Vor ein paar Monaten hatte Radix die Gelegenheit, mit den neuesten EXOS-Festplatten von Seagate zu arbeiten, die für Aufgaben der Enterprise-Klasse entwickelt wurden. Ihre Besonderheit ist das Hybridlaufwerk – es kombiniert die Technologien herkömmlicher Festplatten (für den Hauptspeicher) und Solid-State-Laufwerken (für die Zwischenspeicherung heißer Daten).
Wir haben bereits positive Erfahrungen mit der Verwendung von Hybridlaufwerken von Seagate als Teil unserer Systeme gemacht – vor einigen Jahren haben wir gemeinsam mit einem Partner aus Südkorea eine Lösung für ein privates Rechenzentrum implementiert. Dann wurde in den Tests der Oracle Orion-Benchmark verwendet, und die erzielten Ergebnisse waren denen von All-Flash-Arrays nicht unterlegen.
In diesem Artikel werden wir uns ansehen, wie Seagate EXOS-Laufwerke mit TurboBoost-Technologie konzipiert sind, ihre Fähigkeiten für Aufgaben im Unternehmenssegment bewerten und die Leistung unter gemischten Lasten testen.
Aufgaben des Unternehmensbereichs
Es gibt einen mehr oder weniger stabilen Aufgabenbereich, der im Corporate- bzw. Enterprise-Segment als Datenspeicheraufgaben bezeichnet werden kann. Dazu gehören traditionell: das Funktionieren von CRM-Anwendungen und ERP-Systemen, der Betrieb von Mail- und Dateiservern, Backup- und Virtualisierungsvorgänge. Aus Sicht des Speichersystems ist die Implementierung solcher Funktionen durch einen gemischten Lastfluss gekennzeichnet, wobei zufällige Anforderungen deutlich überwiegen.
Darüber hinaus entwickeln sich im Enterprise-Segment aktiv ressourcenintensive Bereiche wie die multidimensionale Analyse OLAP (Online Analytical Processing) und die Echtzeit-Transaktionsverarbeitung (OLTP, Online Transaction Processing). Ihre Besonderheit besteht darin, dass sie mehr auf Lesevorgängen als auf Schreibvorgängen basieren. Die dadurch verursachte Arbeitslast – intensive Datenströme mit kleinen Blockgrößen – erfordert eine hohe Leistung des Systems.
Die Bedeutung all dieser Funktionen nimmt rapide zu. Sie sind keine Hilfsblöcke in Wertschöpfungsprozessen mehr und rücken in den Bereich der Schlüsselkomponenten des Produkts vor. Für viele Geschäftsformen wird dies zu einem wichtigen Bestandteil beim Aufbau von Wettbewerbsvorteilen und der Nachhaltigkeit des Marktes. Dies wiederum erhöht die Anforderungen an die IT-Infrastruktur von Unternehmen erheblich: Die technische Ausstattung muss einen maximalen Durchsatz und eine minimale Reaktionszeit bieten. Um in solchen Situationen die erforderliche Leistung sicherzustellen, wählen Sie All-Flash-Systeme oder Hybridspeichersysteme mit oder ermüdend.
Darüber hinaus gibt es einen weiteren für das Unternehmenssegment charakteristischen Faktor – strenge Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit. Es liegt auf der Hand, dass sich nicht alle Unternehmensstrukturen die Anschaffung und Wartung von All-Flash-Arrays leisten können, so dass viele Unternehmen bei der Leistung etwas aufgeben müssen, dafür aber deutlich kostengünstigere Lösungen anschaffen müssen. Diese Rahmenbedingungen verlagern den Marktfokus stark hin zu Hybridlösungen.
Hybridprinzip oder TurboBoost-Technologie
Das Prinzip des Einsatzes hybrider Technologien ist mittlerweile einem breiten Publikum bekannt. Er spricht über die Möglichkeit, verschiedene Technologien einzusetzen, um im Endergebnis zusätzliche Vorteile zu erzielen. Hybride Speichersysteme vereinen die Stärken von Solid-State-Laufwerken und klassischen Festplatten. Als Ergebnis erhalten wir eine optimierte Lösung, bei der jede Komponente mit ihrer eigenen Aufgabe arbeitet: Die Festplatte dient zur Speicherung der Hauptdatenmenge und die SSD zur vorübergehenden Speicherung „heißer Daten“.
Nach In der EMEA-Region entfallen etwa 45.3 % des Marktes auf Hybridspeichersysteme. Diese Beliebtheit ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Kosten solcher Systeme trotz vergleichbarer Leistung deutlich niedriger sind als die von SSD-basierten Lösungen und der Preis pro IOps um mehrere Größenordnungen zurückbleibt.
Das gleiche Hybridprinzip lässt sich direkt auf Antriebsebene umsetzen. Seagate war der erste, der diese Idee in Form von SSHD-Medien (Solid State Hybrid Drive) umgesetzt hat. Solche Discs erfreuen sich auf dem Verbrauchermarkt einer relativen Beliebtheit, im B2B-Segment sind sie jedoch nicht so verbreitet.
Die aktuelle Generation dieser Technologie läuft bei Seagate unter dem Handelsnamen TurboBoost. Für das Unternehmenssegment nutzt das Unternehmen die TurboBoost-Technologie in der Seagate EXOS-Laufwerksreihe, die über eine erhöhte Zuverlässigkeit und eine optimale Kombination aus Leistung und Effizienz verfügt. Ein auf der Basis solcher Festplatten zusammengestelltes Speichersystem entspricht in seinen endgültigen Eigenschaften einer Hybridkonfiguration, während die Zwischenspeicherung „heißer“ Daten auf Laufwerksebene erfolgt und mithilfe der Firmware-Funktionen erfolgt.
Seagate EXOS-Laufwerke nutzen 16 GB integrierten eMLC-NAND-Speicher (Enterpise Multi-Level Cell) für den lokalen SSD-Cache, der über eine deutlich höhere Rewrite-Ressource verfügt als MLC im Verbrauchersegment.
Gemeinsames Dienstprogramm
Nachdem uns 8 Seagate EXOS 10E24000 1.2 TB-Laufwerke zur Verfügung standen, beschlossen wir, deren Leistung als Teil unseres auf RAIDIX 4.7 basierenden Systems zu testen.
Äußerlich sieht ein solches Laufwerk wie eine Standard-Festplatte aus: ein 2,5-Zoll-Metallgehäuse mit Markenetikett und Standardlöchern für Befestigungselemente.
Das Laufwerk ist mit einer 3-Gbit/s-SAS12-Schnittstelle ausgestattet, sodass es effektiv mit zwei Speichersystem-Controllern zusammenarbeiten kann. Erwähnenswert ist auch, dass diese Schnittstelle eine größere Warteschlangentiefe als SATA3 aufweist.
Beachten Sie, dass aus Verwaltungssicht eine solche Festplatte in einem Speichersystem wie ein einzelnes Medium erscheint, bei dem der Speicherplatz nicht in HDD- und SSD-Bereiche unterteilt ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines Software-SSD-Cache und die Systemkonfiguration wird vereinfacht.
Als Anwendungsszenario für eine fertige Lösung wurde die Arbeit mit der Belastung durch typische Unternehmensanwendungen betrachtet.
Der wichtigste erwartete Vorteil des erstellten Speichersystems ist die Effizienz der Arbeit mit gemischten Lasten, bei denen Lesevorgänge vorherrschen. Softwaredefinierte RAIDIX-Speichersysteme bieten hohe Leistung für sequentielle Arbeitslasten, während Seagate-Laufwerke mit TurboBoost-Technologie dazu beitragen, die Leistung für zufällige Arbeitslasten zu optimieren.
Für das ausgewählte Szenario sieht es so aus: Die Effizienz der Arbeit mit zufälligen Lasten aus Datenbanken und anderen Anwendungsaufgaben wird durch SSD-Elemente gewährleistet, und die Besonderheiten der Software ermöglichen die Aufrechterhaltung einer hohen Geschwindigkeit bei der Verarbeitung sequentieller Lasten aus der Datenbankwiederherstellung oder Daten laden.
Gleichzeitig sieht das Gesamtsystem hinsichtlich Preis und Leistung attraktiv aus: Kostengünstige (im Vergleich zu All-Flash) Hybridlaufwerke lassen sich gut mit der Flexibilität und Kosteneffizienz softwaredefinierter Speichersysteme kombinieren, die auf Standard-Serverhardware basieren.
Leistungstest
Die Tests wurden mit dem Dienstprogramm fio v3.1 durchgeführt.
Eine Folge minutenlanger FIO-Tests von 32 Threads mit einer Warteschlangentiefe von 1.
Gemischte Arbeitsbelastung: 70 % Lesen und 30 % Schreiben.
Blockgröße von 4 KB bis 1 MB.
Laden Sie in eine 130-GB-Zone.
Serverplattform
AIC HA201-TP (1 Stück)
CPU
Intel Xeon E5-2620v2 (2 Stk.)
RAM
128GB
SAS-Adapter
LSI SAS3008
Speichergeräte
Seagate EXOS 10E24000 (8 Stk.)
Array-Ebene
RAID 6
Testergebnisse
Ein auf RAIDIX 4.7 basierendes System mit 8 Seagate EXOS 10e2400-Laufwerken zeigt eine Gesamtleistung von bis zu 220 IOps beim Lesen/Schreiben mit einem 000K-Block.
Abschluss
Antriebe mit TurboBoost-Technologie eröffnen Anwendern und Speichersystemherstellern neue Möglichkeiten. Durch die Verwendung eines lokalen SSD-Cache wird die Systemleistung erheblich gesteigert, wobei die Kosten für den Kauf von Laufwerken leicht steigen.
Tests von Seagate-Laufwerken durchgeführt in zeigte ein souverän hohes Leistungsniveau bei einem gemischten Belastungsmuster (70/30) und simulierte die ungefähren Anforderungen der angewandten Aufgaben im Unternehmensbereich. Gleichzeitig wurde eine Leistung erreicht, die 150-mal über den Grenzwerten von HDD-Laufwerken liegt. Hierbei ist zu beachten, dass die Kosten für die Anschaffung von Speichersystemen für diese Konfiguration etwa 60 % der Kosten einer vergleichbaren All-Flash-Lösung betragen.
Schlüsselindikatoren
- Die jährliche Festplattenausfallrate beträgt weniger als 0.44 %
- 40 % günstiger als All-Flash-Lösungen
- 150-mal schneller als eine Festplatte
- Bis zu 220 IOps auf 000 Laufwerken
Source: habr.com