NetApp Tech OnTap Логотип компании NetApp
NetApp Tech OnTap
     
Кластер FAS6200 обеспечивает исключительную производительность блочного ввода-вывода и низкое время отклика

Программное обеспечение NetApp® Data ONTAP® 8 в режиме Cluster-Mode — это единственная в отрасли унифицированная платформа СХД с возможностью горизонтального масштабирования, которая поддерживает использование протоколов NAS и SAN в одном кластере. В другой статье Tech OnTap® на эту тему приведен практический пример развертывания системы в режиме Cluster-Mode в быстро развивающейся компании-поставщике облачных услуг. В предыдущих статьях Tech OnTap была описана функциональность режима Cluster-Mode, а также приведены результаты теста SPECsfs NFS, демонстрирующие производительность и возможности масштабирования. Кластер из 24 систем FAS6240 достиг производительности в 1,5 миллиона операций SPECsfs2008_nfs.v3 с низким временем отклика в секунду.

Разумеется, столь впечатляющая производительность обслуживания файлов в режиме Cluster-Mode вызвала вопросы о производительности при рабочих нагрузках, ориентированных на блочный доступ. Недавно компания NetApp выполнила свое обещание опубликовать результаты теста SPC-1 для кластера FAS6240 из шести узлов, который показал производительность более 250 000 операций SPC-1 IOPS™ (при создании кластера использовались некоторые из компонентов решения, участвовавшего в тесте SPECsfs). Сочетание высокой производительности (IOPS) и низкого времени отклика делают этот результат одним из лучших результатов теста SPC-1 среди корпоративных дисковых систем хранения.

Обзор архитектуры PeakColo.

Рисунок 1. Операции ввода-вывода SPC-1 в кластере NetApp FAS6240 из шести узлов.

В этой статье я скажу несколько слов о тесте SPC-1 и объясню важность времени ожидания. Затем я более подробно разберу результаты недавних тестов решений компании NetApp и ее конкурентов и сравню СХД на основе дисков и высокопроизводительных Flash накопителей.

Тест SPC-1

Комитет Storage Performance Council (SPC) — это консорциум, состоящий из поставщиков решений хранения, интеграторов и научных учреждений, созданный для того, чтобы разрабатывать, стандартизировать и способствовать распространению тестов СХД. Тест SPC-1 комитета Storage Performance Council — это стандартный для отрасли и проверенный пакет для тестирования блочной архитектуры, проверяющий дисковые подсистемы с помощью различных операций ввода-вывода, к которым относятся запись, перезапись, запись после чтения, чтение после записи, создание "горячих" точек в режимах случайного и последовательного выполнения. В целом, около 60% рабочей нагрузки составляют операции записи, являющиеся очень непростым испытанием для СХД. Объемы данных операций ввода-вывода варьируются от небольших до значительных.

SPC-1, пожалуй, лучший тест, позволяющий создать модель работы систем хранения в условиях рабочей нагрузки баз данных. При разработке этого теста специалисты SPC изучили схемы доступа различных приложений к СХД и на основе этих вычислений создали модель рабочей нагрузки. Изученные схемы верны для большого числа приложений (примерно для половины всех коммерческих приложений).

Режимы доступа SPC-1 приводят к возникновению "горячих" точек, на которые приходится значительная доля всей рабочей нагрузки. Такие точки могут быть частично кэшированы (при достаточном объеме кэша) или помещены на носитель SSD, если в тестируемой СХД применяется интеллектуальная комплексная система автоматической ранжировки данных (AST).

Несмотря на то, что идеальных тестов не существует, SPC-1 это, возможно, лучший тест отрасли для измерения показателей блочного доступа в режиме выборочного выполнения операций ввода-вывода и для сравнения результатов различных поставщиков. Если СХД демонстрирует хорошие результаты в SPC-1, она, скорее всего, будет безупречно справляться со своими функциями в сложных условиях чувствительных к задержкам и динамически меняющихся рабочих нагрузок, создаваемых приложениями баз данных в целом (особенно OLTP), электронной почтой и виртуализациейяы. Интересующиеся могут заглянуть в полный перечень технических характеристик.

SPC-1 — это не тест для измерения производительности, он не скажет вам, сколько Гбит/с вы можете получить.

Изучение результатов теста

Самое сложное в тестах — это расшифровка результатов. Число операций ввода-вывода само по себе может не дать вам полной картины. Есть ряд характеристик, на которые следует обратить внимание при изучении отчета по SPC-1.

Устойчивость. Все пакеты SPC-1 включают в себя тест на устойчивость, на выполнение которого необходимо не менее восьми часов. Вам требуются неизменно высокие и устойчивые показатели числа операций ввода-вывода в секунду. Производительность не должна снижаться на протяжении интервала тестирования, и чем дольше будет длиться тест, тем лучше.

Число операций ввода-вывода на диск (IOPS/диск). Показатель эффективности работы системы хранения с нижележащими компонентами; 500 IOPS/диск это в два раза эффективнее, чем 250 IOPS/диск. Возможность более эффективного использования дисков означает, что для достижения необходимого уровня производительности потребуется меньше дисков, а это в свою очередь снизит затраты и позволит уменьшить площадь, занимаемую СХД.

Время отклика (латентность). Время отклика в SPC-1 — это показатель того, сколько времени в среднем требуется на выполнение одной операции ввода-вывода с точки зрения приложения. Чем меньше это время отклика (то есть, чем быстрее отклик), тем лучше. Можно (но нежелательно) получить большое число операций ввода-вывода и высокое время отклика. Для операций баз данных «потолком» хорошей производительности при выполнении операций чтения считается время отклика в 10 миллисекунд (такие поставщики, как Microsoft, считают базы данных с временем отклика выше 20 миллисекунд «неисправными»), в то время как на операции записи должно тратиться еще меньше времени, а запись в журнал операций базы должна выполняться почти мгновенно.

По этим и по другим причинам компания NetApp стремится создавать решения с низкими результатами латентности. Если хотите узнать больше о IOPS и латентности, загляните в последние записи в моем блоге.

Стоимость операции. Показатель того, сколько долларов тратится на каждую операцию. По сути, это общая стоимость системы, разделенная на число операций, выполненных во время теста SPC-1. Однако будьте внимательны — некоторые поставщики сообщают цену со скидкой, а другие указывают реальную стоимость, и это может исказить результаты.

Защита массивов RAID. Какой тип защиты массивов RAID используется для проведения теста SPC-1? В большинстве случаев это зеркалирование (RAID 10 или RAID 1+O), позволяющее устранить накладные расходы на подсчет четности. В действительности это означает, что вы будете тратить на диски с тем же объемом полезной емкости значительно больше, чем при использовании массива RAID с одинарным или двойным контролем четности.

Необходимо иметь полную информацию об оборудовании. Насколько сложна конфигурация оборудования? Какие типы дисков использовались? Это система, которую можно развернуть в действительности, или система, созданная для достижения хороших результатов теста?

Результаты SPC-1 для решений NetApp

Результаты теста SPC-1 для решений NetApp представлены выше, на рисунке 1. Мы использовали кластер, состоящий из 6 узлов FAS6240 (3 пары HA), каждый из которых был оснащен модулем Flash Cache на 512 ГБ (стандартный модуль для систем FAS6240), и из 432 дисковых накопителей (диски SAS 450 ГБ 15 000 об/мин, 72 диска на контроллер).

Модуль Flash Cache является частью технологии яруса виртуального накопителя NetApp (VST) — прочитанные «горячие» данные автоматически перемещаются на высокопроизводительный накопитель. Один контроллер FAS6240 может поддерживать Flash Cache объемом до 3 Тбайт, поэтому ограничение объема всего одной стандартной платой 512 Гбайт для каждого узла кластера (или даже отсутствие такого модуля), пожалуй, даже более жесткое, чем в типовых конфигурациях центров обработки данных.

Точно также использование всего 72 накопителей для каждого контроллера, в то время как контроллер FAS6240 поддерживает до 1440 накопителей, соответствует нижнему типовому показателю. В качестве дисков использовались накопители 15K SAS емкостью 450 Гбайт. Следует отметить, что для теста использовался массив RAID-DP®, запатентованная NetApp реализация RAID 6 с двойной четностью, которая была активна в течение всего тестирования. Это согласуется со стандартной практикой заказчиков (RAID-DP включается в системы NetApp по умолчанию). В таблице 1 представлены результаты теста в соответствии с вышеописанными показателями.

Таблица 1. Основные показатели теста SPC-1 для решений NetApp.

Кластер NetApp из 6 узлов FAS6240
Операции ввода/вывода SPC-1 в сек.250 039,67
Число операций ввода/вывода SPC-1 на диск579
Время отклика (латентность)3,35 мс
Стоимость операции6,69 долларов США (по прайс-листу)
Защита массивов RAIDRAID-DP (RAID 6 с двойным контролем четности)
Общее число дисков442
Число контроллеров6

Кроме того, результаты тестов на устойчивость и воспроизводимость доказывают, что в интервале тестирования снижения производительности не наблюдалось. Как будет понятно из следующего раздела статьи, это очень хорошие результаты, особенно число операций ввода/вывода при низком времени отклика (латентности).

Сравнение с результатами SPC-1 других ведущих решений

Мы провели анализ результатов теста SPC-1 дисковых СХД ведущих поставщиков, взяв за основу порог времени отклика примерно в 3 миллисекунды. Наше исследование показало, что согласно результатам теста SPC-1 системы NetApp, благодаря низкой латентности при выполнении операций ввода/вывода, являются одними из лучших среди корпоративных дисковых СХД. Решения NetApp, состоящие в основном из жестких дисков, могут достигать уровня производительности систем на основе флэш-накопителей.

Время отклика в 3 миллисекунды соответствует требованиям чувствительных к задержкам приложений рабочих баз данных, например тех, с которыми работают финансовые компании. В большинстве случаев низкое время отклика для операций ввода/вывода в условиях рабочей нагрузки базы данных значительно улучшает показатели работы.

Подробный анализ результатов теста с комментариями можно найти в последних записях в моем блоге.

Мы сравнили следующие СХД (по ссылкам можно перейти к подробному отчету о результатах SPC-1 для каждой системы хранения):

Таблица 2. Сравнение кластера NetApp с результатами теста SPC-1 других ведущих решений.

 Кластер FAS6240HDS VSPHuawei S8100IBM SVC+V7000IBM SVC+DS8000HP 3PAR
Операции ввода/вывода SPC-1 в сек.250 039,67269 506,69300 062,04520 043,99380 489,30450 212,66
Время отклика (мс)3,35 мс5,85 мс7,08 мс7,39 мс7,64 мс13,67 мс
Цена (в долларах США)1 672 6024 934 8722 311 5685 846 63013 672 2555 885 148
Стоимость операции (в долларах США)6,6918,317,7011,2435,9313,07
Операции ввода/вывода в сек. (~3 мс)*250 039,67
(3,35)
242 567,41
(3,23)
150 000,17
(3,60)
259 998,37
(2,71)
190 253,20
(2,96)
225 079,30
(3,29)
# Число контроллеров68168+326+48
# Число дисков4321 1521 1521 9202 0481 920
IOPS/диск579234260271186234
Тип RAIDRAID-DPRAID 10RAID 10RAID 10RAID 10RAID 10

*Эти числовые значения были получены при анализе данных каждой СХД для времени отклика, максимально близкого к 3 мс, и числа операций IOPS в этой точке (для каждой точки на графике указано точное время отклика).

Показатели операций ввода/вывода SPC-1 в секунду, операций на диск и стоимости операции

В таблице 2 приведено сравнение различных показателей шести систем, полученных в ходе теста SPC-1. Необходимо признать, что по числу операций ввода/вывода SPC-1 в секунду (первая строка) некоторые из них превосходят кластер NetApp FAS6240. Но при этом система NetApp способна выполнять в два с лишним раза больше операций ввода/вывода на диск по сравнению с решениями других поставщиков, а по стоимости операции она оптимальна. Я стандартизировал цены в таблице, чтобы они отражали действительную стоимость каждой конфигурации (некоторые поставщики указывают не реальную, а дисконтированную цену своих решений, вследствие чего провести сравнение без стандартизации невозможно).

Число операций ввода/вывода в секунду при низком времени отклика

При сравнении максимальной производительности всех систем при времени отклика в 3 мс (в таблице выделено жирным шрифтом) видно, что только система IBM SVC на V7000 обогнала решение NetApp, да и то всего на 4%. Реальная цена этой системы примерно в 3,5 раза выше, чем у кластера NetApp, и сама система намного сложнее — она состоит из 8 модулей виртуализации SVC, 16 систем V7000 (каждая из которых включает в себя 2 контроллера SVC и 2 контроллера RAID) и 1 920 дисков 146 ГБ 15 000 об/мин (а это не самые популярные диски). Настройка и управление этой системой потребуют от вас значительно больше усилий (и расходов на электроэнергию), чем кластер NetApp из 6 контроллеров с 432 дисками.

Сложность системы

В целом, кластер NetApp FAS6240 обеспечивает отличные результаты на менее сложном оборудовании и со значительно меньшим числом дисков, чем другие представленные системы; кроме того, это единственный массив хранения, который тестировался с применением технологии RAID с двойным контролем четности, а не зеркалирования. Все это подразумевает упрощенное управление, снижение затрат на управление и энергию и более жизнеспособную конфигурацию в целом.

А как же флэш?

Несмотря на то, что по результатам теста SPC-1 системы, основанные только на DRAM- и флэш-накопителях, демонстрируют высокие показатели операций ввода/вывода в секунду и очень низкие значения времени отклика, такие решения пока не могут предоставить организациям требуемый объем дискового пространства или функции, необходимые им наряду с высокой скоростью работы. Если вам необходима система с очень высокой скоростью работы и очень малой емкостью дисков, решения на основе только флэш- или только DRAM-накопителей определенно заслуживают внимания, но не стоит забывать о компромиссах.

NetApp может предложить вам систему, состоящую только из высокопроизводительных накопителей на основе Flash, но в обозримом будущем компании, которым требуются десятки терабайт дискового пространства, будут отдавать предпочтение дисковым или гибридным (диски и флэш-накопители) СХД. В таблице 3 приведена примерная разница в цене за один терабайт, полученная путем несложных подсчетов.

Таблица 3. Стоимость дискового пространства: массивы DRAM- и флэш-накопителей и кластер NetApp.

 Кластер NetApp FAS6240Kaminario K2-DTMS RAMSAN-630
Номинальная емкость 193 ТБ3,4 ТБ14 ТБ
Цена 1 672 602 доллара США490 760 долларов США419 292 доллара США
Стоимость/ТБ8 666 долларов США140 217 долларов США29 949 долларов США

Заключение

Результаты теста SPC-1 для решений NetApp доказывают, что система Data ONTAP 8 Cluster-Mode способна обрабатывать рабочие нагрузки SAN и NAS с высокой производительностью. Режим Cluster-Mode это:

  • низкая латентность (время отклика) и высокая производительность;
  • динамически масштабируемые, унифицированные кластеры для протоколов FC, iSCSI, NFS и CIFS;
  • превосходное соотношение «цена/производительность»;
  • непрерывность таких операций, как перемещение данных между узлами кластера (включая CIFS, что обычно считается утопией);
  • набор функций Data ONTAP, в том числе оптимизация записи, контроль работы приложений, копии Snapshot™, дедупликация, сжатие, репликация, гибкое выделение ресурсов, ярус виртуального накопителя и многое другое;
  • возможность использовать одинаковое оборудование для режимов Cluster-Mode и 7-Mode, включая платформы V-Series, с помощью которых можно виртуализировать массивы хранения других поставщиков.
 Хотите высказать свое мнение о технологии Cluster-Mode?

В сообществах NetApp в Интернете можно задавать вопросы, обмениваться идеями и делиться своими соображениями.

Автор: Димитрис Крекоукиас, системный инженер

Димитрис работает в ИТ-сфере более 17 лет и имеет богатый опыт работы в области СХД, крупномасштабного резервного копирования и восстановления, виртуализации, крупных параллельных систем и высокопроизводительных вычислений. Он стал сотрудником NetApp три года назад и с тех пор выступает в качестве профильного специалиста по производительности и конкурентным преимуществам наших решений. Димитрис регулярно пишет о проблемах и производительности и не только в своем блоге: www.recoverymonkey.org.

Tech OnTap
Подпишитесь на наш бюллетень
Tech OnTap — это ежемесячные обзоры новейших ИТ-технологий, советы и практические рекомендации, знакомство с инструментарием, неформальные интервью с разработчиками, демонстрационные ролики, рецензии и многое другое.

Посетите Tech OnTap в Сообществе NetApp, чтобы подписаться на рассылку.

Будьте в курсе
Будьте в курсе
Дополнительные сведения о режиме Cluster-Mode

Хотите узнать больше о работе с системой ONTAP 8 Cluster-Mode? Рекомендуем прочитать следующие статьи Tech OnTap.



Другие статьи этого автора

Хотите прочитать другие статьи этого автора? Димитрис регулярно пишет о СХД, производительности, резервном копировании, восстановлении и архивации в своем блоге: recoverymonkey.org. Его технические статьи с подробными описаниями часто становятся поводом для не менее скрупулезных и часто очень оживленных обсуждений.

Будьте в курсе
 
TRUSTe
Свяжитесь с нами   |   Как купить   |   Обратная связь   |   Карьера в NetApp  |   Подписка   |   Политика конфиденциальности   |   © NetApp, 2012