Mạng 100 GbE – Khai thác hiệu suất của kiến trúc lưu trữ vSAN Express

Trong vài năm qua, mạng 25GbE đã là trụ cột của mạng rack, với 100 GbE được dành riêng cho các kết nối uplink đến các thiết bị chuyển mạch spine hoặc aggregation. 25 GbE cung cấp một bước nhảy vọt đáng kể về băng thông so với 10 GbE, và hiện nay không có mức giá cao hơn đáng kể so với 10 GbE, khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu cho các dự án xây dựng mới. Nhưng liệu chúng ta có nên tiếp tục với chiến lược 25 GbE đang rất thành công này không? Liệu đã đến lúc hướng tới tương lai của mạng 100 GbE trong rack? Hay đó là tương lai ngay bây giờ?

Câu hỏi này bắt nguồn từ bài đăng trên blog gần đây nhất của tôi: VxRail với Kiến trúc Lưu trữ vSAN Express (ESA), trong đó tôi đã đề cập đến 100 GbE được VMware khuyến nghị cho hiệu suất tối đa. Nhưng vSAN ESA có thể mang lại hiệu suất cao hơn bao nhiêu với mạng 100GbE? VxRail may mắn có đội ngũ hiệu suất, những người đã thiết lập hai cụm VxRail sáu nút giống hệt nhau với vSAN ESA, ngoại trừ mạng. Một cụm được cấu hình với mạng Broadcom 57514 25 GbE, và cụm còn lại với mạng Broadcom 57508 100 GbE. Để biết thêm các bài báo chuyên sâu, hướng dẫn và bài đăng trên blog về VxRail , vui lòng truy cập Trung tâm Thông tin VxRail.

Khi nói đến các bài kiểm tra chuẩn, có rất nhiều lựa chọn. Một số bài kiểm tra chuẩn lý tưởng để tạo ra những con số nổi bật cho mục đích tiếp thị – ví dụ như cuộc đua xe tốc độ một phần tư dặm. Những bài kiểm tra khác lại hữu ích trong việc chẩn đoán sự cố. Cuối cùng, có những bài kiểm tra chuẩn phản ánh khối lượng công việc thực tế. OLTP32K là một bài kiểm tra phổ biến, phản ánh quá trình xử lý giao dịch trực tuyến với tỷ lệ đọc-ghi 70/30 và kích thước khối 32k, dựa trên kết quả tổng hợp từ hàng nghìn quan sát khối lượng công việc của Live Optics trên hàng triệu máy chủ.

Một điều nữa trước khi chúng ta đi sâu vào kết quả thử nghiệm của Nhóm Hiệu suất VxRail. Cấu hình môi trường. Chúng tôi đã sử dụng chính sách lưu trữ mã hóa xóa với dung sai lỗi là hai và tính năng nén được bật.

Khi VMware công bố vSAN với Kiến trúc lưu trữ nhanh, họ đã xuất bản một loạt blog Tôi khuyến khích bạn đọc tất cả những điều này. Tuy nhiên, trong quá trình thử nghiệm 25 GbE so với 100 GbE, chúng tôi cũng muốn kiểm chứng những tuyên bố đáng kinh ngạc của RAID-5/6 so với hiệu suất của RAID-1 bằng cách sử dụng Kiến trúc Lưu trữ vSAN Express và Nén vSAN 8 – Kiến trúc Lưu trữ Express . Tóm lại, hãy quên những quy tắc thông thường về hiệu suất lưu trữ đi, VMware đã vứt bỏ cuốn sách đó. Chúng tôi không vứt bỏ bản sao của mình, à không, ban đầu thì không, nhưng khi kết quả của chúng tôi chứng minh được những tuyên bố đó… thì cuốn sách đó đã bị vứt bỏ.

Hãy cùng xem dữ liệu: Bùm!

Hình 1 . ESA: Biểu đồ hiệu suất OLTP32KB 70/30 RAID6 25 GbE so với 100 GbE

Bùm! IOPS đỉnh tăng 78% với độ trễ giảm đáng kể 49%. Đây là một sự gia tăng HIỆU SUẤT RẤT LỚN, và điểm khác biệt duy nhất là việc sử dụng mạng Broadcom 57508 100 GbE. Ngoài ra, hãy xem xét sự gia tăng độ trễ trên đường truyền 25 GbE, nó giống như va vào tường. Trong khi đường truyền 100 GbE gần như không thay đổi.

Nhưng không ai chạy liên tục ở mức 100%, ít nhất là họ không nên như vậy. 60 đến 70% mức tối đa tuyệt đối thường là khối lượng công việc cao điểm thoải mái hàng ngày thông thường, để lại một số khoảng trống cho các đột biến hoặc bảo trì nút. Ở phạm vi đó, có mức tăng 88% trong IOPS với độ trễ giảm từ 19 đến 21%, với độ trễ giảm nhỏ hơn do cấu hình 25 GbE không chạm đến giới hạn. Mặc dù các ứng dụng thích hiệu suất cao, nhưng cần cung cấp hiệu suất với độ trễ nhất quán và có thể dự đoán được và nếu độ trễ thấp thì càng tốt. Nếu chúng ta chỉ tập trung vào độ trễ, mạng 100 GbE cho phép phân phối 350K IOPS ở mức 0,73 ms, trong khi mạng 25 GbE có thể đạt 106K IOPS ở mức 0,72 ms. Đó có thể không phải là sự so sánh công bằng nhất, nhưng nó làm nổi bật mức độ mạng 100GbE có thể mang lại lợi ích cho khối lượng công việc nhạy cảm với độ trễ.

Bùm, lại nữa rồi! Bài kiểm tra chuẩn này không phản ánh khối lượng công việc thực tế mà chỉ là một bài kiểm tra chẩn đoán, gây áp lực lên mạng với khối lượng công việc đọc và ghi 100%. Liệu bài kiểm tra này có thể tìm ra điểm nghẽn mà 25 GbE đã gặp phải trong bài kiểm tra chuẩn trước không?

Hình 2. ESA: Biểu đồ hiệu suất 512KB RAID6 25 GbE so với 100 GbE

Thử nghiệm này được thực hiện trên một cụm sáu nút, với mỗi nút đóng góp một phần sáu thông lượng được hiển thị trong biểu đồ này. Thông lượng đọc ngẫu nhiên là 20359 MB/giây cho cụm 25 GbE hoặc 3393 MB/giây cho mỗi nút. Con số này cao hơn một chút so với thông lượng tối đa lý thuyết là 3125 MB/giây mà 25 GbE có thể cung cấp.Đây là mức tối đa tuyệt đối mà 25 GbE có thể mang lại! Trong thế giới HCI, khối lượng công việc của máy ảo được đồng bộ với bộ lưu trữ. Do đó, một số thao tác IO được thực hiện cục bộ với khối lượng công việc, dẫn đến thông lượng cao hơn lý thuyết. Để so sánh, cụm 100 GbE đạt thông lượng đọc ngẫu nhiên 48.594 MB/giây, tương đương 8.099 MB/giây trên mỗi nút so với mức tối đa lý thuyết là 12.500 MB/giây.

Nhưng đây chỉ là bản phát hành đầu tiên của Kiến trúc Lưu trữ Express. Trước đây, VMware đã mang lại những cải tiến đáng kể cho vSAN, như được thấy trong bài phân tích hiệu suất thực tế của phiên bản “Khai thác Hiệu suất của Dell EMC VxRail 7.0.100” . Chúng ta chỉ có thể suy đoán về những cải tiến khác mà họ sẽ mang đến sau bản phát hành đầu tiên này.

Cái gìBạn hỏi về chi phí ư? Giá bán lẻ có thể thay đổi rất nhiều tùy theo khu vực, vì vậy tốt nhất bạn nên liên hệ với nhóm tài khoản Dell của mình để biết thông tin về giá tại địa phương. Sử dụng giá niêm yết tại Hoa Kỳ tính đến tháng 3 năm 2023, tôi nhận được thông tin sau:

Bảng 1 Giá thành phần mạng

Thành phần	Dell PN	Giá niêm yết	Mỗi cổng	25GbE	100GbE
Broadcom 57414 kép 25 Gb	540-BBUJ	769 đô la	385 đô la	385 đô la
S5248F-ON 48 cổng 25 GbE	210-Đỉnh	59.216 đô la	1.234 đô la	1.234 đô la
DAC đồng thụ động 25 GbE	470-BBCX	125 đô la	125 đô la	125 đô la
Broadcom 57508 kép 100Gb	540-BDEF	2.484 đô la	1.242 đô la		1.242 đô la
S5232F-ON 32 cổng 100 GbE	210-APHK	62.475 đô la	1.952 đô la		1.952 đô la
DAC đồng thụ động 100 GbE	470-ABOX	360 đô la	360 đô la		360 đô la
Tổng cộng mỗi cổng				1.743 đô la	3.554 đô la

Nhìn chung, chi phí cho mỗi cổng của thiết bị 100 GbE cao gấp 2,04 lần so với thiết bị 25 GbE. Tuy nhiên, việc tăng gấp đôi chi phí mạng này mang lại băng thông gấp bốn lần, hiệu suất lưu trữ tăng 78% và độ trễ giảm 49%.

Nếu khối lượng công việc của bạn bị giới hạn bởi IOPS hoặc nhạy cảm với độ trễ và bạn đã lên kế hoạch giải quyết vấn đề này bằng cách thêm nhiều node VxRail hơn, hãy coi đây là một lời cảnh báo. Việc thêm hai cổng 100Gb có tổng chi phí niêm yết là 42.648 đô la cho mười hai cổng được sử dụng. Chi phí này thấp hơn đáng kể so với giá niêm yết của một node VxRail đơn lẻ và chỉ bằng một phần nhỏ chi phí niêm yết khi thêm đủ số node VxRail để đạt được mức tăng hiệu suất tương đương.

Hãy liên hệ với nhóm mạng của bạn; họ sẽ rất vui lòng hỗ trợ triển khai các bộ chuyển mạch 100 Gb được tài trợ bằng khoản tiết kiệm của bạn. Nếu những người ra quyết định cần thêm sự hỗ trợ, hãy gửi cho họ liên kết này đến sách trắng về cùng chủ đề: Phân tích Hiệu suất Dell VxRail (nội dung tương tự, nhưng trang trọng hơn) và liên kết này đến sách trắng về Tổng Chi phí Sở hữu vSAN 8 của VMware.

Mặc dù 25 GbE đã có chỗ đứng trong trung tâm dữ liệu, nhưng khi nói đến việc triển khai Kiến trúc Lưu trữ vSAN Express, rõ ràng là chúng ta đang tiến xa hơn và hướng đến 100 GbE. Tương lai giờ đây là 100 GbE, và chúng tôi xin cảm ơn Broadcom đã đồng hành cùng chúng tôi trên hành trình này.