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Benchmarking von 25-GbE-NICs in konvergenten Netzwerken

Netzwerkteams können eine Fülle von Tools nutzen, um die Performance und Effizienz von 25-GbE-Netzwerkadaptern zu messen, die konvergente Netzwerke und HCI-Umgebungen unterstützen.

Aus dem, was wir uns als Server in einem Data Center vorstellten, haben sich schnell die Kernelemente einer hyperkonvergenten Infrastruktur (HCI) entwickelt, die Compute, Storage und Networking eng miteinander koppelt. HCI erfordert hoch performante Netzwerkverbindungen für die Server, und an der Stelle kommt 25 Gigabit Ethernet (GbE) ins Spiel.

Obwohl 25 GbE von relativ wenig Publicity begleitet die Bühne betreten hat, spielt es eine bedeutende Rolle für Umgebungen mit HCI und High Performance Computing (HPC). Unterschiedliche Hardwareimplementierungen und Adaptertreiber von Anbietern wie Broadcom, Intel, Marvell und Mellanox können zu unterschiedlichen Performance-Leveln für diverse Data-Center-Anwendungen führen.

Es ist deshalb wichtig, relevante Tools zu verstehen, die für das Benchmarking von 25-GbE-NICs (Network Interface Cards) – oder 25-GbE-Netzwerkadaptern – genutzt werden können, die für spezielle Anwendungsfälle konzipiert sind. Netzwerkteams müssen darauf achten, dass die 25-GbE-NICs in ihren Servern die benötigte Performance und Effizienz liefern.

In diesem Beitrag geben wir einen kurzen Überblick über die Methoden und Tools, die Netzwerkteams kennen sollten, um die Leistungsfähigkeit von 25-GbE-NICs im hyperkonvergenten Data Center zu vergleichen.

Adapter-Performance auf unterer Ebene

Die Paketverarbeitung ist ein grundlegendes Mittel, um auf einfachem Niveau die Performance von Netzwerkadaptern zu messen. Das Data Plane Development Kit, kurz DPDK, ist eine Sammlung von Open-Source-Bibliotheken. Es lässt sich nutzen, um die Paket-Performance zu beschleunigen.

Performance. Mit DPDK-Treibern kann man die NIC auf die gleiche Weise testen wie man auch einen LAN-Switch testen würde. Netzwerkprofis können einen Paketgenerator verwenden – zum Beispiel IxNetwork von Ixia oder Valkyrie von Xena Networks –, um Pakete gleicher Größe durch einen Dual-Port-Adapter zu schicken. Damit wird der Paketdurchsatz bei Frame-Größen von 64 bis 1.518 Bytes geprüft. Auf diese Weise erhält man eine Best Case Performance ohne Anwendungs-Overhead.

Effizienz. Der Durchsatz ist eine Sache, die Effizienz der Adapter-Performance eine andere. Die Performance-Effizienz bei NICs dreht sich um den CPU-Overhead. Teams können zum Beispiel mithilfe von DPDK bestimmen, wie viele CPU-Zyklen benötigt werden, um ein einzelnes Paket zu verarbeiten. Je mehr CPU-Zeit für die Verarbeitung eines Netzwerkpakets erforderlich ist, desto weniger CPU-Leistung steht für Anwendungen zur Verfügung.

Performance von Netzwerk-Disks

Viele Data-Center-Server nutzen für ihr Storage schnelle NVMe-SSDs (Non-Volatile Memory Express Solid-State Drives). Teams führen dementsprechend häufig Anwendungen mit intensivem Disk I/O über ihre Netzwerkverbindungen aus. Um sicherzustellen, dass ein Netzwerkadapter oder Netzwerk-Fabric keinen Flaschenhals darstellt, sollten IT-Teams die Performance einem Benchmark unterziehen.

Flexible I/O, kurz FIO, ist ein Test-Tool aus dem Open-Source-Bereich für mehrere Plattformen, das die IT-Abteilung verwenden kann, um Storage Traffic – Lese- und Schreibzugriffe – durch das Netzwerk-Fabric zu schicken, um den Durchsatz von Adaptern und Dateiservern zu messen.

Im Laufe der Zeit werden sicherlich einfachere Methoden für das Benchmarking der HCI-Komponenten zur Verfügung stehen.

Um die File-Serveraktivität zu simulieren, empfiehlt sich in der Regel eine Many-to-one-Testkonfiguration – das heißt, viele Clients und ein einziger Server. Damit wird nicht nur die Leistungsfähigkeit der Hardware getestet, sondern auch die Treibersoftware für den Adapter. Beides sind entscheidende Faktoren für eine hohe Performance.

Benchmarking mit Vdbench und HCIBench

Es ist sinnvoll, auf Systemebene zu testen, denn das kommt Ihrer Anwendungsumgebung am nächsten. Dieses System-Testing ist eine gute Richtschnur für die erwartete Performance.

VMwares Cloud Foundation vereint mehrere VMware-Produkte und ermöglicht es Ihnen, ein Software-defined Data Center (SDDC) aufzubauen. VMware bietet mit HCIBench auch ein Benchmarking Tool für diese Umgebung. HCIBench ist im Wesentlichen ein Automation Wrapper für Oracles Vdbench. HCIBench erstellt mehrere Vdbench-Skripte, die sich eignen, um eine komplexe HCI-Umgebung zu testen.

Performance von RoCE-Fabric

Netzwerke sind mittlerweile schnell genug für Remote Memory Access. RoCE ist ein Akronym innerhalb eines Akronyms und steht für Remote Direct Memory Access (RDMA) over Converged Ethernet.

Momentan bringt RoCE ein ganz neues Maß an Komplexität mit sich. Es gibt derzeit keine einfachen Möglichkeiten, die Netzwerk-Performance von RoCE zu testen. In von uns durchgeführten Tests hat die Tolly Group das Mellanox-Utility ib_send_bw eingesetzt. Es handelt sich um ein leistungsstarkes Benchmarking Tool für die Kommandozeile, das Sie hier finden (Registrierung notwendig).

Im Laufe der Zeit werden sicherlich einfachere Methoden für das Benchmarking der HCI-Komponenten zur Verfügung stehen. Zumindest vorerst können Netzwerkteams mit den verfügbaren Open Source Tools arbeiten, Erfahrungen sammeln und Performance Baselines für ihre Umgebungen festlegen.

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