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FAS6200 con Data ONTAP 8 Cluster Mode: rendimiento y escalabilidad

El 1 de noviembre de 2011, NetApp estableció un récord en el benchmark SPECsfs2008 NFS con sistemas de la serie FAS6200 de NetApp® que ejecutaban Data ONTAP® 8 en Cluster Mode. NetApp logró más de 1,5 millones de operaciones por segundo en SPECsfs2008_nfs.v3, lo que supuso un aumento del rendimiento del 35% con respecto al récord anterior, pero con menos de la mitad de la infraestructura.

En este artículo, explicamos cómo Data ONTAP proporciona un rendimiento HPC combinado con el amplio conjunto de funcionalidades a las que NetApp ya nos tiene acostumbrados. Tras una introducción sobre Cluster Mode, hablaremos de la prueba en sí, que no solo demostró un rendimiento de alto nivel, sino que probó una gran escalabilidad con respecto al crecimiento del clúster.

Conceptos básicos de Cluster Mode

Como probablemente ya sabe, Data ONTAP 8 combina las funcionalidades de Data ONTAP 7G y Data ONTAP GX en una base de código único con dos modos de funcionamiento diferenciados: 7-Mode, con una capacidad equivalente a la de versiones de Data ONTAP 7.3.x; y Cluster Mode, que admite configuraciones de varias controladoras con un espacio de nombres global y un sistema de archivos organizados en clústeres. De este modo, Data ONTAP 8 permite la escalabilidad horizontal o vertical de la capacidad de almacenamiento y el rendimiento, dependiendo de lo que más se adapte a su caso concreto.

Con Cluster Mode, los componentes básicos son los pares de alta disponibilidad V-Series o FAS estándar que ya conoce (configuración activo-activo, en la que cada controladora es responsable de la mitad de los discos en funcionamiento normal y asume el flujo de trabajo de la otra controladora en caso de fallo). Cada una de las controladoras de un par de alta disponibilidad se conoce como «nodo» de clúster. Varios pares de alta disponibilidad se unen en un clúster mediante una interconexión dedicada 10 Gigabits Ethernet (10 GbE). Esta interconexión es redundante por razones de fiabilidad y se utiliza tanto para establecer la conexión con el clúster como para mover los datos.

Los elementos básicos de Cluster Mode no tienen por qué ser iguales y se puede crear un clúster con los pares de alta disponibilidad FAS existentes. A la hora de escalar el rendimiento, puede agregar un sistema FAS nuevo al clúster y retirar los anteriores, si fuera necesario, sin causar interrupciones.

Si quiere información adicional sobre Data ONTAP 8 Cluster Mode, consulte este informe técnico de NetApp.

Un sistema Cluster Mode está compuesto por sistemas de almacenamiento V-Series o FAS homogéneos o heterogéneos (ver imagen) y es compatible simultáneamente con todos los protocolos de acceso de almacenamiento.

Figura 1) Un sistema Cluster Mode se compone de sistemas de almacenamiento V-Series o FAS homogéneos o heterogéneos (tal como se muestra) y es compatible simultáneamente con todos los protocolos de acceso de almacenamiento.

Los mejores resultados de SPECsfs

Ahora que conoce los conceptos básicos de Cluster Mode, veremos con qué configuración hemos alcanzado extraordinarios resultados en las pruebas de rendimiento SPECsfs. Si conoce este tipo de examen, sabrá que muchos de los récords se logran utilizando sistemas que probablemente nunca salgan del laboratorio de pruebas. Para estas pruebas, quisimos utilizar una configuración que pudiera implementarse fácilmente en condiciones reales de un centro de datos.

Nuestro sistema de almacenamiento de prueba estaba compuesto de los siguientes elementos:

  • 24 controladoras de almacenamiento FAS6240 (12 pares de alta disponibilidad)
  • Un módulo Flash Cache de 512 GB por controladora
  • Un total de 1728 unidades de disco (72 discos por controladora) configuradas en grupos RAID de RAID-DP®

Se eligió FAS6240 (la plataforma intermedia de la serie de almacenamiento para empresas FAS6200) por tratarse de una opción habitual. Cabría esperar que el rendimiento del sistema más avanzado de la gama, FAS6280, fuera superior en las mismas circunstancias.

Cada controladora FAS6240 admite hasta 3 TB de Flash Cache, por lo que limitar cada nodo de clúster a una sola tarjeta de 512 GB es, sin duda, un desperdicio, si se compara con la configuración que podría ponerse en marcha en un centro de datos típico. También resulta una opción bastante modesta si se tiene en cuenta el gran número de unidades de disco de estado sólido (SSD) que se han utilizado en algunas configuraciones de pruebas SPECsfs recientes.

Del mismo modo, 72 unidades por controladora parece una cifra demasiado baja, ya que una sola controladora FAS6240 puede admitir hasta 1440 unidades. Para los discos, se utilizaron unidades SAS de 450 GB a 15 000 rpm. Es importante señalar que se utilizó RAID-DP, la implantación de RAID 6 de doble paridad de NetApp, en todas las pruebas. En la práctica, muchos clientes utilizan habitualmente RAID-DP (opción predeterminada de NetApp). Sin embargo, no se ha utilizado en un gran número de pruebas SPECsfs realizadas por otros, que utilizan mirroring para evitar los costes de RAID.

La figura 2 muestra un gráfico con los resultados de SPECsfs2008. El rendimiento máximo en el terminal fue de 1 512 784 operaciones por segundo en SPECsfs2008_nfs.v3, con un Tiempo de Respuesta Total (TRT), o latencia media, de 1,53 milisegundos (línea discontinua). Puede ver todos los resultados de SPECsfs2008 de NetApp en la página web de SPEC. Si está familiarizado con SPECsfs, se dará cuenta de que el clúster muestra un perfil muy similar al de un sistema de almacenamiento independiente. Con cifras de rendimiento más bajas, el clúster muestra un menor tiempo de respuesta (el tiempo necesario para satisfacer una solicitud), que aumenta de forma gradual a medida que se incrementa la carga.

Los reducidos tiempos de respuesta han sido siempre una de las señas de identidad de NetApp. Estos resultados no hacen sino confirmar ese hecho, a pesar de no haber intentado optimizar el acceso a los datos en estas pruebas. De hecho, el entorno de las pruebas fue probablemente el menos adecuado en este sentido, puesto que los clientes solicitaban datos de cualquier nodo de clúster, independientemente del lugar donde estuvieran almacenados. Esto significa que una media de 23 de cada 24 solicitudes recibidas por un mismo nodo eran de datos no ubicados en él. En situaciones reales, esto implica que las cargas de trabajo sensibles a la latencia, como Microsoft® Exchange, bases de datos y máquinas virtuales, serían más eficientes con clústeres de NetApp.

Resultados de las pruebas SPECsfs de Data ONTAP 8.1 Cluster Mode, que muestran el rendimiento en operaciones por segundo de SPECsfs frente al tiempo de respuesta del cliente. El rendimiento máximo fue de 1 512 784 operaciones por segundo. La línea discontinua muestra un tiempo de respuesta total de 1,53 milisegundos.

Figura 2) Resultados de las pruebas SPECsfs de Data ONTAP 8.1 Cluster Mode, que muestran el rendimiento en operaciones por segundo de SPECsfs frente al tiempo de respuesta del cliente. El rendimiento máximo fue de 1 512 784 operaciones por segundo. La línea discontinua muestra un tiempo de respuesta total de 1,53 milisegundos.

Escalabilidad lineal

Es cierto que, de momento, es poco probable que necesite un clúster de almacenamiento capaz de realizar 1,5 millones de operaciones por segundo de SPECsfs. Sin embargo, puede que sí necesite más rendimiento del que puede obtener de cualquier sistema de almacenamiento independiente. Dada la actual tendencia hacia la virtualización masiva, cloud computing y grandes volúmenes de datos, es muy posible que sus necesidades de rendimiento aumenten a más velocidad de lo que imagina. Por ello, también quisimos probar la escalabilidad de los clústeres de NetApp.

Además del resultado de la prueba SPECsfs2008 con 24 nodos que hemos visto anteriormente, se publicaron cinco resultados intermedios obtenidos utilizando clústeres de sistemas FAS6240 de 4, 8, 12, 16 y 20 nodos. En todos los casos, la configuración fue la misma que la utilizada para el modelo de 24 nodos y mostrada anteriormente: 512 MB de Flash Cache y 72 discos por nodo de controladora.

Como se puede ver en la figura 3, la escalabilidad del rendimiento a medida que se agregan nodos es extremadamente lineal, mientras que el TRT permanece constante para todas las configuraciones probadas.

Comparación del tamaño de clúster con los resultados de SPECsfs2008 y el tiempo de respuesta total.

Figura 3) Comparación del tamaño de clúster con los resultados de SPECsfs2008 y el tiempo de respuesta total.

Esto significa que podrá obtener una escalabilidad óptima a medida que aumente el tamaño del clúster con el paso del tiempo. Del mismo modo, la mejora de los resultados de rendimiento es predecible y no se producirá un incremento inaceptable del tiempo de respuesta (que perjudicaría a las aplicaciones sensibles a la latencia).

Conclusión

Los recientes resultados de NetApp en las pruebas SPECsfs2008 NFS demuestran un rendimiento único y una escalabilidad lineal. Los sistemas FAS6200 que ejecutan Data ONTAP 8 Cluster Mode ofrecen un rendimiento de almacenamiento HPC a los entornos de tecnología generales. Además de un alto rendimiento y una baja latencia, el modo de clúster ofrece toda la gama de soluciones de protección de datos y eficiencia del almacenamiento de NetApp, así como operaciones sin interrupciones (NDO, Nondisruptive Operations), integración con un amplio ecosistema de partners y total compatibilidad con entornos de cloud y multi-tenancy seguro.

Tanto si elige sistemas FAS como V-Series, Data ONTAP 8 Cluster Mode le ofrece fiabilidad permanente para operaciones ininterrumpidas; una flexibilidad extraordinaria para afrontar los cambios del mercado; y la eficiencia operativa que necesita para hacer crecer su negocio.

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Chris Lemmons
Director Sénior
Workload Engineering


Chris ha dedicado la mayor parte de sus 28 años de experiencia en el sector de la tecnología al estudio del rendimiento de los equipos y el almacenamiento. Comenzó su carrera profesional en Data General, para continuar posteriormente en Ziff-Davis y Veritest. Desde que entró a formar parte de NetApp hace siete años, su trabajo se ha centrado casi exclusivamente en el rendimiento del almacenamiento, con especial atención a los entornos de aplicaciones, como Oracle®, Exchange y VMware®.



Bhavik Desai
Técnico de Rendimiento
NetApp


Bhavik comenzó a trabajar en NetApp al finalizar sus estudios universitarios, tras completar un máster en Informática en la Universidad de Clemson. En sus tres años en NetApp, ha centrado su actividad profesional en el rendimiento de diversas tecnologías que utilizan almacenamiento de NetApp, como Exchange, VMware y Hyper-V™. Últimamente se centra en pruebas de rendimiento específicas del sector, como SPECsfs2008 y SPC-1.


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NetApp y la competencia

Existen otras dos empresas que han obtenido recientemente resultados superiores al millón de operaciones por segundo en las pruebas de rendimiento SPECsfs2008 NFS. Una de ellas utilizó una solución HPC; la otra, una aplicación en caché con una solución de almacenamiento de terceros. Sin embargo, creemos que solo NetApp puede ofrecer la combinación perfecta de almacenamiento unificado con la escalabilidad, eficiencia del almacenamiento, protección de datos integrada y rendimiento HPC que los entornos empresariales necesitan.

En el documento técnico NetApp TR-3990 (documento en inglés) podrá ver en detalle los resultados de NetApp comparados con los de otra empresa publicados recientemente. En una publicación reciente del blog de Dimitris Krekoukias, de NetApp, también se incluye información detallada sobre los resultados de SPECsfs.


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