Cải thiện hiệu suất và mật độ người dùng với Giải pháp sẵn sàng của Dell EMC cho VDI, được hỗ trợ bởi bộ xử lý Intel Xeon có thể mở rộng thế hệ thứ 2

Được xuất bản vào ngày 15 tháng 5 năm 2019 bởi Anand Johnson, Kỹ sư chính

Hiệu suất là một trong những yếu tố chính cần thiết để triển khai Cơ sở hạ tầng máy tính ảo (VDI) thành công. Các nhóm CNTT thường gặp khó khăn trong việc đo lường hiệu suất và thực hiện lập kế hoạch năng lực cho môi trường của mình nếu không có các bài kiểm tra điểm chuẩn phù hợp. Với việc phát hiện ra các lỗ hổng Spectre, Meltdown và L1 Terminal Fault vào năm 2018, các nhóm hỗ trợ VDI muốn biết tác động tiêu cực tiềm tàng đến hiệu suất mà các lỗ hổng này có thể gây ra đối với môi trường của họ. Một nghiên cứu về điểm chuẩn của VMware được thực hiện vào tháng 8 năm 2018 cho thấy các hệ thống VDI được vá cho L1TF\Foreshadow đã bị suy giảm hiệu suất lên tới 30%.

Spectre, Meltdown và L1 Terminal Fault đều là các loại lỗ hổng kênh bên, nghĩa là chúng sử dụng một số đặc điểm thiết kế nhất định của bộ xử lý hiện đại, chẳng hạn như thông tin về thời gian, mức tiêu thụ điện năng, rò rỉ điện từ và âm thanh phát ra để lấy thông tin sử dụng trong cuộc tấn công. Các biện pháp giảm nhẹ được cung cấp dưới dạng bản vá hệ điều hành, bản vá ảo hóa hoặc vi mã sẽ giải quyết các lỗ hổng này một cách gián tiếp. Tuy nhiên, các bản sửa lỗi ở cấp độ phần cứng được ưu tiên hơn vì việc giải quyết các lỗ hổng này từ cấp độ nhân hoặc cấp độ phần mềm có thể có tác động tiêu cực đến hiệu suất hệ thống.

Bộ xử lý Intel Xeon có thể mở rộng thế hệ thứ 2 (Cascade Lake) được công bố gần đây bao gồm các bản sửa lỗi trong silicon cho Spectre (biến thể 2), Meltdown (biến thể 3) và các phương pháp kênh bên L1 Terminal Fault. Những bản sửa lỗi này có nghĩa là bộ xử lý mới dự kiến ​​sẽ mang lại hiệu suất tốt hơn Bộ xử lý có khả năng mở rộng Intel Xeon (Skylake) thế hệ đầu tiên hoặc các bộ xử lý thế hệ trước khác vẫn yêu cầu các bản sửa lỗi ở cấp độ phần mềm để bảo vệ khỏi các lỗ hổng kênh bên. Bộ xử lý Cascade Lake cũng có kiến ​​trúc cải tiến và hiệu suất nhiệt cao hơn giúp tăng hiệu suất của hệ thống.

Các giải pháp Dell EMC-Ready cho VDI trên cả VxRail và vSAN ReadyNodes hiện đã có sẵn với Bộ xử lý có khả năng mở rộng Intel Xeon thế hệ thứ 2 (Cascade Lake). Bộ xử lý Cascade Lake có nhiều lợi ích hơn ngoài khả năng bảo mật tốt hơn mà bạn có thể đọc tại đây . Nhóm kỹ thuật Dell EMC VDI đã thực hiện một bài kiểm tra so sánh ấn tượng giữa bộ xử lý Intel Xeon Gold 6248 (Cascade Lake) và bộ xử lý Intel Xeon Gold 6138 (SkyLake) thế hệ trước với kết quả được mô tả bên dưới. Tôi nghĩ giới thiệu thế là đủ rồi; chúng ta hãy đi vào phần chính của bài kiểm tra.

Môi trường thử nghiệm

Nhóm kỹ thuật của Dell EMC VDI đã thực hiện các thử nghiệm với Đăng nhập VSI , một tiêu chuẩn ngành để đo điểm chuẩn cho khối lượng công việc VDI. Khối lượng công việc sau đây đã được thử nghiệm:

·       Khối lượng công việc kiến ​​thức chạy trên máy ảo được cấu hình với 2 vCPU và 4 GB RAM

·       Power Workload chạy trên máy ảo được cấu hình với 4 vCPU và 8 GB RAM

Môi trường thử nghiệm là cụm 3 nút của VxRail V570F được tối ưu hóa cho khối lượng công việc VDI. Cụm này đã được cấu hình và thử nghiệm với bộ xử lý Skylake và sau đó là bộ xử lý Cascade Lake. Cấu hình môi trường là:

• Máy chủ PowerEdge R740xd

* Intel Xeon Gold 6138, bộ xử lý 2 x 20 nhân, 2.0 GHz (thử nghiệm Skylake)

* Intel Xeon Gold 6248, bộ xử lý 2 x 20 nhân, 2,5 GHz (thử nghiệm Cascade Lake)

* Bộ nhớ 768 GB (24 x 32 GB @ 2400 MHz) (thử nghiệm Skylake)

* Bộ nhớ 768 GB (24 x 32 GB @ 2666 MHz) (thử nghiệm Cascade Lake)

• Lưu trữ dữ liệu lai vSAN sử dụng tầng bộ nhớ đệm SSD
• Trình ảo hóa VMware ESXi 6.7
• Lớp phần mềm VMware Horizon 7.7 VDI

Máy ảo điện toán là Windows 10, 64-bit, phiên bản 1803. Một trong các nút cụm VxRail lưu trữ cả máy ảo quản lý và tính toán. Hai nút còn lại được dành riêng cho việc tính toán khối lượng công việc. Hình 1 cho thấy các thành phần chính.              

                            Hình 1: Môi trường thử nghiệm Horizon VDI: Các thành phần chính  

Để biết thêm chi tiết về môi trường, cấu hình và phương pháp thử nghiệm, hãy xem Hướng dẫn thiết kế và xác thực trong phần “Thiết kế cho Vmware Horizon trên các nút sẵn sàng VxRail và vSAN” trên trang web Trung tâm thông tin VDI dành cho các giải pháp sẵn sàng của chúng tôi .

Ngưỡng sử dụng CPU, Bộ nhớ và Mạng được đặt ở mức vừa phải là 85%. Ngưỡng độ trễ đĩa 20ms cũng đã được đặt. Sự đồng thuận của nhóm dựa trên kinh nghiệm hiện trường là nếu vượt quá các ngưỡng này, trải nghiệm người dùng có thể giảm sút rõ rệt.

Mật độ người dùng và số liệu sử dụng tài nguyên

Tham khảo Hình 2 để biết kết quả về mật độ người dùng thu được từ thử nghiệm Cascade Lake so với Skylake cho cả khối lượng công việc kiến ​​thức và sức mạnh Đăng nhập VSI.

                                               Hình 2: Mật độ người dùng trên mỗi nút điện toán

Bộ xử lý Cascade Lake vượt trội hơn bộ xử lý Skylake về mật độ người dùng trên mỗi nút điện toán khoảng 62%  đối với khối lượng công việc kiến ​​thức và 54%  đối với khối lượng công việc năng lượng. Mức trung bình ở trạng thái ổn định của CPU duy trì trong khoảng 84-87% cho tất cả các trường hợp thử nghiệm, gần với tham số ngưỡng được đặt trong quá trình thiết kế thử nghiệm. Bộ nhớ, mức sử dụng mạng và độ trễ ổ đĩa không có dấu hiệu gây tắc nghẽn trong suốt thời gian thử nghiệm. Để có báo cáo phân tích chi tiết và nhiều kết quả chỉ số sử dụng tài nguyên hơn, hãy xem Hướng dẫn xác thực trong phần “Thiết kế cho VMware Horizon trên các nút sẵn sàng VxRail và vSAN” trên trang web Trung tâm thông tin VDI dành cho các giải pháp sẵn sàng của chúng tôi .

 Đăng nhập Tổng quan về VSI

Bạn có thể tìm thấy thông tin cơ bản về phân tích Đăng nhập VSI trên trang web Đăng nhập VSI . Tham khảo Hình 3 để biết số liệu về thời gian phản hồi Đăng nhập VSI cho từng trường hợp thử nghiệm.

                                         Hình 3: Tóm tắt trải nghiệm người dùng đăng nhập VSI

Xếp hạng VSIBase cho thử nghiệm Cascade Lake là “rất tốt” (0-799 mili giây) và xếp hạng cho thử nghiệm Skylake là “tốt”. (800-1199 mili giây).VSIBase là phản hồi của hệ thống trước khi thực sự tải hệ thống với bất kỳ phiên người dùng nào . Giá trị VSIBase thấp hơn cho thấy hiệu suất của hình ảnh cơ sở tốt hơn. 

Không đạt được VSIMax trong bất kỳ thử nghiệm nào. Với CPU đạt ngưỡng 84-87%, chúng tôi nhận thấy VSIMax Average (thời gian phản hồi trung bình cho toàn hệ thống ) nằm trong khoảng 1000-1100ms cho tất cả các bài kiểm tra. VSIThreshold, điểm bão hòa của môi trường, chưa bao giờ đạt tới. VSIMax hiển thị số phiên có thể hoạt động trên hệ thống trước khi hệ thống bão hòa. Xét đến tầm quan trọng của trải nghiệm người dùng, tốt nhất là không vượt quá ngưỡng 85% mức sử dụng CPU trung bình trong quá trình thử nghiệm. Do đó, mật độ đề xuất từ ​​thử nghiệm của chúng tôi bị hạn chế bởi các ngưỡng chúng tôi đặt cho tài nguyên hệ thống trong quá trình thiết kế thử nghiệm.

Cuối cùng, không có “phiên bị kẹt” nào được báo cáo trong quá trình thử nghiệm, cho thấy hệ thống không bị quá tải tại bất kỳ thời điểm nào.

Thử nghiệm kỹ thuật của chúng tôi cho thấy rằng nếu hiệu suất và khả năng mở rộng hiện đang hoặc dự kiến ​​là một vấn đề trong môi trường của bạn thì việc nâng cấp lên bộ xử lý Cascade Lake có thể giúp ích cho bạn. Mỗi môi trường là duy nhất, vì vậy, chúng tôi khuyên bạn nên đánh giá môi trường của mình trước khi thực hiện bất kỳ thay đổi lớn nào đối với hệ thống sản xuất của mình để giảm thiểu mọi tác động tiêu cực tiềm ẩn đến hiệu suất. Với điểm chuẩn thích hợp và bằng cách tận dụng giải pháp đã được thử nghiệm và xác nhận như Kiến trúc sẵn sàng của Dell EMC cho VDI, hiệu suất của môi trường VDI của bạn không còn là một thách thức nữa.