ESG: Dell EMC PowerMax und SCM verbessern die ... · entwickelt. Wichtige NVMe-Funktionen für maximale Performance und niedrigste Latenz sind die Durchführung einer weitaus größeren
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Höhere Performance und niedrigere Latenz mit End-to-End-NVMe und Storage Class Memory als persistentem Speicher
Von Kerry Dolan, Senior IT Validation Analyst September 2019 Die vorliegende technische Validierung von ESG wurde von Dell EMC in Auftrag gegeben. Die Verbreitung erfolgt mit Genehmigung von ESG.
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Technische Validierung
Dell EMC PowerMax und SCM mit Unterstützung durch Intel Optane Technologie mit 2 Ports bieten in Kombination eine verbesserte Gesamtsystemperformance
Technische Validierung: Dell EMC PowerMax und SCM mit Unterstützung durch Intel Optane Technologie mit 2 Ports 2
Wichtige Rolle der Architektur............................................................................................................................................ 4
Der Unterschied mit NVMe-Laufwerken ......................................................................................................................... 4
Das Neueste: FC-NVMe-Front-end und ein persistenter SCM-Tier mit Unterstützung durch Intel Optane Technologie ... 4
Technische Validierung von ESG ............................................................................................................................................. 6
Performancevergleich zwischen NAND- und SCM-Laufwerken: ...................................................................................... 7
Tests auf Anwendungsebene .............................................................................................................................................. 7
Skalierungstests mit gemischten Workloads ................................................................................................................... 8
QoS-Tests mit gemischten Workloads ........................................................................................................................... 10
Die ganze Wahrheit ............................................................................................................................................................... 12
Technische Validierungen von ESG
Technische Validierungen von ESG sollen IT-Experten über IT-Lösungen informieren, die für Unternehmen jeder Art und Größe geeignet sind. Technische Validierungen von ESG sind nicht dafür vorgesehen, den Bewertungsprozess vor der Kaufentscheidung zu ersetzen, sondern sollen lediglich Einblicke in diese neuen Technologien vermitteln. Unser Ziel ist es, einige nützlichere Funktionen von IT-Lösungen zu erkunden und zu zeigen, wie sie bei der Lösung echter Kundenprobleme und der Identifizierung der Bereiche, die Verbesserung benötigen, verwendet werden können. Die Sicht von Drittanbietern des Experten des Teams von ESG Validation basiert auf unseren eigenen praktischen Tests, sowie auf Interviews mit Kunden, die diese Produkte in Produktionsumgebungen verwenden.
Technische Validierung: Dell EMC PowerMax und SCM mit Unterstützung durch Intel Optane Technologie mit 2 Ports 3
In diesem Bericht wird das ESG-Audit der Performancetests des neuesten PowerMax-Systems von Dell EMC mit End-to-
End-NVMe und -SCM sowie Unterstützung durch Intel Optane Technologie mit 2 Ports dokumentiert, das die hohe
Performance und niedrige Latenz bietet, die für heutige Echtzeitanwendungen erforderlich sind.
Hintergrund
Unternehmen sammeln wachsende Mengen an Daten, die nicht nur in geschäftsorientierten Anwendungen wie OLTP
(Online Transaction Processing), Oracle und SQL Server, sondern auch für Kundeneinblicke und Geschäftstrends eingesetzt
werden. In der ESG-Studie gaben 48 % der IT-Entscheidungsträger an, dass primäre Produktionsdaten und sekundäre
Daten jährlich um mehr als 30 % wachsen.1 Wachsende geschäftliche Anforderungen und die zunehmende IT-Komplexität
machen es schwierig für die IT, optimierte Rechenzentren zu entwerfen, die das Maß an Performance, Skalierbarkeit,
Effizienz und Flexibilität bieten, die für den Erfolg erforderlich sind.
Speicher, der früher als statischer, im Hintergrund stattfindender IT-Prozess betrachtet wurde, spielt heute eine
entscheidende Rolle für den geschäftlichen Erfolg. Die richtige Speicherinfrastruktur kann die optimale Mischung aus
Performance, Effizienz, Cloud-Funktionen und Kosten bereitstellen. Bei der Frage, welche Aussage die Rolle der
Datenspeichertechnologie im IT- und Geschäftsbetrieb ihres Unternehmens am besten beschreibt, stimmten 53 % der
Teilnehmer an der ESG-Umfrage zu, dass Speicher strategisch wichtig ist und effektive Speicherstrategien entscheidend
für ihre Kernanwendungen und -geschäftsprozesse sind.2
Abbildung 1: Die strategische Rolle von Speicher
Quelle: Enterprise Strategy Group
1 Quelle: Ergebnisse der ESG Master Survey, Copy Data Management Trends, März 2018. 2 Quelle: Ergebnisse der ESG Master Survey, 2017 General Storage Trends, November 2017.
Strategisch: Effektive Speicherstrategien sind für Kernanwendungen/-
geschäftsprozesse entscheidend und können
zu einem Wettbewerbsvorteil für
unser Unternehmen führen, 53 %
Taktisch: Speicher ist ein wichtiger Bestandteil
unseres IT-Betriebs, wird aber nicht als
strategisches Tool oder strategische Ressource
angesehen, 39 %
Zweitrangig: Speicher ist notwendig, aber wir
denken nicht viel darüber nach, wenn wir
nicht gerade neue Kapazität hinzufügen
müssen, 6 %
Weiß nicht/keine Meinung, 2 %
Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Rolle, die Datenspeichertechnologie im IT- und Geschäftsbetrieb Ihres Unternehmens spielt? (Prozent der Befragten, N = 356)
Das Hinzufügen eines Front-end-Fibre-Channel-NVMe-I/O-Moduls mit 32 Gbit/s ermöglicht End-to-End-NVMe für
schnellste Cacheleseperformance und niedrigste Latenz. Die Ausführung des NVMe-Protokolls über ein Fibre-Channel-
SAN mit Connectrix-Switchen und PowerPath erleichtert Unternehmen die Einführung dieser Verbesserungen.
SCM-Laufwerke bieten eine ähnliche Performance wie flüchtiger DRAM-Arbeitsspeicher, aber als persistenter
Datenträger wie NAND-Flash. PowerMax bietet die Option, SCM-Laufwerke mit Intel Optane SSDs mit 2 Ports als
persistenten Speicher-Tier hinzuzufügen. Das reduziert nicht nur die Leselatenz des Laufwerks, sondern sorgt auch für
eine kurze Antwortzeit bei Lesevorgängen unter der Belastung umfangreicher Schreibvorgänge auf den Laufwerken –
eine Verbesserung gegenüber NAND-Flash, dessen Leselatenz bei umfangreichen Schreibvorgängen beeinträchtigt
wird. Die meisten Unternehmen werden diese Laufwerke für bestimmte Anwendungsbeispiele wie Echtzeitanalysen
und anspruchsvolle OLTP-Vorgänge in den Bereichen Finanzen, Telekommunikation, Einzelhandel, Betrugserkennung
usw. einsetzen.
Diese Verbesserungen unterstützen das PowerMax-Architekturkonzept, das darauf basiert, den Cache optimal zu nutzen,
um Lese- und Schreibvorgänge auf dem Host zu beschleunigen, und die Latenz zu verringern, wenn von den Back-end-
Laufwerken auf Daten zugegriffen wird. Diese leistungsstarke Kombination aus den schnellsten Protokoll- und
Laufwerkstechnologien mit automatisiertem Tiering ermöglicht ein Array, das nicht nur maximale Leistung bietet, sondern
auch die Möglichkeit, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Performance und Kosten zu schaffen. Workloads, die die
höchste Performance benötigen, können über diese verfügen, während andere Workloads nicht mit unnötigen Kosten
belastet werden.
PowerMax bietet die folgenden weiteren Funktionen:
Eine integrierte Engine für maschinelles Lernen für eine automatisierte Datenplatzierung ohne Overhead. Diese Engine analysiert die I/O-Vorgänge und verwendet vorausschauende Analysen zur Optimierung von Performance und Kosten, indem Daten zum besten Datenträger (Flash oder SCM) zugewiesen werden und entschieden wird, wann bei sehr aktiven Datenvolumen eine Komprimierung/Deduplizierung umgangen wird, um Performanceengpässe zu vermeiden; Nutzer können Anwendungen priorisieren und in dieser Automatisierung enthaltene Servicelevel zuweisen.
Lineare Skalierbarkeit mit NVMe over Fabrics bei Skalierung von 2 auf 8 Bausteine, wobei jeder Port auf alle DIMM- und Back-end-Laufwerke zugreifen kann.
Extreme Effizienz mit globaler Inline-Deduplizierung und -Komprimierung, einschließlich einer durch das Dell EMC Future-Proof Customer Loyalty Program garantierten 3:1-Datenreduzierung.
Hardwarebasierte, FIPS 140-2-validierte Data-at-Rest-Verschlüsselung und manipulationssichere Auditprotokolle für hohe Sicherheit.
Integriertes Kopierdatenmanagement.
Unterbrechungsfreie Datenmigrationen.
HTML 5-basierte, intuitive Unisphere-Managementoberfläche.
Data-Protection-Optionen, darunter speicherplatzeffiziente SnapVX-Snapshots, RecoverPoint für eine Recovery auf einen beliebigen Point-in-Time, hohe Verfügbarkeit mit SRDF Metro und direkte Backups auf Dell EMC Data Domain.
Andere Softwareoptionen, darunter CloudIQ-Speichermonitoring und -analysen, PowerPath-Multipathing sowie Kennzahlen und Reportingtools für das Speicherressourcenmanagement.
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Performancevergleich zwischen NAND- und SCM-Laufwerken:
Für die Back-end-Laufwerkstests wurde mithilfe eines PowerMax 8000-Systems mit einer einzelnen Engine die
Performance von NAND-Flash mit der eines SCM-Laufwerks verglichen. Workloads wurden so konfiguriert, dass der Cache
umgangen wurde, um sicherzustellen, dass die Back-end-Laufwerke getestet werden.
Bei einer 8-KB-I/O-Workload mit zufälligen Lesevorgängen und der Verwendung von NVMe-NAND-Laufwerken lag die
Antwortzeit mit 100.000 IOPS bei 0,2921 ms. Bei Verwendung von NVMe-SCM-Laufwerken mit Intel Optane SSDs lag
die Antwortzeit mit 100.000 IOPS bei 0,2162 ms, was eine um 26 % niedrigere Latenz bedeutet.
Ein schreibintensiver Test mit zufälligen 8-KB-Lesevorgängen und zufälligen 128-KB-Schreibvorgängen zeigte, dass
NAND-Flash-Laufwerke bis zu 5.000 IOPS bereitstellen, während SCM mit Intel Optane SSDs bis zu 30.000 IOPS bot,
500 % mehr als die NAND-IOPS.
Tests auf Anwendungsebene
ESG hat Tests auf Anwendungsebene sowohl für die Skalierung als auch für QoS validiert. In der Testumgebung wurde ein
PowerMax 8000-System mit einer einzelnen Engine, 2 32-Gbit/s-FC-NVMe-Directors, 1 TB gespiegeltem Rohcache und der
von 30 NAND-Flash-Laufwerken und 8 SCM-Laufwerken mit Intel Optane Technologie und 2 Ports bereitgestellten
Speicherkapazität verwendet. Die Hosts für diese Tests waren 2 Dell EMC PowerEdge R740-Server mit 24 Cores und jeweils
256 GB RAM, auf denen PowerPath 7.0 ausgeführt wurde.
Oracle-Workloads wurden mit der öffentlich verfügbaren SLOB-Version 2.4 (Silly Little Oracle Benchmark) ausgeführt. SLOB
ist ein Kit für die Erzeugung von Oracle-I/O-Workloads, das verwendet wird, um die Eignung einer Hardwareplattform für
Oracle-Datenbankbereitstellungen zu messen, die eine hohe I/O-Performance benötigen. Die SLOB-Tests wurden mit SLES
15 und der Oracle-Datenbank-/Grid-Infrastruktur Version 19c durchgeführt.
SQL Server-Workloads wurden mithilfe von HammerDB Version 2.23 ausgeführt, einem Open-Source-
Branchenstandardtool für das Testen und Benchmarking der Datenbankauslastung. Bei der mit HammerDB getesteten
Workload wird die Aktivität von Nutzern in einem typischen Onlinebrokerunternehmen beim Generieren von
Handelsabschlüssen sowie der Durchführung von Kontoabfragen und Marktforschungsaktivitäten emuliert. Die
HammerDB-Tests wurden unter RHEL 8.0 und SQL Server 2017 ausgeführt.
Bedeutung
Um wettbewerbsfähig bleiben zu können, müssen Enterprise-IT-Abteilungen heute eine schnelle Performance bereitstellen, damit sie die Anforderungen von Anwendungen in Echtzeit unterstützen können.
ESG hat bestätigt, dass die neuesten PowerMax 8000-Systeme mit einer einzelnen Engine mit einem 32-Gbit/s-FC-NVMe-Director und SCM mit Intel Optane Laufwerken mit 2 Ports 500 % mehr Schreib-IOPS, 100 % mehr Bandbreite und eine um 26 % niedrigere Latenz bieten als der 16-Gbit/s-Director und NAND-Flash-Laufwerke. Diese Funktionen ermöglichen es Unternehmen, mehr Arbeit mit derselben Stellfläche zu erledigen. Gleichzeitig können sie die Gesamtbetriebskosten (TCO) durch ein konsolidiertes Management reduzieren und die Node-basierten Lizenzierungskosten für Anwendungen wie Oracle senken.
In Abbildung 5 und Tabelle 2 ist gezeigt, dass Oracle-IOPS bei 242.000 begannen und um 12 % sanken, als die SQL-Workload
hinzugefügt wurde. Anschließend erhöhten sie sich jedoch um 5 %, als der SQL-Servicelevel auf Silver herabgesetzt wurde,
und um weitere 5 %, nachdem der SQL-Servicelevel auf Bronze gesenkt wurde. Die Oracle-Antwortzeit blieb während des
Tests extrem niedrig (nicht mehr als eine halbe Millisekunde).
Die SQL-IOPS begannen bei 90.000 bei einem nicht beschränkten Servicelevel, fielen aber um 46 % nach Zuweisung des
Silver-Servicelevels und um weitere 59 % nach Absenkung des Servicelevels auf Bronze. Die SQL-Antwortzeit begann mit
0,3 ms niedrig, stieg aber auf 2 Millisekunden nach Reduzierung des Servicelevels auf Silver und auf 5 Millisekunden nach
Absenkung auf Bronze.
Diese Tests zeigen, dass bei der Workload mit hoher Priorität hohe IOPS und eine niedrige Latenz aufrechterhalten
wurden, während der Workload mit niedrigerer Priorität weiterhin mit geringerer Performance funktionierte.
Bedeutung
Unternehmensanwendungen wie Oracle und SQL Server unterstützen Unternehmen tagtäglich und benötigen eine hohe Performance für Workloads wie OLTP und Echtzeitanalysen. Um die erforderlichen enormen Datenmengen zu erfassen und einen nahezu sofortigen Datenzugriff für Anwendungen wie Onlineaktienhandel, Betrugserkennung, Interaktionen mit Einzelhandelskunden und ähnliche bereitzustellen, müssen diese Anwendungen von einer Speichergrundlage der Enterprise-Klasse unterstützt werden. Eine umfangreiche Konsolidierung gemischter Workloads kann die Kosteneffizienz erhöhen, solange für erfolgskritische Workloads die höchste Performance sichergestellt ist.
ESG hat bestätigt, dass das neueste PowerMax 8000-System mit End-to-End-NVMe und SCM sowie Unterstützung durch Intel Optane Laufwerke mit 2 Ports eine extrem niedrige Latenz (weniger als ein Viertel einer Millisekunde) für gemischte Oracle- und SQL Server-Workloads aufrechterhalten kann, während die IOPS gleichzeitig stiegen. Oracle-Protokolldateien zeigten keinen I/O-Engpass an und die SQL-Transaktionen pro Minute wurden gemäß den erhöhten IOPS skaliert. Diese Ergebnisse und die in der Praxis bewährte Skalierbarkeit von PowerMax durch Hinzufügen von Engines bestätigen, dass PowerMax Hunderttausende von Kunden und Millionen von Transaktionen pro Minute unterstützen kann.
Wir haben außerdem bestätigt, dass dieses Arrays eine Performance mit höchster Priorität auf Basis von Servicelevel-Zuweisungen in Umgebungen mit gemischten Workloads bereitstellen kann. Anwendungen mit niedrigerer Priorität können gleichzeitig ausgeführt werden, aber für eine Workload mit hoher Priorität werden IOPS und Antwortzeiten unabhängig von anderen Aktivitäten aufrechterhalten. Dies ermöglicht die Konsolidierung auf einem einzigen Array ohne Beeinträchtigung der Anwendungsleistung.
Technische Validierung: Dell EMC PowerMax und SCM mit Unterstützung durch Intel Optane Technologie mit 2 Ports 12
Die Enterprise Strategy Group ist ein IT-Analyse-, Forschungs-, Prüfungs- und Strategieunternehmen, das Marktforschung betreibt und der globalen IT-Community wertvolle Einblicke liefert.