27 Июль 2013
Теоретические обоснования целесообразности перехода на твердотельные накопители в серверах и центрах обработки данных достаточно хорошо проработаны и доступны всем интересующимся. Но в каждом частном случае, поскольку речь идет о серьезных затратах на обновление применяющихся систем, требуются дополнительные сведения. Получить их, чтобы проверить и уточнить свои предположения, можно только опытным путем.
Как и другие IT-службы, подразделение Intel IT видит одной из своих главных задач обеспечение условий, способствующих более эффективной работе и комфортной пользователей, улучшающих тот самый юзер икспириенс. Во взаимодействии используемой почтовой системы, как выяснилось, пользователи испытывали определенный дискомфорт от того, что время доставки исходящей корреспонденции бывало непостоянным и непредсказуемым. Разобраться в причинах этого явления не так уж и сложно, если посмотреть на загруженность почтового сервера. Сотрудники Intel IT провели нагрузочное тестирование применяющегося почтового сервера, оснащенного HDD-накопителями, и после анализа результатов пришли к выводу, что «узким местом» является их недостаточное быстродействие в сочетании с высоким процентом утилизации вычислительных ресурсов сервера, порядка 80%.
Раз так, то что надо сделать для ликвидации «узкого места», не надо долго придумывать — следует обеспечить более высокую производительность накопителей в операциях ввода-вывода в секунду (IOPS), а также разгрузить CPU сервера.
Кстати, конфигурация использовавшегося почтового сервера включала в себя сам двухъюнитовый сервер на Intel Xeon X5670, оснащенный шестнадцатью 2,5-дюймовыми SAS HDD со скоростью вращения 10К. Кроме того, в стойку вместе с сервером устанавливались два внешних 12-дисковых массива JBOD с 3,5-дюймовыми SAS-винчестерами на 7,2К оборотов/мин. Каждый из этих массивов тоже занимал по 2U, итого почтовый сервер с накопителями размещался в 6U стоечного пространства. Обслуживал он при этом 6000 пользовательских аккаунтов.
Чтобы повысить IOPS, можно пойти двумя путями. По-прежнему ориентируясь на HDD, использовать технику «короткого хода», заметно уменьшающую время доступа к данным, но приводящую к весьма нерациональному использованию емкости накопителей. Впрочем, последним нередко можно и пренебречь, учитывая тенденцию к снижению цен на HDD и имея в виду, что ограничение числа используемых цилиндров уменьшает износ механики приводов. Но это приемлемо, если закрыть глаза на необходимость установить в несколько раз большее число приводов, что повлечет как рост затрат на охлаждение и питание, так и повышение вычислительной нагрузки.
Другой путь решения проблемы, конечно, заключается в переходе на твердотельные накопители. Безусловное преимущество SSD перед HDD как раз и заключается в гораздо лучших показателях IOPS, в среднем времени доступа порядка 100 мкс против 10000 мкс у HDD, а также в более высоких скоростях чтения и записи. За счет этого эксплуатационные затраты в пересчете на операцию ввода-вывода у SSD получаются до 100 раз меньшими, чем в среднем характерно для высокоскоростных (15К) серверных SAS HDD. Что касается надежности, то наработка на отказ в 2 млн. часов, характерная для SSD серверного назначения, также позволяет рассчитывать сокращение связанных с обслуживанием затрат, чем при использовании HDD. Дёгтя в этот поток цифрового мёда добавляют высокая закупочная цена серверных SSD и сохраняющиеся сомнения в их надежности, а точнее, в достаточности ресурса при очень интенсивных обращениях чтения/записи. Ну, кто не рискует, тот не получает классный юзер икспириенс.
Тем не менее, вышеуказанные соображения уже не несут в себе открытий, и сделать выбор в пользу применения SSD, особенно учитывая постоянный рост переписки и потребностей в обеспечивающих ее аппаратных ресурсах, не так уж сложно. Другое дело, что обновление сервера будет стоить немало, да еще и оптимальную конфигурацию, «правильные» компоненты надо подобрать. Так что умозрительные заключения сами по себе, а проверка выбранной концепции требуется. Собственно, она и была проведена сотрудниками Intel IT.
Для проверки правильности концепции перехода с HDD на SSD в почтовом сервере была собрана новая конфигурация, состоящая из такого же, как и в применяющейся, сервера на Intel Xeon X5670 форм-фактора 2U, допускающего установку до 24 2,5-дюймовых накопителей. Вместо применявшихся в нем раньше 16 HDD в него установили тоже 16 SSD, а именно накопителей серии Intel SSD DC 3700 суммарной емкостью 400 ГБ. По расчетам, в использовании внешних массивов необходимость отпала.
Итак, первым очевидным итогом стало уменьшение занимаемого почтовым сервером пространства в стойке с 6U до 2U. А вот как он справится с нагрузкой после уменьшения количества накопителей с 40 до 16 единиц, предстояло выяснить. И было решено провести испытания «новичка» не только при существующей, но и при удвоенной нагрузке, чтобы убедиться, что на будущее этой конфигурации тоже хватит. Итоги анализа полученных при тестировании данных приведены в таблице:
Итак, переход на SSD в почтовом сервере, как показала проверка концепции, позволяет сократить с 40 до 16 число накопителей и отказаться от внешних массивов; существенно сэкономить пространство в стойке; обеспечивает более простое конфигурирование и администрирование; возрастает производительность системы, пользователям становится комфортнее с ней работать; загруженность процессора остается значительно более низкой даже при двукратном увеличении числа обслуживаемых пользователей; экономится почти 80% электроэнергии; среднегодовые затраты в расчете на 1 пользователя снижаются на 6%, а при увеличении числа обслуживаемых аккаунтов до 12000 экономия достигает уже 53%.
Проведенная Intel IT проверка концепции, таким образом, подтвердила целесообразность обновления почтовых серверов с переходом на SSD. Подтверждается и оправданность применения SSD с целью устранения «узких мест» в ЦОД'ах, вызванных недостаточной IOPS-производительностью систем хранения данных, базирующихся на HDD. Например, такие ситуации могут возникать при
В подобных случаях применение серверных SSD способно оказаться наиболее простым и эффективным способом решения проблемы.
© IT Galaxy
Как и другие IT-службы, подразделение Intel IT видит одной из своих главных задач обеспечение условий, способствующих более эффективной работе и комфортной пользователей, улучшающих тот самый юзер икспириенс. Во взаимодействии используемой почтовой системы, как выяснилось, пользователи испытывали определенный дискомфорт от того, что время доставки исходящей корреспонденции бывало непостоянным и непредсказуемым. Разобраться в причинах этого явления не так уж и сложно, если посмотреть на загруженность почтового сервера. Сотрудники Intel IT провели нагрузочное тестирование применяющегося почтового сервера, оснащенного HDD-накопителями, и после анализа результатов пришли к выводу, что «узким местом» является их недостаточное быстродействие в сочетании с высоким процентом утилизации вычислительных ресурсов сервера, порядка 80%.
Раз так, то что надо сделать для ликвидации «узкого места», не надо долго придумывать — следует обеспечить более высокую производительность накопителей в операциях ввода-вывода в секунду (IOPS), а также разгрузить CPU сервера.
Кстати, конфигурация использовавшегося почтового сервера включала в себя сам двухъюнитовый сервер на Intel Xeon X5670, оснащенный шестнадцатью 2,5-дюймовыми SAS HDD со скоростью вращения 10К. Кроме того, в стойку вместе с сервером устанавливались два внешних 12-дисковых массива JBOD с 3,5-дюймовыми SAS-винчестерами на 7,2К оборотов/мин. Каждый из этих массивов тоже занимал по 2U, итого почтовый сервер с накопителями размещался в 6U стоечного пространства. Обслуживал он при этом 6000 пользовательских аккаунтов.
Чтобы повысить IOPS, можно пойти двумя путями. По-прежнему ориентируясь на HDD, использовать технику «короткого хода», заметно уменьшающую время доступа к данным, но приводящую к весьма нерациональному использованию емкости накопителей. Впрочем, последним нередко можно и пренебречь, учитывая тенденцию к снижению цен на HDD и имея в виду, что ограничение числа используемых цилиндров уменьшает износ механики приводов. Но это приемлемо, если закрыть глаза на необходимость установить в несколько раз большее число приводов, что повлечет как рост затрат на охлаждение и питание, так и повышение вычислительной нагрузки.
Другой путь решения проблемы, конечно, заключается в переходе на твердотельные накопители. Безусловное преимущество SSD перед HDD как раз и заключается в гораздо лучших показателях IOPS, в среднем времени доступа порядка 100 мкс против 10000 мкс у HDD, а также в более высоких скоростях чтения и записи. За счет этого эксплуатационные затраты в пересчете на операцию ввода-вывода у SSD получаются до 100 раз меньшими, чем в среднем характерно для высокоскоростных (15К) серверных SAS HDD. Что касается надежности, то наработка на отказ в 2 млн. часов, характерная для SSD серверного назначения, также позволяет рассчитывать сокращение связанных с обслуживанием затрат, чем при использовании HDD. Дёгтя в этот поток цифрового мёда добавляют высокая закупочная цена серверных SSD и сохраняющиеся сомнения в их надежности, а точнее, в достаточности ресурса при очень интенсивных обращениях чтения/записи. Ну, кто не рискует, тот не получает классный юзер икспириенс.
Тем не менее, вышеуказанные соображения уже не несут в себе открытий, и сделать выбор в пользу применения SSD, особенно учитывая постоянный рост переписки и потребностей в обеспечивающих ее аппаратных ресурсах, не так уж сложно. Другое дело, что обновление сервера будет стоить немало, да еще и оптимальную конфигурацию, «правильные» компоненты надо подобрать. Так что умозрительные заключения сами по себе, а проверка выбранной концепции требуется. Собственно, она и была проведена сотрудниками Intel IT.
Для проверки правильности концепции перехода с HDD на SSD в почтовом сервере была собрана новая конфигурация, состоящая из такого же, как и в применяющейся, сервера на Intel Xeon X5670 форм-фактора 2U, допускающего установку до 24 2,5-дюймовых накопителей. Вместо применявшихся в нем раньше 16 HDD в него установили тоже 16 SSD, а именно накопителей серии Intel SSD DC 3700 суммарной емкостью 400 ГБ. По расчетам, в использовании внешних массивов необходимость отпала.
Итак, первым очевидным итогом стало уменьшение занимаемого почтовым сервером пространства в стойке с 6U до 2U. А вот как он справится с нагрузкой после уменьшения количества накопителей с 40 до 16 единиц, предстояло выяснить. И было решено провести испытания «новичка» не только при существующей, но и при удвоенной нагрузке, чтобы убедиться, что на будущее этой конфигурации тоже хватит. Итоги анализа полученных при тестировании данных приведены в таблице:
Итак, переход на SSD в почтовом сервере, как показала проверка концепции, позволяет сократить с 40 до 16 число накопителей и отказаться от внешних массивов; существенно сэкономить пространство в стойке; обеспечивает более простое конфигурирование и администрирование; возрастает производительность системы, пользователям становится комфортнее с ней работать; загруженность процессора остается значительно более низкой даже при двукратном увеличении числа обслуживаемых пользователей; экономится почти 80% электроэнергии; среднегодовые затраты в расчете на 1 пользователя снижаются на 6%, а при увеличении числа обслуживаемых аккаунтов до 12000 экономия достигает уже 53%.
Проведенная Intel IT проверка концепции, таким образом, подтвердила целесообразность обновления почтовых серверов с переходом на SSD. Подтверждается и оправданность применения SSD с целью устранения «узких мест» в ЦОД'ах, вызванных недостаточной IOPS-производительностью систем хранения данных, базирующихся на HDD. Например, такие ситуации могут возникать при
• виртуализации ЦОД, когда множество виртуальных машин создает для СХД высокую нагрузку по случайным обращениям к данным;
• HPC-вычислениях, когда причиной недостаточной утилизации вычислительных ресурсов оказывается ограниченная производительность СХД;
• обработке Big Data, где пограничные серверы нуждаются в быстродействующих накопителях для обеспечения сбора и анализа больших объемов непрерывно поступающих структурированных и неструктурированных данных;
• облачных вычислениях, где, как и при виртуализации, множество виртуальных машин порождает серьезную нагрузку по случайному вводу-выводу, для которой латентность HDD оказывается слишком высокой.
В подобных случаях применение серверных SSD способно оказаться наиболее простым и эффективным способом решения проблемы.
Дополнительная информация: Improving Email Application Server Performance with Intel® Solid-State Drives
© IT Galaxy
