Seijo University verbessert die I/O-Latenz

Seijo University nutzt Intel® Optane™ SSDs zur Schaffung eines Gleichgewichts zwischen Kosten und Leistung mit geringer Latenz sowie konsistenter Stabilität.

Auf einen Blick:

  • Seijo University ist eine Hochschule für Geistes- und Sozialwissenschaften.

  • Als die Universität eine Umstellung auf die nächste HCI-Plattform plante, wurden All-Flash-Konfigurationen ausgewählt. Man entschied sich für eine Kombination aus extrem schnellen SSDs und NAND-SSDs, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung zu finden – einschließlich Intel® Optane™ SSDs.

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Seijo University ist eine Hochschule für Geistes- und Sozialwissenschaften. Sie umfasst vier Fakultäten (Wirtschaftsfakultät, Fakultät für Kunst und Literatur, Rechtsfakultät, Fakultät für soziale Innovation) mit 11 Fachbereichen und zielt darauf ab, die Eigenverantwortung von Studenten zu fördern, damit sie in der globalisierten Welt erfolgreich sein werden. Das Media Network Center (MNC), das die übergordnete IT-Infrastruktur der Universität verwaltet, stellt jetzt fortschrittliche IT-Technologien mit dem Ziel bereit, Studenten „modernste IT“ erleben zu lassen. 2016 wurde ein Raum, der zuvor als traditionelles Computerlabor genutzt wurde, neu gestaltet und in eine Art Café-Lounge transformiert, die heute als Studiensaal dient. Studenten können PCs borgen oder im Rahmen von BYOD-Richtlinien (Bring Your Own Device) eigene Geräte nutzen, um problemlos auf verschiedene Arten von Daten aus dem Universitätscampus zuzugreifen.

Neben der Pflege von PCs und Einrichtungen verwaltet das MNC der Seijo University die gesamte IT-Infrastruktur des Campus. Dazu gehören Netzwerkumgebungen wie Internet oder Wi-Fi, von Studenten und akademischen Mitarbeitern verwendete E-Mail-Konten, das Bibliothekssystem, die Serverumgebung, in der Anwendungen von Forschungsbereichen ausgeführt werden, und die Verwaltung von Sicherheitsgeräten. Im Jahr 2014 führte die Seijo University VMware vSAN als Virtualisierungsplattform ein, um die IT-Infrastruktur auf dem Campus bei der Umstellung auf eine hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) zu unterstützen.

Zunächst kam eine hybride Konfiguration aus SSDs und Festplatten zum Einsatz, doch erwies sich die Leistung als instabil und zu gering. „2014 war VMware vSAN noch eine neue Technik, die mit verschiedenen Herausforderungen im Betrieb verbunden war. I/O-Workloads der Verwaltungsanwendungen waren intensiv und bei Durchführung von Stapelverarbeitung im Bibliothekssystem musste ich eine anspruchsvolle Arbeitslast bewältigen“, erinnert sich Kazuhiro Igarashi, Leiter des MNC.

„I/O-Latenz, die in der vorherigen HCI-Umgebung Millisekunden betrug, reduzierte sich auf Mikrosekunden.1 Das führte zu einer enormen Verbesserung der Anwendungsreaktion im Bereich Sicherheit und Protokollverwaltung.“ – Kazuhiro Igarashi

Auswahl von Intel® Optane™ SSDs mit geringer Latenz und konsistenter Stabilität für die nächste HCI-Plattform

Fünf Jahre waren seit der erstmaligen Bereitstellung des VMware vSAN vergangen und die Universität plante den nächsten Austausch von Hardware; darum wurde eine Umstellung auf die nächste HCI-Plattform erwogen. Für die Plattform der nächsten Generation wurden All-Flash-Konfigurationen bereitgestellt, wobei extrem schnelle SSDs und NAND-SSDs kombiniert wurden, um für ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung zu sorgen. Im Zuge dessen entschied sich die Universität für Intel® Optane™ SSDs als Hochleistungsspeicher. Kazuhiro Igarashi war schon seit einiger Zeit Teil der VMUG (VMware User Group) und hatte sich mit aktuellen technischen Informationen beschäftigt. Aufgrund der geringen Latenz und konsistenten Stabilität entschied er sich für Intel® Optane™ SSDs.

„Intel® Optane™ SSDs, die Daten auf der Speicherzellenebene verarbeiten, bieten Direktzugriff mit geringer Latenz und höherem Durchsatz als NAND-SSDs, die sich auf Daten auf der Seitenebene beziehen, indem mehrere Speicherzellen verbunden werden.2 Jede Speicherzelle hat eine höhere Luftdichte, da keine Transistoren verwendet werden, wodurch wir Speicher mit größerer Kapazität implementieren und gleichzeitig Platz sparen können“, erklärt Igarashi.

Für die Ersetzung der HCI-Plattform durch All-Flash, anstatt der Verwendung von Hardware, die mit einer Zertifizierungslösung (Ready Node) vorvalidiert wurde, konfigurierte man eine eigene Lösung, indem vorvalidierte Komponenten zur Sicherstellung der Kompatibilität kombiniert wurden. Die Universität startete das Projekt im September 2018 und begann im November mit der ernsthaften Evaluierung. Im April 2019 wurde das neue System erstmals in der neuen HCI-Umgebung ausgeführt; im September wurde die Migration des bestehenden Systems, das in der alten Umgebung ausgeführt wurde, abgeschlossen.

Verbesserung der I/O-Latenz von Millisekunden auf Mikrosekunden

Die neue HCI-Plattform ist mit neun Hosts konfiguriert, von denen sechs für Workloads und drei für die Verwaltung genutzt werden. Derzeit werden 90 bis 100 virtuelle Maschinen auf neun Hosts ausgeführt; dabei ist geplant, virtuelle Maschinen entsprechend den Benutzeranforderungen zu skalieren. Seijo University führte Server auf Basis von skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren der 2. Generation ein. Es gibt insgesamt sechs 10G-Netzwerkports bei jedem Host, von dem zwei für Datenspeicher und zwei weitere für Kommunikation zwischen Workloads verwendet werden.

Für den Workload-Cluster werden zwei Intel® Optane™ SSD DC P4800X mit 375 GB in einen Host eingefügt, der als Cache dienen soll.

Durch Umstellung auf das neue System konnte die Universität wie erwartet von einer deutlichen Verbesserung der Leistung und Systemstabilität profitieren. Eine Einheit der Messung für I/O-Latenz, die in der vorherigen HCI-Umgebung Millisekunden betrug, verbesserte sich so auf Mikrosekunden.1 Das führte zu einer enormen Verbesserung der Anwendungsreaktion im Bereich Sicherheit und Protokollverwaltung.

„Die Leistungsverbesserung im Zusammenhang mit Schreibvorgängen im Verwaltungssystem ist besonders deutlich. Früher, als das Schreiben in die Datenbank viel Zeit in Anspruch nahm, bin ich mir einen Kaffee holen gegangen oder habe eine andere Verarbeitung im Back-End vorgenommen und die ursprüngliche Aufgabe zum Teil völlig vergessen. Es ist so viel besser, seitdem Antworten sofort zurückgegeben werden. Diese Optimierungen führten schließlich zu effizienteren Verwaltungsoperationen, was uns wiederum mehr Zeit gegeben hat, um neue Technologien im Media Network Center zu implementieren.“ – Kazuhiro Igarashi

Erwägung der Verwendung von Kubernetes zur Systemvirtualisierung

Seijo University plant einen Austausch des vorhandenen Wi-Fi-Systems im Jahr 2020, um in der HCI-Plattform virtualisierte Geräte ausführen zu können. Sie starten eine neue Initiative zur Verwendung von Kubernetes (eine Plattform, die containerisierte Workloads verwaltet) zur Systemvirtualisierung, die Leistung und Workloads für die kontinuierliche Migration von virtuellen Maschinen zu Containern in der HCI-Umgebung validieren wird.

Außerdem erwägt die Universität eine Nutzung und Analyse von in der HCI-Umgebung gespeicherten Daten – durch Einrichtung eines separaten Datensees, der Bilddaten oder Audiodaten speichert, die von interaktiven KI-Robotern für Studenten bereitgestellt wurden. Sie erkundet verschiedene neue Technologien für die Gestaltung von IT-Umgebungen, die in wenigen Jahren implementiert werden sollen. „Wir planen, eine hochmoderne IT-Infrastruktur bereitzustellen, damit Studenten ihr universitäres Leben voll genießen können. Wir erwarten, dass Intel unsere Anforderungen mit einem umfangreichen Spektrum an Technologien, die von Prozessoren über SSDs bis hin zu Netzwerkressourcen und IoT-Geräten reichen, erfüllen wird“, berichtet Igarashi.

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Produkt- und Leistungsinformationen

1Quelle: interner Test der Seijo University.
2Basierend auf Vergleichstests von Intel zwischen Intel® Optane™ SSD DC P4800X und Intel® SSD DC P4600. Quelle: Intel. „Breakthrough Performance Expands Datasets, Eliminates Bottlenecks.“ Januar 2019. http://intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-briefs/optane-ssd-dc-p4800x-p4801x-brief.pdf.