VMware：Horizon7在全閃存架構Virtual SAN 上的性能表現

　　桌面虛擬化是目前企業(yè)用戶(hù)典型的虛擬化業(yè)務(wù)場(chǎng)景。VMware Horizon 7 是目前最新發(fā)布的桌面虛擬化產(chǎn)品，其最新加入的 Just-In-Time 桌面部署功能使用即時(shí)克隆技術(shù)，允許管理員快速克隆和部署虛擬機，進(jìn)一步提升了 VDI 虛擬桌面的部署效率。

　　通過(guò)將 VDI 桌面業(yè)務(wù)運行在全閃存架構 Virtual SAN 平臺上，用戶(hù)可以通過(guò)去重、壓縮以及糾刪碼（RAID 5/6）等多項空間效率提高技術(shù)有效降低數據的存儲空間開(kāi)銷(xiāo)，進(jìn)一步降低業(yè)務(wù)運行的總體擁有成本。

　　本文通過(guò)在 Virtual SAN 6.2 全閃存架構中針對 Horizon 7 進(jìn)行評估，驗證了全閃存架構 Virtual SAN 可作為 VDI 虛擬桌面的理想運行平臺。

　　測試介紹

　　在測試中，我們針對 Horizon 7 結合 App Volume 2.11 在即時(shí)克隆和鏈接克隆兩種部署情況下分別進(jìn)行了詳細測試，包括啟用去重、壓縮以及糾刪碼等空間效率提高技術(shù)前后的性能變化，存儲空間的提升效率以及對桌面池進(jìn)行維護管理的時(shí)間對比。

　　在測試期間，我們總共使用了 12 臺物理服務(wù)器，其中4臺服務(wù)器用于構建4節點(diǎn)混合架構 Virtual SAN 作為管理 VDI 虛擬桌面的集群。如圖一所示，管理集群中除了安裝 Horion 的管理套件外，還安裝了 vRealize Operation Manager 等云管理套件，方便管理員在大規模集群環(huán)節中對虛擬機進(jìn)行統一的監控與管理。另外的 8 臺服務(wù)器用于構建 8 節點(diǎn)全閃存架構 Virtual SAN，進(jìn)行虛擬桌面的部署和測試工作。雖然在本次的測試架構中，一個(gè)管理集群只對應一個(gè)桌面集群。但是在實(shí)際真實(shí)環(huán)境中，一個(gè)管理集群可以同時(shí)管理多個(gè)桌面集群，以滿(mǎn)足大規模桌面虛擬化的需求。

　　為了保證測試結果的公正性，我們使用第三方 VDI 性能測試工具 Login VSI 4.1進(jìn)行測試。Login VSI 是業(yè)界標準的基準測試工具，用于測量集中桌面環(huán)境的性能和可擴展性。Login VSI 在測試中會(huì )逐漸增加模擬用戶(hù)的數量，直至系統的性能出現飽和。當系統飽和時(shí)，應用程序響應時(shí)間的增加至關(guān)重要。這一延遲意味著(zhù)系統幾乎臨近過(guò)載。我們可以通過(guò)系統接近過(guò)載來(lái)找出系統的最大用戶(hù)容量以此評估整個(gè) VDI 環(huán)境的性能。

　　全閃存架構Virtual SAN具體配置

　　在測試中，我們部署了兩個(gè) Virtual SAN 集群。由于管理集群可以根據實(shí)際業(yè)務(wù)需求變動(dòng)，因此我們主要介紹本次部署虛擬桌面的桌面集群的配置。桌面集群由全閃存架構 Virtual SAN 組成，每臺主機都采用如下硬件配置：

　　每個(gè) Virtual SAN 節點(diǎn)由兩個(gè)磁盤(pán)組組成，每個(gè)磁盤(pán)組由一塊緩存 SSD 和 4 塊容量 SSD 組成，整個(gè) Virtual SAN 集群的初始裸容量達到了 32TB，其中 6.4TB 為緩存層容量，25.6TB 為容量層容量。

　　虛擬桌面鏡像具體配置

　　測試中，我們使用的虛擬機鏡像通過(guò) VMware 優(yōu)化工具進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)優(yōu)化。桌面的操作系統采用 Windows 7 64 位企業(yè)版，每臺虛擬桌面分配了2顆 vCPU 和2GB 內存，分配的磁盤(pán)大小為 30GB（實(shí)際使用了10.6GB）。

　　此外，我們將 Login VSI 性能測試需要的應用程序都部署在一個(gè)獨立的AppStack 中，總計容量為 6536MB。AppStack 是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于包裝應用程序的單元，以只讀VMDK的形式進(jìn)行存儲。這些應用程序包括：

　　Adobe_Flash_Player_16_ActiveX，

　　Adobe_Reader_XI_11.0.10，

　　Doro_1.82，

　　FreeMind，

　　微軟 Office_Professional_Plus_2010 等。

　　測試結果

　　在虛擬桌面的性能測試中，我們使用 Login VSI 4.1 調用常見(jiàn)應用程序來(lái)模擬桌面的日常工作負載。通常情況下，VDI 工作負載是 CPU 緊密型的。從存儲角度來(lái)說(shuō)，如果主機的 CPU 規劃得當，Virtual SAN 每臺主機可以支持上達 200 個(gè)桌面，因此在測試空間效率提升以及 View 桌面管理操作的測試中我們部署了最大 1600 個(gè)虛擬桌面。但是在 Login VSI 虛擬桌面性能測試期間，我們發(fā)現測試服務(wù)器在具體工作負載下存在 CPU 瓶頸。因此，我們的注重點(diǎn)主要為觀(guān)測1000 臺桌面的性能。

　　即時(shí)克隆桌面的性能

　　為了評估即時(shí)克隆（Instant Clone）桌面在啟用糾刪碼前后的性能差異，我們使用 Login VSI 在 RAID 1 與 RAID 5 存儲策略配置上分別進(jìn)行了性能測試。通過(guò)測試，我們發(fā)現 VSIMax 知識型員工工作負載并沒(méi)有耗盡整個(gè)系統資源。在1000 個(gè)桌面的連接測試中，兩種配置都可以通過(guò)基準測試要求。即時(shí)克隆桌面在 RAID 1 與 RAID 5 存儲策略下的 Login VSI 測試如圖二所示。通過(guò)測試，我們可以發(fā)現 Virtual SAN 在啟用糾刪碼的情況下，相比默認配置的性能影響非常小。（測試結果數值越小越好）

　　鏈接克隆桌面的性能

　　除了即時(shí)克隆，我們在鏈接克隆（Linked Clone）桌面上也進(jìn)行了詳盡的性能測試。客戶(hù)端緩存（Client Cache）是 Virtual SAN 6.2 針對 VDI 業(yè)務(wù)場(chǎng)景在存儲緩存功能上做的進(jìn)一步增強，其在主機后臺的內存中額外添加了讀取緩存。這部分讀取緩存只占用主機內存容量的 0.4%（最大不超過(guò)1GB），但在性能上卻可以給 VDI 帶來(lái)巨大提升。該功能在 Virtual SAN 6.2 下啟用，為了驗證客戶(hù)端緩存對 VDI 業(yè)務(wù)場(chǎng)景的性能提高，我們分別使用 Login VSI 在客戶(hù)端緩存禁用前后進(jìn)行測試，并以 Virtual SAN 在默認存儲策略下的測試結果為基準進(jìn)行對比。

　　如圖三所示，通過(guò)測試我們發(fā)現啟用客戶(hù)端緩存可以顯著(zhù)改善 VDI 桌面的性能（測試結果數值越小越好）。通過(guò)分析 VSIMax 評分，我們發(fā)現 Virtual SAN 的空間效率提高技術(shù)在提升鏈接克隆桌面存儲效率的同時(shí)，對桌面的性能影響很小。

　　啟用去重/壓縮和糾刪碼（RAID 5）以及稀疏交換文件對存儲空間的節省

　　在啟用去重/壓縮和糾刪碼后，我們測試了全閃存架構 Virtual SAN 中進(jìn)行 VDI桌面池部署的空間節省情況。去重/壓縮技術(shù)會(huì )以每個(gè)磁盤(pán)組為單位進(jìn)行去重和壓縮操作，該技術(shù)會(huì )對各種不同的數據類(lèi)型進(jìn)行去重。而糾刪碼則可以在不降低數據可用性的前提下節省存儲空間。

　　為了盡最大程度的發(fā)揮 Virtual SAN 對 VDI 桌面的性能，我們在主機的高級主機設置選項中啟用了 “Swap Thick Provision Disabled” 開(kāi)啟了 Virtual SAN 的稀疏交換文件功能，以進(jìn)一步優(yōu)化鏈接克隆桌面池和即時(shí)克隆桌面池的空間節省。由于虛擬交換文件的容量等于分配的內存空間減去預留內存空間，因此在大規模部署虛機的情況下，這種額外空間開(kāi)銷(xiāo)會(huì )非常大。

　　通過(guò)啟用稀疏交換文件功能，交換文件會(huì )以精簡(jiǎn)配置的模式進(jìn)行部署。也就是說(shuō)，虛擬交換文件只有在真正使用交換文件時(shí)才會(huì )分配磁盤(pán)空間。（當然，我們只在內存空間足夠的情況下推薦此功能）

　　如前文所述，我們配置的虛擬桌面模板配置了 30GB 大小的磁盤(pán)空間。在虛擬機默認存儲策略下，部署1600個(gè)鏈接克隆桌面需要 13.47TB 的存儲容量。在啟用去重/壓縮功能并將虛擬機存儲策略改為 RAID 5 后，1600個(gè)桌面使用的存儲空間下降到了 7.94TB。去重/壓縮比率大約在1.91倍。由于我們的服務(wù)器擁有充足的內存空間，因此在關(guān)閉所有桌面并啟用稀疏交換文件功能后，我們重新啟動(dòng)虛擬桌面， 1600個(gè)鏈接克隆桌面的存儲空間消耗下降到1.81TB，對應的去重/壓縮比率大幅提高到11.6倍。

　　我們也對即時(shí)克隆桌面啟用糾刪碼和稀疏交換文件后的存儲空間占用情況進(jìn)行了前后對比。如圖五所示，在 Virtual SAN 默認虛擬機存儲策略下（RAID 1）啟用稀疏交換文件后可以給 1600 臺即時(shí)克隆桌面節省 6.29TB 的存儲空間。而改為啟用糾刪碼的 RAID 5 存儲策略后相比默認策略節省了 0.68TB 的存儲空間。

　　Horizon View桌面池管理

　　除了對 VDI 虛擬桌面進(jìn)行 LoginVSI 性能測試， 我們還通過(guò)對 Horizon View 進(jìn)行操作測試來(lái)評估 Virtual SAN 6.2 引入的空間效率提高技術(shù)對桌面池管理可能產(chǎn)生的影響。

　　Horizon 7 引入的即時(shí)克隆技術(shù)大幅度加速了虛擬桌面的部署和定制。管理員在RAID 1 和 RAID 5 配置下分別只需要花費 37 分鐘和 36 分鐘就可以完整部署 1600個(gè)桌面。此外即時(shí)克隆桌面不需要管理員進(jìn)行刷新，重建等操作。當用戶(hù)登出桌面后，該桌面會(huì )被立即刪除并重新創(chuàng )建一個(gè)全新的鏡像桌面。這一過(guò)程避免了傳統 VDI 桌面池經(jīng)常遇到的啟動(dòng)風(fēng)暴問(wèn)題。如圖六所示，更新 1600 個(gè)桌面的鏡像在 RAID 1 和 RAID 5 配置下分別只需要 38 分鐘和 39 分鐘。

　　對于鏈接克隆的操作，我們發(fā)現在啟用 Virtual SAN 6.2 的空閑效率提高技術(shù)后，進(jìn)行部署，更新，重建等操作的執行時(shí)間會(huì )相對稍長(cháng)一些，但是這一操作可以節省大量的存儲空間。因此我們認為在對于鏈接克隆桌面來(lái)說(shuō)，在操作時(shí)間上花費一些損耗是值得的。

　　通過(guò)測試，我們驗證了 Horiozn 7 與 App volume 2.11 在全閃存架構 Virtual SAN 中的出色性能。Horizon 7 的即時(shí)克隆和鏈接克隆在知識型員工工作負載下都可以達到120個(gè)以上的單節點(diǎn)虛擬機密度。這意味著(zhù) Virtual SAN 6.2 在啟用所有空間效率提高技術(shù)的情況下依舊可以向業(yè)務(wù)提供高性能。

　　Virtual SAN 6.2 對最新的全閃存存儲進(jìn)行了優(yōu)化，加入了高效的去重、壓縮和糾刪碼功能，進(jìn)一步降低了用戶(hù)的總體擁有成本（TCO）并且對性能的影響微乎其微。因此，我們推薦用戶(hù)將VDI虛擬桌面運行在Virtual SAN存儲平臺上。

　　本文作者為VMware中國研發(fā)中心存儲與高可用性事業(yè)部 Virtual SAN 解決方案團隊（Product Enablement, PE）的尹婷/丁楠。Virtual SAN 解決方案團隊致力于通過(guò)設計、構建、驗證關(guān)鍵應用在 Virtual SAN 超融合架構下各種場(chǎng)景的性能表現，向客戶(hù)提供最佳的 Virtual SAN 與行業(yè)關(guān)鍵應用融合解決方案，并承擔 Virtual SAN 產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案在中國地區的推廣與技術(shù)支撐任務(wù)。