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运行 Data ONTAP 8 集群模式的 FAS6200:性能和可扩展性

2011 年 11 月 1 日,NetApp 使用 NetApp® FAS6200 系列系统(运行 Data ONTAP® 8 集群模式)在 SPECsfs2008 NFS 基准测试中创造了新记录。NetApp 在将使用的基础架构减少一半的情况下,实现了每秒超过 1500000 次 SPECsfs2008_nfs.v3 操作的速度,与之前保持最好记录的产品相比,性能提升了 35%。

本文介绍 Data ONTAP 如何提供 HPC 级性能,以及您需要的丰富的 NetApp 功能集。首先,我们将介绍一些关于集群模式的背景知识,然后讨论最近完成的基准测试。此基准测试不仅展示了 NetApp 解决方案一流的性能,还展示了其在扩展集群时可实现的极高可扩展性。

集群模式基础知识

正如您可能已经了解到的,Data ONTAP 8 将 Data ONTAP 7G 和 Data ONTAP GX 的各种功能合并到具有以下两种不同工作模式的单个代码库中:7 模式,可提供与 Data ONTAP7.3.x 相同的功能;集群模式,可支持具有全局命名空间和集群文件系统的多控制器配置。因此,您可借助 Data ONTAP 8 按企业所需的方式纵向或横向扩展存储容量和提高性能。

对于集群模式,基本组件是常见的标准 FAS 或 V 系列 HA 对(“主动 - 主动”配置,正常运行情况下每个控制器负责一半的磁盘。在发生故障时,其中一个控制器将接管另一个控制器的工作负载)。HA 对中的每个控制器称为一个“节点”;通过专用的 10 千兆以太网 (10GbE) 集群互连,可将多个 HA 对整合到一个集群中。此互连具有冗余性,可提高可靠性,并且适用于集群通信和数据迁移。

在集群模式中使用的基本组件不必完全相同,您可以使用已有的 FAS HA 对来构建集群。在需要扩展性能时,您可以向集群添加新的 FAS 系统。此外,也可以根据需要在不中断运行的情况下从集群中“移出”旧系统。

要了解关于 Data ONTAP8 集群模式的更多信息,请参阅最新的 NetApp 技术报告

集群模式系统由同构或异构(如图所示)FAS 和(或)V 系列存储系统组成,支持各种存储访问协议。

图 1) 集群模式系统由同构或异构(如图所示)FAS 和(或)V 系列存储系统组成,支持各种存储访问协议。

领先的 SPECsfs 测试结果

现在,您已了解有关集群模式的基础知识,接下来我们将说明获得 SPECsfs 基准测试结果的具体配置。如果您花时间查阅各种基准测试,会发现很多记录是在使用非常规环境系统的情况下获得的。对于此测试,我们希望使用一个可轻松配置并能够在数据中心的实际条件下运行的配置。

我们用于测试的存储系统包括:

  • 24 个 FAS6240 存储控制器(12 个 HA 对)
  • 每个控制器都具有一个 512 GB 的闪存模块
  • 在 RAID-DP® RAID 组中总共配置了 1728 个磁盘驱动器(每个控制器对应 72 个磁盘)

我们选择的是 FAS6240(FAS6200 企业存储系列的中型平台),因为它比较典型。最高端的 FAS6280 在相同测试条件下应该会提供更高性能。

单个 FAS6240 控制器最多可支持 3 TB 的闪存,因此,相比于典型数据中心配置的部署而言,将每个集群节点限制到一个 512 GB 卡是最小规模的部署。与最近一些 SPECsfs 测试配置中部署的大量固态磁盘驱动器 (SSD) 相比,这也是最保守的部署。

同样地,仅为每个控制器配置 72 个驱动器也是很低的配置,因为一个 FAS6240 控制器最多可支持 1440 个驱动器。使用的磁盘是 450 GB15K SAS 驱动器。需要注意的是,我们在所有测试中都启用了 RAID-DP — NetApp 双奇偶校验 RAID6 实现形式。这是为了符合标准的客户实践(RAID-DP 是 NetApp 默认项),而这与其他很多使用镜像技术以避免使用 RAID 的 SPECsfs 测试显著不同。

图 2 所示的是 SPECsfs2008 测试结果。端点处的最大吞吐量为 1512784 次 SPECsfs2008_nfs.v3 操作/秒,总响应时间 (ORT) 或平均延迟时间为 1.53 毫秒(虚线)。您可以在 SPEC 网站上查看完整的 NetApp SPECsfs2008 测试结果。如果您熟悉 SPECsfs,会发现此集群展示的配置文件与独立存储系统的配置文件非常相似。在吞吐量较小时,集群的响应时间(满足请求所需的时间)更短。随着负载的增加,响应时间也逐渐增长。

多年来,快速的响应速度一直是 NetApp 的制胜法宝,而这次的测试结果表明 NetApp 仍保持着这一领先优势,而且这还是在未优化数据访问的情况下获得的。事实上,我们的测试环境在这方面的优化可能是最少的。测试客户端从任何集群节点上请求数据,不受数据实际存储位置的影响。这意味着,在任何单个节点收到的请求中,平均 24 个请求中就有 23 个是节点外的数据。在实际环境中,这意味着是对延迟敏感的工作负荷(如 Microsoft® Exchange、数据库应用程序和虚拟机)将在 NetApp 集群中高效地运行。

显示了吞吐量(单位:SPECsfs 操作数/秒)和客户端响应时间的 Data ONTAP8.1 集群模式 SPECsfs 结果。最大吞吐量为 1512784 次操作/秒。虚线显示总响应时间 (ORT) 为 1.53 毫秒。

图 2) 显示了吞吐量(单位:SPECsfs 操作数/秒)和客户端响应时间的 Data ONTAP8.1 集群模式 SPECsfs 结果。最大吞吐量为 1512784 次操作/秒。虚线显示总响应时间 (ORT) 为 1.53 毫秒。

线性可扩展性

在实际情况中,很多用户当前并不需要速度达到 1500000 次 SPECsfs 操作的存储集群。但是他们可能需要实现无法通过任何单个存储系统获得的性能。鉴于目前大规模虚拟化、云计算和海量数据的趋势,您可能需要更快地提高性能。为此,我们也希望测试 NetApp 集群的可扩展性。

除了上述 24 节点的 SPECsfs2008 结果,我们还发布了使用 4 节点8 节点12 节点16 节点20 节点 的 FAS6240 系统集群所得到的中间结果。在所有情况下,每个节点的配置都与前面所示的 24 节点下的配置相同:每个控制器节点 512 MB 闪存和 72 个磁盘。

如图 3 所示,随着节点的增多,性能也得到线性提升,而 ORT 则在所有配置测试中保持稳定。

集群大小与 SPECsfs2008 吞吐量及总响应时间

图3) 集群大小与 SPECsfs2008 吞吐量及总响应时间。

这意味着您可以获得极佳的扩展性,以后您扩建集群时,不但可实现预期的性能提升,而且不会导致相应时间过长而对延迟敏感的应用程序造成负面影响。

结论

最新的 NetApp SPECsfs2008 NFS 基准测试结果证明了其领先的性能和线性可扩展性。运行 Data ONTAP8 集群模式的 FAS6200 系统可为主流 IT 带来 HPC 级的存储性能。除了高性能和低延迟外,集群模式还提供完整的 NetApp 存储效率和数据保护产品组合、无中断运行 (NDO)、广泛的合作伙伴生态系统集成,以及对安全多租户和云环境的完整支持。

无论您是选择 FAS 系统还是选择 V 系列,Data ONTAP 8 集群模式都可为您提供“始终可用”的可靠性以实现无中断运行、极高的灵活性使您领先于市场变化,以及拓展业务所需的运营效率。

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Chris Lemmons
工作负载工程部
高级经理


在其 28 年的 IT 行业经历中,Chris 将很多时间用于了解计算机和存储性能的微妙之处。他最初在 Data General 工作,之后在 Ziff-Davis 和 VeriTest 供职。自从 7 年前加入 NetApp 以来,他一直专注于存储性能领域,特别是各种企业应用环境,包括 Oracle®、Exchange 和 VMware®



Bhavik Desai
NetApp
性能工程师


在 Clemson 大学获得计算机科学硕士学位后,Bhavik 就开始在 NetApp 工作。他在 NetApp 的 3 年中一直专注于各种 NetApp 存储技术的性能,包括 Exchange、VMware 和 Hyper-V™。他最近的工作主要集中在行业标准 基准测试,如 SPECsfs2008 和 SPC-1。


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NetApp 与竞争对手

另外两家公司已发布每秒 100 万次操作的 SPECsfs2008 NFS 基准测试结果。其中一家采用了以 HPC 为中心的解决方案,另一家在第三方存储阵列的基础上采用了缓存设备。然而,我们相信只有 NetApp,才能提供具有企业环境所需的 HPC 级性能、可扩展性、存储效率及集成数据保护功能的领先的统一存储组合。

您可以查看 NetApp TR-3990,了解 NetApp 测试结果与最近发布的一个结果之间的详细对比。NetApp 的 Dimitris Krekoukias 最近发布的一篇博文也深入分析了 SPECsfs 测试结果。


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