Uppgradering av det gamla serverns diskunderställ med PCIe-buss 1.0 - 2.0

Varför handlar denna artikel om uppgraderingar av diskens underhållssystemDet är tydligt att man i första hand vanligtvis behöver:

1. Öka det operativa minnet. Detta är en så uppenbar åtgärd att jag inte ens tyckte det var nödvändigt att skriva om detta i huvudartikeln
2. Installera en extra processor eller ersätta båda processorerna med de mest kraftfulla versionerna som stöds av serverns socketar.

För gamla servrar kan minnen och processorer vanligtvis hittas till mycket låga priser.

Vid en viss tidpunkt ställs varje ägare av en egen server inför frågan – uppgradera eller köpa en ny server.

Eftersom priset på en ny server nu kan uppgå till miljoner rubel, väljer många att uppgradera istället.

För en lyckad uppgradering är det mycket viktigt att använda kompromisser, så att vi för en blygsam kostnad (i förhållande till priset på en ny server) får en betydande prestandaökning.

Artikeln innehåller en lista över server-SSD PCI-E 2.0 x8 som har blivit mycket billigare nu, samt RAID-kontrollers som stöder SSD-caching och testade SATA III SSD på SATA II-gränssnittet.

Det mest uppenbara sättet att uppgradera diskens underhållssystem är att gå från HDD till SSD. Detta gäller både bärbara datorer och servrar. På servrar är den största skillnaden att SSD enkelt kan konfigureras i RAID.

Det finns dock vissa subtila aspekter som relaterar till att SATA III-portar kanske inte finns på en gammal server, och då måste man byta ut eller installera en lämplig kontroller.

Det finns självklart även mellanlösningar.

Caching på SSD.

I stort sett passar denna metod bra för databaser, 1C och all typ av random access. Hastigheten ökar verkligen. För stora filer, övervakning via video är denna metod värdelös.

RAID-kontrollers LSI (IBM, DELL, CISCO, Fujtsu)

Från serie 92xx har LSI en teknik som kallas CacheCade 2.0, vilket gör att man nästan kan använda vilken SATA SSD som helst som cache för RAID-arrayen. Både för läsning och skrivning. Man kan till och med skapa ett spegel av cachade SSD.

Med märkeskontrollerare är allt mer komplicerat. Detta gäller särskilt IBM. Nycklar och SSD för CacheCade måste köpas av IBM till skyhöga priser, så det är enklare att byta kontroller till LSI och köpa en betydligt billigare hårdvarunyckel. Mjukvarunycklar är avsevärt dyrare än hårdvarunycklar.

RAID-kontrollers Adaptec

Adaptec-kontroller har teknologin MaxCache, som också möjliggör användning av SSD som cache. Vi är intresserade av versioner av kontrollerna som slutar med bokstaven Q.

Q-kontroller kan använda nästan vilken SSD som helst, inte bara SSD som tillhandahålls av Adaptec.

• Från och med 5xxx har alla kontroller stöd för Hybrid raid. Syftet med denna teknik är att läsningar alltid görs från SSD när det finns en spegel av en av diskarna i vilket SSD.
• 5xxxQ, t.ex. 5805ZQ. Dessa kontroller stöder MaxCache 1.0. Endast läscache.
• 6xxQ, t.ex. 6805Q. MaxCache 2.0. Läs- och skrivcache.
• 7xxQ, t.ex. 7805Q. MaxCache 3.0. Läs- och skrivcache.
• 8xxQ är nästan meningslöst att använda för uppgradering på grund av de höga priserna.

Artikel om SSD-cache på Habré (kontroller och OS).

Programvaruteknologier för SSD-cache.

Jag kommer inte att belysa dessa teknologier. De stöds praktiskt taget i alla OS nu. Jag minns att vid användning av btrfs omdirigerar den automatiskt läsförfrågningar till enheten med den kortaste kön — SSD.

SATA III SSD på SATA II-gränssnitt.

Eftersom det inte alltid finns möjlighet och pengar för en ny kontroller, uppstår frågan hur bra SATA III SSD fungerar på det föråldrade SATA II-gränssnittet.

Vi kommer att genomföra ett litet test. Som testobjekt har vi en SATA III SSD Intel S3710 på 400 GB.

Slumpläsning, iops.
Genomsnittlig läsfördröjning, mS.
Slumpskrivning, iops.
Genomsnittlig skrivfördröjning, mS.
Linjära läsningar, MB/s.
Linjära skrivningar, MB/s.

SATA II.
21241
2
13580
4
282
235

SATA III.
68073
0.468
61392
0.52
514
462

Kommandon som används för att testa hastighet.

fio --name LinRead --eta-newline=5s --filename=/dev/sda --rw=read --size=500m --io_size=10g --blocksize=1024k --ioengine=libaio --iodepth=32 --direct=1 --numjobs=1 --runtime=60 --group_reporting 
fio --name LinWrite --eta-newline=5s --filename=/dev/sda --rw=write --size=500m --io_size=10g --blocksize=1024k --ioengine=libaio --fsync=10000 --iodepth=32 --direct=1 --numjobs=1 --runtime=60 --group_reporting

fio --name RandRead --eta-newline=5s --filename=/dev/sda --rw=randread --size=500m --io_size=10g --blocksize=4k --ioengine=libaio --iodepth=32 --direct=1 --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting

fio --name RandWrite --eta-newline=5s --filename=/dev/sda --rw=randwrite --size=500m --io_size=10g --blocksize=4k --ioengine=libaio --iodepth=32 --direct=1 --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting

Som man kan se är skillnaden i linjär hastighet, IOPS, och fördröjningar mycket betydande, därför är det meningsfullt att använda endast SATA III-gränssnittet, och om det inte finns, så uppgradera kontroller.

För rättvisans skull vill jag säga att enligt andra experiment. Skillnaden i hastighet för slumpmässig läsning och skrivning var obetydlig. Kanske berodde den stora skillnaden i IOPS mellan SATA II och SATA III på att jag hade en extremt misslyckad SATA II-kontroller eller en drivrutin med buggar.

Men faktum är att man bör kontrollera hastigheten på SATA II - kanske har ni också en seg kontroller. I så fall är det nödvändigt att byta till en SATA III-kontroller.

PCIe SSD på PCI-e 2.0 eller 1.0-bussen

Som bekant är de snabbaste SSD:erna PCI-e NVMe, som inte är begränsade av SAS- eller SATA-protokoll.

Men vid installation av moderna PCI-e SSD:er måste man beakta att de flesta använder endast 4 PCI-e-linjer, vanligtvis PCI-e 3.0 eller 3.1.

Nu ska vi titta på tabellen över hastigheter för PCI-e-bussen.

Bandbredd för PCI Express, GB/s

År
utgåva

Version
PCI Express

Kodning

Hastighet
överföring

Bandbredd per x linjer

×4
×8
×16

2002
1.0
8b/10b

0.50 GB/s
1.0 GB/s
2.0 GB/s
4.0 GB/s

2007
2.0
8b/10b

1.0 GB/s
2.0 GB/s
4.0 GB/s
8.0 GB/s

2010
3.0
128b/130b

1.97 GB/s
3.94 GB/s
7.88 GB/s
15.8 GB/s

Vid installation av PCI 3.0 x4 SSD i PCI-e 2.0-bussen kommer det att fungera med samma antal linjer men med avsevärt lägre hastighet. Problemet är att de linjära hastigheterna för moderna PCI-e SSD:er överstiger bandbredden hos PCI-e 2.0-bussen, än mindre PCI-e 1.0.

M.2 SSD och PCI-e-adapter

Det finns bra uppgraderingsalternativ när vi köper en adapter för 10 dollar och installerar M.2 SSD i servern, men återigen kommer hastigheterna att begränsas för bra SSD:er (särskilt på PCI-e 1.0), och M.2 SSD:er är inte alltid redo för serverbelastningar: hög slitstyrka, skydd mot strömavbrott och stabilitet i hastighetsprestanda på grund av SLC-cache-fyllnad på billigare modeller.

Så denna metod kan endast vara lämplig för en server med PCI-e 2.0-buss och som utför icke-kritiska uppgifter.

PCI-E 2.0 x8 SSD

Den mest ekonomiskt logiska uppgraderingen är att använda PCI-E 2.0 x8 SSD för servrar med PCI-e 1.0-buss (bandbredd upp till 2 GB/s) och PCI-e 2.0 (upp till 4 GB/s).

Sådana server-SSD:er kan nu köpas mycket billigt på olika marknadsplatser och internetauktioner, inklusive i Ryssland.

Jag har gjort en tabell över sådana föråldrade SSD:er som perfekt kan boosta din gamla server. I slutet av tabellen har jag lagt till flera SSD:er med PCI-E 3.0 x8-gränssnitt. Kanske har du tur och hittar dem till ett rimligt pris.

Namn
TB
PBW
PCI-E
4k läs iops, K
4k skriv iops, K
läsa, MB/s
skrvita, MB/s

Fusion-io ioDrive II DUO MLC
2.4
32.5
2.0 x8
480
490
3000
2500

SANDISK FUSION IOMEMORY SX350-1300
1.3
4
2.0 x8
225
345
2800
1300

SANDISK FUSION IOMEMORY PX600-1300
1.3
16
2.0 x8
235
375
2700
1700

SANDISK FUSION IOMEMORY SX350-1600
1.6
5.5
2.0 x8
270
375
2800
1700

SanDisk Fusion ioMemory SX300-3200
3.2
11
2.0 x8
345
385
2700
2200

SanDisk Fusion ioMemory SX350-3200
3.2
11
2.0 x8
345
385
2800
2200

SANDISK FUSION IOMEMORY PX600
2.6
32
2.0 x8
350
385
2700
2200

Huawei ES3000 V2
1,6
8,76
2.0 x8
395
270
1550
1100

Huawei ES3000 V2
3,2
17,52
2.0 x8
770
230
3100
2200

EMC XtremSF
2,2
 
2.0 x8
340
110
2700
1000

HGST Virident FlashMAX II
2,2
33
2.0 x8
350
103
2700
1000

HGST Virident SSD FlashMAX II
4,8
10.1
2.0 x8
269
51
2600
900

HGST Virident FlashMAX III
2,2
7.1
2.0 x8
531
59
2700
1400

Dell Micron P420M
1.4
9.2
2.0 x8
750
95
3300
630

Micron P420M
1.4
9.2
2.0 x8
750
95
3300
630

HGST SN260
1.6
25.10
3.0 x8
1200
200
6170
2200

HGST SN260
3,2
17,52
3.0 x8
1200
200
6170
2200

Intel P3608
3,2
17,5
3.0 x8
850
80
4500
2600

Kingston DCP1000
3,2
2,78
3.0 x8
1000
180
6800
6000

Oracle F320
3.2
29
3.0 x8
750
120
5500
1800

Samsung PM1725
3.2
29
3.0 x8
1000
120
6000
2000

Samsung PM1725a
3.2
29
3.0 x8
1000
180
6200
2600

Samsung PM1725b
3.2
18
3.0 x8
980
180
6200
2600

Av dessa SSD står Fusion ioMemory ut. Den vetenskapliga chefen Fusion har Steve Wozniak. Sen köpte SanDisk detta företag för 1,2 miljarder dollar. Vid den tiden kostade de omkring 50 000 dollar styck. Idag kan man köpa dem för några hundra dollar som nya diskar med kapacitet från 1TB och uppåt.

Om man ser noga på tabellen, så kan man se att de har ett ganska högt antal IOPS för skrivning som nästan är lika med antalet IOPS för läsning. Med tanke på deras nuvarande pris, tycker jag att man bör uppmärksamma dessa SSD.

Det finns dock några särskilda aspekter:

1. De kan inte vara startbara
2. Det krävs en drivrutin för att använda dem. Drivrutiner finns praktiskt taget för allt, men för de senaste versionerna av Linux måste man kompilera dem.
3. Den optimala sektorstorleken är 4096 byte. (512 stöds också)
4. Drivrutinen kan i värsta fall använda ganska mycket RAM (vid sektorstorlek 512 byte)
5. Prestandan beror på processorhastigheten, så energibesparande funktioner är bättre att stänga av. Det är både en fördel och en nackdel, eftersom en kraftfull processor gör att enheten kan fungera än snabbare än vad som anges i specifikationerna.
6. Behöver bra kylning. För servrar borde detta inte vara ett problem.
7. Rekommenderas inte för ESXi, eftersom ESXi föredrar diskar med sektor 512N, vilket kan leda till hög minnesanvändning av drivrutinen.
8. Varumärkesversioner av dessa SSD stöds vanligtvis inte av leverantörerna upp till den senaste drivrutinen från SanDisk (mars 2019)

Jag har testat Fusion ioMemory i jämförelse med en ganska modern server-SSD, Intel P3700 PCI-E 3.0 x8 (den senare kostar cirka fyra gånger mer än Fusion med liknande kapacitet). Man kan också se hur mycket hastigheten sjunker på grund av x4-bussen.

Fusion PX600 1.3TB PCI-E 2.0 x8
Intel P3700 1.6TB PCI-E 3.0 x4

Ja, den linjära läshastigheten är tydligt begränsad hos Intel P3700. Enligt specifikationen ska den vara 2800 MB/s, men vi får 1469 MB/s. Även om man kan säga att man kan använda server-SSD PCI-E 3.0 x4 med PCI-e 2.0-bussen om man kan få tag på dem till ett rimligt pris.

Slutsatser

Disksystemen på den gamla servern med PCI-E 1.0 eller 2.0 kan optimeras genom att använda SSD:er som kan utnyttja 8 PCI-E-linjer, vilket ger en överföringshastighet på upp till 4 GB/s (PCI-E 2.0) eller 2 GB/s (PCI-E 1.0). Det är mest ekonomiskt att göra detta med moraliskt föråldrade PCI-E 2.0 SSD:er.

Det finns också enkla kompromissalternativ kopplade till att köpa en CacheCade-nyckel för LSI-kontrollrar eller att byta Adaptec-kontrollern mot en Q-version.

Och ett helt vanligt sätt är att köpa en (RAID)kontroller för SATA III så att SSD:erna kan köras i full hastighet och hantera allt som kräver hastighet.

Källa: habr.com