Ahojte všetci. Naďalej vám predstavujeme systém na ukladanie dát Aerodisk VOSTOK, založený na ruskom procesore Elbrus 8C.
V tomto článku (ako sme sľúbili) podrobne analyzujeme jednu z najpopulárnejších a najzaujímavejších tém súvisiacich s Elbrusom, a to produktivitu. Špekulácií o výkone Elbrusu je pomerne veľa, a to úplne polárnych. Pesimisti hovoria, že produktivita Elbrusu je teraz „nič“ a bude trvať desaťročia, kým dobehneme „špičkových“ výrobcov (t. j. v súčasnej realite nikdy). Na druhej strane optimisti hovoria, že Elbrus 8C už vykazuje dobré výsledky a v najbližších rokoch, s vydaním nových verzií procesorov (Elbrus 16C a 32C), budeme môcť „dohnať a predbehnúť“ popredných svetových výrobcov procesorov.
My v Aerodisku sme praktickí ľudia, preto sme zvolili najjednoduchšiu a najzrozumiteľnejšiu (pre nás) cestu: testovať, zaznamenávať výsledky a až potom robiť závery. V dôsledku toho sme vykonali pomerne veľké množstvo testov a objavili množstvo prevádzkových funkcií architektúry Elbrus 8C e2k (vrátane príjemných) a samozrejme sme to porovnali s podobnými úložnými systémami na procesoroch architektúry Intel Xeon amd64.
Mimochodom, o testoch, výsledkoch a budúcom vývoji úložných systémov na Elbrus si povieme podrobnejšie na našom ďalšom webinári “OkoloIT” 15.10.2020. októbra 15 o 00:XNUMX hod. Registrovať sa môžete pomocou odkazu nižšie.
→
skúšobná stolica
Vytvorili sme dva stánky. Oba stojany pozostávajú zo servera s operačným systémom Linux, pripojeného cez 16G FC prepínače k dvom radičom úložiska, v ktorých je nainštalovaných 12 diskov SAS SSD 960 GB (11,5 TB „surovej kapacity“ alebo 5,7 TB „použiteľnej“ kapacity, ak používame RAID -10).
Schematicky stojan vyzerá takto.
Stojan č. 1 e2k (Elbrus)
Hardvérová konfigurácia je nasledovná:
- Linux server (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 jadier, 1,70 GHz), 64 GB DDR4, 2 x FC adaptér 16G 2 porty) – 1 ks.
- Vypínač FC 16 G – 2 ks.
- Úložný systém Aerodisk Vostok 2-E12 (2xElbrus 8C (8 jadier, 1,20Ghz), 32 GB DDR3, 2xFE FC-adaptér 16G 2 port, 12xSAS SSD 960 GB) - 1 ks.
Stojan č. 2 amd64 (Intel)
Na porovnanie s podobnou konfiguráciou na e2k sme použili podobnú konfiguráciu úložiska s procesorom podobným charakteristikám ako amd64:
- Linux server (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 jadier, 1,70 GHz), 64 GB DDR4, 2 x FC adaptér 16G 2 porty) – 1 ks.
- Vypínač FC 16 G – 2 ks.
- Úložný systém Aerodisk Engine N2 (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 jadier, 1,70Ghz), 32 GB DDR4, 2xFE FC-adaptér 16G 2 port, 12xSAS SSD 960 GB) - 1 ks.
Dôležitá poznámka: Procesory Elbrus 8C použité v teste podporujú iba DDR3 RAM, to je samozrejme „zlé, ale nie na dlho“. Elbrus 8SV (zatiaľ ho nemáme na sklade, ale čoskoro ho budeme mať) podporuje DDR4.
Metodika testovania
Na generovanie záťaže sme použili obľúbený a rokmi overený program Flexible IO (FIO).
Oba úložné systémy sú nakonfigurované podľa našich konfiguračných odporúčaní na základe požiadaviek na vysoký výkon pri blokovom prístupe, preto používame diskové oblasti DDP (Dynamic Disk Pool). Aby nedošlo k skresleniu výsledkov testov, deaktivujeme kompresiu, deduplikáciu a vyrovnávaciu pamäť RAM na oboch úložných systémoch.
V RAID-8 bolo vytvorených 10 D-LUN, po 500 GB, s celkovou využiteľnou kapacitou 4 TB (t. j. približne 70 % možnej využiteľnej kapacity tejto konfigurácie).
Vykonajú sa základné a obľúbené scenáre používania úložných systémov, najmä:
prvé dva testy napodobňujú fungovanie transakčného DBMS. V tejto skupine testov nás zaujíma IOPS a latencia.
1) Náhodné čítanie v malých blokoch 4k
a. Veľkosť bloku = 4k
b. Čítanie/zápis = 100 %/0 %
c. Počet prác = 8
d. Hĺbka frontu = 32
e. Načítať znak = úplne náhodné
2) Náhodné nahrávanie v malých blokoch 4k
a. Veľkosť bloku = 4k
b. Čítanie/zápis = 0 %/100 %
c. Počet prác = 8
d. Hĺbka frontu = 32
e. Načítať znak = úplne náhodné
druhé dva testy napodobňujú činnosť analytickej časti DBMS. V tejto skupine testov nás zaujíma aj IOPS a latencia.
3) Sekvenčné čítanie v malých blokoch 4k
a. Veľkosť bloku = 4k
b. Čítanie/zápis = 100 %/0 %
c. Počet prác = 8
d. Hĺbka frontu = 32
e. Načítať znak = Sekvenčné
4) Sekvenčné nahrávanie v malých blokoch 4k
a. Veľkosť bloku = 4k
b. Čítanie/zápis = 0 %/100 %
c. Počet prác = 8
d. Hĺbka frontu = 32
e. Načítať znak = Sekvenčné
Tretia skupina testov napodobňuje prácu streamovaného čítania (príklad: online vysielanie, obnova záloh) a nahrávania streamingu (príklad: video dohľad, zálohy nahrávania). V tejto skupine testov nás už nezaujíma IOPS, ale MB/s a tiež latencia.
5) Sekvenčné čítanie vo veľkých blokoch 128k
a. Veľkosť bloku = 128k
b. Čítanie/zápis = 0 %/100 %
c. Počet prác = 8
d. Hĺbka frontu = 32
e. Načítať znak = Sekvenčné
6) Sekvenčné nahrávanie vo veľkých blokoch 128k
a. Veľkosť bloku = 128k
b. Čítanie/zápis = 0 %/100 %
c. Počet prác = 8
d. Hĺbka frontu = 32
e. Načítať znak = Sekvenčné
Každý test bude trvať jednu hodinu, s výnimkou času zahrievania poľa 7 minút.
Výsledky skúšky
Výsledky testov sú zhrnuté v dvoch tabuľkách.
Elbrus 8S (SHD Aerodisk Vostok 2-E12)
Intel Xeon E5-2603 v4 (úložný systém Aerodisk Engine N2)
Výsledky sa ukázali byť mimoriadne zaujímavé. V oboch prípadoch sme dobre využili výpočtový výkon úložného systému (70-90% využitie) a v tejto situácii sú výhody a nevýhody oboch procesorov jasne zrejmé.
V oboch tabuľkách sú testy, v ktorých sa procesory „cítia sebavedomo“ a vykazujú dobré výsledky, zvýraznené zelenou farbou, zatiaľ čo situácie, ktoré sa procesorom „nepáčia“, sú zvýraznené oranžovou farbou.
Ak hovoríme o náhodnom zaťažení v malých blokoch, potom:
- z pohľadu náhodného čítania je Intel určite pred Elbrusom, rozdiel je 2-násobný;
- z pohľadu náhodného nahrávania je to určite remíza, oba procesory predviedli približne rovnaké a slušné výsledky.
Pri sekvenčnom zaťažení v malých blokoch je obraz odlišný:
- pri čítaní aj zápise je Intel výrazne (2x) pred Elbrusom. Zároveň, ak má Elbrus indikátor IOPS nižší ako indikátor Intel, ale vyzerá slušne (200 - 300 tisíc), potom je zjavný problém s oneskorením (sú trikrát vyššie ako u Intelu). Záver, aktuálna verzia Elbrus 8C naozaj „nemá rada“ sekvenčné zaťaženie v malých blokoch. Je zrejmé, že je potrebné urobiť nejakú prácu.
Ale pri sekvenčnom zaťažení s veľkými blokmi je obraz presne opačný:
- oba procesory ukázali približne rovnaké výsledky v MB/s, no je tu jedno ALE.... Latencia Elbrusu je 10 (desať, Karl!!!) krát lepšia (t.j. nižšia) ako u podobného procesora od Intelu (0,4/0,5 ms oproti 5,1/6,5 ms). Najprv sme si mysleli, že ide o závadu, a tak sme znova skontrolovali výsledky, urobili opakovaný test, ale opakovaný test ukázal rovnaký obrázok. Toto je vážna výhoda Elbrusu (a architektúry e2k všeobecne) oproti Intelu (a teda aj architektúre amd64). Dúfajme, že tento úspech sa bude ďalej rozvíjať.
Elbrus má ešte jednu zaujímavosť, na ktorú môže pozorný čitateľ pri pohľade na tabuľku upozorniť. Ak sa pozriete na rozdiel medzi výkonom Intel pri čítaní a zápise, tak vo všetkých testoch je čítanie pred zápisom v priemere o 50 %+. To je norma, na ktorú sú všetci (vrátane nás) zvyknutí. Ak sa pozriete na Elbrus, indikátory zápisu sú oveľa bližšie k indikátorom čítania, čítanie je pred zápisom spravidla o 10 - 30%, nie viac.
Čo to znamená? Skutočnosť, že Elbrus „naozaj miluje“ písanie, a to zase naznačuje, že tento procesor bude veľmi užitočný v úlohách, kde písanie jednoznačne prevláda nad čítaním (kto povedal Yarovayaho zákon?), čo je tiež nepochybná výhoda architektúry e2k a túto výhodu je potrebné rozvíjať.
Závery a blízka budúcnosť
Porovnávacie testy procesorov strednej triedy Elbrus a Intel pre úlohy ukladania údajov ukázali približne rovnaké a rovnako hodnotné výsledky, pričom každý procesor ukázal svoje vlastné zaujímavé vlastnosti.
Intel výrazne prekonal Elbrus v náhodnom čítaní v malých blokoch, ako aj v sekvenčnom čítaní a zápise v malých blokoch.
Pri náhodnom písaní v malých blokoch oba procesory vykazujú rovnaké výsledky.
Z hľadiska latencie vyzerá Elbrus výrazne lepšie ako Intel v streamovacej záťaži, t.j. pri sekvenčnom čítaní a písaní vo veľkých blokoch.
Elbrus si navyše na rozdiel od Intelu rovnako dobre poradí s čítaním aj zápisom, zatiaľ čo s Intelom je čítanie vždy oveľa lepšie ako písanie.
Na základe získaných výsledkov môžeme vyvodiť záver o použiteľnosti systémov na ukladanie dát Aerodisk Vostok na procesore Elbrus 8C v nasledujúcich úlohách:
- informačné systémy s prevahou operácií zápisu;
- prístup k súborom;
- online vysielanie;
- CCTV;
- zálohovanie;
- mediálny obsah.
Tím MCST má stále na čom pracovať, no výsledok ich práce je už teraz viditeľný, čo sa, samozrejme, nemôže len tešiť.
Tieto testy boli realizované na linuxovom jadre pre e2k verziu 4.19, momentálne je v beta testoch (v MCST, v Basalt SPO a aj tu v Aerodisku) linuxové jadro 5.4-e2k, v ktorom má okrem iného bol vážne prepracovaný plánovač a mnoho optimalizácií pre vysokorýchlostné disky SSD. Tiež, špeciálne pre jadrá vetvy 5.x.x, MCST JSC vydáva nový LCC kompilátor, verzia 1.25. Podľa predbežných výsledkov na tom istom procesore Elbrus 8C umožní nové jadro skompilované s novým kompilátorom, prostredie jadra, systémové utility a knižnice a v podstate aj softvér Aerodisk VOSTOK ešte výraznejší nárast výkonu. A to bez výmeny zariadenia - na rovnakom procesore a s rovnakými frekvenciami.
Vydanie verzie Aerodisku VOSTOK založenej na jadre 5.4 očakávame koncom roka a akonáhle budú práce na novej verzii dokončené, výsledky testov aktualizujeme a tiež zverejníme tu.
Ak sa teraz vrátime na začiatok článku a odpovieme si na otázku, kto má pravdu: pesimisti, ktorí hovoria, že Elbrus je „nič“ a nikdy nedobehnú popredných výrobcov procesorov, alebo optimisti, ktorí tvrdia, že „už takmer chytili hore a čoskoro predbehne “? Ak nevychádzame zo stereotypov a náboženských predsudkov, ale z reálnych testov, potom majú optimisti rozhodne pravdu.
Elbrus už vykazuje dobré výsledky v porovnaní s procesormi amd64 strednej úrovne. Elbrus 8-ke má, samozrejme, ďaleko od špičkových modelov serverových procesorov od Intelu či AMD, no tam nebol namierený, na tento účel budú vydané procesory 16C a 32C. Potom sa porozprávame.
Chápeme, že po tomto článku bude ešte viac otázok o Elbrus, preto sme sa rozhodli zorganizovať ďalší online webinár “OkoloIT”, aby sme na tieto otázky odpovedali naživo.
Tentoraz bude našim hosťom zástupca generálneho riaditeľa spoločnosti MCST Konstantin Trushkin. Na webinár sa môžete zaregistrovať pomocou odkazu nižšie.
→
Ďakujeme všetkým, ako vždy sa tešíme na konštruktívnu kritiku a zaujímavé otázky.
Zdroj: hab.com