Tăng cường hiệu suất trên các giải pháp Dell EMC HCI cho máy chủ Microsoft bằng cách sử dụng bộ nhớ liên tục Intel Optane

Các ứng dụng CNTT hiện đại có nhiều yêu cầu về hiệu suất. Một số ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất sử dụng công nghệ cơ sở dữ liệu Xử lý giao dịch trực tuyến (OLTP). Các tổ chức điển hình có nhiều dịch vụ kinh doanh quan trọng phụ thuộc vào khối lượng công việc được cung cấp bởi các cơ sở dữ liệu này. Ví dụ về các dịch vụ như vậy bao gồm ngân hàng trực tuyến trong lĩnh vực tài chính và mua sắm trực tuyến trong lĩnh vực bán lẻ. Nếu thời gian phản hồi của các hệ thống này chậm, khách hàng có thể sẽ phải chịu trải nghiệm người dùng kém và có thể chuyển sang đối thủ cạnh tranh. Khách hàng không hài lòng cũng có thể bày tỏ sự thất vọng của mình thông qua các phương tiện truyền thông xã hội, dẫn đến thiệt hại không thể tính toán được đối với danh tiếng của công ty.

Thách thức trong việc duy trì trải nghiệm người dùng đặc biệt là cung cấp cho cơ sở dữ liệu cơ sở hạ tầng hiệu suất cao đồng thời cân bằng giữa dung lượng và chi phí. Theo truyền thống, có rất ít tùy chọn tiết kiệm chi phí lưu trữ đệm khối lượng công việc cơ sở dữ liệu, điều này sẽ cải thiện đáng kể thời gian phản hồi của người dùng cuối. Bộ nhớ liên tục Intel Optane (Intel Optane PM) cung cấp một con đường sáng tạo để tăng tốc khối lượng công việc cơ sở dữ liệu. Intel Optane PM hoạt động gần như tốt như DRAM và dữ liệu được bảo toàn sau một chu kỳ cấp nguồn. Chúng tôi quan tâm đến việc định lượng các tuyên bố này trong phòng thí nghiệm của mình với Dell EMC HCI Solutions dành cho Microsoft Windows Server.

Windows Server HCI chạy Microsoft Windows Server 2019 cung cấp hiệu suất máy ảo hàng đầu trong ngành với công nghệ Microsoft Hyper-V và Microsoft Storage Spaces Direct. Nền tảng này hỗ trợ mạng Non-Volatile Memory Express (NVMe), Intel Optane PM và Remote Direct Memory Access (RDMA). Windows Server HCI là giải pháp HCI được sản xuất hoàn chỉnh, xác thực và hỗ trợ, cho phép các doanh nghiệp hiện đại hóa cơ sở hạ tầng của mình để cải thiện thời gian hoạt động và hiệu suất của ứng dụng, đơn giản hóa quản lý và vận hành, đồng thời giảm tổng chi phí sở hữu. Các nút AX từ Dell EMC, được hỗ trợ bởi nền tảng máy chủ PowerEdge hàng đầu trong ngành, cung cấp nền tảng hiệu suất cao, có khả năng mở rộng và bảo mật để xây dựng cơ sở hạ tầng được xác định bằng phần mềm.

Trong thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, chúng tôi muốn quan sát tác động đến hiệu suất khi Intel Optane PM được thêm vào như một tầng lưu trữ đệm cho cụm Windows Server HCI. Chúng tôi thiết lập hai cụm để so sánh. Một cụm được định cấu hình như một hệ thống lưu trữ hai tầng với Intel Optane PM trong tầng lưu trữ đệm và SSD SATA Read-Intensive trong tầng dung lượng. Chúng tôi đã chèn 12 mô-đun Intel Optane PM 128 GB vào cụm này với tổng cộng 1,5 TB cho mỗi nút. Hệ thống lưu trữ của cụm kia được định cấu hình như một tầng SSD SATA Read-Intensive. Về lựa chọn CPU, bộ nhớ và bộ điều hợp Ethernet, hai cụm được định cấu hình giống hệt nhau.

Chỉ có các nút Dell EMC AX-640 hiện có thể hỗ trợ Intel Optane PM. Các cụm được cấu hình như sau:

Volume được tạo bằng cách sử dụng phản chiếu ba chiều để có sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất và khả năng phục hồi. Phản chiếu ba chiều bảo vệ dữ liệu bằng cách cho phép cụm chịu được hai lỗi phần cứng một cách an toàn. Ví dụ, dữ liệu trên một volume sẽ được bảo toàn thành công ngay cả sau khi mất toàn bộ một nút và một ổ đĩa trong một nút khác cùng lúc.

Intel Optane PM có hai chế độ hoạt động – Chế độ bộ nhớ và Chế độ App Direct. Các thử nghiệm của chúng tôi sử dụng Chế độ App Direct. Ở Chế độ App Direct, hệ điều hành sử dụng Intel Optane PM làm bộ nhớ liên tục khác biệt với DRAM. Chế độ này cho phép lưu trữ hiệu suất cực cao, giống như có thể định địa chỉ theo byte, đồng bộ bộ nhớ và đồng bộ bộ đệm. Đồng bộ bộ đệm rất quan trọng vì nó đảm bảo rằng dữ liệu là tài nguyên được chia sẻ thống nhất trên tất cả các nút. Trong cụm Windows Server HCI bốn nút, đồng bộ bộ đệm đảm bảo rằng khi dữ liệu được đọc hoặc ghi từ một nút thì cùng một dữ liệu sẽ khả dụng trên tất cả các nút.

VMFleet là một công cụ tạo tải lưu trữ được thiết kế để thực hiện I/O và ghi lại số liệu hiệu suất cho các cụm dự phòng của Microsoft. Đối với thử nghiệm khối nhỏ, chúng tôi đã sử dụng VMFleet để tạo 100 phần trăm lượt đọc ở kích thước khối 4K. Cấu hình cơ sở không có Intel Optane PM duy trì 2.103.412 IOPS ở độ trễ đọc trung bình 1,5 mili giây (ms). Các số liệu hiệu suất cơ sở này đã chứng minh hiệu suất vượt trội. Tuy nhiên, cơ sở dữ liệu OLTP nhắm mục tiêu độ trễ 1 ms trở xuống cho các lượt đọc.

So sánh, cụm Intel Optane PM cho thấy IOPS nhanh hơn 43 phần trăm và độ trễ giảm 53 phần trăm. Nhìn chung, cụm này duy trì hơn 3 triệu IOPS một chút ở độ trễ trung bình .7 ms. Các lợi ích bao gồm:

• Cải thiện hiệu suất đáng kể trong IOPS có nghĩa là cơ sở dữ liệu giao dịch và khối lượng công việc tương tự sẽ được cải thiện về khả năng mở rộng.
• Các ứng dụng đọc từ bộ lưu trữ sẽ nhận được dữ liệu nhanh hơn, do đó cải thiện thời gian phản hồi giao dịch.
• Bộ nhớ đệm đồng bộ Intel Optane PM mang lại lợi ích hiệu suất đáng kể mà không làm giảm tính khả dụng.

Khi khám phá khả năng phản hồi của bộ lưu trữ, việc kiểm tra các yêu cầu đọc và ghi khối lớn cũng rất quan trọng. Kho dữ liệu và hệ thống hỗ trợ quyết định là những ví dụ về khối lượng công việc đọc các khối dữ liệu lớn hơn. Đối với thử nghiệm này, chúng tôi đã sử dụng kích thước khối 512 KB và đọc tuần tự như một phần của thử nghiệm VMFleet. Thử nghiệm này cung cấp thông tin chi tiết về khả năng của bộ nhớ đệm Intel Optane PM trong việc cải thiện thông lượng hệ thống lưu trữ.

Cụm được trang bị Intel Optane PM nhanh hơn 109% so với hệ thống cơ sở. So sánh của chúng tôi về các lần đọc tuần tự 512 KB cho thấy thông lượng tổng thể là 11 GB/giây đối với hệ thống không có Intel Optane PM và 23 GB/giây đối với hệ thống có bộ nhớ đệm Intel Optane PM. Các lợi ích bao gồm:

• Thông lượng lớn hơn cho phép quét dữ liệu nhanh hơn cho các hệ thống kho dữ liệu, hệ thống hỗ trợ quyết định và khối lượng công việc tương tự.
• Lợi ích cho doanh nghiệp là báo cáo và phân tích nhanh hơn.
• Bộ nhớ đệm liên kết Intel Optane PM mang lại lợi ích đáng kể về thông lượng mà không làm giảm tính khả dụng.

Nhìn chung, các bài kiểm tra VMFleet rất ấn tượng. Cả hai cấu hình Windows Server HCI đều có 40 ổ SSD trên bốn nút cho khoảng 76 TB dung lượng lưu trữ hiệu suất cao. Để tăng tốc toàn bộ cụm, cần có 12 mô-đun Intel Optane PM 128 GB cho mỗi máy chủ, tổng cộng là 48 mô-đun trên bốn nút. Kết quả kiểm tra cho thấy cả khối lượng công việc kiểu OLTP và kho dữ liệu đều cho thấy những cải tiến đáng kể về hiệu suất.

Kiểm tra 100 phần trăm lượt đọc khối 4K cho thấy:

• Cải thiện hiệu suất 43 phần trăm trong IOPS.
• Giảm 53 phần trăm độ trễ đọc trung bình.
• Cải thiện khả năng mở rộng và xử lý giao dịch nhanh hơn. Nhìn chung, hiệu suất ứng dụng sẽ được tăng tốc đáng kể, cải thiện trải nghiệm của người dùng cuối.

Kiểm tra tốc độ đọc tuần tự 512 KB cho thấy:

• Tăng 109 phần trăm thông lượng.
• Báo cáo nhanh hơn và thời gian phân tích và thu thập thông tin dữ liệu cũng nhanh hơn.

Cấu hình được trình bày trong kịch bản thử nghiệm trong phòng thí nghiệm này sẽ không phù hợp với mọi ứng dụng. Bất kỳ giải pháp Windows Server HCI nào cũng phải được định phạm vi và định cỡ phù hợp để đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu về hiệu suất và dung lượng của khối lượng công việc dự định. Làm việc với nhóm tài khoản Dell Technologies của bạn để đảm bảo rằng hệ thống của bạn được định cấu hình chính xác cho các thách thức kinh doanh hiện tại và sẵn sàng mở rộng trong tương lai. Để tìm hiểu thêm về Giải pháp Microsoft HCI từ Dell Technologies, hãy truy cập trang Info Hub của chúng tôi .