Options de plan arrière de Dell PowerEdge NVMe

Dell propose divers backplanes de stockage dans leurs serveurs 16G PowerEdge. Lors de la configuration du R760, il existe près de 50 options de châssis d'entraînement.par exemple)Le point est que la décision du châssis est importante. Cela ne tient même pas compte de la prochaine prise en charge des SSD NVMe E3.S, qui est le seul moyen d'obtenir des SSD de génération 5 dans les serveurs PowerEdge.S dans le Dell PowerEdge R660 si vous voulez en savoir plus sur les avantages de Gen5 et EDSFF facteurs de forme.

Pour cette revue, nous voulons comprendre les implications de la sélection de l'option Direct Drives de Dell par rapport à l'option de carte HWRAID PERC 12.L'accent explicite ici est uniquement sur la considération de Gen4 U.2/U.3 NVMe SSD. Pour l'instant, nous ignorons les options de châssis pour SATA/SAS et les disques durs 3,5 pouces. Ces configurations sont beaucoup plus simples.

Dans le R760, Dell propose quelques options de châssis pour intégrer des lecteurs NVMe de génération 4. L'option Direct Drives peut être configurée pour le support de 8 ou 16 lecteurs.Dell propose la carte PERC 12 HWRAID de la même façonCette décision est importante car elle est fondamentale pour permettre à un R760 entièrement peuplé avec 16 SSD NVMe d'obtenir les meilleures performances possibles.

Dell PERC 12 vue d'ensemble

Le contrôleur RAID Dell PowerEdge (PERC) 12 est basé sur le silicium Broadcom SAS4116W.Le même contrôleur RAID est utilisé dans la ligne Broadcom MegaRAIDNous avons récemment passé en revue le MegaRAID 9670W en mettant en évidence les capacités clés.Des différences de conception essentielles entrent en jeu selon la famille de serveurs et de stockage Dell qui vous intéresse..

Pour ce qui est de PowerEdge, la plupart des configurations utiliseront la carte PERC 12 Front H965i.un pour chaque ensemble de disques SSD 8x Solidigm P5520Il est à noter que ces cartes sont nettement plus petites que la carte add-in.Ces cartes sont montées directement sur le backplane NVMe à 8 entraînements et connectées à la carte mère avec deux câbles PCIe x8Cela libère des emplacements PCIe sur le côté lecture du serveur pour d'autres appareils.

En parlant de cartes complémentaires, la PERC 12 H965i standard est une carte de moitié de hauteur et de moitié de longueur qui comprend un ventilateur embarqué.Cette version de PERC 12 apparaîtra dans certaines configurations PowerEdge et peut également être trouvée dans certains des nouveaux JBOD Dell PowerVault MDEnfin, il y a un H965i MX, qui est un PCB long et étroit conçu pour quelque chose comme le châssis modulaire MX7000.

Dell PERC 11 contre PERC 12

La carte Dell PERC 11 supportait les SSD NVMe, mais malheureusement, les avantages du RAID matériel étaient à un coût de performance élevé.Ce succès est précisément la raison pour laquelle l'industrie est si excitée par la nouvelle carte en silicium de Broadcom et la version Dell de cette carteDell a publié des chiffres sur la différence entre PERC 11 et PERC 12, qui sont étonnants.

Les avantages de la latence de PERC 12 sont évidents, mais regardez les performances dans les pires conditions, les performances lors d'une reconstruction.et même le temps de reconstruction RAID voit des avantages importants.

En regardant la bande passante et les chiffres IOPS cités par Dell, nous pouvons à nouveau voir le pas en avant massif que fait le PERC 12 par rapport au PERC 11.toutes ces charges de travail voient une amélioration minimale de 2X dans la carte PERC 12Bien sûr, nous avons fait nos tests pour vérifier les performances du PERC 12, et nous y arriverons.

Dell Direct Drives contre Dell PERC 12 Performance

Pour comparer les performances de stockage dans les lecteurs directs par rapport au PERC 12, nous avons configuré notre serveur R760 avec des disques SSD Solidigm P5520 de 7,68 To. Le Dell R760 avec lecteurs directs a 8x de baies NVMe.Le R760 avec PERC 12 a 16x NVMe baies avec deux cartes H965i Front RAID.

À première vue, il n'est peut-être pas évident qu'il y ait certaines limitations de performance des deux côtés.ce qui signifie que huit SSD ont 32 voies de PCIe dédiées à eux.

Cela permet une bande passante incroyable, généralement supérieure à 52 Go/s si chaque lecteur Gen4 peut saturer sa connexion de 6,5 Go/s.chaque groupe de huit SSD interfaces directement avec la carte RAID, qui se connecte à la carte mère avec une connexion x16 PCIe. Cela réduit de moitié la bande passante supportée par la configuration Direct Drives. Donc évidemment, les connexions NVMe natives gagnent?Pas tout à fait..

Lorsqu'il s'agit de plusieurs périphériques NVMe dans un système multi-CPU, la correspondance NUMA entre le lecteur et le processeur, ainsi que les interruptions du système, entrent en jeu.Cela peut être optimisé autour mais nécessite un réglage significatifToutes les candidatures ne tiennent pas compte de cela.

La virtualisation est un domaine où il est difficile de gérer la cartographie NUMA car les ressources partagées sont équilibrées en temps réel,parfois à un processeur qui peut ne pas avoir un accès direct aux ressources PCIe affectées. Les cartes RAID matérielles atténuent bon nombre de ces problèmes et optimisent les interruptions du système et les commutations de contexte, ce qui libère des ressources du processeur.comme au lieu d'avoir 16 SSD individuels répartis sur deux processeurs, vous n'avez qu'une seule carte de stockage par processeur à gérer.

Notre plan de test se concentre sur deux domaines. le premier est les charges de travail Vdbench mesurant la performance JBOD avec huit SSD passés à l'un ou l'autre R760. sur les lecteurs directs R760 sont huit SSD natifs,alors que sur le HWRAID R760, le PERC 12 passe par huit périphériques de stockage bruts. Les deux sont testés tels quels sans optimisations.La deuxième étape de test montre les performances à l'échelle de la solution PERC 12 d'une configuration simple à une configuration optimisée à deux cartes.

Notre unité d'examen Direct Drives PowerEdge R760 a la configuration suivante:

• Dual Intel Xeon Gold 6430 (32 cœurs/64 fils, base à 1,9 GHz)
• 1 To de mémoire vive DDR5
• 8 disques SSD Solidigm P5520 de 7,68 To génération 4
• RHEL 9

L'unité d'examen HWRAID NVMe PowerEdge R760 est configurée comme suit:

• Dual Intel Xeon Gold 6430 (32 cœurs/64 fils, base à 1,9 GHz)
• 1 To de mémoire vive DDR5
• 16 disques SSD Solidigm P5520 de 7,68 To génération 4
• Pour les appareils à double PERC 12 H965
• RHEL 9

Vdbench analyse de la charge de travail

Lors de l'analyse comparative des dispositifs de stockage, les tests d'application sont les meilleurs, suivis de tests synthétiques.Les tests de synthèse aident les dispositifs de stockage de base avec un facteur de répétabilité qui facilite la comparaison de pommes à pommes entre des solutions concurrentes.Ces charges de travail offrent une gamme de profils de test allant des tests "quatre coins" aux tests communs de taille de transfert de base de données pour tracer les captures provenant de différents environnements VDI.

Ces tests tirent parti du générateur de charge de travail Vdbench typique avec un moteur de script pour automatiser et capturer les résultats sur un grand groupe de tests de calcul.Cela nous permet de répéter les mêmes charges de travail sur différents périphériques de stockage, y compris les tableaux flash et les dispositifs de stockage individuels. Our testing process for these benchmarks fills the entire drive surface with data and then partitions a drive section equal to 25 percent of the drive capacity to simulate how the drive might respond to application workloadsCela diffère des tests d'entropie complets, qui utilisent 100% du disque et les mettent dans un état stable.

Profiles:

• 4K Random Read and Write: 100% de lecture ou d'écriture, 128 fils, 0 à 120% d'iorate
• 64K Sequential Read: 100 pour cent de lecture, 32 fils, 0 à 120 pour cent iorate
• 64K écriture séquentielle: 100 pour cent écriture, 16 fils, 0-120 pour cent iorate
• 4K 70R/30W et 90R/10W Mix aléatoire, 64 fils, 0 à 120% d'iorat

En regardant notre premier test axé sur la bande passante de lecture et de transfert, nous pouvons voir l'avantage du canal PCIe que l'approche Direct Drives a avec 32 voies PCIe par rapport au seul PERC 12 avec 16 voies.Ça fait 41..6 Go/s depuis les lecteurs directs contre 28 Go/s depuis le PERC 12 en mode JBOD.

En passant de la bande passante de lecture à l'écriture, l'avantage des voies PCIe supplémentaires diminue car la vitesse d'écriture du Solidigm P5520 est inférieure à sa vitesse de lecture.Ici, la configuration Direct Drive mesuré 180,3 Go/s par rapport à 20,3 Go/s du PERC 12.

Dans notre charge de travail de lecture 4K aléatoire, les 8 SSD Solidigm P5520 dans le Direct Drive PowerEdge R760 ont mesuré un pic de 5,55M IOPS, comparativement à 4,34M IOPS sur la configuration PERC 12.

Dans l'écriture aléatoire 4K, cette différence se rétrécit à nouveau, les lecteurs directs mesurant 3,96M IOPS contre 4,15M IOPS sur PERC 12.

Dans la première de nos deux charges de travail mixtes, nous regardons un transfert aléatoire 4K avec un écart de lecture/écriture de 70/30.contre le PERC 12 avec 3.66M IOPS. Je suis désolé.

En augmentant le pourcentage de lecture à 90% dans le même test de transfert 4K, nous avons mesuré 5,04M IOPS du serveur Direct Drives contre 3,62M IOPS du système PERC 12.

Analyse de la charge de travail

Pour mesurer les performances des lecteurs des offres Direct Drive et PERC 12 HWRAID de Dell, les critères de référence ont été divisés en les configurations suivantes.Le premier comprenait une configuration JBOD mesurant chaque lecteur en dehors de RAID, RAID10, puis les configurations RAID5.

Pour l'approche Direct Drives, les SSD apparaissent normalement au système d'exploitation; pour le PERC 12, ils sont passés par le HBA en tant que périphériques de stockage bruts.Ces configurations ont été parcourues par un processus de scripting pour préconditionner le flash, effectuer les essais pour lesquels ils ont été conditionnés, et passer au prochain mélange de préconditionnement/charge de travail.

• Préconditionnement séquentiel
• Tests séquentiels sur JBOD, 8DR10, 8DR5 (PERC unique et double)
• Préconditionnement aléatoire
• Tests optimaux aléatoires sur JBOD, 8DR10, 8DR5 (PERC unique et double)
• Tests de reconstruction aléatoires sur le 8DR10, le 8DR5 (PERC simple et double)
• La latence d'écriture aléatoire pour l'optimum et la reconstruction pour 8DR5 (single PERC)

Avec le PERC 12 H965i ayant une fente x16 PCIe Gen4, sa performance maximale sera d'environ 28 Go/s dans une direction, et c'est là que la fente Gen4 se démarque.Dell a adopté une approche unique à cette limite de bande passante en offrant une double configuration PERC 12 dans leur PowerEdge R760Au lieu de 16 compartiments SSD tous connectés à une seule carte, la charge est divisée, chaque PERC 12 contrôlant son propre ensemble de 8 SSD.Cette approche évite la limitation de la bande passante tout en augmentant considérablement le débit maximal disponible sous des charges de travail exigeantes.

En regardant d'abord les performances de transfert séquentiel, nous pouvons voir l'avantage de bande passante que la configuration Direct Drives a, avec une vitesse de lecture mesurant 54.4 Go/s par rapport au seul PERC 12 mesurant 28.1GB/s. La vitesse d'écriture native présente également un avantage, avec 33,4GB/s contre 28,3GB/s de la PERC 12 unique avec huit lecteurs derrière elle.Vous ne verrez pas une énorme différence ici, en général, cette classe de SSD a une vitesse de lecture bien supérieure à la vitesse d'écriture.

En nous concentrant sur les performances de transfert aléatoire, nous commençons à voir un changement dans les avantages de la carte RAID en ce qui concerne l'équilibrage NUMA.Disques SSD P5520 de 68 To mesurés 7.96M IOPS dans notre test de lecture 4K, avec la configuration PERC 12 JBOD mesurant 7M IOPS. La vitesse d'écriture à travers la configuration Direct Drives est tombée à 3.4M IOPS tandis que le PERC 12 a maintenu 5.97M IOPS.Avec la charge de travail OLTP 4K, cela devient encore plus prononcé avec les entraînements directs mesurant 3,6 M IOPS contre 10,2 M IOPS du PERC 12.

Bien que la pensée traditionnelle ait été que le RAID matériel n'a pas de valeur avec les SSD modernes, nous pouvons voir que ce n'est plus le cas.mais c'est une cible mobile sur plusieurs SSD équilibrés sur deux processeurs.

C'est en contraste direct avec la carte PERC 12 HWRAID, qui gère toute cette complexité et se connecte à un seul processeur.la 2e carte PERC dans le Dell PowerEdge R760 se connecte à l'autre processeur, offrant un équilibrage pour les charges de travail plus importantes réparties entre ces deux groupes de disques.C'est pourquoi nous n'avons pas vu de mise à l'échelle linéaire dans certaines zones avec la carte PERC 12 supplémentaire.

Bien que nous n'ayons pas examiné les options RAID logicielles avec la configuration Direct Drives PowerEdge R760, nous avons eu la chance de voir à quel point la configuration RAID fonctionne bien sur PERC 12 dans un état dégradé.Alors que la performance a connu une baisse significative par rapport à sa performance optimale, tant RAID10 que RAID5 ont offert de bonnes performances lors de la reconstruction de leurs groupes RAID.

Bien que les performances optimales du RAID soient un aspect important du choix d'une solution de stockage, voir comment elle fonctionne dans des conditions sous-optimales peut être tout aussi important.Nous avons mesuré la latence d'écriture 4K dans RAID5 dans des conditions optimalesSi les performances ou la latence étaient de prendre un coup massif, la réactivité des applications pourrait devenir un problème.Alors que les performances de reconstruction diminuent par rapport à l'optimum, la latence des performances n'augmente pas par rapport à la ligne de base.

Réflexions finales

La nouvelle carte RAID NVMe PERC12 de Dell change le jeu pour les options de stockage NVMe dans les serveurs PowerEdge.Certains clients ont hésité à passer des SSD SAS ou ont opté pour des lecteurs NVMe connectés à divers SDS ou hyperviseursCependant, l'introduction de la carte PERC 12 a modifié l'équation pour PowerEdge, ce qui en fait une option plus viable.

La raison pour laquelle PERC 12 fonctionne si bien est également attribuable à la disposition du serveur PowerEdge.Cela nous permet d'utiliser les 8 SSD Solidigm avec chaque carteLa connexion de tous les 16 SSD à une seule carte RAID entraînerait une perte de moitié des performances potentielles.

Vous pourriez vous demander, pourquoi pas 24 SSD avec HWRAID? Rappelez-vous que chaque système a un goulot d'étranglement quelque part.donc le x86 dans le serveur devient le facteur de portageSi nous parlons d'une solution en cluster, alors nous allons également fixer le réseau. Une poignée de SSD peut facilement remplir 200GbE ou même 400GbE. Avec des capacités SSD maintenant dépassant 30,72TB,il y a moins de besoin d'avoir un serveur plein de disques pour les problèmes de capacité du système ainsi.

Si vous lisez notre critique de la carte RAID de la série Broadcom 9600,Nous avons commencé assez sceptique que le nouveau silicium fournirait réellement toute la résilience des données et de reconstruire les avantages de HWRAID sans genouillis le profil de performance NVMe SSDNous avons été agréablement surpris par les résultats de cette revue et encore plus ici, avec PERC 12 étant en mesure de doubler dans le R760 pour obtenir deux fois plus de performance de haut niveau.Alors que les lecteurs directs Dell peuvent encore être préférés dans de nombreux cas d'utilisation, comme le stockage défini par logiciel, l'option PERC 12 devrait être extrêmement populaire pour la plupart des cas d'utilisation d'entreprise.

La Commission a examiné les informations fournies par les autorités chinoises.
Sandy Yang, directeur de la stratégie mondiale
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