Γεια σε όλους. Συνεχίζουμε να σας παρουσιάζουμε το σύστημα αποθήκευσης δεδομένων Aerodisk VOSTOK, που βασίζεται στον ρωσικό επεξεργαστή Elbrus 8C.
Σε αυτό το άρθρο (όπως υποσχεθήκαμε) θα αναλύσουμε λεπτομερώς ένα από τα πιο δημοφιλή και ενδιαφέροντα θέματα που σχετίζονται με το Elbrus, δηλαδή την παραγωγικότητα. Υπάρχουν πολλές εικασίες για την απόδοση του Elbrus, και απολύτως πολικές. Οι απαισιόδοξοι λένε ότι η παραγωγικότητα του Elbrus είναι πλέον «τίποτα» και θα χρειαστούν δεκαετίες για να φτάσει τους «κορυφαίους» παραγωγούς (δηλαδή, στην τρέχουσα πραγματικότητα, ποτέ). Από την άλλη πλευρά, οι αισιόδοξοι λένε ότι ο Elbrus 8C δείχνει ήδη καλά αποτελέσματα και τα επόμενα δύο χρόνια, με την κυκλοφορία νέων εκδόσεων επεξεργαστών (Elbrus 16C και 32C), θα μπορούμε να «καλύψουμε τη διαφορά και να προσπεράσουμε». κορυφαίοι κατασκευαστές επεξεργαστών στον κόσμο.
Εμείς στην Aerodisk είμαστε πρακτικοί άνθρωποι, γι' αυτό ακολουθήσαμε την πιο απλή και κατανοητή (για εμάς) διαδρομή: να δοκιμάσουμε, να καταγράψουμε τα αποτελέσματα και μόνο μετά να βγάλουμε συμπεράσματα. Ως αποτέλεσμα, πραγματοποιήσαμε αρκετά μεγάλο αριθμό δοκιμών και ανακαλύψαμε μια σειρά λειτουργικών χαρακτηριστικών της αρχιτεκτονικής Elbrus 8C e2k (συμπεριλαμβανομένων των ευχάριστων) και, φυσικά, το συγκρίναμε με παρόμοια συστήματα αποθήκευσης σε επεξεργαστές αρχιτεκτονικής Intel Xeon amd64.
Παρεμπιπτόντως, θα μιλήσουμε λεπτομερέστερα για τις δοκιμές, τα αποτελέσματα και τη μελλοντική ανάπτυξη συστημάτων αποθήκευσης στο Elbrus στο επόμενο διαδικτυακό μας σεμινάριο «OkoloIT» στις 15.10.2020 Οκτωβρίου 15 στις 00:XNUMX. Μπορείτε να εγγραφείτε χρησιμοποιώντας τον παρακάτω σύνδεσμο.
→
Περίπτερο δοκιμής
Δημιουργήσαμε δύο περίπτερα. Και οι δύο βάσεις αποτελούνται από έναν διακομιστή με λειτουργικό Linux, συνδεδεμένο μέσω διακοπτών 16G FC σε δύο ελεγκτές αποθήκευσης, στους οποίους είναι εγκατεστημένοι 12 δίσκοι SAS SSD 960 GB (11,5 TB "ακατέργαστης χωρητικότητας" ή 5,7 TB "χρησιμοποιήσιμης" χωρητικότητας, εάν χρησιμοποιούμε RAID -10).
Σχηματικά το περίπτερο μοιάζει με αυτό.
Περίπτερο Νο. 1 e2k (Elbrus)
Η διαμόρφωση υλικού είναι η εξής:
- Διακομιστής Linux (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 πυρήνες, 1,70 Ghz), 64 GB DDR4, 2 xFC προσαρμογέας 16G 2 θύρες) – 1 τεμ.
- Διακόπτης FC 16 G – 2 τεμ.
- Σύστημα αποθήκευσης Aerodisk Vostok 2-E12 (2xElbrus 8C (8 πυρήνες, 1,20Ghz), 32 GB DDR3, 2xFE FC-adaptor 16G 2 port, 12xSAS SSD 960 GB) - 1 τεμ.
Περίπτερο Νο. 2 amd64 (Intel)
Για σύγκριση με παρόμοια διαμόρφωση στο e2k, χρησιμοποιήσαμε παρόμοια διαμόρφωση αποθήκευσης με επεξεργαστή παρόμοιο σε χαρακτηριστικά με τον amd64:
- Διακομιστής Linux (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 πυρήνες, 1,70 Ghz), 64 GB DDR4, 2 xFC προσαρμογέας 16G 2 θύρες) – 1 τεμ.
- Διακόπτης FC 16 G – 2 τεμ.
- Σύστημα αποθήκευσης Aerodisk Engine N2 (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 πυρήνες, 1,70 Ghz), 32 GB DDR4, 2xFE FC-προσαρμογέας 16G 2 θύρες, 12xSAS SSD 960 GB) - 1 τεμ.
Σημαντική σημείωση: οι επεξεργαστές Elbrus 8C που χρησιμοποιούνται στη δοκιμή υποστηρίζουν μόνο DDR3 RAM, αυτό είναι φυσικά "κακό, αλλά όχι για πολύ". Το Elbrus 8SV (δεν το έχουμε ακόμα σε απόθεμα, αλλά θα το έχουμε σύντομα) υποστηρίζει DDR4.
Μεθοδολογία Δοκιμών
Για να δημιουργήσουμε το φορτίο, χρησιμοποιήσαμε το δημοφιλές και δοκιμασμένο στο χρόνο πρόγραμμα Flexible IO (FIO).
Και τα δύο συστήματα αποθήκευσης έχουν ρυθμιστεί σύμφωνα με τις συστάσεις διαμόρφωσης μας, με βάση τις απαιτήσεις για υψηλή απόδοση στην πρόσβαση μπλοκ, επομένως χρησιμοποιούμε ομάδες δίσκων DDP (Dynamic Disk Pool). Για να μην παραμορφωθούν τα αποτελέσματα των δοκιμών, απενεργοποιούμε τη συμπίεση, την κατάργηση διπλότυπων και την κρυφή μνήμη RAM και στα δύο συστήματα αποθήκευσης.
Δημιουργήθηκαν 8 D-LUN στο RAID-10, 500 GB το καθένα, με συνολική χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα 4 TB (δηλαδή, περίπου το 70% της πιθανής χρησιμοποιήσιμης χωρητικότητας αυτής της διαμόρφωσης).
Θα εκτελεστούν βασικά και δημοφιλή σενάρια για τη χρήση συστημάτων αποθήκευσης, ιδίως:
οι δύο πρώτες δοκιμές μιμούνται τη λειτουργία ενός DBMS συναλλαγών. Σε αυτήν την ομάδα δοκιμών μας ενδιαφέρει το IOPS και η καθυστέρηση.
1) Τυχαία ανάγνωση σε μικρά μπλοκ 4k
ένα. Μέγεθος μπλοκ = 4k
σι. Ανάγνωση/Εγγραφή = 100%/0%
ντο. Αριθμός εργασιών = 8
ρε. Βάθος ουράς = 32
μι. Χαρακτήρας φόρτωσης = Πλήρης Τυχαίος
2) Τυχαία εγγραφή σε μικρά μπλοκ 4k
ένα. Μέγεθος μπλοκ = 4k
σι. Ανάγνωση/Εγγραφή = 0%/100%
ντο. Αριθμός εργασιών = 8
ρε. Βάθος ουράς = 32
μι. Χαρακτήρας φόρτωσης = Πλήρης Τυχαίος
οι δύο δεύτερες δοκιμές μιμούνται τη λειτουργία του αναλυτικού μέρους του DBMS. Σε αυτήν την ομάδα δοκιμών μας ενδιαφέρει επίσης το IOPS και η καθυστέρηση.
3) Διαδοχική ανάγνωση σε μικρά μπλοκ 4k
ένα. Μέγεθος μπλοκ = 4k
σι. Ανάγνωση/Εγγραφή = 100%/0%
ντο. Αριθμός εργασιών = 8
ρε. Βάθος ουράς = 32
μι. Χαρακτήρας φόρτωσης = Διαδοχικός
4) Διαδοχική εγγραφή σε μικρά μπλοκ 4k
ένα. Μέγεθος μπλοκ = 4k
σι. Ανάγνωση/Εγγραφή = 0%/100%
ντο. Αριθμός εργασιών = 8
ρε. Βάθος ουράς = 32
μι. Χαρακτήρας φόρτωσης = Διαδοχικός
Η τρίτη ομάδα δοκιμών μιμείται το έργο της ανάγνωσης ροής (παράδειγμα: διαδικτυακές εκπομπές, επαναφορά αντιγράφων ασφαλείας) και η εγγραφή συνεχούς ροής (παράδειγμα: παρακολούθηση βίντεο, εγγραφή αντιγράφων ασφαλείας). Σε αυτήν την ομάδα δοκιμών, δεν μας ενδιαφέρει πλέον το IOPS, αλλά τα MB/s και επίσης η καθυστέρηση.
5) Διαδοχική ανάγνωση σε μεγάλα μπλοκ των 128k
ένα. Μέγεθος μπλοκ = 128k
σι. Ανάγνωση/Εγγραφή = 0%/100%
ντο. Αριθμός εργασιών = 8
ρε. Βάθος ουράς = 32
μι. Χαρακτήρας φόρτωσης = Διαδοχικός
6) Διαδοχική εγγραφή σε μεγάλα μπλοκ των 128k
ένα. Μέγεθος μπλοκ = 128k
σι. Ανάγνωση/Εγγραφή = 0%/100%
ντο. Αριθμός εργασιών = 8
ρε. Βάθος ουράς = 32
μι. Χαρακτήρας φόρτωσης = Διαδοχικός
Κάθε δοκιμή θα διαρκεί μία ώρα, εξαιρουμένου του χρόνου προθέρμανσης της συστοιχίας των 7 λεπτών.
Αποτελέσματα δοκιμών
Τα αποτελέσματα της δοκιμής συνοψίζονται σε δύο πίνακες.
Elbrus 8S (SHD Aerodisk Vostok 2-E12)
Intel Xeon E5-2603 v4 (Σύστημα αποθήκευσης Aerodisk Engine N2)
Τα αποτελέσματα αποδείχθηκαν εξαιρετικά ενδιαφέροντα. Και στις δύο περιπτώσεις, χρησιμοποιήσαμε καλά την επεξεργαστική ισχύ του συστήματος αποθήκευσης (70-90% χρήση) και σε αυτήν την περίπτωση, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα και των δύο επεξεργαστών είναι ξεκάθαρα.
Και στους δύο πίνακες, οι δοκιμές όπου οι επεξεργαστές «αισθάνονται σίγουροι» και δείχνουν καλά αποτελέσματα επισημαίνονται με πράσινο χρώμα, ενώ οι καταστάσεις που «δεν αρέσουν» στους επεξεργαστές επισημαίνονται με πορτοκαλί.
Αν μιλάμε για τυχαίο φορτίο σε μικρά μπλοκ, τότε:
- από την άποψη της τυχαίας ανάγνωσης, η Intel είναι σίγουρα μπροστά από τον Elbrus, η διαφορά είναι 2 φορές.
- από την άποψη της τυχαίας εγγραφής είναι σίγουρα ισοπαλία, και οι δύο επεξεργαστές έδειξαν περίπου ίσα και αξιοπρεπή αποτελέσματα.
Σε ένα διαδοχικό φορτίο σε μικρά μπλοκ η εικόνα είναι διαφορετική:
- τόσο κατά την ανάγνωση όσο και τη γραφή, η Intel είναι σημαντικά (2 φορές) μπροστά από τον Elbrus. Ταυτόχρονα, εάν ο Elbrus έχει δείκτη IOPS χαμηλότερο από αυτόν της Intel, αλλά φαίνεται αξιοπρεπής (200-300 χιλιάδες), τότε υπάρχει προφανές πρόβλημα με τις καθυστερήσεις (είναι τρεις φορές υψηλότεροι από αυτόν της Intel). Συμπέρασμα, η τρέχουσα έκδοση του Elbrus 8C πραγματικά "δεν του αρέσουν" τα διαδοχικά φορτία σε μικρά μπλοκ. Προφανώς υπάρχει κάποια δουλειά που πρέπει να γίνει.
Αλλά σε ένα διαδοχικό φορτίο με μεγάλα μπλοκ, η εικόνα είναι ακριβώς το αντίθετο:
- Και οι δύο επεξεργαστές έδειξαν περίπου ίσα αποτελέσματα σε MB/s, αλλά υπάρχει ένα ΑΛΛΑ.... Η απόδοση καθυστέρησης του Elbrus είναι 10 (δέκα, Karl!!!) φορές καλύτερη (δηλαδή χαμηλότερη) από αυτή ενός παρόμοιου επεξεργαστή της Intel (0,4/0,5 ms έναντι 5,1/6,5 ms) . Στην αρχή πιστεύαμε ότι ήταν σφάλμα, οπότε ελέγξαμε ξανά τα αποτελέσματα, κάναμε μια επανάληψη, αλλά η επανάληψη έδειξε την ίδια εικόνα. Αυτό είναι ένα σοβαρό πλεονέκτημα του Elbrus (και της αρχιτεκτονικής e2k γενικά) έναντι της Intel (και, κατά συνέπεια, της αρχιτεκτονικής amd64). Ας ελπίσουμε ότι αυτή η επιτυχία θα αναπτυχθεί περαιτέρω.
Υπάρχει ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του Elbrus, στο οποίο ένας προσεκτικός αναγνώστης μπορεί να προσέξει κοιτάζοντας τον πίνακα. Αν κοιτάξετε τη διαφορά μεταξύ της απόδοσης ανάγνωσης και εγγραφής της Intel, τότε σε όλες τις δοκιμές, η ανάγνωση υπερτερεί της γραφής κατά μέσο όρο κατά περίπου 50%+. Αυτός είναι ο κανόνας στον οποίο όλοι (συμπεριλαμβανομένου μας) είναι συνηθισμένοι. Αν κοιτάξετε τον Elbrus, οι δείκτες εγγραφής είναι πολύ πιο κοντά στους δείκτες ανάγνωσης· η ανάγνωση είναι πιο μπροστά από τη γραφή, κατά κανόνα, κατά 10 - 30%, όχι περισσότερο.
Τι σημαίνει αυτό? Το γεγονός ότι ο Elbrus «αγαπά πραγματικά» τη γραφή, και αυτό, με τη σειρά του, υποδηλώνει ότι αυτός ο επεξεργαστής θα είναι πολύ χρήσιμος σε εργασίες όπου η γραφή υπερισχύει ξεκάθαρα έναντι της ανάγνωσης (ποιος είπε το νόμο του Yarovaya;), που είναι επίσης ένα αναμφισβήτητο πλεονέκτημα της αρχιτεκτονικής e2k, και αυτό το πλεονέκτημα πρέπει να αναπτυχθεί.
Συμπεράσματα και το εγγύς μέλλον
Οι συγκριτικές δοκιμές των επεξεργαστών μεσαίας κατηγορίας Elbrus και Intel για εργασίες αποθήκευσης δεδομένων έδειξαν περίπου ίσα και εξίσου αξιόλογα αποτελέσματα, ενώ κάθε επεξεργαστής έδειξε τα δικά του ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά.
Η Intel ξεπέρασε σημαντικά τον Elbrus στην τυχαία ανάγνωση σε μικρά μπλοκ, καθώς και στη διαδοχική ανάγνωση και γραφή σε μικρά μπλοκ.
Όταν γράφετε τυχαία σε μικρά μπλοκ, και οι δύο επεξεργαστές εμφανίζουν ίσα αποτελέσματα.
Όσον αφορά τον λανθάνοντα χρόνο, το Elbrus φαίνεται πολύ καλύτερο από την Intel σε φορτίο ροής, δηλ. στη διαδοχική ανάγνωση και γραφή σε μεγάλα μπλοκ.
Επιπλέον, η Elbrus, σε αντίθεση με την Intel, τα καταφέρνει εξίσου καλά και με το φορτίο ανάγνωσης και εγγραφής, ενώ με την Intel, η ανάγνωση είναι πάντα πολύ καλύτερη από τη γραφή.
Με βάση τα αποτελέσματα που ελήφθησαν, μπορούμε να βγάλουμε ένα συμπέρασμα σχετικά με τη δυνατότητα εφαρμογής των συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων Aerodisk Vostok στον επεξεργαστή Elbrus 8C στις ακόλουθες εργασίες:
- πληροφοριακά συστήματα με κυριαρχία των λειτουργιών εγγραφής·
- πρόσβαση σε αρχείο?
- διαδικτυακές εκπομπές·
- CCTV;
- αντιγράφων ασφαλείας;
- περιεχόμενο πολυμέσων.
Η ομάδα του MCST έχει ακόμα κάτι να δουλέψει, αλλά το αποτέλεσμα της δουλειάς τους είναι ήδη ορατό, το οποίο, φυσικά, δεν μπορεί παρά να χαρεί.
Αυτές οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στον πυρήνα του Linux για την έκδοση e2k 4.19· αυτή τη στιγμή σε δοκιμές beta (στο MCST, στο Basalt SPO και επίσης εδώ στο Aerodisk) υπάρχει ένας πυρήνας Linux 5.4-e2k, στον οποίο, μεταξύ άλλων, έχει έχει επανασχεδιαστεί σοβαρά ο χρονοπρογραμματιστής και πολλές βελτιστοποιήσεις για μονάδες στερεάς κατάστασης υψηλής ταχύτητας. Επίσης, ειδικά για πυρήνες του κλάδου 5.x.x, η MCST JSC κυκλοφορεί έναν νέο μεταγλωττιστή LCC, έκδοση 1.25. Σύμφωνα με τα προκαταρκτικά αποτελέσματα, στον ίδιο επεξεργαστή Elbrus 8C, ένας νέος πυρήνας μεταγλωττισμένος με νέο μεταγλωττιστή, περιβάλλον πυρήνα, βοηθητικά προγράμματα συστήματος και βιβλιοθήκες και, στην πραγματικότητα, το λογισμικό Aerodisk VOSTOK θα επιτρέψει ακόμη πιο σημαντική αύξηση της απόδοσης. Και αυτό χωρίς αντικατάσταση εξοπλισμού - στον ίδιο επεξεργαστή και με τις ίδιες συχνότητες.
Αναμένουμε την κυκλοφορία μιας έκδοσης του Aerodisk VOSTOK που βασίζεται στον πυρήνα 5.4 προς το τέλος του έτους και μόλις ολοκληρωθούν οι εργασίες για τη νέα έκδοση, θα ενημερώσουμε τα αποτελέσματα των δοκιμών και θα τα δημοσιεύσουμε επίσης εδώ.
Αν επιστρέψουμε τώρα στην αρχή του άρθρου και απαντήσουμε στην ερώτηση, ποιος έχει δίκιο: απαισιόδοξοι που λένε ότι η Elbrus δεν είναι «τίποτα» και δεν θα προλάβουν ποτέ τους κορυφαίους κατασκευαστές επεξεργαστών ή αισιόδοξοι που λένε ότι «έχουν ήδη πιάσει επάνω και σύντομα θα προσπεράσει»; Αν προχωρήσουμε όχι από στερεότυπα και θρησκευτικές προκαταλήψεις, αλλά από πραγματικές δοκιμασίες, τότε οι αισιόδοξοι έχουν σίγουρα δίκιο.
Η Elbrus δείχνει ήδη καλά αποτελέσματα σε σύγκριση με τους μεσαίου επιπέδου επεξεργαστές amd64. Το Elbrus 8-ke απέχει, φυσικά, πολύ από τα κορυφαία μοντέλα επεξεργαστών διακομιστή της Intel ή της AMD, αλλά δεν στόχευε εκεί· οι επεξεργαστές 16C και 32C θα κυκλοφορήσουν για αυτόν τον σκοπό. Μετα θα μιλησουμε.
Κατανοούμε ότι μετά από αυτό το άρθρο θα υπάρχουν ακόμα περισσότερες ερωτήσεις σχετικά με το Elbrus, γι' αυτό αποφασίσαμε να οργανώσουμε ένα άλλο διαδικτυακό σεμινάριο "OkoloIT" για να απαντήσουμε σε αυτές τις ερωτήσεις ζωντανά.
Αυτή τη φορά καλεσμένος μας θα είναι ο Αναπληρωτής Γενικός Διευθυντής της εταιρείας MCST, Konstantin Trushkin. Μπορείτε να εγγραφείτε στο webinar χρησιμοποιώντας τον παρακάτω σύνδεσμο.
→
Σας ευχαριστούμε όλους, όπως πάντα, περιμένουμε εποικοδομητική κριτική και ενδιαφέρουσες ερωτήσεις.
Πηγή: www.habr.com