Разделы

Техника

Чем отличается производительность СХД на базе процессоров «Эльбрус» и Intel

В последнее время в новостях все чаще появляется информация о решениях на отечественных процессорах, особенно на одном из самых известных — «Эльбрусе». Вот и в «Рэйдикс» решили не отставать и создать решение на базе процессора «8С» и его новой модификации «8СВ». Так как компания специализируется на высокопроизводительных системах хранения данных, специалистам было интересно сравнить, насколько система на процессоре «Эльбрус» будет конкурентоспособной по сравнению с решением на процессорах от Intel. В прошлом месяце исполнительный директор «Рэйдикс» Сергей Разумовский уже освещал этот вопрос на форуме «Российский софт», ну а теперь пришло время детальной публикации.

Конфигурация тестового полигона

Чтобы тесты были максимально объективными, в «Рэйдикс» по возможности использовали одинаковые комплектующие в серверных платформах. В качестве управляющего контроллера системы хранения данных выступали два сервера: один — на базе процессора «Эльбрус-8СВ», а второй — на базе Intel Xeon E5-2620v4. В таблице 1 приведена подробная конфигурация данных платформ.

Таблица 1. Спецификации серверов

Компонент «Эльбрус» Intel
1 Платформа DEPO AIC SB302-LB2
2 Материнская плата AIC Libra
3 Центральный процессор Эльбрус-8СВ Intel Xeon E5-2620v4
4 Оперативная память 64GB DDR4 2133 64GB DDR4 2133
5 SAS-контроллер Broadcom 9400-8i8e Broadcom 9400-8i8e
6 SAN-порты FC Qlogic QLE2672 FC Qlogic QLE2672
7 Сетевые порты 1GbE Intel based 1GbE Intel based

К контроллерам была подключена одна и та же дисковая полка Supermicro SC216BE2C-R741JBOD, рассчитанная на установку 24 дисков формата 2.5”. В полку были установлены 20 дисков WDHGST Ultrastar C15K600 объемом 600 ГБ. Выбор таких дисков обусловлен тем, что в ходе этих тестов будет тестироваться RAID-«движок», оптимизированный для работы с HDD и входящий в состав RAIDIX 5.1.

В качестве клиента будет выступать сервер AIC SB301-LB2 в такой же конфигурации, как и контроллер СХД.

Анализ возможностей серверных платформ

Платформа на «Эльбрус-8СВ»

Здесь стоит остановиться на серверных платформах и разобрать теоретический максимум их производительности. Начнем с платформы на отечественном процессоре «Эльбрус-8СВ».

Технические характеристики процессора «Эльбрус-8СВ»
Архитектура Эльбрус, версия 5
Количество ядер 8 ядер
Количество потоков 8
Тактовая частота 1500 МГц
Кэш-память L1: 64 КБ данные + 128 КБ команды в каждом ядре
L2: 512 КБ в каждом ядре, 4 МБ суммарно
L3: 16 МБ в процессоре
Оперативная память DDR4-2400, 128 ГБ на процессор

Материнская плата поддерживает 6 слотов PCIe, однако лишь версии PCIe 2.0. Таким образом, установленный адаптер SAS Broadcom 9400-8i8e будет работать только вполовину своих возможностей, а максимальная производительность дисковой подсистемы не превысит 4 ГБ/с.

FC-адаптер подключен к такому же по характеристикам слоту — PCIe 2.0 x8. Соответственно, его скорость также не превысит 4 ГБ/с.

Платформа на Intel

А вот что предоставляет собой платформа на базе Intel. Процессор E5-2620v4 — не самый новый, выходящий из употребления, но для заявленных целей его производительности достаточно.

Технические характеристики процессора Intel E5-2620v4
Количество ядер 8
Количество потоков 16
Базовая тактовая частота процессора 2,10 ГГц
Максимальная тактовая частота в режиме Turbo 3,00 ГГц
Кэш-память 20 MB Intel SmartCache
Оперативная память DDR4 2400, до 1,5 ТБ

В сервер на базе Intel, как и в случае с «Эльбрус-8СВ», были установлены SAS-адаптер Broadcom 9400-8i8e и FC Qlogic QLE2672. Но, в отличие от отечественной платформы, Intel поддерживает PCIe 3.0. Следовательно, теоретический максимум для дисковой подсистемы и подключения инициатора составит 7,88 ГБ/с.

Тестирование

Для понимания того, как система поведет себя в разных условиях, необходимо провести несколько тестов с разными типами нагрузки. Сами тесты проходили в несколько этапов:

1. Определение производительности одного диска.

2. Определение производительности всех дисков.

3. Тестирование локальной производительности разными паттернами.

4. Тестирование с инициатором по протоколу FC.

Для тестов был использован Flexible IO Tester (FIO). Конфигурационный файл, который при этом применялся, приведен ниже. В квадратных скобках указаны изменяемые параметры от теста к тесту.

[global]

blocksize=[4k, 1M]

direct=1

iodepth=32

ioengine=libaio

numjobs=[1,8]

offset_increment=10G

runtime=120

rw=[rw,randrw]

rwmixread=[0,70]

rwmixwrite=[0,30]

group_reporting

Для тестов на сервере с «Эльбрус-8СВ» была установлена новая версия «RAIDIX 5.1 – Эльбрус». Такая же версия будет использоваться и для тестирования системы на базе Intel E5-2620.

RAIDIX 5.1 позволяет создавать различные типы RAID-массивов и предоставлять блочный и файловый доступ к данным. В версии под «Эльбрус-8СВ» поддерживается доступ по iSCSI и FC, а также по протоколам файлового доступа SMB, NFS, FTP.

Для данных тестов был выбран блочный доступ, протестирована локальная производительность, а также рассмотрена производительность по FC 16Gbit.

Производительность одного диска

Для понимания предела производительности дисковой подсистемы сначала было проведено тестирование единичного диска.

Таблица 2. Производительность единичного диска на «Эльбрус-8СВ»

Numjob / io-depth sr 1M, MB/s sw 1M, MB/s rr 4k, IOPS rw 4k, IOPS mix 70/30 4K, IOPS
1/32 249 248 482 733 R=383 W=163
8/32 242 192 662 675 R=371 W=161

Производительность одного диска практически соответствует значениям, заявленным в спецификации.

Производительность 20 дисков

После определения средней производительности одного диска можно протестировать все диски одновременно без объединения их в RAID-массив. Результаты этого теста дают понимание максимальной производительности, которую можно получить от системы. Выше головы, как говорится, не прыгнешь.

Таблица 3.Производительность 20HDD на Эльбрус-8СВ

Numjob / io-depth sr 1M, MB/s sw 1M, MB/s rr 4k, IOPS rw 4k, IOPS mix 70/30 4K, IOPS
8/32 3382 2715 12,9k 13k R=6831 W=2926

Производительность всех 20 дисков — на уровне 3 ГБ/с, что вполне приемлемо и позволяет перейти к тестированию RAID-6. На данный момент это наиболее часто используемый RAID для HDD-дисков. К тому же RAIDIX всегда показывал себя лучшим образом на массивах с четностью.

Производительность RAID-6 из 20 дисков

Для «Рэйдикс», как для производителя ПО для построения систем хранения данных и разработчика высокопроизводительных алгоритмов расчета рейдов, самое интересное — узнать, как «Эльбрус» справляется с расчетами контрольных сумм в рейдах, а именно — какой будет производительность на одинаковом наборе дисков.

Для этого из 20 установленных дисков был создан инициализированный RAID-6, а также включена оптимизация для работы с операциями случайного чтения и записи.

Ниже приведены результаты тестов для RAID-6 на «Эльбрусе-8СВ» и на Intel E5-2620 (таблица 4).

Таблица 4. Производительность RAID6 на RAIDIX 5.1 на 20HDD на Эльбрус-8СВ и Intel E5-2620

ЦПУ Numjob / io-depth sr 1M, MB/s sw 1M, MB/s rr 4k, IOPS rw 4k, IOPS mix 70/30 4K, IOPS
Эльбрус-8СВ 8/32 3022 2220 3019 1180 R=1828 W=786
Intel E5-2620 8/32 2400 2560 4336 1043 R=1755 W=750
:
Рисунок 1.Сравнение производительности последовательного доступа для «Эльбрус-8СВ» и Intel E5-2620
:
Рисунок 2.Сравнение производительности случайного доступа для «Эльбрус-8СВ» и Intel E5-2620

Как видно по результатам тестов, локальная производительность, за исключением случайного чтения, практически одинаковая.

Производительность RAID-6i с инициатора по FC 16Gbit

В качестве протокола блочного доступа к СХД под управлением RAIDIX 5.1 был выбран FC 16Gbit, так как этот протокол является одним из самых распространенных в практике построения SAN-cетей. В таблице 5 и ниже в графиках приведены результаты тестов.

Таблица 5. Результаты fio (RAID6i, через инициатор)

ЦПУ Numjob / io-depth sr 1M, MB/s sw 1M, MB/s rr 4k, IOPS rw 4k, IOPS mix 70/30 4K, IOPS
Эльбрус 8/32 1640 1647 3089 1106 R=1780 W=780
Intel E5-2620 8/32 1566 1545 3679 1602 R=1689 W=766

Обе СХД способны утилизировать канал в 16Gbit и показывают схожую производительность.

:
Рисунок 3. Сравнение производительности случайного доступа с инициатора к RAIDIX 5.1 для «Эльбрус-8СВ» и IntelE5-2620

Система на базе Intel обходит «Эльбрус» на операциях случайного доступа, но о каком-то разгроме отечественного процессора говорить не приходится.

:
Рисунок 4. Сравнение производительности последовательного доступа с инициатора к RAIDIX 5.1 для «Эльбрус-8СВ» и Intel E5-2620

Выводы

По результатам тестов можно сделать вывод о том, что процессор «Эльбрус-8СВ» успешно решает задачу построения системы хранения данных и позволяет получать достойные результаты на HDD.

Результаты тестирования решения, построенного на базе высокопроизводительного «движка» RAIDIX ERA и оптимизированного для работы с NVMe-накопителями, будут обнародованы позднее.

Короткая ссылка