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執行 Data ONTAP 8 Cluster-Mode 的 FAS6200:效能與可擴充性

2011 年 11 月 1 日,NetApp 的 NetApp® FAS6200 系列系統(執行 Data ONTAP® 8 Cluster-Mode)創下 SPECsfs2008 NFS 的新記錄。NetApp 達到每秒逾 150 萬次 SPECsfs2008_nfs.v3 操作,效能提升高達 35%,相較於前一個記錄保持者,NetApp 僅運用規模不及 1/2 的基礎架構就獲此佳績。

本文將說明 Data ONTAP 如何運用豐富的 NetApp 功能組合,來充分發揮 HPC 等級的高效能。首先,我們要稍微瞭解一下 Cluster-Mode 的設計背景,接著再探討我們所達到的基準表現,顯示出不僅是效能達到極致,也能在擴充叢集時發揮絕佳的可擴充性。

Cluster-Mode 運作基礎

如您所知,Data ONTAP 8 將 Data ONTAP 7G 和 Data ONTAP GX 合併為包含兩種獨特作業模式的單一程式碼基底,其中 7-Mode 功能相當於 Data ONTAP 7.3.x 版本,而 Cluster-Mode 則採用全域命名空間和叢集檔案系統,並可支援多重控制器組態。因此,您可自由運用 Data ONTAP 8,以最符合貴公司需求的方式,來垂直擴充或橫向擴充儲存容量及效能。

Cluster-Mode 中的基本建構區塊是您已熟悉的標準 FAS 或 V 系列 HA 組(active-active 雙主動式組態,在正常作業下,每個控制器各負責半數磁碟,一旦發生故障則可接管另一個控制器的工作負載)。HA 組中的每個控制器皆是一個叢集「節點」;透過專用的 10 GB 乙太網路 (10GbE) 叢集互連方式,即可將多組 HA 結合在同一個叢集中。基於可靠性考量,此互連可用於備援,也可用於叢集通訊和資料搬移。

您可在 Cluster-Mode 中使用相同或不同的建構區塊,也可使用既有的 FAS HA 組來建置叢集。如需擴充效能,只要在叢集中加入新的 FAS 系統即可,必要的話,還可在不中斷作業的情況下「淘汰」叢集中的舊系統。

若要深入瞭解 Data ONTAP 8 Cluster-Mode,請參閱這份最新的 NetApp 技術報告

Cluster-Mode 系統可由同質或異質(如圖所示)FAS 和/或 V 系列儲存系統所組成,能同時支援所有的儲存存取通訊協定。

圖 1)Cluster-Mode 系統可由同質或異質(如圖所示)FAS 和/或 V 系列儲存系統所組成,能同時支援所有的儲存存取通訊協定。

SPECsfs 結果超卓

瞭解過 Cluster-Mode 的運作基礎後,接下來要說明讓我們達到 SPECsfs 基準結果的組態設計。如果您曾仔細觀察各項基準報告,就會知道許多創下記錄的系統皆為實驗室版本,而非實際上線版本。為進行這項測試,我們希望運用在實際資料中心環境中,仍能很容易地設定及操作的組態。

我們的測試儲存系統包括:

  • 24 個 FAS6240 儲存控制器(12 組 HA)
  • 各配備一個 512GB Flash Cache 快閃快取模組
  • RAID-DP® RAID 群組,共配置 1,728 個磁碟機(每個控制器 72 個磁碟)

我們選擇使用 FAS6240 這款屬於 FAS6200 企業儲存系列的中階平台,因為這是客戶最常選用的系統。最高階的 FAS6280 應可在相同測試條件下發揮更高的效能。

一個 FAS6240 控制器可支援高達 3TB 的 Flash Cache 快閃快取,因此,為了不超越典型資料中心組態的部署效能,我們限制每個叢集節點僅使用一張 512GB 介面卡。即使相較於近期某些 SPECsfs 測試組態所部署的固態磁碟機 (SSD),這樣的限制也堪稱保守。

同樣的,每個控制器僅使用 72 個磁碟機也不是最佳配置,因為一個 FAS6240 控制器可支援高達 1,440 個磁碟機。所用的磁碟是 450GB 15K SAS 磁碟機。別忘了,我們所有的測試皆採用 RAID-DP,也就是 NetApp 雙同位檢查 RAID 6 實作。此種部署方式與標準客戶做法一致(NetApp 預設採用 RAID-DP),但其他多數廠商所進行的 SPECsfs 測試均採用鏡射來減少 RAID 負荷,因此會有顯著的差異。

圖 2 為 SPECsfs2008 結果圖。端點的最高資料處理量為每秒 1,512,784 次 SPECsfs2008_nfs.v3 操作,整體回應時間 (ORT) 或平均延遲時間僅 1.53 毫秒(虛線)。您可在 SPEC 網站上查看完整的 NetApp SPECsfs2008 結果。如果您熟悉 SPECsfs,可能會發現該叢集所顯示的設定檔,與獨立式儲存系統的設定檔非常相似。當資料處理量較少時,叢集的回應速度(達成要求所需的時間)會縮短,因為回應時間通常會隨負載增加而逐漸拉長。

多年來,NetApp 素以回應時間快速而聞名,即便我們並未試圖達到最佳資料存取效能,此測試結果依舊證明我們延續了這項優良傳統。事實上,我們的測試環境對這方面的最佳化要求可能是最低的。測試用戶端可從任何叢集節點要求資料,不論資料的實際儲存位置為何。也就是說,每個節點所收到的每 24 個要求中,平均有 23 個不是要求儲存在該節點上的資料。這個數據代表的實際意義是:在 NetApp 叢集中,應可有效執行 Microsoft® Exchange、資料庫應用程式及虛擬機器等重視延遲時間的工作負載。

Data ONTAP 8.1 Cluster-Mode SPECsfs 結果(以 SPECsfs ops/sec 顯示資料處理量)與用戶端回應時間的比較。最高資料處理量為每秒 1,512,784 次操作。虛線顯示整體回應時間 (ORT) 僅 1.53 毫秒。

圖 2)Data ONTAP 8.1 Cluster-Mode SPECsfs 結果(以 SPECsfs ops/sec 顯示資料處理量)與用戶端回應時間的比較。最高資料處理量為每秒 1,512,784 次操作。虛線顯示整體回應時間 (ORT) 僅 1.53 毫秒。

線性可擴充性

認清事實吧,現在人們其實不太需要資料處理量高達 150 萬次 SPECsfs 操作的儲存叢集。不過,您需要的效能要求可能比任何單一儲存系統所能提供的都要更高。現在大量虛擬化、雲端運算蔚為風行,資料量又相當龐大,因此您的效能需求或許是以擴充速度高於規劃為目標。基於此理由,我們也想測試 NetApp 叢集在擴充性方面的表現。

除了稍早探討過的 24 節點 SPECsfs2008 結果外,我們也公佈五項使用 4 節點8 節點12 節點16 節點20 節點 FAS6240 系統叢集所達到的居中結果。所有測試的節點組態皆與稍早提過的 24 節點組態相同:每個控制器節點均採用 512MB 的 Flash Cache 快閃快取和 72 個磁碟。

如圖 3 所示,節點效能的擴充幅度完全是線性增加,且所有測試組態的 ORT 皆呈現穩定的水準。

叢集大小與 SPECsfs2008 資料處理量和整體回應時間的比較

圖 3)叢集大小與 SPECsfs2008 資料處理量和整體回應時間的比較。

這表示,隨著時間演進而逐步建構叢集時,可擴充性的表現相當優異,並能達到預期的效能,不會因回應時間變長而對重視延遲時間的應用程式造成不良影響。

結論

最新的 NetApp SPECsfs2008 NFS 基準結果顯示出優異的效能和線性可擴充性。執行 Data ONTAP 8 Cluster-Mode 的 FAS6200 系統可達到主流 IT 所需的 HPC 等級儲存效能。除了高效能及低延遲時間外,Cluster-Mode 亦提供完整的 NetApp 儲存效率和資料保護產品組合、不中斷作業 (NDO)、廣泛整合的合作夥伴生態系統,以及完整的多重用戶與雲端環境安全支援。

無論選擇的是 FAS 系統或 V 系列,Data ONTAP 8 Cluster-Mode 皆可發揮不中斷作業所需的「持續營運」可靠性,其高靈活度能順利因應市場變遷,作業效率則可符合拓展業務所需。

 對於 FAS6200 有任何意見嗎?

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Chris Lemmons
資深經理
工作負載工程部


Chris 先後任職於 Data General、Ziff-Davis 及 Veritest,在 IT 產業深耕長達 28 年,非常瞭解電腦和儲存效能的細微差別。自 7 年前加入 NetApp 後,他專注於儲存效能的研究,特別鑽研 Oracle®、Exchange 及 VMware® 等企業應用環境。



Bhavik Desai
效能工程師
NetApp


Bhavik 畢業於 Clemson,取得計算機科學碩士學位後即進入 NetApp 工作。任職於 NetApp 的這 3 年,他專注於 Exchange、VMware 及 Hyper-V™ 等各種技術搭配 NetApp 儲存設備 的效能表現。近來他致力於研究業界標準 基準測試,例如 SPECsfs2008 和 SPC-1。


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NetApp 與競爭對手的比較

另兩家同業公司最近公佈的 SPECsfs2008 NFS 基準結果,皆宣稱其每秒作業超過 1 百萬次,其中一家公司採用 HPC 解決方案,另一家則採用協力廠商儲存設備搭配快取應用裝置。不過,我們相信只有 NetApp 能提供獲獎肯定的統一化儲存組合,達到企業環境所需的 HPC 等級效能、可擴充性、儲存效率,以及整合式資料保護功能。

如需進一步瞭解 NetApp 結果與最新發表結果的比較,請參閱 NetApp TR-3990 相關資訊。最近 NetApp 的 Dimitris Krekoukias 也在其部落格文章中,深入探討 SPECsfs 結果。


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