Улучшение производительности VMware vSAN 7.0 U1 на VxRail 7.0.100

Лаборатория DELL опубликовала сравнительное тестирование VMware vSAN 7.0 update 1 по сравнению с ванильным релизом на платформе VxRail. Результаты мне показались занимательными, поэтому решил пересказать их отчёт.

Вступление

Наши тесты с vSAN 7.0 U1 на платформе VxRail показали значительный прирост производительности, что, в свою очередь, может привести к упрощению операций, более быстрому перезапуску хоста и потенциалу для экономия затрат.
Анализ результатов тестирования позволил сделать следующие основные выводы:

  • vSAN значительно быстрее.
  • Переход на RAID 5 дает значительные преимущества.
  • Режим «Только сжатие» в vSAN практически не имеет пенальти.
  • vSAN 7.0 U1 обеспечивает более быстрое время восстановления дисков.
  • Диски NVMe для кэширования обеспечивают максимальную производительность системы хранения данных.

vSAN теперь значительно быстрее

В VxRail 7.0.100 мы наблюдаем один из самых значительных приростов производительности в истории платформы VxRail, это  ведёт  к повышению производительности и эффективности для критически важных рабочих нагрузок, баз данных и консолидации рабочих нагрузок. Мы измеряли прирост в различных
операции хранения от последовательного чтения на RAID 1  до случайных записей на RAID 6 .
Улучшения включают увеличение ввода-вывода в секунду (IOPS) до 69 процентов (при последовательной записи на массиве RAID 6) и  до 38 процентов пропускной способности при случайных записях на конфигурациях RAID 6.
vSAN 7.0 U1 обеспечивает значительное улучшение. Среди основных моментов можно выделить следующие:

  • Значительный прирост производительности на RAID-массивах уровня 5 и 6 по сравнению с предыдущими версиям vSAN.
  • Общие преимущества, которые значительно снижают необходимость использования конфигураций RAID 1 для многих нагрузок.

На следующем рисунке показаны многие из усовершенствований, которые мы измерили, показывающих повышение количества IOPS и увеличение пропускной способности на многих типах операций хранения данных на платформе VxRail при переходе от vSAN 7.0 до vSAN 7.0 U1.

Переход на RAID 5 дает значительные преимущества

Улучшения vSAN в конфигурациях RAID 5 приближают его к паритету с RAID 1, что обеспечивает 25-процентный рост полезной ёмкости.
Многие пользователи vSAN внедрили конфигурации RAID 1, потому что требуемая им производительность перевешивает потребность в эффективности хранения. В VxRail 7.0.100 производительность при избыточном кодировании (erasure coding) в конфигурации RAID 5 значительно улучшена, это практически полностью устраняет компромисс между производительностью и эффективностью хранения.
vSAN 7.0 U1 повышает производительность при чтении в RAID 5, приводя его к уровню RAID 1 на операциях чтения. Усовершенствования в программной реализации RAID 5 привели к резкому увеличению производительности.
Этот прирост относится как к скорости чтения, так и записи в RAID 5. Однако, как показывают наши тесты, операции записи с высокой интенсивностью могут выиграть от использования конфигурации RAID 1 (зеркальный) в отличие от конфигурации RAID 5. Для рабочих нагрузок, которые в основном состоят из случайного или последовательного чтения, повышение производительности, предлагаемое в VxRail 7.0.100, может быть полезным при обновлении сред VxRail с предыдущих версий и переходе на конфигурацию RAID 5.
При переходе на конфигурацию RAID 5, кроме получения преимуществ в производительности, вы получаете дополнительную полезную емкость массива RAID  — от 50% больше при зеркальной конфигурации и до 75% больше с конфигурацией RAID 5. Другими словами, при использовании конфигурации RAID 5 обеспечивается на 25% больше полезной мощности. Таким образом, среды, нуждающиеся в дополнительной ёмкости хранения, получат как увеличение емкости, так и повышение производительности за счет модернизации до уровня VxRail 7.0.100.
Вы можете обновить 36 различных релизов VxRail одним щелчком мыши до последней версии VxRail, вернувшись к VxRail 4.5.211. Эта возможность позволяет легко реализовать прирост производительности RAID 5 в большинстве сред, просто запланировав окно обслуживания для проведения обновления.
Преимущества, которые VxRail 7.0.100 обеспечивает для RAID 5, являются значительными, что делает VxRail с RAID 5 мощной опцией в современных дата-центрах. Преимущества включают в себя до 30% увеличение производительности случайного чтения по сравнению с VxRail 7.0, как отмечено на следующем рисунке. Сочетание этого вида прироста производительности с 25-процентным приростом в полезной емкости по сравнению с зеркальной конфигурацией делает использование RAID 5 гораздо более целесообразным. чем раньше. Мы можем провести эту оценку даже без учета усовершенствований по сокращению объема данных сервисов.

Режим «Только сжатие» в vSAN практически не имеет пенальти

Новая функция «Только сжатие» обладает значительными преимуществами:

  • Экономия пространства при одновременном повышении производительности для удобных для сжатия рабочих нагрузок, таких как высокопроизводительные базы данных (например,  SAP и SQL).
  • Стабилизирует среду и снижает риск. Исключая дедупликацию из
    требований к данной функции, пользователи больше могут не беспокоиться, что улучшение утилизации диска приведет к сбою всей группы дисков, если они потеряют только один диск.

«Только сжатие» — это новая отдельная опция в vSAN 7.0 U1. Обновление до vSAN 7.0 U1 обеспечивает увеличение производительности баз данных до 58%, в то же время даёт  эффективность дедупликации и сжатия.
Пиковый прирост производительности в vSAN 7.0 U1 — это только часть истории повышения производительности. На следующем рисунке показаны кривые производительности при работе с нагруженной СУБД при использовании RAID 5. Наилучшие кривые производительности — это длинные, плоские линии.  Чем дальше кривая находится справа, тем выше IOPS, и чем она площе, тем ниже задержки — это ключевые показатели производительности систем хранения данных. В целом, мы видим, что vSAN 7.0 U1 имеет прирост производительности, даже при использовании сервисов по обработке данных.

Прежде чем рассматривать результаты работы сервисов по обработке данных, проанализируйте результаты работы без них.
Сравнивая две зеленые линии на приведенном рисунке, мы видим, что пиковая производительность достигается при повышении на 58% количества IOPS, чем раньше, только благодаря обновлению vSAN, при это сократились задержки на 39 процентов.
Независимо от платформы и сервиса, всегда есть компромисс между выгодой, которую предоставляет сервис по обработке данных и отрицательным воздействием, которое она оказывает. Критическая точка компромисса варьируется от заказчика к заказчику, но с дедупликацией и компрессией на vSAN 7.0 U1, критическая точка значительно сдвинулась.
Сравнивая две синие линии на приведенном рисунке, мы видим, что пик производительности с дедупликацией и сжатием позволили получить значительные 36% дополнительных IOPS и сократили пиковую задержку более чем на 16%. Далее сравните vSAN 7.0 U1 с включенной дедупликацией и сжатием (сплошная синяя линия) и vSAN 7.0 без включенной дедупликации и сжатия (пунктирная зеленая линия). Даже с включенной дедупликацией и компрессией прирост IOPS составил более 15%, а снижение задержок более 18%. Мало того, что производительность увеличена, так и получена дополнительная ёмкость.
Наконец, рассмотрим серую линию на приведнном рисунке, которая представляет собой новый сервис по обработке данных vSAN. В vSAN 7.0 U1 VMware сделала сжатие доступным в качестве самостоятельного сервиса по сокращению объёма данных, без дедупликации. Этот сервис по обработке данных позволяет требовательным рабочим нагрузкам (например, нагрузкам на базы данных) получить преимущество от сжатия, если они не могут воспользоваться преимуществами экономия места при дедупликации. Поскольку в vSAN 7.0 не существовало режима «Только сжатие», то мы не можем показать эти достижения. Тем не менее, мы можем сравнить последний релиз с включенной и выключенной опцией «Только сжатие». В vSAN 7.0 U1 включение опции приводит к падению IOPS на ~9% и увеличению задержек на ~14%. Во многих случаях эти уровни сниженных пиковых IOPS и увеличенных задержек являются разумным компромиссом между выгодами, которые может принести сжатие. Этот компромисс особенно оправдан для удобных для сжатия рабочих нагрузок, таких как большие размеры блоков ввода/вывода в смешанных рабочих нагрузках, СУБД и базы данных OLTP, а также для рабочих нагрузок VDI с использованием связанных клонов. Если сравнивать vSAN 7.0 U1 в режиме «Только сжатие» с vSAN 7.0 без служб обработки данных, то мы все еще видим прирост производительности на 45% при пиковой количестве IOPS с падением задержек на ~30%.
Если вы используете дедупликацию на ранней версии VxRail, возможно, вы захотите:

  • Обновить до последней версии.
  • Отключить дедупликацию.
  • Включить только сжатие, чтобы получить на 50-70% больше IOPS при более низком уровне задержек и лучшем сценарии при отказах дисков.

vSAN 7.0 U1 обеспечивает более быстрое время восстановления дисков

vSAN 7.0 U1 обеспечивает увеличение скорости восстановления дисков до 7 раз, что:

  • Снижает риск и отрицательное воздействие во время отказа диска.
  • Сокращает время, необходимое для возврата к полноценной работе.
  • Позволяет пользователям воспользоваться преимуществами увеличения размеров дисков.

Улучшенная производительность VxRail 7.0 U1 позволяет пользователям лучше масштабировать их среды, обеспечивая больше варианты при достижении баланса между стоимостью, эффективностью и требованиями.
Как уже упоминалось ранее, независимо от платформы и сервиса, всегда существует компромисс между выгодой, которую дает сервис данных, и отрицательным воздействие, которое он оказывает.
В vSAN 7.0 U1 сжатие доступно как метод сокращения данных самостоятельно, независимо от службы дедупликации и сжатия данных. С включенной опцией «Только сжатие» уменьшены компромиссы в использовании сервиса сокращения данных. Как обсуждалось в главе «Режим «Только сжатие» в vSAN практически не имеет пенальти», мы видели, что влияние на производительность было значительно сокращено. В условиях режима «Только сжатие», отказ накопителя емкости влияет только на это устройство и не переводит всю группу дисков в автономный режим, как это происходит с дедупликацией и сжатием. Меньший домен отказа уменьшает влияние отказа диска и уменьшает потенциальный объем данных, который необходимо восстановить vSAN в случае отказа диска.
На следующем рисунке показано, что vSAN 7.0 U1 обеспечивает важные преимущества при восстановлении дисков. Это также показывает, что включение дедупликации и сжатия имеет значительное влияние — 7-кратная разница  в скорости передачи данных при перестройке конфигурации дисков по сравнению с её отсутствие. Влияние  можно значительно снизить, если включить режим «Только компрессия». Это даёт более высокую скорость передачи данных в сочетании с уменьшенным доменом отказа и снижением влияния на  производительность, что  делает режим «Только компрессия» жизнеспособным вариантом даже для самых требовательных и удобных для сжатия рабочих нагрузок. К таким рабочим нагрузкам относятся смешанные рабочие нагрузки с большими блоками ввода/выводами, СУБД и OLTP-нагрузки, а также рабочие нагрузки VDI с использованием связанных клонов.

Диски NVMe для кэширования обеспечивают максимальную производительность системы хранения данных

VxRail 7.0.100 раскрывает потенциал функциональности NVMe в накопителях кэша, в частности при поддержке ресурсоемких приложений, таких как базы данных, работающие в режиме in-memory (с полным размещения данных в ОЗУ). С большинством свежих улучшений в vSAN VxRail теперь может в полной мере использовать преимущества скорости и предсказуемость, обеспечиваемую высокоспециализированными дисками, превосходящими до 60% по производительности стандартные SSD.
В предыдущих версиях vSAN более быстрые диски кэша не обеспечивали значимого улучшения производительности, хотя они и демонстрировали более предсказуемую задержку. Следующий рисунок показывает, что при низких требованиях к производительности, различия между дисками кэш-памяти незначительны. Однако, если требуется более высокая производительность, то требуются и высокопроизводительные диски кэша.

Мы запустили данный тест на базе RAID 1, без установки  сжатия или дедупликации, с типовой для СУБД нагрузкой. Во время тестирования мы увидели наиболее значительный рост производительности при тестировании операций с большими блоками на наиболее производительных дисках. Данное усовершенствование может принести большую пользу операциям с интенсивной записью, например, таким операциям, которые проводятся в рабочих нагрузках in-memory базах данных. Для защиты данных от риска сбоя в памяти, in-memory базы данных сохранят данные на накопители и периодически осуществляют сброс всех измененных данных из памяти на нижележащие тома.
При смешанной рабочей нагрузке и небольших блочных операциях производительность была сопоставима, независимо от технических характеристик накопителя. Однако, когда мы растолкали систему, то мы начали наблюдать значительные отклонения в производительности в зависимости от технических характеристик накопители. Короче говоря, ниже определенного порога IOPS диск кэша не является определяющим фактором, однако, выше этого порога для повышения производительности требуется высокопроизводительный диск кэширования.
Когда нам приходится нагружать систему VxRail для достижения максимальной производительности хранилища, мы должны включать самые высокопроизводительные диски. Инвестиции будут приносить огромные улучшения  показателей задержек и увеличение максимальной пропускной способности.

Выводы

Релиз vSphere и vSAN 7.0 U1 обеспечивает многочисленные приросты производительности, которые были протестированы и документированы командой разработчиков производительности VxRail в Dell Technologies. К преимуществам относятся более низкая стоимость, увеличенное резервирование и более высокая отказоустойчивость.
vSAN 7.0 U1 обеспечивает повышение производительности для всех типов рабочих нагрузок, как небольших, так и больших, как при чтении, так и при записи, при этом увеличивается скорость записи. Самое значительное, что производительность почти равна производительности рабочих нагрузок RAID 5. Так как политику хранения можно изменить, не выводя рабочую нагрузку из автономного режима, заказчики VxRail теперь могут использовать дополнительную 25% емкость, предоставляемую массивом RAID 5 по сравнению с RAID 1.
Заказчики VxRail также теперь могут воспользоваться преимуществами режима «Только сжатие», сократив домен отказа, который присутствует при дедупликации и сжатии, и в то же время достигнув большого улучшения производительности топ-класса, которое обеспечивает версия 7.0 U1. Заказчики, которые все еще хотят использовать дедупликацию и сжатие, получат более высокую производительность по сравнению с vSAN 7.0 без этих служб. Еще одним преимуществом режима «Только сжатие» является то, что он снижает пропускную способность всего на 16%, улучшая время восстановления дисков.
Заказчики VxRail, которые используют диски NVMe для кэширования и кэш Intel Optane, могут увидеть значительное повышение производительности по сравнению с дисками кэш-памяти SAS. Диски с данной технологией обеспечивают более предсказуемые задержки и более высокую производительность, особенно для рабочих нагрузок баз данных.
Учитывая последние данные и новые возможности, самое время для обновления до последней версии программного обеспечения VxRail и VMware. Прямое обновление с предыдущих версий VxRail до новейшей версии легко выполняется, так что клиенты могут быстро воспользоваться последними улучшениями.

P.S. Перевод выполнен комбинацией машинного обучения и человеческого интеллекта в пропорции 80/20. Если есть пожелание поправить чего, то пишите в комментарии.

Запись опубликована в рубрике 7.0, VMware, vSAN, vSphere. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *