أهلاً بكم. نواصل تعريفك بنظام تخزين البيانات Aerodisk VOSTOK، المبني على معالج Elbrus 8C الروسي.
في هذه المقالة سنقوم (كما وعدنا) بتحليل أحد أكثر المواضيع شعبية وإثارة للاهتمام المتعلقة بـ Elbrus بالتفصيل، ألا وهو الإنتاجية. هناك الكثير من التكهنات حول أداء Elbrus، والقطبية تمامًا. ويقول المتشائمون إن إنتاجية إلبروس أصبحت الآن «لا شيء»، وسوف يستغرق الأمر عقودًا من الزمن للحاق بركب المنتجين «كبار» (أي في الواقع الحالي، لن يحدث ذلك أبدًا). من ناحية أخرى، يقول المتفائلون أن Elbrus 8C يظهر بالفعل نتائج جيدة، وفي العامين المقبلين، مع إصدار إصدارات جديدة من المعالجات (Elbrus 16C و32C)، سنكون قادرين على "اللحاق بالركب والتجاوز" الشركات المصنعة الرائدة في العالم للمعالجات.
نحن في Aerodisk أشخاص عمليون، لذلك سلكنا الطريق الأبسط والأكثر قابلية للفهم (بالنسبة لنا): الاختبار وتسجيل النتائج وبعد ذلك فقط استخلاص النتائج. ونتيجة لذلك، أجرينا عددًا كبيرًا من الاختبارات واكتشفنا عددًا من ميزات التشغيل لبنية Elbrus 8C e2k (بما في ذلك الميزات الممتعة)، وبالطبع قارنا ذلك بأنظمة التخزين المماثلة على معالجات الهندسة المعمارية Intel Xeon amd64.
بالمناسبة، سنتحدث بمزيد من التفاصيل حول الاختبارات والنتائج والتطوير المستقبلي لأنظمة التخزين على Elbrus في ندوتنا القادمة عبر الويب "OkoloIT" في 15.10.2020 أكتوبر 15 الساعة 00:XNUMX. يمكنك التسجيل باستخدام الرابط أدناه.
→
اختبار موقف
لقد أنشأنا موقفين. يتكون كلا الحاملين من خادم يعمل بنظام Linux، متصل عبر محولات 16G FC بوحدتي تحكم للتخزين، حيث يتم تثبيت 12 قرص SAS SSD بسعة 960 جيجابايت (11,5 تيرابايت من "السعة الأولية" أو 5,7 تيرابايت من السعة "القابلة للاستخدام"، إذا استخدمنا RAID -10).
من الناحية التخطيطية، يبدو الحامل هكذا.
جناح رقم 1 e2k (البروس)
تكوين الأجهزة كما يلي:
- خادم Linux (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 مراكز، 1,70 جيجا هرتز)، 64 جيجا بايت DDR4، محول 2xFC 16 جيجا بايت 2 منافذ) - جهاز كمبيوتر واحد.
- سويتش FC 16G – 2 قطعة.
- نظام التخزين Aerodisk Vostok 2-E12 (2xElbrus 8S (8 مراكز، 1,20 جيجا هرتز)، 32 جيجا بايت DDR3، 2xFE FC-adaptor 16G 2 port، 12xSAS SSD 960 جيجا بايت) - 1 جهاز كمبيوتر.
جناح رقم 2 AMD64 (إنتل)
للمقارنة مع تكوين مماثل على e2k، استخدمنا تكوين تخزين مماثل مع معالج مشابه في خصائصه لـ amd64:
- خادم Linux (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 مراكز، 1,70 جيجا هرتز)، 64 جيجا بايت DDR4، محول 2xFC 16 جيجا بايت 2 منافذ) - جهاز كمبيوتر واحد.
- سويتش FC 16G – 2 قطعة.
- نظام التخزين Aerodisk Engine N2 (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 مراكز، 1,70 جيجا هرتز)، 32 جيجا بايت DDR4، 2xFE FC-adaptor 16G 2 port، 12xSAS SSD 960 جيجا بايت) - 1 جهاز كمبيوتر.
ملحوظة هامة: معالجات Elbrus 8C المستخدمة في الاختبار تدعم فقط ذاكرة الوصول العشوائي DDR3، وهذا بالطبع “سيئ، ولكن ليس لفترة طويلة”. يدعم Elbrus 8SV (ليس لدينا في المخزون بعد، ولكننا سنحصل عليه قريبًا) يدعم DDR4.
منهجية الاختبار
لتوليد الحمل، استخدمنا برنامج الإدخال والإخراج المرن (FIO) المشهور والذي تم اختباره عبر الزمن.
يتم تكوين كلا نظامي التخزين وفقًا لتوصيات التكوين الخاصة بنا، استنادًا إلى متطلبات الأداء العالي عند الوصول إلى الكتلة، لذلك نستخدم تجمعات الأقراص DDP (تجمع الأقراص الديناميكية). من أجل عدم تشويه نتائج الاختبار، نقوم بتعطيل الضغط وإلغاء البيانات المكررة وذاكرة التخزين المؤقت لذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على كلا نظامي التخزين.
تم إنشاء 8 وحدات D-LUN في RAID-10، سعة كل منها 500 جيجابايت، مع إجمالي سعة قابلة للاستخدام تبلغ 4 تيرابايت (أي حوالي 70% من السعة الممكنة القابلة للاستخدام لهذا التكوين).
سيتم تنفيذ السيناريوهات الأساسية والشائعة لاستخدام أنظمة التخزين، على وجه الخصوص:
يحاكي الاختباران الأولان تشغيل نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) للمعاملات. في هذه المجموعة من الاختبارات نحن مهتمون بـ IOPS وزمن الوصول.
1) قراءة عشوائية في كتل صغيرة 4K
أ. حجم الكتلة = 4 كيلو
ب. القراءة/الكتابة = 100%/0%
ج. عدد الأعمال = 8
د. عمق قائمة الانتظار = 32
ه. تحميل الحرف = عشوائي كامل
2) التسجيل العشوائي في كتل صغيرة 4K
أ. حجم الكتلة = 4 كيلو
ب. القراءة/الكتابة = 0%/100%
ج. عدد الأعمال = 8
د. عمق قائمة الانتظار = 32
ه. تحميل الحرف = عشوائي كامل
الاختباران الثانيان يحاكيان تشغيل الجزء التحليلي من نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS). في هذه المجموعة من الاختبارات، نحن مهتمون أيضًا بـ IOPS وزمن الوصول.
3) قراءة متتابعة في كتل صغيرة 4K
أ. حجم الكتلة = 4 كيلو
ب. القراءة/الكتابة = 100%/0%
ج. عدد الأعمال = 8
د. عمق قائمة الانتظار = 32
ه. تحميل الحرف = متسلسل
4) التسجيل المتسلسل في كتل صغيرة 4K
أ. حجم الكتلة = 4 كيلو
ب. القراءة/الكتابة = 0%/100%
ج. عدد الأعمال = 8
د. عمق قائمة الانتظار = 32
ه. تحميل الحرف = متسلسل
تحاكي المجموعة الثالثة من الاختبارات عمل القراءة المتدفقة (على سبيل المثال: البث عبر الإنترنت، واستعادة النسخ الاحتياطية) والتسجيل المتدفق (على سبيل المثال: المراقبة بالفيديو، وتسجيل النسخ الاحتياطية). في هذه المجموعة من الاختبارات، لم نعد مهتمين بـ IOPS، ولكن بالميجابايت/ثانية وكذلك زمن الوصول.
5) قراءة متتابعة في كتل كبيرة من 128 كيلو
أ. حجم الكتلة = 128 كيلو
ب. القراءة/الكتابة = 0%/100%
ج. عدد الأعمال = 8
د. عمق قائمة الانتظار = 32
ه. تحميل الحرف = متسلسل
6) التسجيل المتسلسل في كتل كبيرة بحجم 128 كيلو بايت
أ. حجم الكتلة = 128 كيلو
ب. القراءة/الكتابة = 0%/100%
ج. عدد الأعمال = 8
د. عمق قائمة الانتظار = 32
ه. تحميل الحرف = متسلسل
سيستغرق كل اختبار ساعة واحدة، باستثناء وقت إحماء المصفوفة الذي يبلغ 7 دقائق.
نتائج الاختبار
يتم تلخيص نتائج الاختبار في جدولين.
إلبروس 8S (SHD Aerodisk Vostok 2-E12)
Intel Xeon E5-2603 v4 (نظام التخزين Aerodisk Engine N2)
وتبين أن النتائج مثيرة للاهتمام للغاية. في كلتا الحالتين، قمنا باستغلال قوة المعالجة لنظام التخزين بشكل جيد (70-90٪ من الاستخدام)، وفي هذه الحالة، تتجلى إيجابيات وسلبيات كلا المعالجين بشكل واضح.
في كلا الجدولين، يتم تمييز الاختبارات التي "تشعر فيها المعالجات بالثقة" وتظهر نتائج جيدة باللون الأخضر، بينما يتم تمييز المواقف التي "لا تحبها" المعالجات باللون البرتقالي.
إذا تحدثنا عن التحميل العشوائي في الكتل الصغيرة، فعندئذ:
- من وجهة نظر القراءة العشوائية، فإن Intel تتقدم بالتأكيد على Elbrus، والفرق هو 2 مرات؛
- من وجهة نظر التسجيل العشوائي، فهو بالتأكيد تعادل، فقد أظهر كلا المعالجين نتائج متساوية ولائقة تقريبًا.
في التحميل المتسلسل في كتل صغيرة تكون الصورة مختلفة:
- سواء في القراءة أو الكتابة، تتقدم Intel بشكل ملحوظ (مرتين) على Elbrus. في الوقت نفسه، إذا كان لدى Elbrus مؤشر IOPS أقل من مؤشر Intel، ولكنه يبدو لائقًا (2-200 ألف)، فهناك مشكلة واضحة في التأخير (فهي أعلى بثلاث مرات من Intel). الاستنتاج، الإصدار الحالي من Elbrus 300C "لا يحب" حقًا الأحمال المتسلسلة في الكتل الصغيرة. ومن الواضح أن هناك بعض العمل الذي يتعين القيام به.
ولكن في التحميل المتسلسل مع الكتل الكبيرة، تكون الصورة عكس ذلك تمامًا:
- أظهر كلا المعالجين نتائج متساوية تقريبًا بالميجابايت/ثانية، ولكن هناك واحد ولكن.... أداء زمن الوصول لـ Elbrus أفضل بـ 10 (عشرة، كارل!!!) مرات (أي أقل) من أداء معالج مماثل من Intel (0,4/0,5 مللي ثانية مقابل 5,1/6,5 مللي ثانية) . في البداية اعتقدنا أن هناك خللاً، لذا قمنا بإعادة فحص النتائج، وأعدنا الاختبار، لكن إعادة الاختبار أظهرت نفس الصورة. هذه ميزة خطيرة لـ Elbrus (وبنية e2k بشكل عام) مقارنة بـ Intel (وبالتالي بنية amd64). دعونا نأمل أن يتم تطوير هذا النجاح بشكل أكبر.
هناك ميزة أخرى مثيرة للاهتمام في Elbrus، والتي يمكن للقارئ اليقظ الانتباه إليها من خلال النظر إلى الطاولة. إذا نظرت إلى الفرق بين أداء القراءة والكتابة من Intel، ففي جميع الاختبارات، تتقدم القراءة على الكتابة في المتوسط بحوالي 50%+. هذا هو المعيار الذي اعتاد عليه الجميع (بما فيهم نحن). إذا نظرت إلى Elbrus، فإن مؤشرات الكتابة أقرب بكثير إلى مؤشرات القراءة، والقراءة قبل الكتابة، كقاعدة عامة، بنسبة 10 - 30٪، لا أكثر.
ماذا يعني هذا؟ حقيقة أن إلبروس "يحب حقًا" الكتابة، وهذا بدوره يشير إلى أن هذا المعالج سيكون مفيدًا جدًا في المهام التي تسود فيها الكتابة بشكل واضح على القراءة (من قال قانون ياروفايا؟)، والتي تعد أيضًا ميزة لا شك فيها في بنية e2k، و وهذه الميزة تحتاج إلى تطوير.
الاستنتاجات والمستقبل القريب
أظهرت الاختبارات المقارنة لمعالجات Elbrus وIntel متوسطة المدى لمهام تخزين البيانات نتائج متساوية ومتساوية تقريبًا، بينما أظهر كل معالج ميزاته المثيرة للاهتمام.
تفوقت إنتل بشكل كبير على إلبروس في القراءة العشوائية في الكتل الصغيرة، وكذلك في القراءة والكتابة المتسلسلة في الكتل الصغيرة.
عند الكتابة بشكل عشوائي في كتل صغيرة، يظهر كلا المعالجين نتائج متساوية.
من حيث زمن الوصول، يبدو Elbrus أفضل بكثير من Intel في تحميل البث، أي. في القراءة والكتابة المتسلسلة في كتل كبيرة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن Elbrus، على عكس Intel، يتعامل بشكل جيد على قدم المساواة مع كل من أحمال القراءة والكتابة، بينما مع Intel، تكون القراءة دائما أفضل بكثير من الكتابة.
بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها، يمكننا استخلاص استنتاج حول إمكانية تطبيق أنظمة تخزين البيانات Aerodisk Vostok على معالج Elbrus 8C في المهام التالية:
- نظم المعلومات مع غلبة عمليات الكتابة؛
- الوصول إلى الملفات؛
- البث عبر الإنترنت؛
- CCTV.
- دعم؛
- محتوى الوسائط.
لا يزال لدى فريق MCST شيء للعمل عليه، ولكن نتيجة عملهم مرئية بالفعل، والتي، بالطبع، لا يمكن إلا أن نفرح.
تم إجراء هذه الاختبارات على نواة Linux للإصدار 2 من e4.19k؛ حاليًا في الاختبارات التجريبية (في MCST، في Basalt SPO، وأيضًا هنا في Aerodisk) يوجد نواة Linux 5.4-e2k، والتي، من بين أمور أخرى، لديها تم إعادة تصميم برنامج الجدولة بشكل جدي والعديد من التحسينات لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة عالية السرعة. أيضًا، خصيصًا لنواة الفرع 5.x.x، تقوم MCST JSC بإصدار مترجم LCC جديد، الإصدار 1.25. وفقًا للنتائج الأولية، على نفس معالج Elbrus 8C، فإن نواة جديدة تم تجميعها مع مترجم جديد وبيئة kernel وأدوات مساعدة للنظام ومكتبات، وفي الواقع، سيسمح برنامج Aerodisk VOSTOK بزيادة أكبر في الأداء. وذلك بدون استبدال المعدات - على نفس المعالج وبنفس الترددات.
نتوقع إصدار نسخة Aerodisk VOSTOK المبنية على kernel 5.4 في نهاية العام، وبمجرد الانتهاء من العمل على الإصدار الجديد، سنقوم بتحديث نتائج الاختبار ونشرها هنا أيضًا.
إذا عدنا الآن إلى بداية المقال وأجبنا على السؤال، من هو على حق: المتشائمون الذين يقولون إن إلبروس "لا شيء" ولن يلحقوا أبدًا بمصنعي المعالجات الرائدين، أو المتفائلين الذين يقولون "لقد كادوا بالفعل أن يلحقوا بالركب" لأعلى وسوف تتفوق قريبا "؟ إذا لم ننطلق من الصور النمطية والتحيزات الدينية، بل من اختبارات حقيقية، فإن المتفائلين على حق بالتأكيد.
يُظهر Elbrus بالفعل نتائج جيدة مقارنةً بمعالجات AMD64 متوسطة المستوى. يعد Elbrus 8-ke، بالطبع، بعيدًا عن أفضل نماذج معالجات الخوادم من Intel أو AMD، لكنه لم يكن موجهًا إلى هناك، وسيتم إصدار المعالجات 16C و32C لهذا الغرض. سنتكلم بعد ذلك.
نحن ندرك أنه بعد هذه المقالة سيكون هناك المزيد من الأسئلة حول Elbrus، لذلك قررنا تنظيم ندوة أخرى عبر الإنترنت بعنوان "OkoloIT" للإجابة على هذه الأسئلة مباشرة.
هذه المرة سيكون ضيفنا هو نائب المدير العام لشركة MCST كونستانتين تروشكين. يمكنك التسجيل في الندوة عبر الويب باستخدام الرابط أدناه.
→
شكرا لكم جميعا، كما هو الحال دائما، ونحن نتطلع إلى النقد البناء والأسئلة المثيرة للاهتمام.
المصدر: www.habr.com