Tăng hiệu suất trên Giải pháp Dell EMC HCI cho Máy chủ Microsoft 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 có trải nghiệm người dùng kém và có thể đưa hoạt động kinh doanh của họ vào tay đối thủ cạnh tranh. Những khách hàng không hài lòng cũng có thể bày tỏ sự thất vọng của họ thông qua các phương tiện truyền thông xã hội, dẫn đến thiệt hại khôn lường cho danh tiếng của công ty.

Thách thức trong việc duy trì trải nghiệm đặc biệt của người tiêu dùng là cung cấp cơ sở dữ liệu với cơ sở hạ tầng hiệu quả đồng thời cân bằng giữa công suất và chi phí. Theo truyền thống, có rất ít tùy chọn tiết kiệm chi phí để lưu khối lượng công việc cơ sở dữ liệu vào bộ đệm, điều này sẽ cải thiện đáng kể thời gian phản hồi của người dùng cuối. Bộ nhớ liên tục Intel Optane (Intel Optane PM) mang đến một giải pháp cải tiến 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 những tuyên bố này trong phòng thí nghiệm của mình bằng Giải pháp Dell EMC HCI 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 truy cập bộ nhớ trực tiếp từ xa (RDMA). Windows Server HCI là giải pháp HCI được sản xuất, xác thực và hỗ trợ đầy đủ, cho phép 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 việc quản lý và vận hành cũng như giảm tổng chi phí sở hữu. Các nút AX của Dell EMC, được hỗ trợ bởi nền tảng máy chủ PowerEdge hàng đầu trong ngành, cung cấp nền tảng hiệu suất cao, có thể mở rộng và an toàn để xây dựng cơ sở hạ tầng được xác định bằng phần mềm.

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

Hiện chỉ có các nút Dell EMC AX-640 mới hỗ trợ Intel Optane PM. Các cụm được cấu hình như sau:

Các tập 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 đựng hai lỗi phần cứng một cách an toàn. Ví dụ: dữ liệu trên một ổ đĩa sẽ được bảo toàn thành công ngay cả sau khi mất đồng thời toàn bộ nút và ổ đĩa ở nút khác.

Intel Optane PM có hai chế độ hoạt động – Chế độ bộ nhớ và Chế độ ứng dụng trực tiếp. Các thử nghiệm của chúng tôi đã sử dụng Chế độ trực tiếp ứng dụng. Trong Chế độ trực tiếp ứng dụng, hệ điều hành sử dụng Intel Optane PM làm bộ nhớ liên tục, khác biệt với DRAM. Chế độ này cho phép lưu trữ có hiệu suất cực cao giống như địa chỉ byte, kết hợp bộ nhớ và kết hợp bộ đệm. Sự gắn kết của 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 , tính nhất quán của bộ đệm đảm bảo rằng khi dữ liệu được đọc hoặc ghi từ một nút thì dữ liệu giống nhau sẽ có sẵn trên tất cả các nút.

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

Khi so sánh, cụm Intel Optane PM cho thấy IOPS nhanh hơn 43% và độ trễ giảm 53%. Nhìn chung, cụm này duy trì được hơn 3 triệu IOPS một chút với độ trễ trung bình là 0,7 ms. 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 dữ liệu nhanh hơn, do đó cải thiện thời gian phản hồi giao dịch.
• Bộ nhớ đệm kết hợp Intel Optane PM mang lại những lợi ích đáng kể về hiệu suất mà không ảnh hưởng đến tính khả dụng.

Khi khám phá khả năng đáp ứng 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 ví dụ về khối lượng công việc đọc khối dữ liệu lớn hơn. Đối với thử nghiệm này, chúng tôi đã sử dụng kích thước khối 512 KB và các lần đọc tuần tự như một phần của thử nghiệm VMFleet. Thử nghiệm này cung cấp cái nhìn sâu sắc 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 bản. So sánh của chúng tôi về các lần đọc tuần tự 512 KB cho thấy tổng thông lượng 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. Lợi ích bao gồm:

• Thông lượng lớn hơn cho phép quét dữ liệu nhanh hơn cho 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 kết hợp Intel Optane PM mang lại lợi ích đáng kể về thông lượng mà không ảnh hưởng đến 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 dung lượng lưu trữ hiệu suất khoảng 76 TB. Để tăng tốc toàn bộ cụm, cần có 12 mô-đun Intel Optane PM 128 GB trên mỗi máy chủ, nâng tổng số lên 48 mô-đun trên bốn nút. Kết quả thử nghiệm cho thấy rằng cả khối lượng công việc OLTP và loại kho dữ liệu đều sẽ có những cải thiện hiệu suất đáng kể.

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

• Cải thiện hiệu suất 43 phần trăm trong IOPS.
• Độ trễ đọc trung bình giảm 53%.
• Cải thiện quy mô 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 lần đọc tuần tự 512 KB cho thấy:

• Thông lượng tăng 109%.
• Báo cáo nhanh hơn và thời gian nhanh hơn để phân tích và hiểu biết dữ liệu.

Cấu hình được trình bày trong kịch bản thử nghiệm trong phòng thí nghiệm này sẽ không phù hợp với mọi ứng dụng. Mọi giải pháp Windows Server HCI đều phải có phạm vi và kích thước phù hợp để đáp ứng hoặc vượt quá các yêu cầu về hiệu suất và năng lực của khối lượng công việc dự kiến. Làm việc với nhóm tài khoản Dell Technologies của bạn để đảm bảo rằng hệ thống của bạn được cấu hình chính xác cho những thách thức kinh doanh ngày nay và sẵn sàng mở rộng trong tương lai.