为混合云工作负载配备合适的基础设施

利用 VMware Cloud Foundation 和英特尔® 傲腾™ 技术简化您的混合云之旅、实现持续的高性能并提升数据中心效率。

解决方案优势

  • 英特尔® 傲腾™ 固态盘可为 VMware Cloud Foundation 带来出色的业务价值：

  • 持续的高性能：英特尔® 傲腾™ 固态盘用于缓存层可提升联机事务处理 (OLTP) 以及数据库 IOPS 和吞吐量性能。

  • 更小的数据中心占用空间：英特尔® 傲腾™ 固态盘用作缓存可增加节点密度，并提升每节点虚拟机性能。

  • 高效的运营管理：利用性能提升可减少软硬件开支、增加虚拟机支持，或同时实现这两者。

  • VMware ESXi 服务器上运行的虚拟机 则可以访问英特尔® 傲腾™ 持久内存，从而以经济的成本增加系统内存空间。

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执行概要

超过 50% 的企业表示，混合云和多云是他们理想的企业 IT 架构；使用云计算的企业中 有 93% 采用了多云策略1。企业和机构正在努力寻找计算、存储和网络资源的恰当组合，既能满足其对混合云性能和可靠性的需求，又能够严格控制 IT 预算。为实现这一目标，不少企业和机构选择利用超融合基础设施 (HCI) 对其数据中心进行现代化升级。

但软件定义的 HCI 环境的性能很大程度上取决于硬件虚拟化，同时混合云环境的部署和管理也可能充满挑战。VMware Cloud Foundation 解决了这两个难题。它提供集成的高性能云基础设施；同时，其云管理服务可实现在私有云和公有云环境下运行企业应用。

得益于多项英特尔® 技术，VMware Cloud Foundation 可提供持续的高性能，并通过提高虚拟机密度减少了数据中心占用空间，还实现了高效的运营管理。减少数据中心占用空间可直接节省成本。在英特尔® 架构上运行 VMware Cloud Foundation，企业能够放心地转向混合云，无需担忧性能、密度或成本，从而更专注于业务本身。

图 1. 将英特尔® 硬件（包括英特尔® 傲腾™ 技术）添加到您的混合云基础设施可以提高性能和数据中心效率，使企业和机构能够放心地转向混合云。

 业务挑战：配备合适的硬件，实现混合云的出色性能

在当今数据驱动的世界，企业常常觉得难以经济高效地处理数据库等新兴企业工作负载和复杂的数据分析应用并充分发挥其价值。数据中心通过转向混合云中的超融合基础设施 (HCI) 进行现代化升级后，计算、存储和网络资源便可实现横向扩展、软件定义以及虚拟化。然而，由于存储瓶颈和系统内存限制，每服务器的虚拟机 (VM) 数量和总体 CPU 利用率往往低于理想水平。企业和机构需要配备合适的硬件组件，以满足它们对性能、数据中心优化（通过服务器整合）、可扩展性和高效运营管理的要求。

数据密集型工作负载需要更高可扩展性和更大存储

经过数年的发展，HCI 已经走向成熟。由于能够提供与传统存储阵列相当的多种存储功能并实现按需横向扩展存储，HCI 如今已经部署在任务关键型数据中心。无论 HCI 软件多么强大，它仍然需要有合适的硬件配置来支持软件的增强，以优化性能。实现 HCI 软件存储功能后，这些功能会消耗大量计算和存储周期。在选择合适的硬件组件来设计 HCI 集群时，必须充分了解并考虑这一点。

现代数据中心工作负载，例如联机事务处理 (OLTP)、联机分析处理 (OLAP) 等，需要大容量存储和快速响应的缓存来满足数据增长和时延的要求。这些工作负载均需要基础设施提供可扩展性、性能、安全性、可管理性和敏捷性，以处理数据密集型用例。随着工作负载在虚拟环境中的规模越来越大，每服务器上运行的虚拟机数量自然也会更多，这就是扩展。传统存储架构限制了企业以经济高效的方式进行扩展的能力。企业 IT 部门需要实施现代化升级，为未来的存储需求做好准备。

解决方案价值：通过提高节点密度优化性能

图 2 为 VMware Cloud Foundation 中 VMware vSAN 解决方案架构的多个层级。

图 2. 英特尔® 技术通过提高性能、密度和效率帮助数据中心实现优化和现代化升级。

在合适的位置安排合适的存储

英特尔® 傲腾™ 固态盘 DC P4800X 提供低时延和高耐用性，有利于处理缓存层的大容量、数据密集型和任务关键型工作负载。缓存层吸收了写入压力，就降低了持续返回容量层的需要，等到所有写入都完成后再返回即可。所有数据都在一段时间内从写入缓存中离台或清空到容量层，从而更有效地使用容量层。英特尔® 傲腾™ 固态盘具备出色的耐用性，每日整盘写入次数 (DWPD) 高达 60 次2。这样，容量层就可以使用耐用性等级更低的固态盘，因为缓存层已经可以处理大量写入请求。

采用 3D NAND 固态盘的容量层（见图 2 底部）则专注于服务所有读取请求。针对读取操作优化的基于 NVMe 的英特尔® 3D NAND 固态盘突破了传统 TLC NAND 固态盘的容量限制，比上一代 3D NAND 固态盘每单元的比特数多出 33%3。该固态盘专门旨在使 CPU 利用率最大化。由于缓存层已经具备高耐用性，成本和耐用性更低的固态盘就可作为经济型容量层解决方案的理想之选。

经济型扩展内存 

VMware ESXi 服务器上运行的虚拟机可以访问英特尔® 傲腾™ 持久内存 (PMem)，从而以经济的成本增加系统内存空间。这使得 vSAN 能够用于需要更大内存池的各种新兴用例。VMware vSphere 同时支持英特尔® 傲腾™ 持久内存的 App Direct 模式和内存模式，客户可根据工作负载的要求选择启用任一模式。关于 vSphere 对英特尔® 傲腾™ 持久内存的支持的更多内容，请见 VMware 知识库文章。

解决方案价值：为 vSAN 提供持续的高性能

许多企业用例需要较高的存储响应能力。这些用例包括操作型数据库、存储缓存、日志文件和类似的高性能或任务关键型用例模型。英特尔® 硬件结合 VMware Cloud Foundation（包括 VMware vSAN 和 VMware vSphere 以及 vRealize Management Suite）就是一个理想的选择。英特尔® 傲腾™ 固态盘与英特尔® 3D NAND 固态盘相结合的配置可同时提供可扩展性和性能。

利用英特尔® 傲腾™ 固态盘实现高速缓存

英特尔® 傲腾™ 固态盘可为严苛的缓存应用和服务提供其所需的高性能、低时延和高耐用性。这些性能增益使企业能在每台服务器上处理更多任务、打破存储瓶颈并降低时延敏感型工作负载的事务成本。

图 3 为使用基于英特尔® 傲腾™ 固态盘与基于 3D NAND 固态盘的缓存解决方案进行多项测试的结果对比。在复杂的 OLTP 工作负载上，与传统的 NVMe NAND 闪存缓存相比，使用英特尔® 傲腾™ 固态盘的性能提升高达 61%，每分钟处理新订单数 (NOPM) 和每分钟处理事务数 (TPM) 均是如此4。数据库处理方面，英特尔® 傲腾™ 固态盘可传输更多数据，并实现了更高的 IOPS，从而助您服务更多客户，并提供更好的用户体验5。

图 3. 在英特尔® 傲腾™ 固态盘的支持下，vSAN 在任务关键型工作负载上实现了持续的高性能。

聚焦：英特尔® 傲腾™ 固态盘的性能

持续一致、可预测的性能对于最大程度地提升整个企业和机构的生产力而言至关重要。一致性对于 vSAN 尤为关键。传统上，vSAN 客户必须使用磁盘短行程技术来提高一致性。英特尔® 傲腾™ 固态盘即使在繁重的写入负载下也能提供持续一致、可预测的吞吐量性能。英特尔® 傲腾™ 固态盘的一致性和高 QoS 使得存储设计能够更简单、更高效，同时性能更高。

如下图所示，一旦数据开始从缓存中离台（当缓存开始要被填满时，它必须将数据移至大容量的存储层），SAS NAND 的吞吐量就下降了 39%。支持字节寻址的英特尔® 傲腾™ 固态盘则可在整个测试窗口保持一致的吞吐量，从而打破存储瓶颈6。

解决方案价值：减少数据中心占用空间

当今世界竞争越来越激烈，减少数据中心占用空间是节省成本和提高盈利的方式之一。将英特尔® 傲腾™ 固态盘作为缓存设备能极大提升每节点虚拟机性能。如前文所述，vSAN 缓存层吸收了所有写入压力。英特尔® 傲腾™ 固态盘的低时延有利于缓存层的事务性工作负载，并且使容量层可以使用耐用性更低的 3D NAND 固态盘。

英特尔的解决方案架构师对一个 84 TB 的缓存层（在六个节点上使用英特尔® 固态盘 DC P4610）和一个 80 TB 的缓存层（在四个节点上使用英特尔® 傲腾™ 固态盘 DC P4800X）进行了比较。如图 4 所示，在缓存层中使用英特尔® 傲腾™ 固态盘时，数据中心架构师能在每 vSAN 存储节点上获得高达 60% 的虚拟机性能提升。而虚拟机性能提升意味着在满足服务级别协议 (SLA) 的同时，您可以减少 33% 的节点7。换言之，集群中即使减少两个节点，虚拟机性能仍有提高。这能切实地节省服务器成本、减少占用空间并降低长期的维护成本。

图 4. 英特尔® 傲腾™ 固态盘可提高每节点的任务处理量并减少数据中心占用空间。

面向 VMware Cloud Foundation 的广泛英特尔® 产品组

英特尔的计算、内存和存储产品共同提升了 VMware Cloud Foundation 的价值。结合使用这些产品，客户便能够以经济有效的方式提升节点密度、虚拟机可扩展性和运营管理性能，从而提高运营效率：

·   英特尔® 傲腾™ 固态盘用于缓存层，可提高 IOPS，并将时延控制在极低水平8
·   英特尔® 3D NAND 固态盘用于容量层，可增加存储密度
·   英特尔® 傲腾™ 持久内存可支持经济的内存扩展
·   第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器可加速严苛的虚拟机工作负载

解决方案价值：简化 vSAN 在 Day 2 阶段的运营管理

vSAN 的运营管理是维持高效 IT 运营中的重要任务。系统管理员可使用 vCenter 运营工具来维持其 IT 基础设施的高效管理和维护。运营管理任务包括克隆、创建虚拟机快照以及在 vSAN 数据存储和 SAN 数据存储之间移动虚拟机磁盘文件，这一切都需要在无停机的情况下进行。这些都是 I/O 密集型操作，通常在下班时间执行——备份尤其如此。管理操作越快完成，相关资源就能越快重新聚焦任务关键型应用的性能。其他优势还包括在服务器的整个生命周期内最大限度地提高服务器生产力，并持续优化员工调度和利用率。

对于寻求改进运营管理的企业和机构而言，他们特别关注 Day 2 阶段的运营。所谓 Day 2 阶段的运营就是指 IT 管理员对于虚拟机的管理。按员工投入的时间来算，Day 2 阶段的运营对于 IT 部门而言成本普遍是最高的9。Evaluator Group 开发了一项测试，以评估 vSAN 管理运营的效率。测试如下：

  • 运行稳定的虚拟机 I/O 以模拟日常的虚拟机工作负载。
  • 同时运行以存储为中心的 vCenter 操作，以评估 Day 2 阶段 vSAN 运营的性能。

该测试在一个由 16 台虚拟机组成的集群上运行，测试衡量了 vCenter 操作完成的总数。该测试反映了真实世界的使用场景，因为在 DAY 2 运营阶段，正常的虚拟机 I/O 工作负载在管理任务期间并不会关闭。相反，虚拟机工作负载和 Day 2 阶段的运营任务会同时运行，这会在运行虚拟机克隆、快照和 Storage vMotion 迁移等运营任务时，增加 vSAN 存储解决方案的压力。 

按每日整盘写入次数来算，英特尔® 傲腾™ 固态盘的耐用性比 英特尔较为高端的 3D NAND 固态盘（耐用性水平中等）高 20 倍10。

如图 5 所示，相较于中等耐用的 3D NAND 固态盘，在缓存层中引入英特尔® 傲腾™ 固态盘可显著提高 vSAN Day 2 阶段运营的性能。运行运营管理任务的时间减少意味着系统可以专注于正常的任务关键型虚拟机性能。客户可以利用这 15% 的运营性能提升来减少软硬件开支、增加虚拟机支持，或同时实现这两者11。

图 5. 缓存层性能提升可以提高数据中心系统管理运营的效率。

结论

VMware Cloud Foundation 的客户现可在存储和内存密集型工作负载上实现持续的高性能、更小的数据中心占用空间和更高的 运营效率。通过在其平台上采用英特尔® 傲腾™ 技术，VMware Cloud Foundation 的客户可在满足任务关键型 SLA 的同时控制总体软硬件成本。VMware Cloud Foundation 解决方案使客户能够通过恰当组合英特尔® 傲腾™ 固态盘和英特尔® 3D NAND 固态盘来优化 vSAN 存储性能。该解决方案还可以通过提高节点密度和 Day 2 阶段的运营管理效率来帮助客户提高数据中心效率。

 

了解更多信息

以下资源可能对您有所帮助：

  • VMware Cloud Foundation
  • VMware vSAN 软件
  • 英特尔® 傲腾™ 技术
  • 英特尔® 傲腾™ 持久内存
  • 利用英特尔® 傲腾™ 持久内存增强 VMware 虚拟机
  • 第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器

访问 https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/ partner/showcase/vmware/overview.html 或联系您的英特尔代表。

聚焦 VMware

全球有超过 500,000 客户认可 VMware，并采用其产品通过软件定义的业务和 IT 方式加速数字化转型。VMware 是虚拟化、云和业务移动性方面的先锋。VMware 经过验证的解决方案（包括 VMware Cloud Foundation）使客户能在云端和各设备上在通用的操作环境中运行、管理、连接和保护应用，为客户提供灵活性、控制能力并帮助他们维持较低成本。

实际性能受使用情况、配置和其他因素的差异影响。更多信息请见 www.Intel.cn/PerformanceIndex。

性能测试结果基于配置信息中显示的日期进行的测试，且可能并未反映所有公开可用的安全更新。详情请参阅配置信息披露。没有任何产品或组件是绝对安全的。

具体成本和结果可能不同。

英特尔技术可能需要启用硬件、软件或激活服务。

英特尔通过参与、赞助和/或向多个基准测试系列提供技术支持的方式为基准测试发展做贡献，包括由 Principled Technologies 管理的 BenchmarkXPRT 开发社区。

© 英特尔公司版权所有。英特尔、英特尔标识以及其他英特尔商标是英特尔公司在美国和/或其他国家的商标。

其他的名称和品牌可能是其他所有者的资产。

1121/JGAL/KC/PDF

产品和性能信息

1Flexera，2020 年 5 月 21 日，"Cloud Computing Trends: 2020 State of the Cloud Report"（云计算的趋势：2020 年云状态报告），_exera.com/blog/industry-trends/trend-of-cloud-computing-2020
2英特尔。"Product Brief: Intel Optane SSD DC P4800X Series."（产品简介：英特尔® 傲腾™ 固态盘 DC P4800X 系列）。https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/docs/memory-storage/solid-state-drives/data-center-ssds/optane-ssd-dc-p4800x-p4801x-brief.html 。基于内部英特尔测试。
3资料来源：英特尔。TLC 每单元 3 个比特，QLC 每单元 4 个比特，“比上一代 3D NAND 固态盘每单元的比特数多出 33%”的计算方式为：(4-3)/3 = 33%。
4由戴尔委托并由 Enterprise Strategy Group 执行的测试，测试发布日期为 2019 年 8 月 26 日。源报告和测试配置请见 esg-global.com/validation/esg-technical-validation-dell-emc-vxrail-with-intel-xeon-scalable-processors-and-intel-optane-ssds 。英特尔并不控制或审计第三方数据。请您审查该内容，咨询其他来源，并确认提及数据是否准确。
5由 HPE 委托并由 Principled Technologies 执行的测试，测试发布日期为 2020 年 4 月。源报告和测试配置请见 principledtechnologies.com/HPE/Intel-Optane-HPE-ProLiant-VMware-vSAN-Oracle-workload-testing-0420-v3.pdf 。英特尔并不控制或审计第三方数据。请您审查该内容，咨询其他来源，并确认提及数据是否准确。
6见尾注 4
7性能测试结果基于 2019 年 5 月 29 日进行的测试（英特尔委托 Evaluator Group 执行），且可能并未反映所有公开可用的安全更新。见下文配置披露。没有任何产品或组件是绝对安全的。使用 IOmark-VM 进行测试。通用配置：英特尔 2U 服务器系统，2 x 英特尔® 至强® 金牌 6254 处理器 (18C/36T)， ucode 版本：0x4000013，BIOS 版本：SE5C620.86B.02.01.0003.020220190234，启用超线程技术（在 BIOS 中），启用睿频。基线存储配置：缓存层为 1 x 英特尔® 固态盘 DC P4610，1.6TB，容量层为英特尔® 固态盘 DC P4510 3 x 4TB + 1 x 2TB；对比存储配置：缓存层为 1 x 英特尔® 傲腾™ 固态盘 DC P4800X，375GB，容量层为 5 x 英特尔® 固态盘 DC P4510，4TB。所测试的固态盘在测试时具有商业可行性。随着更多测试的进行，以上基准测试结果可能需要修改。
8见尾注 5
9VMware Blog，2016 年 9 月。"Getting More Out of vRealize Automation: Day 2 Operations,"（充分利用 vRealize Automation：Day 2 阶段运营），blogs.vmware.com/management/2016/09/getting-vrealize-automation-day-2-operations.html
10英特尔。产品规格请见 "Product Brief: Intel® Optane™ SSD DC P4800X"（产品简介：英特尔® 傲腾™ 固态盘 DC P4800X）。https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/docs/memory-storage/solid-state-drives/data-center-ssds/optane-ssd-dc-p4800x-p4801x-brief.html 。
11由英特尔委托并由 Evaluator Group 于 2020 年 4 月 6 日执行的测试。硬件：4 节点配置，各节点配置如下：CPU：2 X 英特尔® 至强® 6154 处理器：72 个逻辑处理器（36 核，72 线程）；DRAM：192 GB (16 GB x 12 个 DIMM)；网络：板载 2 x 10G Base-T，+ Mellanox ConnectX 5EN 2 x 25 Gb；存储：vSAN；vSAN 配置：每个节点 2 个磁盘组；Dedupe + Compression：启用；各磁盘组配置：缓存层：基线 = 1 x 英特尔® 固态盘 DC P4610，1.6 TB，被测设备 = 1 x 英特尔® 傲腾™ 固态盘 DC P4800X，375 GB；容量层：3 x 英特尔® 固态盘 P4510，4 TB； vSAN 总容量：87 TB（4 个节点）。OS 软件：VMware ESXi 6.7.0U3 (15160138)，VMware vCenter 6.7.0U3。测试软件：IOmark-VM3，自定义配置的 vCenter Operations。性能测试中使用的软件和工作负荷可能仅在英特尔微处理器上进行了性能优化。