Рекомендации по проектированию VMware vSAN: Быстрые устройства хранения или быстрая сеть

Доставка наивысшего уровня производительности в центре обработки данных (ЦОД) – это задача с множеством условий. Определение каждого отдельного программного или аппаратного компонента очень важно, но потенциальные узкие места не видны сразу из-за того, что все компоненты неразрывно связанны и оказывают непосредственное влияние друг на друга. Это одна из причин, по которой рекомендуется использовать структурированное устранение неисправностей производительности vSAN при помощи платформы, которая учитывает все эти факторы.

Многие, архитектуры, построенные на базе гиперконвергентных инфраструктур, дополняют эту тайну. Что наиболее важно для производительности кластера vSAN: быстрые устройства хранения или быстрая сеть? Это популярный вопрос и хотя ответ заключается в том, что они оба важны, требуется некоторое пояснение, чтобы лучше понять, почему влияние на окружение может быть разным.

Обработка ввода/вывода (I/O Processing) в vSAN.

Одна из сильных сторон vSphere – это возможность приоритезации. Ассортимент планировщиков, встроенных в гипервизор управляет процессами на процессоре хоста, входящей и исходящей сетевой активностью и вводом/выводом хранилища. Так как планировщики – это процессы уровня ядра, они выполняют свою работу крайне эффективно.

VMware vSAN использует собственный планировщик для определения и приоритезации различных типов ввода/вывода хранилища, запущенного через стек. Это часть работы, которая делает компонент Adaptive Resync, представленный в vSAN 6.7, столь эффективным. Обратите внимание, что данные механизмы помогают приоритезировать локальные действия ввода/вывода на хосте. 

Устройства хранения (Storage Devices).

Исходная производительность устройств хранения сильно различается, даже если рассматривать только твердотельные накопители. Устройства SATA, SAS и NVMe имеют существенные отличия, выливающиеся, в итоге, в производительность, а также в целостность. Даже самые быстрые устройства NVMe, использующие NAND флеш, не являются лидерами производительности, новые технологии, такие как 3D XPoint (Intel Optane) позволяют преодолеть некоторые препятствия, связанные с NAND. Индустрия хранения развивается очень быстро, но благодаря архитектуре vSAN, новые технологии можно гранулировано встраивать, позволяя инфраструктуре ЦОД эволюционировать.

При планировании высокопроизводительного кластера vSAN, необходимо использовать быстрые устройства хранения на буферном уровне (Buffer Tier) и на уровне ёмкости (Capacity Tier). Устройства хранения – это часть финального отрезка пути данных и менее производительные устройства могут привести к невозможности соответствия необходимым ожиданиям производительности.

Сетевое взаимодействие (Networking).

Сетевые коммутаторы и интерфейсы, подключенные к ним – это то, что связывает все компоненты воедино. Сетевое взаимодействие играет особенно важную роль в гиперконвергентной инфраструктуре (HCI), так как действия ввода/вывода могут быть расширены за пределы локального хоста. К сожалению, промышленная практика ссылки на спецификацию коммутатора просто по максимальной скорости порта отменяет все важные подробности коммутационного оборудования. Возможности коммутационного оборудования зависят от многих факторов, таких как: пропускная способность соединительной платы, доступный объем буферизации портов на коммутаторе, а также являются ли платы ASIC достаточно мощными для соответствия требованиям обработки пактов в окружении. Эти факторы зачастую и являются причинами недостаточной производительности. John Nicholson выпустил отличную серию статей на эту тему и, совместно с Broc Yanda, презентовал сессию на VMworld.

Другое испытание с коммутационным оборудованием заключается в том, что его типичный жизненный цикл в производстве дольше, чем у прочих активов центра обработки данных (ЦОД). Продолжительный жизненный цикл обозначает, что архитектору нужно быть более осведомлённым о будущих требованиях и, в связи с их изменениями, возможно, придется инвестировать раньше, чем планировалось.

Как они опираются друг на друга.

Планировщики на базе хоста, такие как vSAN, приоритезируют ввод/вывод по мере его генерации хостом или поступления на аппаратный стек хоста. Они не поддерживают сеть и не предполагают, что другие пакеты могут ожидать отправки на хост. Но неправильно подобранные коммутаторы, не справляющиеся с нагрузкой, могут привести к падению производительности. Если сеть испытывает перегрузки какой угодно формы (пропускная способность, обработка или буферизация), это может стать аспектом правил TCP. По мере увеличения частоты сброса пакетов увеличивается количество повторных передач. Не смотря на надёжность TCP, шаги обработки при перенасыщении становятся дорогостоящими для пиковой производительности и целостности. Хуже всего то, что перенасыщение оказывает влияние на все системы, подключенные к коммутаторам.

Для тех же, кто рассматривает переход на более высокую производительность сетей, нет никакой гарантии, что они незамедлительно получат преимущества и смогут использовать все возможности пропускной способности, за которую они заплатили. Это неправильный путь смотреть на использование ресурсов для процессора, сети или хранилища. Для окружений vSAN, инвестиции в коммутационное оборудование соответствующего масштаба позволяют минимизировать или устранить падение производительности хранилища vSAN в результате узкого места на коммутаторах при перенасыщении сети.

Например, если клиент использует скромные коммутаторы 10 Gb и рассматривает 25/100 Gb – это решение приходит не от уровня утилизации коммутаторов, а с целью исключить узкое место на уровне коммутаторов, не позволяющее узлам использовать свой потенциал по максимуму. Вместе с увеличением производительности хостов, необходимо увеличивать и производительность сети.

Итоги.

Оптимизация производительности часто заключается в исключении узких мест там, где их легче обнаружить и исключить. Инвестиции в более производительное коммутационное оборудование поможет сместить вопрос конкуренции в сторону хоста, где за счет соответствующих планировщиков – управление проще, а восстановление требуемого уровня производительности при помощи более быстрых устройств хранения легче. Хорошие коммутаторы стоят достаточно дорого, но с учётом более продолжительного жизненного цикла коммутаторов и возможностью vSAN легко добавлять новое, более быстрое оборудование, это становится мудрым шагом в любом проекте центра обработки данных (ЦОД).