Оптимізація економічної ефективності приватної хмари VCF за допомогою багаторівневої організації пам’яті NVMe на ThinkAgile VX

Анотація

Функція багаторівневої організації пам’яті VMware Cloud Foundation 9.1, перевірена на платформі Lenovo ThinkAgile VX V4 з процесорами Intel Xeon 6, усуває дилему завдяки поєднанню високошвидкісної пам’яті DRAM із недорогими SSD-накопичувачами NVMe великої ємності, такими як Micron 7600, що дозволяє прозоро подвоїти обсяг корисної пам’яті. Організації можуть запускати вдвічі більше віртуальних машин на кожен вузол на тому самому апаратному забезпеченні, зменшити загальну вартість придбання на 45% та зберегти понад 90% продуктивності для корпоративних робочих навантажень.

Опис рішення

Корпоративні робочі навантаження, від віртуальних робочих столів до баз даних, потребують дедалі більшого обсягу пам’яті, проте DRAM залишається одним із найдорожчих ресурсів у центрі обробки даних. У міру збільшення кількості ядер у кожному новому поколінні процесорів саме обсяг і вартість пам’яті, а не обчислювальні ресурси, дедалі частіше обмежують кількість віртуальних машин, які може підтримувати хост. Ринкові ціни загострюють цю проблему: на початку 2026 року вартість серверної DRAM зросла більш ніж на 90% порівняно з попереднім кварталом, обмежена пропозиція DDR5 призвела до зростання цін на вузол приблизно в 1,7 рази, а терміни постачання серверів із великим обсягом пам’яті подовжилися до 4–16 тижнів.

VMware Cloud Foundation 9.1 (VCF 9.1) безпосередньо вирішує цю проблему завдяки готовій до використання у виробничих середовищах функції Memory Tiering. Поєднуючи DRAM із флеш-пам’яттю NVMe за допомогою програмно визначеного планувальника пам’яті, VCF 9.1 розширює доступний обсяг пам’яті без встановлення нових модулів DIMM. Рішення перевірене на вузлах Lenovo ThinkAgile VX V4 на базі процесорів Intel Xeon 6. перетворює щільне гіперконвергентне обладнання, повністю побудоване на NVMe, на платформу, яка подвоює щільність віртуальних машин, зберігаючи при цьому продуктивність, близьку до базового рівня, що забезпечується виключно DRAM.

Рисунок 1. VMware Cloud Foundation 9.1 перевірено на ThinkAgile VX650 V4 (вгорі) та VX630 V4 (внизу)

Бізнес-виклик

Проблема полягає не лише в тому, що застосункам потрібно більше пам’яті; потрібна їм пам’ять стала значно дорожчою. DRAM коштує дорого, а і команди, що відповідають за інфраструктуру, перебувають під постійним тиском, змушені досягати більших результатів за той самий бюджет. Традиційні методи надмірного виділення пам’яті створюють власні проблеми:

• Непередбачувана продуктивність: механізми роздування (англ. ballooning), стиснення (англ. compression) та обміну (англ. swapping) звільняють пам’ять ціною стрибків затримки, які складно передбачити.

• Постійні адміністративні зусилля: надмірне виділення пам’яті потребує безперервного налаштування та моніторингу, щоб уникнути погіршення продуктивності виробничих навантажень.

• Надлишкова ємність: для забезпечення безпеки команди розраховують обсяг DRAM відповідно до пікових значень кожної віртуальної машини, через що пам’ять залишається недовикористаною в періоди поза піковим навантаженням, а плата сплачується за ємність, яка рідко потрібна.

• Баланс між розширенням пам’яті та ефективністю використання процесора: ресурси CPU на наявних серверах часто залишаються недовантаженими через обмеження пам’яті, але оновлення DRAM зазвичай доступні лише великими кроками — 512 ГБ/1 ТБ. Це створює ситуацію, коли додавання пам’яті для розкриття потенціалу CPU саме по собі може призвести до надлишку та невикористаної пам’яті.

У результаті виникає відома проблема: дороге, недостатньо завантажене обладнання та незбалансоване розширення, яке не встигає за зростанням робочого навантаження. Це безпечний підхід, але неефективний і дорогий, що обмежує масштаби кожного оновлення серверів.

Рішення

Функція VMware Memory Tiering у VCF 9.1 передбачає вдосконалення програмно-орієнтованого планувальника пам’яті, який прозоро працює під рівнем віртуальних машин. Він безперервно класифікує сторінки пам’яті як «гарячі» або «холодні» та розміщує кожну на відповідному рівні:

• Рівень 0 (DRAM): високошвидкісна системна пам’ять, у якій зберігаються часто використовувані активні сторінки для доступу з низькою затримкою.
• Рівень 1 (NVMe SSD): високопродуктивна флеш-пам’ять, у якій зберігаються сторінки, до яких звертаються нечасто, за ціною, що становить лише частку вартості DRAM.

За замовчуванням при співвідношенні 1:1 вузол із 1 ТБ DRAM може надавати віртуальним машинам приблизно 2 ТБ адресованої пам’яті, фактично подвоюючи її обсяг без додавання жодного модуля DIMM. Lenovo ThinkAgile VX спеціально створений для такої архітектури: він підтримує до 8 ТБ DDR5 у 32 слотах DIMM і 24 вбудовані порти PCIe 5.0 NVMe зі співвідношенням «одна лінія до одного порту» без перевантаження. SSD Micron 7600 MAX PCIe Gen 5 поєднує витривалість 3 DWPD із низькою затримкою та винятковою продуктивністю під час змішаних випадкових операцій читання/запису, що робить його оптимальним для розгортань із Memory Tiering та прискорення кешування. Memory Tiering прозора для гостьової операційної системи та застосунків, може налаштовуватися окремо для кластера, хоста або віртуальної машини, а також підтримує DRS і vMotion, тоді як Intel VMD і PCIe Gen 5 NVMe забезпечують низьку затримку вторинного рівня. Lenovo забезпечує підтримку багаторівневої пам’яті як на серверах ThinkAgile VX V4 із процесорами Intel Xeon 6, так і на серверах ThinkAgile VX V3 із процесорами AMD EPYC.

З VCF 9.1 ви отримуєте:

• Вищу продуктивність: робочі навантаження VDI та баз даних демонструють лінійне масштабування для сценаріїв, де активна пам’ять становить менше 50% DRAM.

• Програмне дзеркалювання NVMe: вбудоване в vSphere дзеркалювання усуває потребу в RAID-контролері, що відповідає прямим портам NVMe у VX V4.

• Спрощене налаштування: єдиний робочий процес із використанням профілів конфігурації vSphere Configuration Profiles без перезавантаження хоста скорочує час налаштування більш ніж удвічі.

• Розширені можливості спостереження: нові інформаційні картки у vCenter та інформаційна панель VCF Operations із моделлю What-If дозволяють оцінити економію ще до ввімкнення tiering.

• Ширшу сумісність: підтримуються захищені, низьколатентні та відмовостійкі віртуальні машини, а також вкладена віртуалізація.

Ключова перевага NVMe tiering:рішення для багаторівневого зберігання NVMe tiering допомагає підвищити ефективність серверів і максимізувати цінність наявних інвестицій в інфраструктуру завдяки оптимальному збалансуванню використання процесора та пам’яті без впливу на продуктивність додатків.

Розгортання та управління життєвим циклом

Значна частина переваг Lenovo полягає в простоті впровадження технології багаторівневого розміщення пам’яті (Memory Tiering). На Lenovo ThinkAgile VX V4 багаторівневе розміщення реалізується за допомогою єдиного робочого процесу vSphere Configuration Profiles, який автоматично розгортає рівень NVMe і вимагає лише переходу в режим обслуговування, а не перезавантаження хоста, завдяки чому кластер досягає багаторівневої конфігурації за лічені хвилини. Lenovo VX Deployer допомагає налаштувати кластер із перевіреним прошиванням, драйверами та протестованим переліком комплектуючих, а клієнти можуть підібрати розмір і замовити точну конфігурацію за допомогою Lenovo Data Center Solution Configurator (DCSC); програма Lenovo Top Choice Express забезпечує доставку перевірених конфігурацій на замовлення протягом двох тижнів або менше.

Почати роботу можна з низьким рівнем ризику, оскільки насамперед проводиться оцінка. Перед будь-якими змінами апаратного забезпечення інструмент оцінки багаторівневого розміщення пам’яті (MTAT) та аналіз «що, якщо» у VCF Operations дають змогу командам змоделювати, чи підходить багаторівневе розміщення NVMe для конкретного робочого навантаження, а також оцінити співвідношення DRAM до NVMe та економію, завдяки чому клієнти можуть переконатися, що підхід є правильним для них, ще до розгортання.

Після ввімкнення багаторівневого розповілу VCF Operations надає спеціальну інформаційну панель Memory Tiering із даними про пропускну здатність кожного рівня, затримки та спожиту пам’ять кожної віртуальної машини для щоденного моніторингу, тоді як Distributed Resource Scheduler, high availability та vMotion забезпечують балансування робочих навантажень. Сервіси життєвого циклу Lenovo охоплюють розгортання, підтримку та поточні оновлення через єдиний контактний центр, тому команди отримують переваги у вигляді більшої щільності та зниження витрат без додаткового операційного навантаження.

Рисунок 2. Інформаційна панель VCF Operations Memory Tiering

Варіанти використання

Memory Tiering забезпечує найбільшу ефективність для робочих навантажень, які резервують значно більше пам’яті, ніж активно використовують у будь-який конкретний момент. Наведені нижче сценарії є найбільш ефективними варіантами розгортання, перевіреними на VCF 9.1 та Lenovo ThinkAgile VX V4, що охоплюють віртуальні робочі столи та бази даних.

• Віртуальні робочі столи Knowledge worker

Віртуальні робочі столи Knowledge workers зазвичай потребують лише від 4 до 8 ГБ пам’яті та залишаються в режимі очікування протягом тривалих періодів між спалахами активності користувачів. Завдяки технології Memory Tiering вузли VX V4 зберігають активні сторінки пам’яті робочого столу в DRAM, одночасно прозоро переміщуючи неактивні сторінки на NVMe-накопичувач. Ця оптимізація дозволяє збільшити щільність робочих столів на вузол удвічі без істотного впливу на користувацький досвід. Тестування Login Enterprise при подвоєній щільності робочих столів показало лише 10-відсотковий вплив на показники користувацького досвіду, що залишається в межах прийнятних порогів для розгортань VDI, забезпечуючи підвищену ефективність інфраструктури та кращу окупність інвестицій.

• Транзакційні системи SQL Server OLTP

Бази даних SQL Server розроблені для ефективного використання доступної пам’яті з метою максимізації продуктивності. Водночас обсяг активної пам’яті, необхідний для обробки транзакцій, залежить від розміру бази даних, робочого набору, обсягу транзакцій, кількості одночасних користувачів та інтенсивності робочого навантаження. Memory tiering із NVMe забезпечує приблизно у 1,5–2 рази вищу консолідацію для різних сценаріїв OLTP у автономному розгортанні, зберігаючи прийнятний компроміс між пропускною здатністю та затримкою. Цей підхід допомагає максимізувати ROI, підвищуючи ефективність використання ресурсів як під час горизонтального, так і вертикального масштабування екземплярів SQL Server.

• Операції CRUD у MongoDB NoSQL, що сильно залежать від пам’яті

Продуктивність MongoDB, коли вона сильно залежить від пам’яті, можна оптимізувати за допомогою багаторівневої організації пам’яті з використанням NVMe, що дозволяє розширити ефективну ємність за межі фізичної DRAM. Цей підхід дозволяє зберігати «гарячі» дані в DRAM, а «холодніші» — переміщувати на NVMe, запобігаючи серйозним перевантаженням диска з високою затримкою. Така стратегія забезпечує вищу щільність консолідації віртуальних машин та знижує витрати на інфраструктуру, зберігаючи при цьому прийнятну пропускну здатність для змішаних робочих навантажень CRUD. Механізм WiredTiger та кеш ОС використовують цю розширену пам’ять для підтримки продуктивності, що робить це рішення ефективним та економічно вигідним для систем з обмеженим обсягом пам’яті.

Робочі навантаження

Компанії Lenovo та VMware перевірили ефективність технології Memory Tiering на низці корпоративних робочих навантажень на ThinkAgile VX650 V4 — платформі 2U із двома сокетами, процесорами Intel Xeon 6700P або 6500P, до 8 ТБ DDR5 та 24 відсіками PCIe 5.0 NVMe. Усі наведені нижче результати отримано при щільності віртуальних машин, що вдвічі перевищує базовий рівень, коли вся пам’ять складається з DRAM:

• Віртуальні робочі столи: Login Enterprise 5.14, вплив на продуктивність 0–8%.

• Бази даних: HammerDB 5.0 на SQL Server 2022 за подвоєної щільності, вплив на продуктивність 0–5%; SQL Server і MongoDB є поширеними цільовими варіантами для консолідації за допомогою Memory Tiering.

• Рекомендації щодо конфігурації: використовуйте NVMe із високою витривалістю (3 DWPD або вище), підтримуйте завантаження CPU хоста нижче 75% та уникайте віртуальних машин із понад 32 vCPU або 512 ГБ у багаторівневих конфігураціях.

Memory Tiering найкраще підходить у випадках, коли обмежувальним фактором є пам’ять хоста, а не процесор, і активний робочий набір становить приблизно 50% DRAM або менше, завдяки чому «гарячі» сторінки залишаються в рівні 0, а до NVMe переміщуються лише «холодні» сторінки, що не чутливі до затримки. Не рекомендується використовувати цю технологію для робочих навантажень, критичних до затримки, де майже кожна сторінка є «гарячою», або де активний робочий набір перевищує доступний обсяг DRAM.

Результати тестування

Інженерні команди Lenovo та Intel перевірили ефективність технології Memory Tiering у VCF 9.1 на Lenovo ThinkAgile VX V4 у трьох типових робочих навантаженнях, кожне з яких тестувалося за подвоєної щільності віртуальних машин порівняно з базовою конфігурацією лише з DRAM, використовуючи стандартне співвідношення DRAM до NVMe 1:1.

Таблиця 1. Зведені результати тестування Memory Tiering

Для всіх трьох робочих навантажень Memory Tiering приблизно подвоїла консолідацію, зберігаючи більшу частину продуктивності, а завантаження CPU хоста залишалося в межах рекомендованих діапазонів. Knowledge worker VDI продемонструвала найменший вплив, оскільки неактивна пам’ять робочих столів ефективно переміщується до NVMe. Повні конфігурації обладнання, параметри робочих навантажень та аналіз кожного сценарію наведені у супровідній еталонній архітектурі Lenovo.

Бізнес-результати

Впровадження технології VCF 9.1 Memory Tiering на платформі ThinkAgile VX V4 забезпечує відчутні результати в плані витрат, ємності та ефективності. Оскільки вартість NVMe на 1 ГБ приблизно в 4–6 разів нижча, ніж у DDR5 DRAM, основна частина економії досягається завдяки подвоєнню обсягу доступної пам’яті на програмному рівні, а не на апаратному:

• До 45 відсотків нижча загальна вартість придбання інфраструктури для тієї самої ємності віртуальних машин.

• вдвічі більша щільність віртуальних машин на хост зі збереженням понад 90% продуктивності.

• До 50 відсотків менше фізичних серверів завдяки консолідації вдвічі більшої кількості віртуальних машин на вузол.

• Більш ніж на 50 відсотків швидше налаштування Memory Tiering у VCF 9.1, без необхідності перезавантаження хоста.

Згідно з опублікованим прикладом VMware, досягнення 2 ТБ ефективної пам’яті на вузол із використанням багаторівневої організації, що передбачає 1 ТБ DRAM та 1 ТБ NVMe, коштує приблизно 205 000 доларів, порівняно з близько 318 000 доларів за вузол із 2 ТБ, повністю оснащений DRAM. Це та сама ефективна ємність за ціною, нижчою майже на 40 відсотків, не враховуючи додаткової економії на електроенергії, охолодженні та просторі в стійці завдяки розгортанню меншої кількості серверів.

Під час тривалих випробувань обсяг активної пам’яті залишався нижче 50 відсотків ємності DRAM, а затримка читання з NVMe утримувалася в межах від 100 до 200 мікросекунд, що відповідає рекомендованому VMware діапазону. Опубліковані дані базуються на тестах продуктивності, проведених компаніями Lenovo та VMware; фактичні результати залежать від робочого навантаження та конфігурації.

Висновки

Функція VCF 9.1 Memory Tiering на платформі Lenovo ThinkAgile VX V4 з процесорами Intel Xeon 6 дає змогу організаціям подвоїти щільність віртуальних машин і скоротити витрати на інфраструктуру до 45%, зберігаючи продуктивність, близьку до базового рівня системи з повністю DRAM-пам’яттю. Завдяки програмному дзеркалюванню NVMe, налаштуванню через єдиний робочий процес та розширеним можливостям спостереження Memory Tiering готова до використання у виробничих середовищах для віртуальних робочих столів, баз даних і корпоративних застосунків.

Lenovo постачає системи VX V4 із заводською інтеграцією, попередньо налаштовані для VCF 9.1, тому команди можуть впроваджувати tiering із перевіреними мікропрограмами, драйверами та підтримкою з першого дня.

Додаткова інформація

Щоб дізнатися більше про VMware Memory Tiering на Lenovo ThinkAgile VX V4, зверніться до представника Lenovo або бізнес-партнера Lenovo чи відвідайте наведені нижче ресурси.

Джерела:

Lenovo ThinkAgile VX Series:
https://www.lenovo.com/us/en/servers-storage/hyperconverged/thinkagile-vx/

Lenovo Press: посібники з продуктів ThinkAgile VX Series:
https://lenovopress.lenovo.com/servers/thinkagile/vx-series

VMware Cloud Foundation:
https://www.vmware.com/products/cloud-infrastructure/vmware-cloud-foundation

Micron 7600 Data Center SSD:
https://www.micron.com/products/storage/ssd/data-center-ssd/7600-ssd

NAND Research, Memory and NAND Flash Crisis (травень 2026 року):
https://nand-research.com/memory-nand-flash-crisis-may-2026-update/

Server Space, Why Server Hardware Is Getting More Expensive in 2026 (серпень 2026 року):
https://serverspace.us/about/blog/why-server-hardware-is-getting-more-expensive-in-2026-and-what-you-can-do-about-it/

Автори

Маркеша Паркер — глобальний технічний керівник із рішень ThinkgAgile VX Hyper-Converged у Lenovo.

На цій посаді вона працює над створенням якісних рішень, що інтегрують апаратне та програмне забезпечення Lenovo і сторонніх виробників. Вона визначає технічні вимоги для забезпечення виробництва, підтримки та технічних продажів.

Markesha понад 17 років працює в ІТ-індустрії та наразі проживає в Моррісвіллі, штат Північна Кароліна.

Чандраканд Мулісваран — архітектор рішень із понад 18-річним досвідом у розробці ПЗ, тестуванні продуктивності та інженерії. Він працював над проєктуванням і створенням архітектури багатьох масштабованих корпоративних застосунків. Протягом десяти років він займався технічною підтримкою та розробкою партнерських рішень для VMware, Nutanix, Oracle та інших незалежних постачальників програмного забезпечення (ISV) у різних галузях та технологічних сферах. Він спеціалізується на розробці архітектури інфраструктурних рішень для віртуалізації, VDI, баз даних, хмарних технологій, науки про дані, рішень на основі штучного інтелекту та машинного навчання, а також різних корпоративних робочих навантажень.

Крістіан Гетау — інженер-консультант у компанії Lenovo в Румунії, має досвід роботи з технологіями хмірної інфраструктури. Він має понад 13 років досвіду роботи з віртуальними середовищами VMware, Microsoft, Oracle та Linux.

Кетрін Майна — старший менеджер з продуктів ThinkAgile VX у Lenovo. Вона відповідає за стратегію портфеля та напрямок розвитку ринку для гіперконвергентних і програмно визначених інфраструктурних платформ на базі VMware. Вона працює з командами інженерії, продажів, маркетингу та екосистемними партнерами над формуванням спільно розроблених рішень, які підтримують сучасні архітектури гібридної хмари, забезпечуючи баланс між масштабованістю та простотою експлуатації для корпоративних клієнтів.

Кріс Оноре — менеджер з продуктів у Lenovo, що спеціалізується на рішеннях, з глибокими знаннями у сфері продуктів для центрів обробки даних та пропозицій рішень. Він має значний досвід у консалтингу та розробці рішень, допомагаючи клієнтам проектувати та підтримувати локальні та гібридні середовища. Кріс протягом останніх 15 років працював у IBM та Lenovo, спеціалізуючись на x86-серверах і рішеннях для центрів обробки даних. До цього він мав два десятиліття досвіду в телекомунікаційній галузі, де обіймав технічні та управлінські посади.

Товарні знаки

Lenovo та логотип Lenovo є товарними знаками або зареєстрованими товарними знаками Lenovo у США, інших країнах або і там, і там. Актуальний перелік товарних знаків Lenovo доступний в Інтернеті за адресою:
https://www.lenovo.com/us/en/legal/copytrade/

Наведені нижче терміни є товарними знаками Lenovo у США, інших країнах або і там, і там:

Lenovo®
ThinkAgile®

Наведені нижче терміни є товарними знаками інших компаній:

AMD®, AMD EPYC® та EPYC® є товарними знаками Advanced Micro Devices, Inc.

Intel®, логотип Intel та Xeon® є товарними знаками Intel Corporation або її дочірніх компаній.

SQL Server® є товарним знаком Microsoft Corporation у США, інших країнах або і там, і там.

TPC® та TPC-C® є товарними знаками Transaction Processing Performance Council.

Інші назви компаній, продуктів або послуг можуть бути товарними знаками або знаками обслуговування інших компаній.