エルブルスVSインテル。 ストレージ システム Aerodisk Vostok と Engine のパフォーマンスの比較

こんにちは、みんな。 引き続き、ロシアの Elbrus 8C プロセッサをベースとした Aerodisk VOSTOK データ ストレージ システムを紹介します。

この記事では、（約束どおり）エルブルスに関連する最も人気があり興味深いトピックの 8 つである生産性を詳細に分析します。 エルブルスのパフォーマンスについては非常に多くの憶測があり、完全に二極化しています。 悲観主義者らは、エルブルスの生産性は現在「ゼロ」であり、「トップ」生産者に追いつくまでには数十年かかるだろう（つまり、現在の現実では決して追いつくことはない）と言っている。 一方、楽観主義者は、Elbrus 16C はすでに良好な結果を示しており、今後数年以内に新しいバージョンのプロセッサ (Elbrus 32C および XNUMXC) がリリースされることで、「追いつき追い越す」ことができるだろうと述べています。世界をリードするプロセッサメーカー。

私たち Aerodisk は実務家であるため、テストし、結果を記録し、その後結論を出すという、(私たちにとって) 最もシンプルで最もわかりやすいルートを採用しました。 その結果、私たちは非常に多くのテストを実施し、Elbrus 8C e2k アーキテクチャの多くの機能 (快適なものを含む) を発見し、もちろん、これを Intel Xeon amd64 アーキテクチャ プロセッサ上の同様のストレージ システムと比較しました。

ちなみに、Elbrus でのストレージ システムのテスト、結果、および今後の開発については、15.10.2020 年 15 月 00 日 XNUMX:XNUMX に開催される次回のウェビナー「OkoloIT」でさらに詳しくお話します。

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テストスタンド

スタンドを２つ作りました。 どちらのスタンドも、16G FC スイッチを介して 12 つのストレージ コントローラーに接続された Linux を実行するサーバーで構成され、そこには 960 台の SAS SSD 11,5 GB ディスク (RAID を使用する場合は 5,7 TB の「未加工容量」または 10 TB の「使用可能」容量) が取り付けられています。 -XNUMX)。

スタンドの概略はこんな感じです。

スタンドNo.1 e2k（エルブルス）

ハードウェア構成は次のとおりです。

• Linux サーバー (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 コア、1,70Ghz)、64 GB DDR4、2xFC アダプター 16G 2 ポート) – 1 個
• スイッチFC16G – 2個
• ストレージ システム Aerodisk Vostok 2-E12 (2xElbrus 8C (8 コア、1,20Ghz)、32 GB DDR3、2xFE FC アダプター 16G 2 ポート、12xSAS SSD 960 GB) - 1 個。

スタンドNo.2 amd64 (Intel)

e2k 上の同様の構成と比較するために、amd64 と同様の特性のプロセッサを備えた同様のストレージ構成を使用しました。

• Linux サーバー (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 コア、1,70Ghz)、64 GB DDR4、2xFC アダプター 16G 2 ポート) – 1 個
• スイッチFC16G – 2個
• ストレージ システム Aerodisk Engine N2 (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 コア、1,70Ghz)、32 GB DDR4、2xFE FC アダプター 16G 2 ポート、12xSAS SSD 960 GB) - 1 個。

重要な注意事項: テストで使用された Elbrus 8C プロセッサは DDR3 RAM のみをサポートしています。これはもちろん「悪いですが、長くは続きません」。 Elbrus 8SV (まだ在庫がありませんが、近々入荷する予定です) は DDR4 をサポートします。

試験方法

負荷を生成するには、人気があり実績のあるフレキシブル IO (FIO) プログラムを使用しました。

どちらのストレージ システムも、ブロック アクセスでの高いパフォーマンスの要件に基づいた推奨構成に従って構成されているため、DDP (ダイナミック ディスク プール) ディスク プールを使用しています。 テスト結果を歪めないように、両方のストレージ システムで圧縮、重複排除、RAM キャッシュを無効にします。

8 つの D-LUN が RAID-10 で作成され、それぞれ 500 GB、合計使用可能容量は 4 TB (つまり、この構成で使用可能な容量の約 70%) になりました。

ストレージ システムを使用するための基本的で一般的なシナリオ、特に次のシナリオが実行されます。

最初の XNUMX つのテストは、トランザクション DBMS の操作をエミュレートします。 このグループのテストでは、IOPS と遅延に関心があります。

1) 小さなブロック 4k でのランダム読み取り
ａ． ブロックサイズ = 4k
b. 読み取り/書き込み = 100%/0%
c. 作品数＝8
d. キューの深さ = 32
e. ロードキャラクター = フルランダム

2) 小さなブロックでのランダム記録 4k
ａ． ブロックサイズ = 4k
b. 読み取り/書き込み = 0%/100%
c. 作品数＝8
d. キューの深さ = 32
e. ロードキャラクター = フルランダム

XNUMX 番目の XNUMX つのテストは、DBMS の分析部分の操作をエミュレートします。 このグループのテストでは、IOPS と遅延にも関心があります。

3) 小さなブロック 4k での順次読み取り
ａ． ブロックサイズ = 4k
b. 読み取り/書き込み = 100%/0%
c. 作品数＝8
d. キューの深さ = 32
e. ロードキャラクタ = シーケンシャル

4) 小さなブロックでの連続記録 4k
ａ． ブロックサイズ = 4k
b. 読み取り/書き込み = 0%/100%
c. 作品数＝8
d. キューの深さ = 32
e. ロードキャラクタ = シーケンシャル

XNUMX 番目のテスト グループは、ストリーミング読み取り (例: オンライン ブロードキャスト、バックアップの復元) およびストリーミング録画 (例: ビデオ監視、バックアップの録画) の作業をエミュレートします。 このグループのテストでは、IOPS ではなく、MB/秒とレイテンシーに関心があります。

5) 128k の大きなブロックでの順次読み取り
ａ． ブロックサイズ = 128k
b. 読み取り/書き込み = 0%/100%
c. 作品数＝8
d. キューの深さ = 32
e. ロードキャラクタ = シーケンシャル

6) 128k の大きなブロックでのシーケンシャル記録
ａ． ブロックサイズ = 128k
b. 読み取り/書き込み = 0%/100%
c. 作品数＝8
d. キューの深さ = 32
e. ロードキャラクタ = シーケンシャル

各テストは、アレイのウォームアップ時間の 7 分を除いて XNUMX 時間続きます。

試験結果

テスト結果は XNUMX つの表にまとめられています。

Elbrus 8S (SHD エアロディスク ボストーク 2-E12)

Intel Xeon E5-2603 v4 (ストレージ システム Aerodisk エンジン N2)

結果は非常に興味深いことが分かりました。 どちらの場合も、ストレージ システムの処理能力 (70 ～ 90% の使用率) を有効に活用しました。この状況では、両方のプロセッサの長所と短所が明確にわかります。

どちらの表でも、プロセッサが「自信を持って」良好な結果を示したテストは緑色で強調表示され、プロセッサが「好まない」状況はオレンジで強調表示されています。

小さなブロックでのランダムなロードについて話すと、次のようになります。

• ランダムに読むという観点から見ると、インテルは確かにエルブルスよりも上であり、その差は 2 倍です。
• ランダム記録の観点からは、これは間違いなく引き分けであり、どちらのプロセッサもほぼ同等でまともな結果を示しました。

小さなブロックで順次ロードする場合は状況が異なります。

• 読み取りと書き込みの両方で、Intel は Elbrus よりも大幅に (2 倍) リードしています。 同時に、Elbrus の IOPS 指標が Intel よりも低いものの、まともな (200 万から 300 万) ように見える場合は、明らかに遅延の問題があります (Intel の 8 倍高い)。 結論として、Elbrus XNUMXC の現在のバージョンは、小さなブロックでの順次ロードを「好まない」ということです。 明らかに、やるべきことがいくつかあります。

しかし、大きなブロックを含む順次ロードでは、状況はまったく逆になります。

• どちらのプロセッサも MB/秒単位でほぼ同じ結果を示しましたが、10 つだけ問題があります。 Elbrus のレイテンシ パフォーマンスは、Intel の同様のプロセッサ (0,4/0,5 ミリ秒対 5,1/6,5 ミリ秒) よりも 2 (64 倍、カール!!!) 倍優れています (つまり、低い)。 最初は不具合だと思ったので、結果を再確認し、XNUMX 回目のテストを行いましたが、XNUMX 回目のテストでも同じ結果が表示されました。 これは、Intel (およびそれに応じて amdXNUMX アーキテクチャ) に対する Elbrus (および eXNUMXk アーキテクチャ一般) の重大な利点です。 この成功がさらに発展することを期待しましょう。

Elbrus にはもう 50 つの興味深い特徴があり、注意深い読者は表を見ることでそれに注目することができます。 Intel の読み取りと書き込みのパフォーマンスの差を見ると、すべてのテストで、読み取りが書き込みよりも平均で約 10% 以上上回っています。 これは、誰もが (私たちも含めて) 慣れ親しんでいる標準です。 Elbrus を見ると、書き込みインジケーターは読み取りインジケーターにはるかに近く、通常、読み取りが書き込みよりも 30 ～ XNUMX% 先行しており、それ以上ではありません。

これはどういう意味ですか？ Elbrus が書くことを「本当に愛している」という事実は、このプロセッサが読むことよりも書くことが明らかに優先されるタスクで非常に役立つことを示唆しています (ヤロバヤの法則なんて誰が言いましたか?)。これは e2k アーキテクチャの疑いのない利点でもあります。この利点を開発する必要があります。

結論と近い将来

データ ストレージ タスクに関する Elbrus プロセッサと Intel ミッドレンジ プロセッサの比較テストでは、ほぼ同等で同等に価値のある結果が得られましたが、各プロセッサは独自の興味深い機能を示しました。

Intel は、小さなブロックでのランダム読み取りだけでなく、小さなブロックでのシーケンシャル読み取りと書き込みでも Elbrus を大幅に上回りました。

小さなブロックにランダムに書き込む場合、両方のプロセッサは同じ結果を示します。

レイテンシの点では、Elbrus はストリーミング負荷において Intel よりも大幅に優れているように見えます。 大きなブロックでの順次読み取りおよび書き込みの場合。

さらに、Elbrus は Intel とは異なり、読み取り負荷と書き込み負荷の両方に同等にうまく対処しますが、Intel では読み取りの方が書き込みよりも常に優れています。
得られた結果に基づいて、次のタスクにおける Elbrus 8C プロセッサ上の Aerodisk Vostok データ ストレージ システムの適用性について結論を導き出すことができます。

• 書き込み操作が優勢な情報システム。
• ファイルアクセス。
• オンラインブロードキャスト。
• 監視カメラ;
• バックアップ;
• メディアコンテンツ。

MCST チームにはまだ取り組むべきことがありますが、その成果はすでに目に見えて現れており、もちろん喜ばずにはいられません。

これらのテストは、e2k バージョン 4.19 の Linux カーネルで実行されました。現在ベータ テスト中 (MCST、Basalt SPO、およびここ Aerodisk) には、Linux カーネル 5.4-e2k があり、特に、スケジューラが大幅に再設計され、高速ソリッド ステート ドライブ向けに多くの最適化が行われました。 また、特に 5.x.x ブランチのカーネル向けに、MCST JSC は新しい LCC コンパイラ バージョン 1.25 をリリースします。 暫定結果によると、同じ Elbrus 8C プロセッサ上で、新しいコンパイラ、カーネル環境、システム ユーティリティとライブラリ、そして実際に Aerodisk VOSTOK ソフトウェアでコンパイルされた新しいカーネルにより、パフォーマンスがさらに大幅に向上します。 これは、機器を交換することなく、同じプロセッサーと同じ周波数で実行されます。

年末にかけて、カーネル 5.4 をベースにした Aerodisk VOSTOK のバージョンがリリースされる予定です。新しいバージョンの作業が完了次第、テスト結果を更新し、ここでも公開する予定です。

ここで記事の冒頭に戻って質問に答えると、Elbrus は「何もない」、大手プロセッサ メーカーに追いつくことは決してないだろうと言う悲観論者と、「彼らはすでにほぼ追い付いている」と言う楽観論者がどちらが正しいでしょうか。上がってすぐに追い越すでしょう？ 固定観念や宗教的偏見に基づいてではなく、実際の検証に基づいて進むのであれば、楽観主義者は間違いなく正しいでしょう。

Elbrus は、中レベルの amd64 プロセッサと比較した場合、すでに良い結果を示しています。 もちろん、Elbrus 8-ke は Intel や AMD のサーバー プロセッサの最上位モデルとは程遠いですが、そこを目的としたものではなく、プロセッサ 16C と 32C はこの目的のためにリリースされる予定です。 それから話しましょう。

この記事の後、エルブルスについてさらに多くの質問があることを理解しているため、これらの質問にライブで答えるために、別のオンライン ウェビナー「OkoloIT」を開催することにしました。

今回のゲストはMCST社の副社長、コンスタンティン・トルシキン氏です。 以下のリンクを使用してウェビナーに登録できます。

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いつものように、皆さんに感謝します。建設的な批判や興味深い質問を楽しみにしています。

出所： habr.com