Оптимизация экономической эффективности частного облака VCF с помощью многоуровневой организации памяти NVMe на ThinkAgile VX

Аннотация

Функция многоуровневой организации памяти VMware Cloud Foundation 9.1, проверенная на платформе Lenovo ThinkAgile VX V4 с процессорами Intel Xeon 6, устраняет дилемму благодаря сочетанию высокоскоростной памяти DRAM с недорогими SSD-накопителями NVMe большой ёмкости, такими как Micron 7600, что позволяет прозрачно удвоить объём полезной памяти. Организации могут запускать вдвое больше виртуальных машин на каждый узел на том же аппаратном обеспечении, снизить общую стоимость приобретения на 45% и сохранить более 90% производительности для корпоративных рабочих нагрузок.

Описание решения

Корпоративные рабочие нагрузки — от виртуальных рабочих столов до баз данных — требуют всё большего объёма памяти, однако DRAM остаётся одним из самых дорогих ресурсов в центре обработки данных. По мере увеличения количества ядер в каждом новом поколении процессоров именно объём и стоимость памяти, а не вычислительные ресурсы, всё чаще ограничивают количество виртуальных машин, которые может поддерживать хост. Рыночные цены усугубляют проблему: в начале 2026 года стоимость серверной DRAM выросла более чем на 90% по сравнению с предыдущим кварталом, ограниченное предложение DDR5 привело к росту цен на узел примерно в 1,7 раза, а сроки поставки серверов с большим объёмом памяти увеличились до 4–16 недель.

VMware Cloud Foundation 9.1 (VCF 9.1) напрямую решает эту проблему благодаря готовой к использованию в производственных средах функции Memory Tiering. Сочетая DRAM с флеш-памятью NVMe с помощью программно определённого планировщика памяти, VCF 9.1 расширяет доступный объём памяти без установки новых модулей DIMM. Решение, проверенное на узлах Lenovo ThinkAgile VX V4 на базе процессоров Intel Xeon 6, превращает плотное гиперконвергентное оборудование, полностью построенное на NVMe, в платформу, которая удваивает плотность виртуальных машин, сохраняя при этом производительность, близкую к базовому уровню, обеспечиваемому исключительно DRAM.

Рисунок 1. VMware Cloud Foundation 9.1 проверено на ThinkAgile VX650 V4 (вверху) и VX630 V4 (внизу)

Бизнес-вызов

Проблема заключается не только в том, что приложениям требуется больше памяти; необходимая им память стала значительно дороже. DRAM стоит дорого, а команды, отвечающие за инфраструктуру, находятся под постоянным давлением, вынужденные достигать больших результатов при том же бюджете. Традиционные методы чрезмерного выделения памяти создают собственные проблемы:

• Непредсказуемая производительность: механизмы ballooning, compression и swapping освобождают память ценой скачков задержки, которые сложно предсказать.

• Постоянные административные усилия: чрезмерное выделение памяти требует непрерывной настройки и мониторинга, чтобы избежать ухудшения производительности производственных нагрузок.

• Избыточная ёмкость: для обеспечения безопасности команды рассчитывают объём DRAM по пиковым значениям каждой виртуальной машины, из-за чего память остаётся недоиспользованной в периоды вне пиковых нагрузок, а плата взимается за ёмкость, которая редко нужна.

• Баланс между расширением памяти и эффективностью использования процессора: ресурсы CPU на существующих серверах часто остаются недогруженными из-за ограничений памяти, но обновления DRAM обычно доступны только крупными шагами — 512 ГБ/1 ТБ. Это создаёт ситуацию, когда добавление памяти для раскрытия потенциала CPU само по себе может привести к избытку и неиспользованной памяти.

В результате возникает известная проблема: дорогое, недостаточно загруженное оборудование и несбалансированное расширение, которое не успевает за ростом рабочей нагрузки. Это безопасный подход, но неэффективный и дорогой, ограничивающий масштаб каждого обновления серверов.

Решение

Функция VMware Memory Tiering в VCF 9.1 предусматривает усовершенствование программно-ориентированного планировщика памяти, который прозрачно работает под уровнем виртуальных машин. Он непрерывно классифицирует страницы памяти как «горячие» или «холодные» и размещает каждую на соответствующем уровне:

• Уровень 0 (DRAM): высокоскоростная системная память, в которой хранятся часто используемые активные страницы для доступа с низкой задержкой.
• Уровень 1 (NVMe SSD): высокопроизводительная флеш-память, в которой хранятся страницы, к которым обращаются редко, по цене, составляющей лишь часть стоимости DRAM.

По умолчанию при соотношении 1:1 узел с 1 ТБ DRAM может предоставлять виртуальным машинам примерно 2 ТБ адресуемой памяти, фактически удваивая её объём без добавления ни одного модуля DIMM. Lenovo ThinkAgile VX специально создан для такой архитектуры: он поддерживает до 8 ТБ DDR5 в 32 слотах DIMM и 24 встроенных порта PCIe 5.0 NVMe с соотношением «одна линия на один порт» без перегрузки. SSD Micron 7600 MAX PCIe Gen 5 сочетает надёжность 3 DWPD с низкой задержкой и исключительной производительностью при смешанных случайных операциях чтения/записи, что делает его оптимальным для развертываний с Memory Tiering и ускорения кеширования. Memory Tiering прозрачен для гостевой операционной системы и приложений, может настраиваться отдельно для кластера, хоста или виртуальной машины, а также поддерживает DRS и vMotion, тогда как Intel VMD и PCIe Gen 5 NVMe обеспечивают низкую задержку вторичного уровня. Lenovo обеспечивает поддержку многоуровневой памяти как на серверах ThinkAgile VX V4 с процессорами Intel Xeon 6, так и на серверах ThinkAgile VX V3 с процессорами AMD EPYC.

С VCF 9.1 вы получаете:

• Высшую производительность: рабочие нагрузки VDI и баз данных демонстрируют линейное масштабирование для сценариев, где активная память составляет менее 50% DRAM.

• Программное зеркалирование NVMe: встроенное в vSphere зеркалирование устраняет необходимость в RAID-контроллере, что соответствует прямым портам NVMe в VX V4.

• Упрощённую настройку: единый рабочий процесс с использованием профилей конфигурации vSphere Configuration Profiles без перезагрузки хоста сокращает время настройки более чем вдвое.

• Расширенные возможности наблюдения: новые информационные карточки в vCenter и информационная панель VCF Operations с моделью What-If позволяют оценить экономию ещё до включения tiering.

• Широкую совместимость: поддерживаются защищённые, низколатентные и отказоустойчивые виртуальные машины, а также вложенная виртуализация.

Ключевое преимущество NVMe tiering: решение для многоуровневого хранения NVMe tiering помогает повысить эффективность серверов и максимизировать ценность существующих инвестиций в инфраструктуру благодаря оптимальному балансу использования процессора и памяти без влияния на производительность приложений.

Развертывание и управление жизненным циклом

Значительная часть преимуществ Lenovo заключается в простоте внедрения технологии многоуровневого размещения памяти (Memory Tiering). На Lenovo ThinkAgile VX V4 многоуровневое размещение реализуется с помощью единого рабочего процесса vSphere Configuration Profiles, который автоматически разворачивает уровень NVMe и требует лишь перехода в режим обслуживания, а не перезагрузки хоста, благодаря чему кластер достигает многоуровневой конфигурации за считанные минуты. Lenovo VX Deployer помогает настроить кластер с проверенной прошивкой, драйверами и протестированным списком комплектующих, а клиенты могут подобрать размер и заказать точную конфигурацию с помощью Lenovo Data Center Solution Configurator (DCSC); программа Lenovo Top Choice Express обеспечивает доставку проверенных конфигураций на заказ в течение двух недель или меньше.

Начать работу можно с низким уровнем риска, поскольку сначала проводится оценка. Перед любыми изменениями аппаратного обеспечения инструмент оценки многоуровневого размещения памяти (MTAT) и анализ «что, если» в VCF Operations позволяют командам смоделировать, подходит ли многоуровневое размещение NVMe для конкретной рабочей нагрузки, а также оценить соотношение DRAM к NVMe и экономию, благодаря чему клиенты могут убедиться, что подход является правильным для них ещё до развертывания.

После включения многоуровневого распределения VCF Operations предоставляет специальную информационную панель Memory Tiering с данными о пропускной способности каждого уровня, задержках и потребляемой памяти каждой виртуальной машины для ежедневного мониторинга, тогда как Distributed Resource Scheduler, high availability и vMotion обеспечивают балансировку рабочих нагрузок. Сервисы жизненного цикла Lenovo охватывают развертывание, поддержку и текущие обновления через единый контактный центр, поэтому команды получают преимущества в виде большей плотности и снижения затрат без дополнительной операционной нагрузки.

Рисунок 2. Информационная панель VCF Operations Memory Tiering

Варианты использования

Memory Tiering обеспечивает наибольшую эффективность для рабочих нагрузок, которые резервируют значительно больше памяти, чем активно используют в любой конкретный момент. Приведённые ниже сценарии являются наиболее эффективными вариантами развертывания, проверенными на VCF 9.1 и Lenovo ThinkAgile VX V4, охватывающими виртуальные рабочие столы и базы данных.

• Виртуальные рабочие столы Knowledge worker

Виртуальные рабочие столы Knowledge workers обычно требуют лишь от 4 до 8 ГБ памяти и остаются в режиме ожидания в течение длительных периодов между всплесками активности пользователей. Благодаря технологии Memory Tiering узлы VX V4 сохраняют активные страницы памяти рабочего стола в DRAM, одновременно прозрачно перемещая неактивные страницы на NVMe-накопитель. Эта оптимизация позволяет увеличить плотность рабочих столов на узел вдвое без существенного влияния на пользовательский опыт. Тестирование Login Enterprise при удвоенной плотности рабочих столов показало лишь 10-процентное влияние на показатели пользовательского опыта, что остаётся в пределах допустимых порогов для развертываний VDI, обеспечивая повышенную эффективность инфраструктуры и лучшую окупаемость инвестиций.

• Транзакционные системы SQL Server OLTP

Базы данных SQL Server разработаны для эффективного использования доступной памяти с целью максимизации производительности. При этом объём активной памяти, необходимый для обработки транзакций, зависит от размера базы данных, рабочего набора, объёма транзакций, количества одновременных пользователей и интенсивности рабочей нагрузки. Memory Tiering с NVMe обеспечивает примерно в 1,5–2 раза более высокую консолидацию для различных сценариев OLTP в автономном развертывании, сохраняя приемлемый компромисс между пропускной способностью и задержкой. Этот подход помогает максимизировать ROI, повышая эффективность использования ресурсов как при горизонтальном, так и вертикальном масштабировании экземпляров SQL Server.

• Операции CRUD в MongoDB NoSQL, сильно зависящие от памяти

Производительность MongoDB, когда она сильно зависит от памяти, можно оптимизировать с помощью многоуровневой организации памяти с использованием NVMe, что позволяет расширить эффективную ёмкость за пределы физической DRAM. Этот подход позволяет хранить «горячие» данные в DRAM, а «более холодные» — перемещать на NVMe, предотвращая серьёзные перегрузки диска с высокой задержкой. Такая стратегия обеспечивает более высокую плотность консолидации виртуальных машин и снижает затраты на инфраструктуру, сохраняя при этом приемлемую пропускную способность для смешанных рабочих нагрузок CRUD. Механизм WiredTiger и кеш ОС используют эту расширенную память для поддержки производительности, что делает это решение эффективным и экономически выгодным для систем с ограниченным объёмом памяти.

Рабочие нагрузки

Компании Lenovo и VMware проверили эффективность технологии Memory Tiering на ряде корпоративных рабочих нагрузок на ThinkAgile VX650 V4 — платформе 2U с двумя сокетами, процессорами Intel Xeon 6700P или 6500P, до 8 ТБ DDR5 и 24 отсеками PCIe 5.0 NVMe. Все приведённые ниже результаты получены при плотности виртуальных машин, вдвое превышающей базовый уровень, когда вся память состоит из DRAM:

• Виртуальные рабочие столы: Login Enterprise 5.14, влияние на производительность 0–8%.

• Базы данных: HammerDB 5.0 на SQL Server 2022 при удвоенной плотности, влияние на производительность 0–5%; SQL Server и MongoDB являются распространёнными целевыми вариантами для консолидации с помощью Memory Tiering.

• Рекомендации по конфигурации: используйте NVMe с высокой надёжностью (3 DWPD или выше), поддерживайте загрузку CPU хоста ниже 75% и избегайте виртуальных машин с более чем 32 vCPU или 512 ГБ в многоуровневых конфигурациях.

Memory Tiering лучше всего подходит в случаях, когда ограничивающим фактором является память хоста, а не процессор, и активный рабочий набор составляет примерно 50% DRAM или меньше, благодаря чему «горячие» страницы остаются на уровне 0, а на NVMe перемещаются только «холодные» страницы, не чувствительные к задержке. Не рекомендуется использовать эту технологию для рабочих нагрузок, критичных к задержке, где почти каждая страница является «горячей», или где активный рабочий набор превышает доступный объём DRAM.

Результаты тестирования

Инженерные команды Lenovo и Intel проверили эффективность технологии Memory Tiering в VCF 9.1 на Lenovo ThinkAgile VX V4 в трёх типичных рабочих нагрузках, каждая из которых тестировалась при удвоенной плотности виртуальных машин по сравнению с базовой конфигурацией только с DRAM, используя стандартное соотношение DRAM к NVMe 1:1.

Таблица 1. Сводные результаты тестирования Memory Tiering

Для всех трёх рабочих нагрузок Memory Tiering примерно удвоил консолидацию, сохраняя большую часть производительности, а загрузка CPU хоста оставалась в пределах рекомендованных диапазонов. Knowledge worker VDI продемонстрировала наименьшее влияние, поскольку неактивная память рабочих столов эффективно перемещается на NVMe. Полные конфигурации оборудования, параметры рабочих нагрузок и анализ каждого сценария приведены в сопроводительной эталонной архитектуре Lenovo.

Бизнес-результаты

Внедрение технологии VCF 9.1 Memory Tiering на платформе ThinkAgile VX V4 обеспечивает ощутимые результаты в плане затрат, ёмкости и эффективности. Поскольку стоимость NVMe на 1 ГБ примерно в 4–6 раз ниже, чем у DDR5 DRAM, основная часть экономии достигается благодаря удвоению объёма доступной памяти на программном уровне, а не на аппаратном:

• До 45 процентов ниже общая стоимость приобретения инфраструктуры для той же ёмкости виртуальных машин.

• Вдвое больше плотность виртуальных машин на хост при сохранении более 90% производительности.

• До 50 процентов меньше физических серверов благодаря консолидации вдвое большего количества виртуальных машин на узел.

• Более чем на 50 процентов быстрее настройка Memory Tiering в VCF 9.1, без необходимости перезагрузки хоста.

Согласно опубликованному примеру VMware, достижение 2 ТБ эффективной памяти на узел с использованием многоуровневой организации, предполагающей 1 ТБ DRAM и 1 ТБ NVMe, стоит примерно 205 000 долларов, по сравнению с около 318 000 долларов за узел с 2 ТБ, полностью оснащённым DRAM. Это та же эффективная ёмкость по цене почти на 40 процентов ниже, не учитывая дополнительной экономии на электроэнергии, охлаждении и месте в стойке благодаря развертыванию меньшего количества серверов.

Во время длительных испытаний объём активной памяти оставался ниже 50 процентов ёмкости DRAM, а задержка чтения с NVMe удерживалась в пределах от 100 до 200 микросекунд, что соответствует рекомендованному VMware диапазону. Опубликованные данные основаны на тестах производительности, проведённых компаниями Lenovo и VMware; фактические результаты зависят от рабочей нагрузки и конфигурации.

Выводы

Функция VCF 9.1 Memory Tiering на платформе Lenovo ThinkAgile VX V4 с процессорами Intel Xeon 6 позволяет организациям удвоить плотность виртуальных машин и сократить затраты на инфраструктуру до 45%, сохраняя производительность, близкую к базовому уровню системы с полностью DRAM-памятью. Благодаря программному зеркалированию NVMe, настройке через единый рабочий процесс и расширенным возможностям наблюдения Memory Tiering готова к использованию в производственных средах для виртуальных рабочих столов, баз данных и корпоративных приложений.

Lenovo поставляет системы VX V4 с заводской интеграцией, предварительно настроенные для VCF 9.1, поэтому команды могут внедрять tiering с проверенными микропрограммами, драйверами и поддержкой с первого дня.

Дополнительная информация

Чтобы узнать больше о VMware Memory Tiering на Lenovo ThinkAgile VX V4, обратитесь к представителю Lenovo или бизнес-партнёру Lenovo либо посетите приведённые ниже ресурсы.

Источники:

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

Lenovo Press: руководства по продуктам 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 (май 2026 года):
https://nand-research.com/memory-nand-flash-crisis-may-2026-update/

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

Авторы

Маркеша Паркер — глобальный технический руководитель по решениям ThinkAgile VX Hyper-Converged в Lenovo.

На этой должности она работает над созданием качественных решений, интегрирующих аппаратное и программное обеспечение Lenovo и сторонних производителей. Она определяет технические требования для обеспечения производства, поддержки и технических продаж.

Markesha более 17 лет работает в ИТ-индустрии и в настоящее время проживает в Моррисвилле, штат Северная Каролина.

Чандраканд Мулисваран — архитектор решений с более чем 18-летним опытом в разработке ПО, тестировании производительности и инженерии. Он занимался проектированием и созданием архитектуры многих масштабируемых корпоративных приложений. В течение десяти лет он занимался технической поддержкой и разработкой партнёрских решений для VMware, Nutanix, Oracle и других независимых поставщиков программного обеспечения (ISV) в различных отраслях и технологических сферах. Он специализируется на разработке архитектуры инфраструктурных решений для виртуализации, VDI, баз данных, облачных технологий, науки о данных, решений на основе искусственного интеллекта и машинного обучения, а также различных корпоративных рабочих нагрузок.

Кристиан Гетау — инженер-консультант в компании Lenovo в Румынии, имеет опыт работы с технологиями облачной инфраструктуры. Он имеет более 13 лет опыта работы с виртуальными средами VMware, Microsoft, Oracle и Linux.

Кэтрин Майна — старший менеджер по продуктам ThinkAgile VX в Lenovo. Она отвечает за стратегию портфеля и направление развития рынка для гиперконвергентных и программно-определяемых инфраструктурных платформ на базе VMware. Она работает с командами инженерии, продаж, маркетинга и экосистемными партнёрами над формированием совместно разработанных решений, которые поддерживают современные архитектуры гибридного облака, обеспечивая баланс между масштабируемостью и простотой эксплуатации для корпоративных клиентов.

Крис Оноре — менеджер по продуктам в Lenovo, специализирующийся на решениях, с глубокими знаниями в области продуктов для центров обработки данных и предложений решений. Он имеет значительный опыт в консалтинге и разработке решений, помогая клиентам проектировать и поддерживать локальные и гибридные среды. Крис в течение последних 15 лет работал в IBM и Lenovo, специализируясь на x86-серверах и решениях для центров обработки данных. До этого он имел два десятилетия опыта в телекоммуникационной отрасли, где занимал технические и управленческие должности.

Товарные знаки

Lenovo и логотип Lenovo являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками Lenovo в США, других странах или одновременно в США и других странах. Актуальный перечень товарных знаков Lenovo доступен в Интернете по адресу:
https://www.lenovo.com/us/en/legal/copytrade/

Ниже приведённые термины являются товарными знаками Lenovo в США, других странах или одновременно в США и других странах:

Lenovo®
ThinkAgile®

Ниже приведённые термины являются товарными знаками других компаний:

AMD®, AMD EPYC® и EPYC® являются товарными знаками Advanced Micro Devices, Inc.

Intel®, логотип Intel и Xeon® являются товарными знаками Intel Corporation или её дочерних компаний.

SQL Server® является товарным знаком Microsoft Corporation в США, других странах или одновременно в США и других странах.

TPC® и TPC-C® являются товарными знаками Transaction Processing Performance Council.

Другие названия компаний, продуктов или услуг могут быть товарными знаками или знаками обслуживания других компаний.