Důležité informace o výkonu úložiště dat v úložišti dat Azure VMware Solution pro Azure NetApp Files

Článek
03/25/2024

Tento článek obsahuje důležité informace o výkonu návrhu a velikosti úložiště dat Azure VMware Solution při použití se službou Azure NetApp Files. Tento obsah se vztahuje na správce virtualizace, cloudový architekt nebo architekt úložiště.

Aspekty popsané v tomto článku vám pomůžou dosáhnout nejvyšších úrovní výkonu vašich aplikací s optimalizovanou nákladovou efektivitou.

Azure NetApp Files poskytuje okamžitě škálovatelnou, vysoce výkonnou a vysoce spolehlivou službu úložiště pro azure VMware Solution. Testy zahrnovaly různé konfigurace mezi Azure VMware Solution a Azure NetApp Files. Testy dokázaly řídit více než 10 500 MiB/s a více než 585 000 vstupně-výstupních operací za sekundu (IOPS) s pouze čtyřmi hostiteli Azure VMware Solution/ESXi a jedním fondem kapacity Azure NetApp Files.

Dosažení vyššího výkonu úložiště pro řešení Azure VMware s využitím služby Azure NetApp Files

Zřizování více, potenciálně větších úložišť dat na jedné úrovni služby může být levnější a zároveň poskytuje vyšší výkon. Důvodem je distribuce zatížení napříč několika streamy TCP z hostitelů Azure VMware Solution do několika úložišť dat. Pomocí úložiště dat Azure NetApp Files pro estimátor celkových nákladů na vlastnictví řešení Azure VMware můžete vypočítat potenciální úspory nákladů nahráním sestavy RVTools nebo zadáním ruční průměrné velikosti virtuálního počítače.

Když zjistíte, jak nakonfigurovat úložiště dat, nejjednodušším řešením z pohledu správy je vytvoření jediného úložiště dat Azure NetApp Files, jeho připojení a umístění všech virtuálních počítačů. Tato strategie funguje dobře v mnoha situacích, dokud se nevyžaduje větší propustnost nebo IOPS. K identifikaci různých hranic testy použily generátor syntetických úloh, program fio , k vyhodnocení řady úloh pro každý z těchto scénářů. Tato analýza vám pomůže určit, jak zřídit svazky Azure NetApp Files jako úložiště dat, abyste maximalizovali výkon a optimalizovali náklady.

Než začnete

Informace o výkonu služby Azure NetApp Files najdete tady:

Azure NetApp Files: Získání maximum z cloudového úložiště

Na hostiteli řešení Azure VMware se naváže jedno síťové připojení na úložiště dat NFS, které se podobá použití nconnect=1 v linuxových testech odkazovaných v části 6 (Možnosti ladění). Tento fakt je klíčem k pochopení toho, jak Azure VMware Solution škáluje výkon tak dobře napříč několika úložišti dat.
Srovnávací testy výkonu úložiště dat služby Azure NetApp Files pro řešení Azure VMware

Metodologie testování

Tato část popisuje metodologii použitou pro testy.

Testovací scénáře a iterace

Toto testování se řídí metodikou "čtyř rohů", která zahrnuje operace čtení i zápisu pro každý sekvenční a náhodný vstup a výstup (V/V). Proměnné testů zahrnují hostitele Azure VMware Solution 1:N, úložiště dat Azure NetApp Files, virtuální počítače (na hostitele) a disky virtuálních počítačů (VMDK) na virtuální počítač. Pro zjištění maximální propustnosti a IOPS pro dané scénáře byly vybrány následující škálovací datové body:

Škálování sad VMDK, z nichž každý na vlastním úložišti dat pro jeden virtuální počítač.
Škálování počtu virtuálních počítačů na hostitele na jednom úložišti dat Azure NetApp Files
Škálování počtu hostitelů Azure VMware Solution, z nichž každý má jeden virtuální počítač, který sdílí jeden úložiště dat Azure NetApp Files
Škálování počtu úložišť dat Azure NetApp Files, z nichž každý má stejnou velikost virtuálního počítače VMDK rozložený mezi hostitele azure VMware Solution.

Testování malých i velkých blokových operací a iterace prostřednictvím sekvenčních a náhodných úloh zajišťuje testování všech komponent ve výpočetních, úložných a síťových zásobníkech až po hraniční zařízení. K pokrytí čtyř rohů s velikostí bloku a randomizací se používají následující společné kombinace:

64 kB sekvenční testy
- Velké úlohy streamování souborů často čtou a zapisují ve velkých velikostech bloků a také výchozí velikost rozsahu MSSQL.
- Rozsáhlé blokové testy obvykle produkují nejvyšší propustnost (v MiB/s).
8 kB náhodných testů
- Toto nastavení je běžně používaná velikost bloku pro databázový software, včetně softwaru od Microsoftu, Oracle a PostgreSQL.
- Malé blokové testy obvykle produkují nejvyšší počet vstupně-výstupních operací za sekundu.

Poznámka:

Tento článek se zabývá pouze testováním služby Azure NetApp Files. Nevztahuje se na úložiště vSAN zahrnuté ve službě Azure VMware Solution.

Podrobnosti prostředí

Výsledky v tomto článku byly dosaženy pomocí následující konfigurace prostředí:

Hostitelé Azure VMware Solution:
- Velikost: AV36
- Počet hostitelů: 4
- VMware ESXi verze 7u3
Připojení privátního cloudu Azure VMware Solution: Brána UltraPerformance s využitím FastPathu
Hostovaný virtuální počítač:
- Operační systém: Ubuntu 20.04
- Procesory /paměť: 16 vCPU / 64 GB paměti
- Virtuální kontroler LSI SAS SCSI s 16GB diskem s operačním systémem v úložišti dat Azure VMware Solution vSAN
- Paravirtual SCSI controller for test VMDKs
- Konfigurace LVM/Disku:
  - Jeden fyzický svazek na disk
  - Jedna skupina svazků na fyzický svazek
  - Jeden logický oddíl na skupinu svazků
  - Jeden systém souborů XFS na logický oddíl
Protokol Azure VMware Solution to Azure NetApp Files: NFS verze 3
Generátor úloh: fio verze 3.16
Skripty Fio: fio-parser

Výsledky testů

Tato část popisuje výsledky provedených testů.

Škálování s jedním virtuálním počítačem

Když nakonfigurujete úložiště dat prezentované na virtuálním počítači Azure VMware Solution, měli byste zvážit dopad rozložení systému souborů. Konfigurace několika sad VMDKs rozložených mezi více úložišti dat poskytuje nejvyšší dostupné množství dostupné šířky pásma. Konfigurace sad VMDK 1:N umístěných v jednom úložišti dat zajišťuje největší jednoduchost při zálohování a operacích zotavení po havárii, ale za cenu nižšího limitu výkonu. Empirická data uvedená v tomto článku vám pomůžou s rozhodováním.

Pokud chcete maximalizovat výkon, je běžné škálovat jeden virtuální počítač napříč několika sadami VMDK a umístit tyto sady VMDK do několika úložišť dat. Jeden virtuální počítač s pouze jednou nebo dvěma sadami VMDK může být omezený jedním úložištěm dat NFS, protože je připojený přes jediné připojení TCP k danému hostiteli řešení Azure VMware Solution.

Technici například často zřizují sadu VMDK pro protokol databáze a pak zřizují sady VMDKS pro databázové soubory 1:N. S několika sadami VMDK existují dvě možnosti. První možností je použití každé sady VDMK jako jednotlivého systému souborů. Druhou možností je použití nástroje pro správu úložiště, jako jsou LVM, MSSQL Filegroups nebo Oracle ASM, k vyrovnávání vstupně-výstupních operací pomocí prokládání mezi sadami VMDK. Pokud se sady VMDK používají jako jednotlivé systémy souborů, distribuce úloh napříč několika úložišti dat je ruční úsilí a může být náročné. Použití nástrojů pro správu úložiště k rozložení souborů napříč sadami VMDK umožňuje škálovatelnost úloh.

Pokud prokládání svazků napříč více disky, ujistěte se, že zálohovací software nebo software pro zotavení po havárii podporuje zálohování více virtuálních disků současně. Vzhledem k tomu, že jednotlivé zápisy jsou prokládání na více discích, musí systém souborů zajistit, aby se disky během operací snímků nebo zálohování "zablokovaly". Většina moderních systémů souborů zahrnuje operaci ukotvení nebo vytvoření snímku, jako xfs jsou (xfs_freeze) a NTFS (stínové kopie svazku), které může zálohovací software využívat.

Abychom pochopili, jak dobře se při přidání více virtuálních disků škáluje jeden virtuální počítač Azure VMware Solution, provedly se testy s jedním, dvěma, čtyřmi a osmi úložišti dat (každý obsahuje jeden VMDK). Následující diagram znázorňuje průměr jednoho disku kolem 73 040 IOPS (škálování z 100 % zápisu / 0 % čtení až po 0 % zápisu / 100 % čtení). Když se tento test zvýšil na dvě jednotky, zvýšil se výkon o 75,8 % na 128 420 IOPS. Rostoucí na čtyři jednotky začaly ukazovat snížení výnosu z toho, co by mohl nasdílet jeden virtuální počítač s otestovanou velikostí. Pozorovaný počet vstupně-výstupních operací za sekundu byl 147 000 IOPS s 100% náhodným čtením.

Škálování s jedním hostitelem – jednoúčelové úložiště dat

Škáluje se špatně, aby se zvýšil počet virtuálních počítačů, které provozují vstupně-výstupní operace do jednoho úložiště dat z jednoho hostitele. Důvodem je jeden tok sítě. Když dosáhnete maximálního výkonu pro danou úlohu, často se jedná o výsledek jedné fronty, která se používá na cestě k jednomu úložišti dat NFS hostitele přes jedno připojení TCP. Při použití velikosti bloku 8 kB se celkový počet vstupně-výstupních operací za sekundu zvýšil mezi 3 % a 16 % při škálování z jednoho virtuálního počítače s jedním nástrojem VMDK na čtyři virtuální počítače se 16 celkovými sadami VMDK (čtyři na virtuální počítač, vše v jednom úložišti dat).

Zvětšení velikosti bloku (až 64 kB) pro velké blokové úlohy mělo srovnatelné výsledky a dosáhla maximálního počtu 2148 MiB/s (jeden virtuální počítač, jeden VMDK) a 2138 MiB/s (4 virtuální počítače, 16 sad SDK).

Škálování s jedním hostitelem – více úložišť dat

Z kontextu jednoho hostitele azure VMware Solution sice jedno úložiště dat umožnilo virtuálním počítačům řídit přibližně 76 000 IOPS, ale rozprostření úloh mezi dva úložiště dat zvýšilo celkovou propustnost o 76 % v průměru. Přesunutím nad rámec dvou úložišť dat na čtyři došlo ke zvýšení o 163 % (oproti jednomu úložišti dat, zvýšení o 49 % ze dvou na čtyři), jak je znázorněno v následujícím diagramu. I když stále došlo k nárůstu výkonu, zvýšení nad rámec osmi úložišť dat ukázalo snížení výnosu.

Škálování s více hostiteli – jedno úložiště dat

Jedno úložiště dat z jednoho hostitele vytvořilo více než 2 000 MiB/s sekvenční propustnosti 64 kB. Distribuce stejné úlohy napříč všemi čtyřmi hostiteli vytvořila maximální zisk 135 % při jízdě nad 5 000 MiB/s. Tento výsledek pravděpodobně představuje horní strop jednoho výkonu propustnosti svazku Azure NetApp Files.

Zmenšení velikosti bloku z 64 kB na 8 kB a opětovné opakování stejných iterací způsobilo, že čtyři virtuální počítače vytvářejí 195 000 IOPS, jak je znázorněno na následujícím diagramu. Výkon se škáluje s rostoucím počtem hostitelů i počtem úložišť dat, protože se zvyšuje počet síťových toků. Výkon se zvyšuje škálováním počtu hostitelů vynásobeným počtem úložišť dat, protože počet síťových toků je faktorem počtu hostitelů, kdy jsou úložiště dat.

Škálování více hostitelů – více úložišť dat

Jedno úložiště dat se čtyřmi virtuálními počítači rozloženými mezi čtyři hostitele je vytvořeno více než 5 000 MiB/s sekvenčních 64 KB vstupně-výstupních operací. V případě náročnějších úloh se každý virtuální počítač přesune do vyhrazeného úložiště dat a celkem vygeneruje více než 10 500 MiB/s, jak je znázorněno na následujícím diagramu.

V případě malých bloků náhodných úloh vytvořilo jedno úložiště dat 195 000 náhodných 8kB vstupně-výstupních operací za sekundu. Škálování na čtyři úložiště dat vytvořené přes 530 000 náhodných 8 tisíc IOPS

Důsledky a doporučení

Tato část popisuje, proč šíření virtuálních počítačů do více úložišť dat má značné výhody výkonu.

Jak je znázorněno ve výsledcích testu, možnosti výkonu služby Azure NetApp Files jsou bohaté:

Testování ukazuje, že jeden úložiště dat může řídit průměrně ~148 980 8 KB IOPS nebo ~4147 MiB/s s 64 KB (průměr všech testů zápisu%/čtení% z konfigurace čtyř hostitelů).
Jeden virtuální počítač na jednom úložišti dat –
- Pokud máte jednotlivé virtuální počítače, které můžou potřebovat více než ~75K 8 KB IOPS nebo více než ~1700 MiB/s, rozložte systémy souborů do více sad VMDK pro škálování výkonu úložiště virtuálních počítačů.
Jeden virtuální počítač v několika úložištích dat – jeden virtuální počítač napříč 8 úložišti dat dosáhl až ~147 000 8kB IOPS nebo ~2786 MiB/s s s o velikosti bloku 64 kB.
Jeden hostitel – Každý hostitel mohl podporovat průměrně přibližně 198 060 8 KB IOPS nebo ~2351 MiB/s , pokud používáte alespoň 4 virtuální počítače na hostitele s alespoň 4 úložišti dat Azure NetApp Files. Takže máte možnost vyvážit zřizování dostatečného množství úložišť dat pro maximální, potenciálně nárazové zvýšení, výkon a komplikace správy a nákladů.

Doporučení

Pokud jsou možnosti výkonu jednoho úložiště dat nedostatečné, rozložte virtuální počítače do více úložišť dat, aby se škálovat ještě více. Jednoduchost je často nejlepší, ale výkon a škálovatelnost mohou ospravedlnit přidanou, ale omezenou složitost.

Čtyři úložiště dat Azure NetApp Files poskytují až 10 GB/s využitelné šířky pásma pro velké sekvenční vstupně-výstupní operace nebo schopnost řídit až 500 TISÍC 8K náhodných IOPS. I když jeden úložiště dat může stačit pro řadu požadavků na výkon, pro zajištění nejlepšího výkonu začněte minimálně čtyřmi úložišti dat.

Pro podrobné ladění výkonu umožňují hostované operační systémy Windows i Linux prokládání na více discích. Proto byste měli prokládání systémů souborů napříč několika sadami VMDK rozloženými napříč několika úložišti dat. Pokud je ale konzistence snímků aplikací problém a nejde ji překonat s prostory ÚLOŽIŠTĚ NEBO LVM, zvažte připojení Služby Azure NetApp Files z hostovaného operačního systému nebo prozkoumejte škálování na úrovni aplikace, z nichž Azure má mnoho skvělých možností.

Pokud prokládání svazků napříč více disky, ujistěte se, že zálohovací software nebo software pro zotavení po havárii podporuje zálohování více virtuálních disků současně. Vzhledem k tomu, že jednotlivé zápisy jsou prokládání na více discích, musí systém souborů zajistit, aby se disky během operací vytvoření snímku nebo zálohování "zablokovaly". Většina moderních systémů souborů zahrnuje operaci ukotvení nebo snímku, jako je xfs (xfs_freeze) a NTFS (stínové kopie svazku), které může zálohovací software využívat.

Vzhledem k tomu, že Služba Azure NetApp Files účtuje zřízenou kapacitu ve fondu kapacity místo přidělené kapacity (úložiště dat), platíte například za úložiště dat 4x20TB nebo za úložiště dat 20x4TB. Pokud potřebujete, můžete kapacitu a výkon úložišť dat na vyžádání dynamicky upravit prostřednictvím rozhraní Azure API nebo konzoly.

Když například přiblížíte konec fiskálního roku, zjistíte, že potřebujete větší výkon úložiště v úložišti dat Úrovně Standard. Úroveň služby úložiště dat můžete na měsíc zvýšit, aby všechny virtuální počítače v těchto úložištích dat měly k dispozici vyšší výkon a současně udržovat další úložiště dat na nižší úrovni služby. Ušetříte nejen náklady, ale získáte vyšší výkon díky tomu, že se úlohy rozdělí mezi více připojení TCP mezi jednotlivými úložišti dat na každého hostitele AVS.

Metriky úložiště dat můžete monitorovat prostřednictvím vCenter Serveru nebo prostřednictvím rozhraní Azure API nebo konzoly. Z vCenter Serveru můžete monitorovat agregovanou průměrnou hodnotu IOPS úložiště dat v grafech Výkon/Pokročilé grafy , pokud v úložišti dat povolíte shromažďování metrik řízení vstupně-výstupních operací úložiště. Rozhraní Azure API a konzola prezentují metriky pro WriteIops, ReadIopsReadThroughputa WriteThroughputmimo jiné pro měření úloh na úrovni úložiště dat. Pomocí metrik Azure můžete nastavit pravidla upozornění s akcemi, které automaticky změní velikost úložiště dat prostřednictvím funkce Azure, webhooku nebo jiných akcí.

Sdílet prostřednictvím