Dag Allemaal. We laten u verder kennismaken met het Aerodisk VOSTOK-gegevensopslagsysteem, gebaseerd op de Russische Elbrus 8C-processor.
In dit artikel zullen we (zoals beloofd) een van de meest populaire en interessante onderwerpen met betrekking tot Elbrus in detail analyseren, namelijk productiviteit. Er zijn nogal wat speculaties over de prestaties van Elbrus, en absoluut polaire. Pessimisten zeggen dat de productiviteit van Elbrus nu ‘niets’ is, en dat het tientallen jaren zal duren om de ‘top’-producenten in te halen (dat wil zeggen: in de huidige realiteit nooit). Aan de andere kant zeggen optimisten dat Elbrus 8C al goede resultaten laat zien, en dat we de komende jaren, met de release van nieuwe versies van processors (Elbrus 16C en 32C), in staat zullen zijn om “in te halen en in te halen” 's werelds toonaangevende processorfabrikanten.
Wij bij Aerodisk zijn praktijkmensen, dus hebben we de eenvoudigste en (voor ons meest begrijpelijke) weg gekozen: testen, de resultaten vastleggen en dan pas conclusies trekken. Als resultaat hebben we een behoorlijk groot aantal tests uitgevoerd en een aantal bedieningskenmerken van de Elbrus 8C e2k-architectuur ontdekt (inclusief prettige) en dit uiteraard vergeleken met vergelijkbare opslagsystemen op Intel Xeon amd64-architectuurprocessors.
Overigens zullen we uitgebreider praten over de tests, resultaten en de toekomstige ontwikkeling van opslagsystemen op Elbrus tijdens ons volgende webinar “OkoloIT” op 15.10.2020 oktober 15 om 00 uur.Inschrijven kan via onderstaande link.
→
Testbank
Wij hebben twee stands gecreëerd. Beide stands bestaan uit een server waarop Linux draait, via 16G FC-switches verbonden met twee opslagcontrollers, waarin 12 SAS SSD-schijven van 960 GB zijn geïnstalleerd (11,5 TB “onbewerkte capaciteit” of 5,7 TB “bruikbare” capaciteit, als we RAID gebruiken -10).
Schematisch ziet de stand er als volgt uit.
Stand nr. 1 e2k (Elbrus)
De hardwareconfiguratie is als volgt:
- Linux-server (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 cores, 1,70 Ghz), 64 GB DDR4, 2xFC-adapter 16G 2 poorten) – 1 st.
- Schakelaar FC 16 G – 2 st.
- Opslagsysteem Aerodisk Vostok 2-E12 (2xElbrus 8C (8 cores, 1,20Ghz), 32 GB DDR3, 2xFE FC-adapter 16G 2 poort, 12xSAS SSD 960 GB) - 1 st.
Stand nr. 2 amd64 (Intel)
Ter vergelijking met een vergelijkbare configuratie op e2k hebben we een vergelijkbare opslagconfiguratie gebruikt met een processor die qua kenmerken vergelijkbaar is met amd64:
- Linux-server (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 cores, 1,70 Ghz), 64 GB DDR4, 2xFC-adapter 16G 2 poorten) – 1 st.
- Schakelaar FC 16 G – 2 st.
- Opslagsysteem Aerodisk Engine N2 (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 cores, 1,70Ghz), 32 GB DDR4, 2xFE FC-adapter 16G 2 poort, 12xSAS SSD 960 GB) - 1 st.
Belangrijke opmerking: de in de test gebruikte Elbrus 8C-processors ondersteunen alleen DDR3 RAM, dit is uiteraard “slecht, maar niet voor lang.” Elbrus 8SV (we hebben het nog niet op voorraad, maar zal het binnenkort hebben) ondersteunt DDR4.
Testmethodologie
Om de belasting te genereren, hebben we het populaire en beproefde Flexibele IO (FIO)-programma gebruikt.
Beide opslagsystemen zijn geconfigureerd volgens onze configuratieaanbevelingen, gebaseerd op de vereisten voor hoge prestaties bij bloktoegang. Daarom gebruiken we DDP-schijvenpools (Dynamic Disk Pool). Om de testresultaten niet te vervormen, schakelen we compressie, deduplicatie en RAM-cache op beide opslagsystemen uit.
Er zijn 8 D-LUN's gemaakt in RAID-10, elk 500 GB, met een totale bruikbare capaciteit van 4 TB (d.w.z. ongeveer 70% van de mogelijke bruikbare capaciteit van deze configuratie).
Basis- en populaire scenario's voor het gebruik van opslagsystemen zullen worden uitgevoerd, met name:
de eerste twee tests emuleren de werking van een transactioneel DBMS. In deze groep tests zijn we geïnteresseerd in IOPS en latentie.
1) Willekeurig lezen in kleine blokken 4k
A. Blokgrootte = 4k
B. Lezen/schrijven = 100%/0%
C. Aantal werken = 8
D. Wachtrijdiepte = 32
e. Teken laden = Volledig willekeurig
2) Willekeurige opname in kleine blokken 4k
A. Blokgrootte = 4k
B. Lezen/schrijven = 0%/100%
C. Aantal werken = 8
D. Wachtrijdiepte = 32
e. Teken laden = Volledig willekeurig
de tweede twee tests emuleren de werking van het analytische deel van het DBMS. In deze groep tests zijn we ook geïnteresseerd in IOPS en latentie.
3) Sequentieel lezen in kleine blokken 4k
A. Blokgrootte = 4k
B. Lezen/schrijven = 100%/0%
C. Aantal werken = 8
D. Wachtrijdiepte = 32
e. Teken laden = Opeenvolgend
4) Sequentiële opname in kleine blokken 4k
A. Blokgrootte = 4k
B. Lezen/schrijven = 0%/100%
C. Aantal werken = 8
D. Wachtrijdiepte = 32
e. Teken laden = Opeenvolgend
De derde groep tests emuleert het werk van het streamen van lezen (bijvoorbeeld: online uitzendingen, het herstellen van back-ups) en het streamen van opnemen (bijvoorbeeld: videobewaking, het opnemen van back-ups). In deze groep tests zijn we niet langer geïnteresseerd in IOPS, maar in MB/s en ook in latentie.
5) Sequentieel lezen in grote blokken van 128k
A. Blokgrootte = 128k
B. Lezen/schrijven = 0%/100%
C. Aantal werken = 8
D. Wachtrijdiepte = 32
e. Teken laden = Opeenvolgend
6) Sequentiële opname in grote blokken van 128k
A. Blokgrootte = 128k
B. Lezen/schrijven = 0%/100%
C. Aantal werken = 8
D. Wachtrijdiepte = 32
e. Teken laden = Opeenvolgend
Elke test duurt één uur, exclusief de opwarmtijd van de array van 7 minuten.
Test resultaten
De testresultaten zijn samengevat in twee tabellen.
Elbrus 8S (SHD Aerodisk Vostok 2-E12)
Intel Xeon E5-2603 v4 (opslagsysteem Aerodisk Engine N2)
De resultaten bleken buitengewoon interessant. In beide gevallen hebben we goed gebruik gemaakt van de verwerkingskracht van het opslagsysteem (70-90% benutting), en in deze situatie zijn de voor- en nadelen van beide processors duidelijk zichtbaar.
In beide tabellen zijn tests waarbij verwerkers “zich zelfverzekerd voelen” en goede resultaten laten zien, groen gemarkeerd, terwijl situaties die verwerkers “niet leuk vinden” oranje zijn gemarkeerd.
Als we het hebben over willekeurige belasting in kleine blokken, dan:
- vanuit het oogpunt van willekeurig lezen loopt Intel zeker voor op Elbrus, het verschil is 2 keer;
- vanuit het oogpunt van willekeurige opname is het zeker een gelijkspel, beide processors lieten ongeveer gelijke en behoorlijke resultaten zien.
Bij een sequentiële belasting in kleine blokken is het beeld anders:
- zowel bij het lezen als bij het schrijven ligt Intel aanzienlijk (2 keer) voor op Elbrus. Tegelijkertijd, als Elbrus een IOPS-indicator heeft die lager is dan die van Intel, maar er fatsoenlijk uitziet (200-300 duizend), dan is er een duidelijk probleem met vertragingen (ze zijn drie keer hoger dan die van Intel). Conclusie: de huidige versie van Elbrus 8C houdt echt niet van opeenvolgende belastingen in kleine blokken. Het is duidelijk dat er wat werk aan de winkel is.
Maar bij een sequentiële belasting met grote blokken is het beeld precies het tegenovergestelde:
- beide processors lieten ongeveer gelijke resultaten zien in MB/s, maar er is één MAAR.... De latentieprestaties van Elbrus zijn 10 (tien, Karl!!!) keer beter (dat wil zeggen lager) dan die van een vergelijkbare processor van Intel (0,4/0,5 ms versus 5,1/6,5 ms). In eerste instantie dachten we dat het een storing was, dus hebben we de resultaten opnieuw gecontroleerd en een nieuwe test uitgevoerd, maar de nieuwe test liet hetzelfde beeld zien. Dit is een serieus voordeel van Elbrus (en de e2k-architectuur in het algemeen) ten opzichte van Intel (en dienovereenkomstig de amd64-architectuur). Laten we hopen dat dit succes verder zal worden ontwikkeld.
Er is nog een interessant kenmerk van Elbrus, waar een aandachtige lezer aandacht aan kan besteden door naar de tafel te kijken. Als je kijkt naar het verschil tussen de lees- en schrijfprestaties van Intel, dan ligt het lezen in alle tests gemiddeld ruim 50% voor op het schrijven. Dit is de norm waaraan iedereen (inclusief wij) gewend is. Als je naar Elbrus kijkt, liggen de schrijfindicatoren veel dichter bij de leesindicatoren; lezen ligt in de regel 10 - 30% voor op schrijven, niet meer.
Wat betekent dit? Het feit dat Elbrus "echt van schrijven houdt", en dit suggereert op zijn beurt dat deze processor zeer nuttig zal zijn bij taken waarbij schrijven duidelijk prevaleert boven lezen (wie zei de wet van Yarovaya?), wat ook een onbetwist voordeel is van e2k-architectuur, en dit voordeel moet worden ontwikkeld.
Conclusies en de nabije toekomst
Vergelijkende tests van Elbrus- en Intel-middenklasseprocessors voor gegevensopslagtaken lieten ongeveer gelijke en even waardevolle resultaten zien, terwijl elke processor zijn eigen interessante kenmerken liet zien.
Intel presteerde aanzienlijk beter dan Elbrus bij het willekeurig lezen in kleine blokken, maar ook bij het sequentieel lezen en schrijven in kleine blokken.
Bij willekeurig schrijven in kleine blokken laten beide processors gelijke resultaten zien.
In termen van latentie ziet Elbrus er aanzienlijk beter uit dan Intel bij streamingbelasting, d.w.z. bij het opeenvolgend lezen en schrijven in grote blokken.
Bovendien kan Elbrus, in tegenstelling tot Intel, even goed overweg met zowel lees- als schrijfbelasting, terwijl lezen bij Intel altijd veel beter is dan schrijven.
Op basis van de verkregen resultaten kunnen we een conclusie trekken over de toepasbaarheid van Aerodisk Vostok-gegevensopslagsystemen op de Elbrus 8C-processor bij de volgende taken:
- informatiesystemen met overwegend schrijfbewerkingen;
- toegang tot bestanden;
- online-uitzendingen;
- videobewaking;
- back-up;
- media inhoud.
Het MCST-team heeft nog iets om aan te werken, maar het resultaat van hun werk is al zichtbaar, wat zich natuurlijk alleen maar kan verheugen.
Deze tests zijn uitgevoerd op de Linux-kernel voor e2k versie 4.19; momenteel is er in bètatests (in MCST, in Basalt SPO, en ook hier in Aerodisk) een Linux-kernel 5.4-e2k, waarin deze onder andere Een serieus opnieuw ontworpen planner en veel optimalisaties voor snelle SSD-schijven. Specifiek voor kernels van de 5.x.x-tak brengt MCST JSC ook een nieuwe LCC-compiler uit, versie 1.25. Volgens voorlopige resultaten zal op dezelfde Elbrus 8C-processor een nieuwe kernel gecompileerd met een nieuwe compiler, een kernelomgeving, systeemhulpprogramma's en bibliotheken en, in feite, de Aerodisk VOSTOK-software een nog significantere prestatieverbetering mogelijk maken. En dit is zonder vervanging van apparatuur - op dezelfde processor en met dezelfde frequenties.
We verwachten tegen het einde van het jaar de release van een versie van Aerodisk VOSTOK gebaseerd op kernel 5.4, en zodra het werk aan de nieuwe versie is voltooid, zullen we de testresultaten bijwerken en deze ook hier publiceren.
Als we nu terugkeren naar het begin van het artikel en de vraag beantwoorden, wie heeft er dan gelijk: pessimisten die zeggen dat Elbrus “niets” is en de leidende processorfabrikanten nooit zullen inhalen, of optimisten die zeggen dat “ze al bijna gepakt zijn omhoog en zal binnenkort inhalen "? Als we niet uitgaan van stereotypen en religieuze vooroordelen, maar van echte tests, dan hebben de optimisten zeker gelijk.
Elbrus laat al goede resultaten zien in vergelijking met amd64-processors uit het middensegment. De Elbrus 8-ke is uiteraard verre van de topmodellen serverprocessors van Intel of AMD, maar daar was hij niet op gericht; hiervoor zullen processors 16C en 32C worden uitgebracht. Dan zullen we praten.
Wij begrijpen dat er na dit artikel nog meer vragen zullen komen over Elbrus, daarom hebben wij besloten om nog een online webinar “OkoloIT” te organiseren om deze vragen live te beantwoorden.
Deze keer is onze gast de plaatsvervangend algemeen directeur van het MCST-bedrijf, Konstantin Trushkin. Via onderstaande link kunt u zich aanmelden voor het webinar.
→
Bedankt allemaal, zoals altijd kijken we uit naar opbouwende kritiek en interessante vragen.
Bron: www.habr.com