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FAS6200 con Data ONTAP 8 Cluster-Mode: performance e scalabilità

Il 1° novembre 2011 NetApp ha stabilito un primato nel benchmark SPECsfs2008 NFS con i sistemi NetApp® serie FAS6200 e Data ONTAP® 8 in Cluster-Mode. NetApp ha raggiunto un throughput pari a oltre 1,5 milioni operazioni al secondo SPECsfs2008_nfs.v3 con un incremento delle performance del 35% rispetto al precedente detentore del primato, utilizzando meno di metà dell'infrastruttura.

L'articolo descrive come Data ONTAP è in grado di offrire prestazioni HPC-level abbinate alla nutrita serie di funzionalità che i clienti si aspettano da NetApp. Inizieremo con una breve introduzione sul Cluster-Mode, poi analizzeremo il lavoro svolto durante il benchmark, che ha messo in luce non solo performance superiori, ma anche un'eccezionale scalabilità per accompagnare la crescita del tuo cluster.

Aspetti fondamentali del Cluster-Mode

Come forse saprai già, Data ONTAP 8 unisce le funzionalità di Data ONTAP 7G e Data ONTAP GX in un unico codice di base con due diverse modalità operative: 7-Mode, che offre funzionalità equivalenti alle versioni ONTAP 7.3.x, e Cluster-Mode, che supporta configurazioni multicontroller con un global namespace e un file system in cluster. Il risultato è che Data ONTAP 8 ti consente di scalare verticalmente o orizzontalmente le performance e la capacità di storage a seconda delle tue esigenze.

Con Cluster-Mode i componenti fondamentali sono le coppie HA V-Series o FAS standard con cui hai già dimestichezza (configurazione active-active, in cui ciascun controller è responsabile delle metà dei dischi in condizioni di funzionamento normale e assume il controllo del carico di lavoro dell'altro controller in caso di guasto). Ciascun controller in una coppia HA viene chiamato "nodo" del cluster; più coppie HA vengono unite in un cluster utilizzando un'interconnessione cluster 10 Gigabit Ethernet (10GbE) dedicata. Questa interconnessione è ridondante per motivi di affidabilità e viene utilizzata sia per la comunicazione tra cluster che per lo spostamento di dati.

I building block utilizzati in Cluster-Mode non devono necessariamente essere gli stessi e puoi costruire un cluster utilizzando le coppie HA FAS già disponibili. Quando arriva il momento di scalare le performance, è possibile aggiungere un nuovo sistema FAS al proprio cluster e "mandare in pensione", senza interruzioni nel servizio, i sistemi più vecchi rimuovendoli dal cluster nel caso in cui ciò si renda necessario.

Per ulteriori informazioni su Data ONTAP 8 Cluster-Mode, consulta questo recente report tecnico NetApp.

Un sistema Cluster-Mode è costituito da sistemi storage FAS e/o V-Series omogenei o eterogenei (come mostrato) ed è in grado di supportare tutti i protocolli di accesso allo storage contemporaneamente.

Figura 1) Un sistema Cluster-Mode è costituito da sistemi storage FAS e/o V-Series omogenei o eterogenei (come mostrato) ed è in grado di supportare tutti i protocolli di accesso allo storage contemporaneamente.

Risultati SPECsfs da record

Chiariti i fondamenti del Cluster-Mode, passiamo a descrivere la configurazione con cui abbiamo ottenuto i nostri risultati per il benchmark SPECsfs. Se hai già avuto occasione di dare un'occhiata a qualche benchmark in passato, saprai che numerosi record sono stati conseguiti con sistemi che con tutta probabilità non vedranno mai la luce al di fuori del laboratorio di test. Per questo test invece volevamo utilizzare una configurazione facilmente riproducibile in un data center del mondo reale.

Il nostro sistema storage di test era costituito da:

  • 24 controller di storage FAS6240 (12 coppie HA)
  • Ciascuno dei quali con un modulo con flash cache da 512 GB
  • Un totale di 1.728 dischi (72 dischi per controller) configurati in gruppi RAID-DP®

Abbiamo scelto il modello FAS6240, piattaforma intermedia della serie per lo storage enteprise FAS6200, in quanto rappresenta una scelta tipica. Il modello di punta FAS6280 avrebbe di certo offerto prestazioni superiori alle stesse condizioni di test.

Un singolo controller FAS6240 è in grado di supportare fino a 3 TB di flash cache, per cui una scheda da 512 GB a nodo del cluster è poco rispetto a ciò che potrebbe essere implementato in una tipica configurazione di data center. Si tratta di una quantità modesta anche rispetto al gran numero di dischi a stato solido (SSD) implementati in alcune configurazioni di test SPECsfs recenti.

Analogamente, l'utilizzo di soli 72 dischi per controller è comunque esiguo dal momento che un singolo controller FAS6240 supporta fino a 1.440 dischi. Come dischi abbiamo utilizzato unità SAS da 15.000 giri/min. da 450 GB. Si noti che per tutti i test avevamo abilitato RAID-DP, l'implementazione RAID 6 di doppia parità di NetApp. Ciò è coerente con le customer practice standard (RAID-DP è l'impostazione predefinita NetApp), ma introduce una differenza sostanziale rispetto alla maggior parte dei test SPECsfs realizzati da altri, che ricorrono al mirroring per evitare l'overhead del RAID.

Nella figura 2 viene mostrato il grafico dei risultati SPECsfs2008. Il throughput massimo sull'endpoint è stato di 1.512.784 operazioni SPECsfs2008_nfs.v3 al secondo con un tempo di risposta complessivo (ORT) o una latenza media di 1,53 millisecondi (linea tratteggiata). I risultati completi SPECsfs2008 fatti registrare da NetApp sono disponibili sul sito web SPEC. Se hai dimestichezza con SPECsfs, noterai come il cluster mostri un profilo molto simile a quello che emergerebbe con un sistema storage standalone. A un throughput più basso il cluster mostra un tempo di risposta più rapido (il tempo necessario per soddisfare una richiesta) e il tempo di risposta cresce gradualmente man mano che aumenta il carico.

I rapidi tempi di risposta sono da anni un marchio di fabbrica per NetApp e il risultato conferma ancora una volta tale valore, malgrado il fatto che non abbiamo tentato in alcun modo di ottimizzare l'accesso ai dati. In effetti il nostro ambiente di test è stato forse il meno ottimale a questo riguardo. I client di test richiedevano i dati da qualsiasi nodo del cluster indipendentemente dal luogo in cui i dati risiedevano effettivamente. Ciò significa che in media 23 su 24 delle richieste ricevute da un nodo sono per dati di un altro nodo. Nel mondo reale ciò significa che i carichi di lavoro sensibili alla latenza, quali Microsoft® Exchange, applicazioni per database e macchine virtuali, dovrebbero girare bene su un cluster NetApp.

Risultati SPECsfs relativi a Data ONTAP 8.1 Cluster-Mode che mostrano il throughput in operazioni SPECsfs al secondo rispetto al tempo di risposta del client. Il throughput massimo è stato di 1.512.784 operazioni al secondo. La linea tratteggiata indica il tempo di risposta complessivo (ORT) di 1,53 millisecondi.

Figura 2) Risultati SPECsfs relativi a Data ONTAP 8.1 Cluster-Mode che mostrano il throughput in operazioni SPECsfs al secondo rispetto al tempo di risposta del client. Il throughput massimo è stato di 1.512.784 operazioni al secondo. La linea tratteggiata indica il tempo di risposta complessivo (ORT) di 1,53 millisecondi.

Scalabilità lineare

Riconosciamolo: è improbabile che in questo momento molti di voi abbiano bisogno di un cluster storage in grado di supportare 1,5 milioni di operazioni SPECsfs. Potresti avere tuttavia l'esigenza di performance migliori rispetto a quelle possibili con un singolo sistema di storage. Visto l'attuale trend verso una massiccia virtualizzazione, il cloud computing e i big data, le esigenze in termini di performance sono probabilmente destinate a crescere più in fretta di quanto hai previsto. Tenendo presente ciò, volevamo anche testare le prestazioni di un cluster NetApp in materia di scalabilità.

Oltre al risultato SPECsfs2008 relativo a 24 nodi analizzato in precedenza, abbiamo anche pubblicato cinque risultati intermedi utilizzando cluster di sistemi FAS6240 a 4 nodi, 8 nodi, 12 nodi, 16 nodi e 20 nodi. In tutti i casi la configurazione per nodo era la stessa del risultato relativo ai 24 nodi mostrato in precedenza: 512 MB di flash cache per nodo di controller e 72 dischi per nodo di controller.

Come puoi vedere nella Figura 3, le performance scalano in maniera estremamente lineare seguendo l'aggiunta di nodi e l'ORT si mantiene allo stesso livello per tutte le configurazioni testate.

Dimensione del cluster rispetto al throughput SPECsfs2008 e al tempo di risposta generale

Figura 3) Dimensione del cluster rispetto al throughput SPECsfs2008 e al tempo di risposta generale.

Ciò significa che, andando nel tempo a costruire un cluster, puoi aspettarti una scalabilità eccezionale con miglioramenti prevedibili in termini di performance e senza aumenti inaccettabili nel tempo di risposta, che inciderebbero negativamente sulle applicazioni sensibili alla latenza.

Conclusioni

I recenti risultati conseguiti nel benchmark SPECsfs2008 NFS dimostrano che NetApp è leader sia in termini di performance sia in termini di scalabilità lineare. I sistemi FAS6200 con Data ONTAP 8 Cluster-Mode garantiscono prestazioni storage HPC-level all'IT mainstream. Oltre alle performance elevate e alla bassa latenza, il Cluster-Mode vanta l'intero portfolio di soluzioni NetApp per l'efficienza dello storage e la protezione dei dati, le operazioni senza interruzioni (NDO), l'integrazione con un ampio ecosistema di partner e supporto completo per ambienti multi-tenant e cloud sicuri.

Non importa se la scelta cade su sistemi FAS o V-Series, Data ONTAP 8 Cluster-Mode offre in tutti i casi affidabilità costante per operazioni non-stop, un'eccezionale flessibilità per anticipare i cambiamenti del mercato e l'efficienza operativa necessaria per far crescere un'azienda.

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Chris Lemmons
Senior Manager
Workload Engineering


Chris ha dedicato gran parte dei 28 anni trascorsi nel settore IT a studiare a fondo le performance di computer e storage, iniziando la carriera in Data General, per poi proseguirla in Ziff-Davis e Veritest. Da quando è entrato a far parte di NetApp, 7 anni fa, si è concentrato quasi esclusivamente sulle prestazioni dello storage, con particolare attenzione agli ambienti applicativi enterprise, tra cui Oracle®, Exchange e VMware®.



Bhavik Desai
Performance Engineer
NetApp


Bhavik ha iniziato la carriera in NetApp in qualità di neolaureato dopo avere conseguito un master in informatica presso la Clemson University. Nei 3 anni trascorsi in NetApp si è dedicato alle performance di una gran varietà di tecnologie con storage NetApp, tra cui Exchange, VMware e Hyper-V™. Recentemente si è concentrato sui benchmark di settore, quali SPECsfs2008 e SPC-1.


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NetApp a confronto con la concorrenza

Altre due aziende hanno fatto registrare recentemente benchmark SPECsfs2008 NFS con risultati superiori a un milione di operazioni al secondo: una ha utilizzato una soluzione dedicata all'HPC, l'altra un'appliance di cache su storage di terze parti. Tuttavia, siamo convinti che solo NetApp sia in grado di offrire la combinazione vincente di storage unificato con performance HPC-level, scalabilità, efficienza dello storage e protezione dati integrata richiesta dagli ambienti enterprise.

Per un confronto più dettagliato tra il risultato di NetApp e un altro risultato pubblicato di recente, ti rimandiamo al documento NetApp TR-3990 . Anche un post recente del blog di Dimitris Krekoukias di NetApp offre un approfondimento sui risultati SPECsfs.


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