Kilka miesięcy temu Radix miał okazję pracować z najnowszymi dyskami Seagate EXOS, przeznaczonymi do zadań klasy korporacyjnej. Ich cechą charakterystyczną jest napęd hybrydowy – łączy w sobie technologie konwencjonalnych dysków twardych (do przechowywania danych głównych) i dysków półprzewodnikowych (do buforowania gorących danych).
Mamy już pozytywne doświadczenia ze stosowaniem dysków hybrydowych firmy Seagate w naszych systemach – kilka lat temu wspólnie z partnerem z Korei Południowej wdrożyliśmy rozwiązanie dla prywatnego centrum danych. Następnie w testach wykorzystano benchmark Oracle Orion i uzyskane wyniki nie ustąpiły macierzom All-Flash.
W tym artykule przyjrzymy się, jak zaprojektowano dyski Seagate EXOS z technologią TurboBoost, ocenimy ich możliwości w przypadku zadań w segmencie korporacyjnym i przetestujemy wydajność przy obciążeniach mieszanych.
Zadania segmentu korporacyjnego
W segmencie korporacyjnym (lub korporacyjnym) istnieje mniej lub bardziej stabilny zakres zadań, które można wyznaczyć jako zadania przechowywania danych. Tradycyjnie zaliczają się do nich: funkcjonowanie aplikacji CRM i systemów ERP, obsługa serwerów pocztowych i plików, operacje tworzenia kopii zapasowych i wirtualizacji. Z punktu widzenia systemu magazynowania realizację takich funkcji charakteryzuje mieszany przepływ obciążenia, z wyraźną przewagą żądań losowych.
Ponadto w segmencie przedsiębiorstw aktywnie rozwijają się obszary wymagające dużych zasobów, takie jak analityka wielowymiarowa OLAP (Online Analytical Processing) i przetwarzanie transakcji w czasie rzeczywistym (OLTP, Online Transaction Processing). Ich osobliwością jest to, że opierają się bardziej na operacjach odczytu niż na operacjach zapisu. Obciążenie, jakie tworzą – intensywne strumienie danych o małych rozmiarach bloków – wymaga dużej wydajności systemu.
Rola wszystkich tych funkcji szybko rośnie. Przestają być blokami pomocniczymi w procesach tworzenia wartości i przechodzą do sekcji kluczowych komponentów produktu. Dla wielu form biznesu staje się to ważnym elementem budowania przewagi konkurencyjnej i trwałości rynku. To z kolei znacząco zwiększa wymagania wobec infrastruktury IT firm: sprzęt techniczny musi zapewniać maksymalną przepustowość i minimalny czas reakcji. Aby zapewnić wymaganą wydajność w takich sytuacjach, wybierz systemy All-Flash lub hybrydowe systemy pamięci masowej lub męczące.
Ponadto istnieje jeszcze jeden czynnik charakterystyczny dla segmentu przedsiębiorstw - rygorystyczne wymagania dotyczące efektywności ekonomicznej. Jest dość oczywiste, że nie wszystkie struktury korporacyjne mogą sobie pozwolić na zakup i utrzymanie macierzy All-Flash, dlatego wiele firm musi nieco zrezygnować z wydajności, na rzecz zakupu znacznie bardziej opłacalnych rozwiązań. Uwarunkowania te silnie przesuwają uwagę rynku w stronę rozwiązań hybrydowych.
Zasada hybrydowa lub technologia TurboBoost
Zasada stosowania technologii hybrydowych jest obecnie dobrze znana szerokiemu gronu odbiorców. Opowiada o możliwości zastosowania różnych technologii, aby uzyskać dodatkowe korzyści w efekcie końcowym. Hybrydowe systemy pamięci masowej łączą w sobie zalety dysków półprzewodnikowych i klasycznych dysków twardych. W rezultacie otrzymujemy zoptymalizowane rozwiązanie, w którym każdy element spełnia swoje własne zadanie: dysk twardy służy do przechowywania głównej ilości danych, a dysk SSD służy do tymczasowego przechowywania „gorących danych”.
Według w regionie EMEA około 45.3% rynku stanowią hybrydowe systemy magazynowania. O popularności tej decyduje fakt, że pomimo porównywalnej wydajności, koszt takich systemów jest znacznie niższy niż rozwiązań opartych na dyskach SSD, a cena za każdy IOps pozostaje w tyle o kilka rzędów wielkości.
Tę samą zasadę hybrydową można wdrożyć bezpośrednio na poziomie napędu. Firma Seagate jako pierwsza wdrożyła ten pomysł w postaci nośników SSHD (Solid State Hybrid Drive). Płyty tego typu zyskały względną popularność na rynku konsumenckim, jednak w segmencie b2b nie są one tak powszechne.
Obecna generacja tej technologii w firmie Seagate występuje pod nazwą handlową TurboBoost. W segmencie korporacyjnym firma wykorzystuje technologię TurboBoost w linii dysków Seagate EXOS, które charakteryzują się zwiększoną niezawodnością i optymalnym połączeniem wydajności i wydajności. System przechowywania danych zmontowany na bazie takich dysków będzie w swojej ostatecznej charakterystyce odpowiadał konfiguracji hybrydowej, natomiast buforowanie „gorących” danych odbywa się na poziomie dysku i odbywa się z wykorzystaniem możliwości oprogramowania sprzętowego.
Dyski Seagate EXOS korzystają z 16 GB wbudowanej pamięci NAND eMLC (Enterpise Multi-Level Cell) na potrzeby lokalnej pamięci podręcznej SSD, która ma znacznie większe zasoby do ponownego zapisu niż dysk MLC z segmentu konsumenckiego.
Wspólne narzędzie
Mając do dyspozycji 8 dysków Seagate EXOS 10E24000 1.2 TB, postanowiliśmy przetestować ich wydajność w ramach naszego systemu opartego na RAIDIX 4.7.
Zewnętrznie taki dysk wygląda jak standardowy dysk twardy: 2,5-calowa metalowa obudowa z markową etykietą i standardowymi otworami na elementy złączne.
Dysk wyposażony jest w interfejs SAS3 12 Gb/s, dzięki czemu może efektywnie współpracować z dwoma kontrolerami systemu pamięci masowej. Warto również zauważyć, że interfejs ten ma większą głębokość kolejki niż SATA3.
Należy pamiętać, że z punktu widzenia zarządzania taki dysk w systemie pamięci masowej wydaje się być pojedynczym nośnikiem, w którym przestrzeń dyskowa nie jest podzielona na obszary HDD i SSD. Eliminuje to potrzebę stosowania programowej pamięci podręcznej SSD i upraszcza konfigurację systemu.
Jako scenariusz zastosowania gotowego rozwiązania przyjęto pracę z obciążeniem z typowych aplikacji korporacyjnych.
Główną oczekiwaną korzyścią z utworzonego systemu przechowywania danych jest efektywność pracy na obciążeniach mieszanych z przewagą operacji odczytu. Systemy pamięci masowej RAIDIX definiowane programowo zapewniają wysoką wydajność przy sekwencyjnych obciążeniach, podczas gdy dyski Seagate z technologią TurboBoost pomagają zoptymalizować wydajność przy losowych obciążeniach.
Dla wybranego scenariusza wygląda to następująco: wydajność pracy z losowymi obciążeniami z baz danych i innymi zadaniami aplikacji zagwarantują elementy SSD, a specyfika oprogramowania pozwoli na utrzymanie dużej szybkości przetwarzania obciążeń sekwencyjnych z odzyskiwania bazy danych lub ładowanie danych.
Jednocześnie cały system wygląda atrakcyjnie pod względem ceny i wydajności: niedrogie (w porównaniu do All-Flash) dyski hybrydowe dobrze łączą się z elastycznością i opłacalnością systemów pamięci masowej definiowanych programowo zbudowanych na standardowym sprzęcie serwerowym.
Test wydajności
Testy przeprowadzono przy użyciu narzędzia fio v3.1.
Sekwencja minutowych testów fio 32 wątków z głębokością kolejki 1.
Mieszane obciążenie pracą: 70% odczytu i 30% zapisu.
Rozmiar bloku od 4k do 1MB.
Załaduj w strefie 130 GB.
Platforma serwerowa
AIC HA201-TP (1 szt.)
CPU
Intel Xeon E5-2620v2 (2 szt.)
RAM
128GB
Adapter SAS-owy
LSI SAS3008
Urządzenia pamięci masowej
Seagate EXOS 10E24000 (8 szt.)
Poziom tablicy
RAID 6
Wyniki testu
System oparty na RAIDIX 4.7 z 8 dyskami Seagate EXOS 10e2400 wykazuje łączną wydajność do 220 000 IOps przy odczycie/zapisie przy bloku 4k.
wniosek
Dyski z technologią TurboBoost otwierają nowe możliwości przed użytkownikami i producentami systemów pamięci masowej. Korzystanie z lokalnej pamięci podręcznej SSD znacznie zwiększa wydajność systemu przy niewielkim wzroście kosztów zakupu dysków.
Testy dysków Seagate przeprowadzone w r wykazał pewnie wysoki poziom wydajności przy mieszanym schemacie obciążenia (70/30), symulując przybliżone wymagania zastosowanych zadań w segmencie korporacyjnym. Jednocześnie uzyskano wydajność 150 razy wyższą niż wartości graniczne dysków HDD. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że koszt zakupu systemów pamięci masowej dla tej konfiguracji stanowi około 60% kosztu porównywalnego rozwiązania All-Flash.
Kluczowe dane
- Roczny wskaźnik awaryjności dysku jest mniejszy niż 0.44%
- 40% tańsze niż rozwiązania All-Flash
- 150 razy szybszy niż dysk twardy
- Do 220 000 IOps na 8 dyskach
Źródło: www.habr.com