Elbrus VS Intel. Jämför prestanda hos lagringssystemen Aэrodisk Vostok och Engine

Hej alla. Vi fortsätter att introducera er för datasystemet Aerodisk VOSTOK, baserat på den ryska processorn Elbrus 8C.

I den här artikeln kommer vi (som utlovat) att noggrant gå igenom ett av de mest populära och intressanta ämnena relaterade till Elbrus, nämligen - prestanda. Det finns många spekulationer kring Elbrus prestanda, helt motsägelsefulla dessutom. Pessimister säger att prestandan hos Elbrus just nu är "ingen", och att det kommer ta decennier att nå upp till de "toppproducenterna" (det vill säga, under nuvarande omständigheter - aldrig). Å andra sidan säger optimister att Elbrus 8C redan nu visar bra resultat, och inom ett par år, med de nya versionerna av processorerna (Elbrus 16C och 32C), kommer vi att kunna "äta ikapp och göra bättre" än de ledande globala processortillverkarna.

Vi på Aerodisk är praktiska människor, så vi valde den enklaste och mest förståeliga (för oss) vägen: att testa, dokumentera resultaten och endast därefter dra slutsatser. Totalt genomförde vi ett ganska stort antal tester och upptäckte en rad särdrag hos Elbrus 8C arkitektur e2k (inklusive några positiva) och självklart jämförde vi detta med liknande lagringssystem på Intel Xeon processorer av amd64-arkitektur.

Förresten, mer detaljer om testerna, resultaten och framtida utveckling av lagringssystemet på Elbrus kommer vi att diskutera på vårt nästa webbinar "OkolIT" den 15.10.2020 klockan 15:00. Registrera dig via länken nedan.

→ Registrering för webbinariet

Testbänk

Vi har skapat två bänkar. Båda bänkarna består av en server med Linux, kopplad via 16G FC-switchar till två kontrollerare för lagringssystem, där 12 SAS SSD 960 GB-diskar är installerade (11,5 TB "rå kapacitet" eller 5,7 TB "användbar" kapacitet med RAID-10).

Schematisk ser bänken ut på följande sätt.

Bänk nr 1 e2k (Elbrus)

Konfigurationen av hårdvaran är följande:

• Linux-server (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 kärnor, 1,70Ghz), 64 GB DDR4, 2xFC-adapter 16G 2 portar) – 1 st.
• FC-switch 16 G – 2 st.
• Lagringssystem Aerodisk Vostok 2-E12 (2xElbrus 8C (8 kärnor, 1,20Ghz), 32 GB DDR3, 2xFE FC-adapter 16G 2 port, 12xSAS SSD 960 GB) – 1 st.

Bänk nr 2 amd64 (Intel)

För jämförelse med en liknande konfiguration på e2k användes en liknande lagringssystemkonfiguration med en processor med liknande specifikationer på amd64:

• Linux-server (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 kärnor, 1,70Ghz), 64 GB DDR4, 2xFC-adapter 16G 2 portar) – 1 st.
• FC-switch 16 G – 2 st.
• Lagringssystem Aerodisk Engine N2 (2xIntel Xeon E5-2603 v4 (6 kärnor, 1,70Ghz), 32 GB DDR4, 2xFE FC-adapter 16G 2 port, 12xSAS SSD 960 GB) – 1 st.

Viktig notering: de processorer som används i testet, Elbrus 8C, stödjer endast DDR3 RAM, vilket är "dåligt, men inte länge". Elbrus 8CV (den har vi för närvarande inte i lager, men den kommer snart att finnas) stödjer DDR4.

Testmetodik

För att generera belastning använde vi det populära och tidtestade programmet Flexible IO (FIO).

Båda lagringssystemen är konfigurerade enligt våra egna rekommendationer för hög prestanda vid blockåtkomst, så vi använder DDP (Dynamic Disk Pool). För att inte förvränga testresultaten inaktiverar vi komprimering, deduplicering och RAM-cache på båda lagringssystemen.

Åtta D-LUN:ar skapades i RAID-10, varje på 500 GB, vilket ger en total användbar kapacitet på 4 TB (det vill säga ungefär 70 % av den möjliga användbara kapaciteten för denna konfiguration).

De viktigaste och mest populära användningsscenarierna för lagringssystemen kommer att utföras, särskilt:

de första två testerna simulerar arbetet med en transaktionsdatabas. I denna testgrupp är vi intresserade av IOPS och latens.

1) Slumpläsning med små block 4k
a. Blockstorlek = 4k
b. Läs/skriv = 100%/0%
c. Antal jobb = 8
d. Kö djup = 32
e. Belastningstyp = Full Random

2) Slumpskrivning med små block 4k
a. Blockstorlek = 4k
b. Läs/skriv = 0%/100%
c. Antal jobb = 8
d. Kö djup = 32
e. Belastningstyp = Full Random

de andra två testerna simulerar arbetet med den analytiska delen av databasen. I denna testgrupp är vi också intresserade av IOPS och latens.

3) Sekventiell läsning med små block 4k
a. Blockstorlek = 4k
b. Läs/skriv = 100%/0%
c. Antal jobb = 8
d. Kö djup = 32
e. Belastningstyp = Sekventiell

4) Sekventiell skrivning med små block 4k
a. Blockstorlek = 4k
b. Läs/skriv = 0%/100%
c. Antal jobb = 8
d. Kö djup = 32
e. Belastningstyp = Sekventiell

den tredje gruppen tester simulerar arbete med strömmande läsning (exempel – online streams, återställning av säkerhetskopior) och strömmande skrivning (exempel – videoövervakning, inspelning av säkerhetskopior). I denna testgrupp är vi inte längre intresserade av IOPS, utan av MB/s och även latens.

5) Sekventiell läsning med stora block 128k
a. Blockstorlek = 128k
b. Läs/skriv = 0%/100%
c. Antal jobb = 8
d. Kö djup = 32
e. Belastningstyp = Sekventiell

6) Sekventiell skrivning med stora block 128k
a. Blockstorlek = 128k
b. Läs/skriv = 0%/100%
c. Antal jobb = 8
d. Kö djup = 32
e. Belastningstyp = Sekventiell

Varje test kommer att pågå i en timme, utan att inkludera uppvärmningstiden på 7 minuter.

Testresultat

Testresultaten sammanställs i två tabeller.

Elbrus 8C (Lagringssystem Aerodisk Vostok 2-E12)

Intel Xeon E5-2603 v4 (Lagringssystem Aerodisk Engine N2)

Resultaten visade sig vara mycket intressanta. I båda fallen nyttjade vi SCDs processorkraft väl (70-90% utnyttjande), och i detta läge blir både fördelar och nackdelar med båda processorerna tydliga.

I båda tabellerna markeras testerna i grönt där processorerna "känner sig bekväma" och visar bra resultat, medan situationer som processorerna "inte gillar" markeras i orange.

När det kommer till slumpbelastning med små block, då:

• vad gäller slumpmässig läsning ligger Intel utan tvekan före Elbrus, skillnaden är 2 gånger;
• vad gäller slumpmässig skrivning är det utan tvekan oavgjort, båda processorerna visade ungefär lika bra och värdiga resultat.

Vid sekventiell belastning med små block ser bilden annorlunda ut:

• både vid läsning och skrivning överträffar Intel avsevärt (med 2 gånger) Elbrus. Medan Elbrus har ett IOPS-värde som är lägre än Intels men fortfarande ser värdigt ut (200-300 tusen), så finns det uppenbara problem med latensen (den är tre gånger högre än Intels). Slutsatsen är att den nuvarande versionen av Elbrus 8C "gillar inte" sekventiella belastningar med små block. Det finns uppenbarligen mycket kvar att arbeta med.

Men vid sekventiell belastning med stora block ser bilden helt motsatt ut:

• båda processorerna visade ungefär samma resultat i MB/s, men det finns ett MEN... Latensvärdena för Elbrus är 10 (tio, Karl!!!) gånger bättre (dvs. lägre) än för motsvarande processor från Intel (0,4/0,5 ms mot 5,1/6,5 ms). I början trodde vi att det var ett fel, så vi dubbelkollade resultaten, genomförde ett omtest, men omtestet visade samma resultat. Detta är en betydande fördel för Elbrus (och e2k-arkitekturen i allmänhet) framför Intel (och därmed amd64-arkitekturen). Vi hoppas att denna framgång kommer att utvecklas vidare.

Det finns också en annan intressant egenskap hos Elbrus som den uppmärksamma läsaren kan lägga märke till genom att titta på tabellen. Om man tittar på skillnaden mellan läs- och skrivprestanda hos Intel, så ligger läsningen i alla tester i genomsnitt 50% högre än skrivningen. Detta är normen som alla (inklusive vi) har blivit vana vid. Om vi ser på Elbrus, så ligger skrivprestandan betydligt närmare läsprestandan, där läsningen normalt överträffar skrivningen med 10–30%, högst.

Vad betyder detta? Det betyder att Elbrus "verkligen gillar" att skriva, vilket i sin tur innebär att denna processor kommer att vara mycket användbar i uppgifter där skrivning tydligt överväger läsning (vem sa Jarovoj-lagen?), vilket också är en otvivelaktig fördel med e2k-arkitekturen, och denna fördel behöver utvecklas.

Slutsatser och nära framtid

Jämförande tester av mellanklassprocessorerna Elbrus och Intel för lagringsuppgifter visade ungefär lika och lika värdiga resultat, där varje processor visade sina intressanta egenskaper.

Intel överträffade Elbrus kraftigt i slumpmässig läsning av små block, samt i sekventiell läsning och skrivning av små block.

Vid slumpmässig skrivning av små block visar båda processorerna lika resultat.

När det gäller latens ser Elbrus betydligt bättre ut än Intel under strömningsbelastning, det vill säga vid sekventiell läsning och skrivning av stora block.

Dessutom, till skillnad från Intel, hanterar Elbrus lika bra både läs- och skrivbelastningar, medan Intel alltid har betydligt bättre läsning än skrivning.
Utifrån de resultat som erhållits kan vi dra slutsatsen att lagringssystemen Airodisk Vostok på Elbrus 8C-processorn är tillämpliga i följande uppgifter:

• informationssystem med övervikt på skrivoperationer;
• filåtkomst;
• onlineöverföringar;
• videobevakning;
• backup;
• media-innehåll.

Teamet på MCTS har fortfarande mycket arbete kvar, men resultaten av deras arbete är redan synliga, vilket självklart inte kan annat än glädja.

Dessa tester genomfördes på Linux-kärnan för e2k version 4.19, och för närvarande är kärnan Linux 5.4-e2k i beta-testning (hos MCST, på Basalt SPU, samt hos oss på Aerodisk). I denna version har, förutom mycket annat, schemaläggaren genomgått omfattande omarbetningar och många optimeringar för snabba solid-state-enheter. Speciellt för kärnor i 5.x.x-grenen släpper MCST ett nytt LCC-kompilatorversion 1.25. Enligt preliminära resultat kommer det nya kärnan, som samlats med den nya kompilatorn, kärnmiljön, systemverktygen och biblioteken samt Aerodisk VOSTOK-programvaran, att ge en ännu större prestandaökning. Och detta utan att byta utrustning - på samma processor och med samma frekvenser.

Vi förväntar oss att versionen av Aerodisk VOSTOK baserad på kärnan 5.4 lanseras mot slutet av året, och så snart arbetet med den nya versionen är klart kommer vi att uppdatera testresultaten och publicera dem här.

Om vi nu går tillbaka till början av artikeln och svarar på frågan om vem som har rätt: pessimister som säger att Elbrus "är inget" och aldrig kommer att ikapp med de ledande processorproducenterna, eller optimister som hävdar att "vi nästan har ikapp och snart kommer att gå om"? Om vi baserar oss på verkliga tester snarare än stereotyper och religiösa fördomar, så är det utan tvekan optimisterna som har rätt.

Elbrus visar redan nu goda resultat om man jämför det med AMD64-processorer av medelnivå. För att nå de högre segmenten av serverprocessorlinjen från Intel eller AMD är Elbrus 8S fortfarande långt ifrån, men det har heller inte varit målet; för detta kommer processorerna 16S och 32S att släppas. Då får vi tala om det.

Vi förstår att efter denna artikel kommer det att uppstå ännu fler frågor om Elbrus, så vi har beslutat att organisera ytterligare ett online-webinar "OkolIT" för att svara på dessa frågor live.

Denna gång kommer vi att ha Konstantin Trushkin, vice VD för MCST, som gäst. Du kan anmäla dig till webbinariet via länken nedan.

→ Registrering för webbinariet

Tack alla, som vanligt ser vi fram emot konstruktiv kritik och intressanta frågor.

Källa: habr.com