[Review] Đánh giá máy chủ Dell EMC PowerEdge R640

Tổng quan về Dell PowerEdge R640

Dell PowerEdge R640 là máy chủ rack 1U có thể mở rộng được thiết kế để tính toán và lưu trữ thông qua nền tảng 2 socket. Được mô tả như một sự cân bằng giữa hiệu suất, chi phí và mật độ, Dell R640 được xây dựng để xử lý khối lượng công việc từ một loạt các trường hợp sử dụng trung tâm dữ liệu khác nhau – lưu trữ được xác định phần mềm dày đặc, nhà cung cấp dịch vụ, tầng ứng dụng, đám mây riêng dày đặc, ảo hóa và Máy tính hiệu năng cao (HPC). Ngoài ra, Dell đã xây dựng PowerEdge R640 như một máy chủ có thể triển khai dễ dàng và có thể mở rộng liên tục từ 3 đến 1000 node để lưu trữ được định nghĩa bằng phần mềm (software-defined storage) bằng cách sử dụng Dell EMC VxFlex Ready Nodes.

Dell PowerEdge R640 chứa rất nhiều thành phần khá mạnh mẽ, cũng như rất nhiều khả năng mở rộng. Ví dụ, nó có thể được trang bị 2 bộ xử lý Intel Xeon Processor Scalable Family với tối đa 28 nhân cho mỗi bộ xử lý. Dell R640 có 24 khe DIMM cho tối đa 3TB RAM và tối đa 12 NVDIMM cho tối đa 192GB RAM. Nó cũng có hai nguồn điện dự phòng AC (hoặc DC). Dell R640 cũng hỗ trợ thẻ mở rộng PCI thế hệ 3.

Máy chủ rack Dell có thể được trang bị HDD (2.5in hoặc 3.5in) và SSD, hỗ trợ tới 8 NVMe cho những ai đang tìm kiếm hiệu năng lưu trữ nhanh nhất có thể. Con số này gấp đôi số lượng NVMe của Dell R630, vì vậy nó chắc chắn làm cho nền tảng 1U này linh hoạt hơn đáng kể. Cuối cùng, Dell R640 có thể được cấu hình với ổ cứng 8 x 2,5 inch hoặc ổ cứng 4 x 3,5 inch ở mặt trước hoặc ổ cứng 10 x 2,5 inch ở mặt trước với hỗ trợ tùy chọn cho ổ cứng 2 X 2,5 inch trên bảng điều khiển phía sau (back panel). 

PowerEdge R640 hỗ trợ cổng USB, cổng NIC, cổng VGA, serial connector và thẻ IDSDM / vFlash hỗ trợ thẻ nhớ flash tùy chọn và một mô-đun SD kép bên trong. 

Để thử nghiệm, chúng tôi đã cấu hình Dell R640 với bộ xử lý Dual Intel Xeon Platinum 8180 và RAM 384GB (32GB x 12) 2666MT/s. Số liệu lưu trữ đã đạt được bằng cách sử dụng 3,2TB NVME (2 x 1,6TB PM1725a NVMe SSD) và 2TB của SAS (SSD 5 x 400 GB PM1635a SAS).

Thông số kỹ thuật Dell EMC PowerEdge R640

Thiết kế và xây dựng

Mặc dù máy chủ rack Dell PowerEdge R640 được xây dựng rất nhỏ gọn, nhưng nó vẫn tự hào có rất nhiều tính linh hoạt cũng như các cấu hình và tùy chọn mở rộng khác nhau. Giống như chúng tôi đã đề cập ở trên, điều này bao gồm hệ thống ổ đĩa 8 x 2,5 inch, hệ thống ổ đĩa 4 x 3,5 inch và hệ thống ổ đĩa 10 x 2,5 inch cho việc lưu trữ.

Bảng điều khiển được đặt ở bên trái của mặt trước, là nơi theo dõi sức khỏe hệ thống và ID hệ thống, đèn LED trạng thái và đèn báo iDRAC Quick Sync 2 (không dây). Đèn LED trạng thái hiển thị bất kỳ phần cứng bị lỗi nào, trong khi Quick Sync 2 không dây tùy chọn cho biết hệ thống hỗ trợ Quick Sync (tính năng cho phép quản trị viên quản lý hệ thống thông qua thiết bị di động). 

Như trường hợp của tất cả các máy chủ rack, phần lớn mặt trước được thiết kế cho các khoang ổ đĩa. Trong cấu hình 10 ổ đĩa của chúng tôi, điều này có nghĩa là tối đa 10 ổ đĩa hot-swap 2,5 inch (mặc dù người dùng có tùy chọn sử dụng 6 ổ đĩa 2.5 hot-swap) hoặc tối đa 4 thiết bị NVMe.

Công cụ quản lý

Cũng như các Máy chủ PowerEdge khác, Dell R640 cung cấp nhiều tùy chọn quản lý.

Hiệu suất

Trong phần đánh giá hiệu năng của hệ thống cục bộ, chúng tôi có Dell R640 được trang bị cấu hình mạnh với hai tầng lưu trữ flash khác nhau. Đầu tiên là flash NVMe, với 4 ổ SSD 1.6TB và thứ hai là flash SAS với 4 ổ SSD 400GB. Cả hai đều là ổ Samsung, mặc dù các bộ phận cụ thể có thể khác nhau tùy thuộc vào thành phần nào được chọn khi máy chủ được xây dựng. Với CPU Intel Platinum 8180 bên trong, chúng tôi có rất nhiều chu kỳ CPU để giải quyết khối lượng công việc lưu trữ của chúng tôi. Như đã nêu trong phần giới thiệu của chúng tôi, máy chủ được trang bị CPU Intel 8180 Platinum kép cũng như 384GB RAM. Đối với điểm chuẩn ứng dụng của chúng tôi, chúng tôi tận dụng ESXi 6.5.

Hiệu suất máy chủ SQL

Giao thức thử nghiệm Microsoft SQL Server OLTP của chúng tôi sử dụng là bản dự thảo của Transaction Processing Performance Council’s Benchmark C (TPC-C), một điểm chuẩn xử lý giao dịch trực tuyến mô phỏng các hoạt động được tìm thấy trong môi trường ứng dụng phức tạp. Điểm chuẩn TPC-C đến gần hơn so với điểm chuẩn hiệu suất tổng hợp để đo lường sức mạnh hiệu suất và các tắc nghẽn của cơ sở hạ tầng lưu trữ trong môi trường cơ sở dữ liệu.

Mỗi máy chủ SQL Server được cấu hình với hai vDisks: 100GB volume để khởi động và 500GB cho cơ sở dữ liệu và tệp nhật ký. Từ góc độ tài nguyên hệ thống, chúng tôi đã cấu hình mỗi VM với 16 vCPU, 64GB DRAM và sử dụng bộ điều khiển SCI LSI Logic SAS. Trong khi khối lượng công việc Sysbench của chúng tôi đã kiểm tra trước đó đã bão hòa nền tảng trong cả I/O lưu trữ và dung lượng, thử nghiệm SQL tìm kiếm hiệu suất trễ.

Thử nghiệm này sử dụng SQL Server 2014 chạy trên máy khách Windows Server 2012 R2 và Dell’s Benchmark Factory for Databases. Mặc dù cách sử dụng truyền thống của điểm chuẩn này là để kiểm tra cơ sở dữ liệu lớn 3,000-scale trên bộ lưu trữ cục bộ hoặc chia sẻ, nhưng trong lần lặp này, chúng tôi tập trung vào việc trải đều bốn cơ sở dữ liệu 1.500-scale trên các máy chủ của chúng tôi.

Cấu hình kiểm tra máy chủ SQL (mỗi VM)

• Windows Server 2012 R2

• Storage Footprint: 600GB allocated, 500GB used

• SQL Server 2014

  • Database Size: 1,500 scale

  • Virtual Client Load: 15,000

  • RAM Buffer: 48GB

• Test Length: 3 hours

  • 2.5 hours preconditioning

  • 30 minutes sample period

Đối với SQL Server, chúng tôi đã đánh giá các VM riêng lẻ cũng như các điểm tổng hợp. Kết quả giao dịch cho thấy điểm tổng hợp là 12.638,2 TPS với các VM riêng lẻ có dãy điểm từ 3.159,5 TPS đến 3.159,6 TPS.

Với độ trễ trung bình của SQL Server, Dell R640 có cả độ trễ VM tổng hợp và riêng lẻ là 4ms. 

Hiệu suất MySQL Sysbench

Điểm chuẩn ứng dụng lưu trữ cục bộ đầu tiên của chúng tôi bao gồm cơ sở dữ liệu Percona MySQL OLTP được đo thông qua SysBench. Thử nghiệm này đo TPS trung bình (Giao dịch mỗi giây), độ trễ trung bình và độ trễ phần trăm trung bình 99 là tốt.

Mỗi VM Sysbench được cấu hình với 3 vDisks: một cho boot (~ 92GB), một với cơ sở dữ liệu được xây dựng trước (~ 447GB) và thứ ba cho cơ sở dữ liệu được thử nghiệm (270GB). Từ góc độ tài nguyên hệ thống, chúng tôi đã cấu hình mỗi VM với 16 vCPU, 60GB DRAM và sử dụng bộ điều khiển SCI LSI Logic SAS.

• CentOS 6.3 64-bit

• Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1

  • Database Tables: 100

  • Database Size: 10,000,000

  • Database Threads: 32

  • RAM Buffer: 24GB

• Test Length: 3 hours

  • 2 hours preconditioning 32 threads

  • 1 hour 32 threads

Trong tiêu chuẩn Sysbench của chúng tôi, chúng tôi đã thử nghiệm Dell R640 với bố cục tương tự như trên. Đối với hiệu suất giao dịch, máy chủ có TPS trung bình tổng hợp là 13.046 với các VM riêng lẻ nằm trong khoảng từ 3.231,4 TPS đến 3.303 TPS.

Đối với độ trễ trung bình của Sysbench, Dell R640 có tổng điểm là 9,8ms với các VM riêng lẻ chạy từ 9,7ms đến 9,9ms.

Trong phép đo độ trễ phân vị thứ 99 trong trường hợp xấu nhất của chúng tôi, máy chủ đạt điểm tổng hợp ấn tượng là 19,9ms với các VM riêng lẻ trong khoảng từ 19,7ms đến 20ms.

Phân tích khối lượng công việc của VDBench

Với máy chủ mới nhất và lớn nhất, sẽ rất hấp dẫn khi tung vào bộ lưu trữ mới nhất và lớn nhất để có được cú hích lớn nhất. Tuy nhiên, không phải ai cũng sẽ làm điều này và một số người dùng sẽ nâng cấp máy chủ của họ với bộ lưu trữ hiện có hoặc với ổ flash dựa trên SAS chi phí thấp hơn. Để xem xét, chúng tôi đã đưa vào máy chủ cả bộ lưu trữ NVMe và SAS cho mỗi điểm chuẩn. Đây không phải là một kịch bản “cái nào tốt hơn”, bởi vì từ góc độ hiệu suất, NVMe sẽ giành chiến thắng. Việc nhiều hơn một kịch bản “những gì mong đợi với lưu trữ nhất định” và nên được đánh giá theo cách này.

Phần cuối cùng của chúng tôi về thử nghiệm hiệu suất cục bộ tập trung vào hiệu suất khối lượng công việc tổng hợp. Trong chủ đề này, chúng tôi đã tận dụng 4 ổ SSD SAS và 4 NVMe trong môi trường kim loại trần chạy Ubuntu 16.04.4. Khối lượng công việc được định cấu hình để nhấn mạnh 25% công suất của mỗi ổ đĩa, tập trung vào hiệu suất duy trì so với hiệu suất ổn định, trường hợp xấu nhất.

Khi nói đến mảng lưu trữ điểm chuẩn, kiểm thử ứng dụng là tốt nhất và kiểm thử tổng hợp đứng ở vị trí thứ hai. Mặc dù không phải là một đại diện hoàn hảo cho khối lượng công việc thực tế, các thử nghiệm tổng hợp giúp các thiết bị lưu trữ cơ bản có hệ số lặp lại giúp dễ dàng thực hiện so sánh táo giữa các giải pháp cạnh tranh. Các khối lượng công việc này cung cấp một loạt các cấu hình thử nghiệm khác nhau, từ các thử nghiệm “bốn góc”, các thử nghiệm kích thước chuyển cơ sở dữ liệu chung, cũng như các dấu vết bắt giữ từ các môi trường VDI khác nhau. Tất cả các thử nghiệm này tận dụng bộ tạo khối lượng công việc vdBench phổ biến, với một công cụ kịch bản để tự động hóa và thu được kết quả qua một cụm thử nghiệm tính toán lớn. Điều này cho phép chúng tôi lặp lại cùng một khối lượng công việc trên một loạt các thiết bị lưu trữ, bao gồm mảng flash và các thiết bị lưu trữ riêng lẻ.

Hồ sơ:

• 4K Random Read: 100% Read, 128 threads, 0-120% iorate

• 4K Random Write: 100% Write, 64 threads, 0-120% iorate

• 64K Sequential Read: 100% Read, 16 threads, 0-120% iorate

• 64K Sequential Write: 100% Write, 8 threads, 0-120% iorate

• Synthetic Database: SQL and Oracle

• VDI Full Clone and Linked Clone Traces

Nhìn vào hiệu suất đọc cao nhất cho các ổ đĩa SAS, PowerEdge R640 có thể duy trì độ trễ dưới một phần nghìn giây cho đến khi gần đạt hiệu suất cao nhất. Máy chủ đã phá vỡ 1ms ở khoảng 269K IOPS và đạt đỉnh khoảng 271K IOPS với độ trễ khoảng 1,1ms.

Đối với đỉnh NVMe được đọc trên Dell R640, chúng tôi đã thấy độ trễ dưới một phần nghìn giây trong suốt với hiệu suất cao nhất là 2.711.968 IOPS với độ trễ là 186μs.

Đối với hiệu suất ghi tối đa của SAS, R640 duy trì độ trễ dưới một phần nghìn giây trong suốt với hiệu suất cao nhất là 266.641 IOPS và độ trễ là 807μs.

Hiệu suất ghi 4K với các ổ NVMe đạt đỉnh 1.265.764 IOPS với độ trễ chỉ là 191μs.

Khi chúng tôi chuyển sang các điểm chuẩn liên tiếp (64K), chúng tôi sẽ thấy loại hiệu suất tương tự mà chúng tôi đã thấy với PowerEdge R7415. Độ trễ bắt đầu cao (19,8ms trong trường hợp này) và giảm dần khi điểm chuẩn chạy. R640 với các ổ đĩa SAS đã hoàn thành ở mức 25.606 IOPS hoặc 1.61GB / giây với độ trễ 2.49ms.

Đối với các lần đọc tuần tự NVMe 64K, R640 bắt đầu có độ trễ rất thấp và đạt cực đại ở mức 193.493 IOPS hoặc 12.1GB / giây với độ trễ là 329μs.

Một lần nữa, với cách viết 64K tuần tự, R640 với SAS bắt đầu với độ trễ cao (8,9ms) trước khi kết thúc ở mức 27.394 IOPS hoặc 1.71GB / giây với độ trễ 1.16ms.

Một lần nữa, máy chủ dựa trên NVMe bắt đầu thấp hơn nhiều với việc ghi tuần tự và đạt cực đại khoảng 89K IOPS hoặc 5,6GB / giây với độ trễ khoảng 315μs.

Chuyển sang khối lượng công việc SQL của chúng tôi, các ổ đĩa SAS có tổng thể hiển thị tốt hơn với độ trễ dưới một phần nghìn giây trong suốt, đạt mức cao nhất là 275,406 IOPS với độ trễ là 418μs.

Đối với khối lượng công việc SQL trên phiên bản NVMe của máy chủ, chúng tôi đã thấy hiệu suất cao nhất là 930.251 IOPS với độ trễ chỉ 135μs.

Đối với SQL 90-10 của chúng tôi với SAS, R640 có hiệu suất cao nhất là 268.036 IOPS với độ trễ là 448μs.

Phiên bản NVMe của SQL 90-10 có máy chủ cho hiệu năng cao nhất là 774,044 IOPS với độ trễ là 163μs.

SAS trong SQL 80-20 đã chứng kiến ​​máy chủ đạt đỉnh ở mức 254.044 IOPS với độ trễ là 491μs.

Đối với SQL 80-20 với NVMe, R640 có thể đạt cực đại ở mức 652.259 IOPS với độ trễ là 193μs.

Chuyển sang khối lượng công việc của Oracle, R640 do SAS tải đạt cực đại ở mức 239.794 IOPS với độ trễ là 533μs.

Đối với NVMe Oracle, máy chủ đạt đỉnh ở mức 570.158 IOPS với độ trễ là 230μs.

Đối với SAS Oracle 90-10, máy chủ đạt đỉnh ở mức 263.745 IOPS và độ trễ là 327μs.

Oracle 90-10 với NVMe đạt đỉnh 615.818 IOPS chỉ với độ trễ 141s. 

Oracle 80-20 với các ổ đĩa SAS trong R640 đã cho chúng tôi hiệu năng cao nhất là 239.107 IOPS với độ trễ 361μs.

Đối với Oracle 80-20 với các ổ NVMe, máy chủ đạt đỉnh ở mức 535.046 IOPS với độ trễ là 163μs.

Tiếp theo, chúng tôi đã chuyển sang Thử nghiệm bản sao VDI, đầy đủ và được liên kết. Đối với VDI Full Clone Boot với SAS, PowerEdge R640 đạt đỉnh ở mức 221.147 IOPS với độ trễ 575μs trước khi giảm nhẹ.

Nhìn vào NVMe R640 khi khởi động VDI Full Clone, máy chủ đã đạt đỉnh ở mức 626.040 IOPS với độ trễ 205s.

Đối với Đăng nhập ban đầu bản sao đầy đủ của SAS VDI, máy chủ có độ trễ dưới một phần nghìn giây cho đến khoảng 105K IOPS và đạt cực đại 107.280 IOPS với độ trễ là 1,11ms.

Đăng nhập ban đầu VDI Full Clone với NVMe có đỉnh máy chủ ở mức 246.628 IOPS và 476μs cho độ trễ.

Đối với VDI Full Clone Thứ hai Đăng nhập bằng ổ đĩa SAS, R640 đạt đỉnh 79.495 IOPS với độ trễ 797μs.

Với các ổ NVMe, máy chủ có thể đạt cực đại ở mức 161.771 IOPS và độ trễ là 386s cho VDI Full Clone Thứ hai Đăng nhập.

Chuyển sang các thử nghiệm Bản sao được liên kết với VDI, R650 được nạp bởi SAS có hiệu suất cao nhất là 125.587 IOPS với độ trễ 506μs.

Đối với thử nghiệm Clone Boot được liên kết với NVMe VDI, máy chủ đã đạt đỉnh 346.693 IOPS và độ trễ là 182s.

Đăng nhập ban đầu được liên kết với VDI với SAS cho thấy máy chủ đạt đỉnh 47,656 IOPS với độ trễ 662μs.

Đối với Đăng nhập ban đầu được sao chép liên kết NVMe, R640 đạt đỉnh ở 87.384 IOPS với độ trễ là 359μs.

Đối với Đăng nhập bản sao được liên kết vào thứ hai của VDI, PowerEdge R640 có trụ sở tại SAS có độ trễ dưới một phần nghìn giây cho đến khoảng 59K IOPS và đạt cực đại 60,708 IOPS với độ trễ là 1,04ms. 

Và cuối cùng, phiên bản NVMe của VDI Linked Clone Thứ hai Đăng nhập đã có đỉnh máy chủ ở mức 120.850 IOPS với độ trễ 521μs.

Phần kết luận

Ra mắt như một trong những máy chủ PowerEdge thế hệ thứ 14 đầu tiên, Dell EMC PowerEdge R640 là máy chủ 1U 2 socket nhằm cân bằng năng lượng, mật độ và chi phí trong một dấu chân nhỏ. Máy chủ có thể được thiết lập với hai CPU Intel Xeon có thể mở rộng cho tối đa 28 lõi cho mỗi bộ xử lý và có 24 khe DIMM có thể chứa tới 3TB RAM hoặc 12 có thể chứa đầy NVDIMM. Để lưu trữ, người dùng có thể trang bị cho R640 tám khay 2.5, hoặc bốn khay 3.5, ở phía trước (nó cũng có thể được cấu hình cho 12 khay 2.5 với 10 ở phía trước và 2 ở phía sau). Giống như tất cả các máy chủ PowerEdge, R640 sẽ có một số tùy chọn quản lý và công cụ bao gồm iDRAC và OpenManage. Máy chủ có thể xử lý một số trường hợp sử dụng khác nhau với Dell EMC pointing to SDS, nhà cung cấp dịch vụ, tầng ứng dụng, đám mây riêng dày đặc, ảo hóa và HPC.

Trong các điểm chuẩn hiệu năng ứng dụng của chúng tôi, chúng tôi đã xem xét hiệu suất của PowerEdge R640 tận dụng VMware để xem hiệu suất VM riêng cũng như tổng hợp. Trong thử nghiệm giao dịch SQL Server của chúng tôi, chúng tôi đã thấy điểm tổng hợp là 12.638,2 TPS và độ trễ tổng hợp chỉ là 4ms. Đối với Sysbench, chúng tôi đã thấy hiệu suất giao dịch tổng hợp là 13.046 TPS và độ trễ trung bình là 9,8ms và đối với độ trễ trong trường hợp xấu nhất, chúng tôi đã thấy độ trễ tổng hợp chỉ là 19,9ms.

Giống như những người tiền nhiệm của nó, gia đình PowerEdge 1U có rất nhiều thứ để cung cấp, bao gồm vô số tùy chọn và mức độ tùy biến khung máy đáng kinh ngạc. Lần này, Dell R640 mang đến rất nhiều tùy chọn cấu hình. Dell R640 rất phù hợp cho các trường hợp sử dụng HCI chính thống như vSAN / VxRail và XC series (Nutanix), cũng như các giải pháp mở rộng HCI / CI lớn hơn như VxRack SDDC. Tất nhiên, R640 có thể hoạt động tốt trong các môi trường cổ điển khác bên ngoài các trung tâm dữ liệu siêu cường độ giống như EMC truyền thống có thể dựa vào các công cụ phần mềm như OpenStack và Redfish. Trong mọi trường hợp, Dell R640 là một bổ sung tuyệt vời cho gia đình PowerEdge và chắc chắn sẽ còn nhiều trường hợp sử dụng khác cũng được đáp ứng.