In diesem Artikel möchte ich Ihnen zeigen, wie sehr Sie von einem performanten NVMe-Cache profitieren können. Die schreiboptimierte NMVe von Intel mit dem Namen Optane DC P4800X eigenet sich hier vorzüglich dafür.
Intel Optane P4800X NVMes sind aufgrund der sehr hohen Haltbarkeit (mind. 60 DWPD) für schreibintensive Storage-Systeme prädistiniert. Die 550k IOPS, welche diese NVMe wegschreiben kann gibt nahezu jedem System einen enormen Perofrmanceboost.
Die Thomas-Krenn.AG bietet genau solche Intel Optane P4800X NVMes in den zertifizierten Azure Stack HCI Systemen an. Auf die spezifischen Kundenanforderungen bezüglich Performance und Kapazität konfigurieren wir individuell ein entsprechendes Storage-Layout, welches optimal auf die Bedürfnisse abgestimmt ist.
Im Testsystem wird folgende Hardware verwendet:
Um entsprechende Performance-Tests durchführen zu können, wurde ein Azure Stack HCI Cluster konfiguriert. Dieses besteht aus zwei baugleichenKnoten, die Hardware finden Sie oben in der Auflistung dargestellt.
Microsoft bietet für derartige Tests eine PowerShell-Script-Suite mit dem Namen VMfleet an, mithilfe dieses Tools können automatisiert Test-VMs deployed werden, welche eine zuvor angegebene Last erzeugen. Diese Erzeugte Last kann im Anschluss über diverse Kommandos, bzw. über das Windows Admin Center abgerufen und verglichen werden.
VMfleet Parameter:
Es wurden diverse Tests durchgeführt:
Intel Optane Optimized Tests
Azure Stack HCI Optimized Tests
Außerdem wurden diverse verschiedene Storage-Layout-Konfigurationen getestet:
| IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NVMe (2x) & HDD (4x) | 543k | 2,22 | 2,5 | NVMe (4x) & HDD (4x) | 982k | 4,02 | 2,1 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) | 501k | 2,04 | 0,5 | NVMe (4x) & SSD (4x) | 936k | 3,81 | 0,4 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 412k | 1,69 | 1,5 | NVMe (4x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 779k | 3,19 | 1,2 |
| SSD (2x) & HDD (4x) | 255k | 1,04 | 2,3 | SSD (4x) & HDD (4x) | 441k | 1,80 | 2,2 |
| IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| read | write | complete | read | write | complete | read | write | read | write | complete | read | write | complete | read | write | ||
| NVMe (2x) & HDD (4x) | 104k | 44k | 148k | 0,42 | 0,18 | 0,61 | 2,8 | 0,3 | NVMe (4x) & HDD (4x) | 188k | 80k | 268k | 0,75 | 0,32 | 1,07 | 2,3 | 0,3 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) | 144k | 61k | 205k | 0,58 | 0,25 | 0,83 | 0,4 | 1,5 | NVMe (4x) & SSD (4x) | 269k | 53k | 322k | 1,08 | 0,21 | 1,29 | 0,3 | 1,1 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 94k | 40k | 134k | 0,38 | 0,17 | 0,55 | 2,0 | 0,6 | NVMe (4x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 96k | 76k | 172k | 0,38 | 0,30 | 0,68 | 1,6 | 0,4 |
| SSD (2x) & HDD (4x) | 85k | 33k | 118k | 0,34 | 0,13 | 0,47 | 1,2 | 1,7 | SSD (4x) & HDD (4x) | 147k | 57k | 204k | 0,59 | 0,22 | 0,81 | 1,1 | 1,3 |
| IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NVMe (2x) & HDD (4x) | 543k | 2,22 | 2,5 | NVMe (4x) & HDD (4x) | 982k | 4,02 | 2,1 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) | 501k | 2,04 | 0,5 | NVMe (4x) & SSD (4x) | 936k | 3,81 | 0,4 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 412k | 1,69 | 1,5 | NVMe (4x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 779k | 3,19 | 1,2 |
| SSD (2x) & HDD (4x) | 255k | 1,04 | 2,3 | SSD (4x) & HDD (4x) | 441k | 1,80 | 2,2 |
| Bandbreite in GB/sec | Bandbreite in GB/sec | ||
|---|---|---|---|
| NVMe (2x) & HDD (4x) | 11,61 | NVMe (4x) & HDD (4x) | 21,01 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) | 4,35 | NVMe (4x) & SSD (4x) | 8,13 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 3,80 | NVMe (4x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 7,82 |
| SSD (2x) & HDD (4x) | 2,11 | SSD (4x) & HDD (4x) | 3,65 |
| IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | IOPS | Bandbreite in GB/sec | Latenz in ms | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| read | write | complete | read | write | complete | read | write | read | write | complete | read | write | complete | read | write | ||
| NVMe (2x) & HDD (4x) | 99k | 42k | 141k | 0,80 | 0,34 | 1,14 | 2,9 | 0,4 | NVMe (4x) & HDD (4x) | 179k | 76k | 255k | 1,43 | 0,61 | 2,04 | 2,7 | 0,3 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) | 147k | 63k | 210k | 1,20 | 0,52 | 1,72 | 0,8 | 1,5 | NVMe (4x) & SSD (4x) | 275k | 118k | 393k | 2,20 | 0,94 | 3,14 | 0,6 | 1,2 |
| NVMe (2x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 82k | 35k | 117k | 0,67 | 0,29 | 0,96 | 2,9 | 0,7 | NVMe (4x) & SSD (4x) & HDD (4x) | 155k | 66k | 221k | 1,24 | 0,53 | 1,77 | 2,1 | 0,5 |
| SSD (2x) & HDD (4x) | 88k | 37k | 125k | 0,71 | 0,31 | 1,02 | 1,6 | 1,8 | SSD (4x) & HDD (4x) | 152k | 64k | 216k | 1,22 | 0,51 | 1,73 | 1,3 | 1,6 |
Die teilweise großen Unterschiede bei den Ergebnissen sind auf die unterschiedlichen Storage-Layouts zurückzuführen.
Da die Caching-Mechanismen, sowie die Blocksizes der Datenträger stehen auf den Default-Einstellungen. Mehr Leistung kann durch gezieltes optimieren der jeweiligen Blocksizes bzw. durch Änderungen in den Caching-Einstellungen erziehlt werden.
Per Default ist bei Azure Stack HCI der Read- & Write-Cache bei hybriden Storage-Layouts, hingegen nur der Write-Cache bei Full-Flash-Layouts aktiv.
Außerdem gibt es Unterschiede, ob mit 4k Blocksizes oder mit 8k Blocksizes getestet wird. Die Intel Optane NVMes erreichen die maximale Performance bei einer Blocksize von 4k. Dies liegt daran, dass die Standard-Blocksize einer solchen NVMe bei 4k liegt, über das Intel Datacenter Management Tool kann die interne Blocksize umgeflasht werden, für den Betrieb von Azure Stack HCI empfiehlt sich jedoch, dass die Standard-Konfiguration beibelassen wird.
NOTE: Dieser Artikel wird laufend ergänzt und erweitert. Sobald neue Performance-Tests mit neuen Storage-Layouts getestet wurden, wird dieser Wiki-Artikel wieder ergänzt.
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Autor: Armin Oberneder Armin Oberneder ist seit knapp 10 Jahren bei der Thomas-Krenn.AG tätig. Dort ist er aktuell im Solutions Bereich des Produktmanagements eingesetzt und kümmert sich somit um alle kundenspezifischen Anfragen rund um Server, Storage, Virtualisierung und Netzwerk. Armin hat sich in den vergangen Jahren vor Allem auf Windows Server, Software-Defined-Technologien und Netzwerktechnik spezialisiert. Aufgrund dieser Spezialisierungen ist er für die Planung und die Implementation von Windows Server Umgebungen bei Kunden zuständig. Bei Problemen kümmert er sich darum, dass schnellstmöglichst eine Lösung gefunden wird.
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