。 利用具有本地化閃存的計算節點的“剩餘”CPU 非常有意義,同時仍然能夠將閃存用於持久存儲以獲得所有 TCO 優勢。 實現這項工作的一個關鍵驅動因素是 DVX 系統提供的存儲效率,這對於充分利用數據節點中的閃存至關重要。 對於那些需要更高性能的用戶來說,很容易在計算節點中加入 NVMe 存儲,儘管我們顯然用低成本選項做得很好。 然而,沒有彈性,任何性能都沒有多大意義。 使用 DVX,計算節點是無狀態的,並支持 N-1 服務器容錯模型。 這意味著我們可能會丟失測試配置中 31 台服務器中的 32 台,但所有數據仍然可用。 即使所有服務器都丟失了,DVX 也不會丟失數據,因為數據的權威副本存儲和保護在數據節點上,而不是在計算節點上。

歸根結底,目前企業 IT 中沒有什麼比融合基礎設施更令人興奮的了。 雖然有很多方法可以實現這一願景,但 Datrium 已經將他們的 DVX 推銷到一起,其中包括深度數據管理服務和出色的性能配置文件。 然而,在融合領域,很少有人同時具備性能和功能,這使得 Datrium 的 DVX 成為一款功能齊全、脫穎而出的產品。

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