ИНФОРМАЦИЯ

Оценка производительности накопителей малого форм-фактора (2.5″)

Введение

Выбор дисковой подсистемы сервера следует производить под конкретные задачи и нагрузку. Так или иначе с ним сталкиваются администраторы и операторы, заказчики и конечные пользователи. Эта задача актуальна, нам часто задают вопросы вида:

  • Что лучше: объём или производительность?
  • Где нужны высокие обороты, а где — нет?

В предыдущей статье SAS vs SATA — выбор дисковой подсистемы мы давали сравнительные характеристики жёстким дискам с интерфейсом SAS скоростью вращения шпинделя 15000 об/мин и интерфейсом SATA с 7200 об/мин. С тех пор прошло некоторое время, обновились интерфейсы, появились новые семейства накопителей. В производстве накопителей для серверов и систем хранения данных наблюдается переход на малый форм-фактор (small form factor). Практически все новые разработки SAS-дисков ведутся в размере 2.5″.
Появились SATA-диски размера 2.5″ корпоративного класса со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин. Существенно возрос интерес к накопителям SSD.

Как ориентироваться среди этого многообразия дисков, как определить какой диск для Ваших целей наболее целесообразен — ответы на эти вопросы вместе с тестированием накопителей форм-фактора 2.5″ и являются основными целями данной статьи.

Подготовка

Испытуемые образцы дисков

Сравнение ведётся дисков различных технологий. Поэтому мы не делаем акцент на фирме-производителе и/или конкретной модели диска. Каждый выбор сделан в пользу успешной модели с более чем достаточным набором характеристик.

  1. Intel MLC SSD 520-series 60GB SATA-III SSDSC2CW060A3 fw: 400i
  2. Seagate SAS-II 300GB 15000rpm ST9300653SS fw: 0004
  3. Toshiba SAS-II 900GB 10000rpm AL13SEL900 fw: 6101
  4. Seagate Constellation.2 1TB SATA-III ST91000640NS fw: SN03
  5. Seagate Momentus 5400.6 250GB SATA-II ST9250315AS fw: 0001SDM1 *
Note
Жёсткий диск семейства Seagate Momentus предназначен, в основном, для использования в переносных компьютерах и не является серверным компонентом. Мы не используем такие диски в конфигурациях серверов и систем хранения данных. В данной статье он используется лишь для сравнения, как носитель базово-минимальных показателей производительности.

Оборудование в стенде

Методика тестирования

Для испытаний мы используем синтетическую нагрузку пяти шаблонов: потоковое чтение, потоковая запись, случайное чтение, случайная запись, комбинированные случайные операции из 66% чтения и 34% записи — аналог нагрузки, создаваемой базой данных или почтовым сервером.

  • для чистоты эксперимента операционная система установлена на сторонний диск, подключённый к встроенному контроллеру AHCI;
  • область тестирование — весь объём диска;
  • отключена любая возможная буферизация SCSI;
  • прямой доступ к каждому сектору диска без какой-либо файловой системы и её ограничений;
  • тестирование по каждому шаблону ведётся блоками размером от 2КБ до 256КБ;
  • величина дисковой очереди установлена в значение 256;
  • тестирование ведётся поочерёдно: в единицу времени нагружен только один диск.

Пользователи ОС linux могут повторить подобный эксперимент, выполнив несложный скрипт:

for DEV in sda sdb sdc sdd sde
 do for RW in read write randread randwrite randrw
  do for BS in 2k 4k 8k 16k 32k 64k 128k 256k
   do fio --ioengine=libaio --iodepth=256 --direct=1 --filename=/dev/"$DEV"
    --name="$DEV"_"$RW"_"$BS" --rw="$RW" --bs=$BS --rwmixread=66
   done
  done
 done

, где:

  1. DEV — тестируемое устройство, например: sda, sdc;
  2. BS — размер блока, перебирается последовательно от 2КБ до 256КБ;
  3. RW — шаблон нагрузки;
  4. iodepth — значение дисковой очереди;
  5. direct — задаёт прямой доступ к диску;
  6. rwmixread — задаёт процент операций чтения в комбинированных операциях.

Результаты

Для наглядности мы отобразили результаты тестирований в виде графиков. Подробный отчёт вы можете просмотреть в [app_a].

Диски условно разделены на группы по интерфейсу: SATA-группа, SAS-группа.

Последовательные операции

Как показала практика, диски SAS с частотами вращения шпинделя в 10000 и 15000 об/мин не имеют существенных отличий в производительности на последовательных операциях: как на чтении, так и на записи.

Внутри SATA-группы диск с 7200 об/мин. стабильно опережает диск с 5400 об/мин. примерно на 40% как в чтении, так и в записи.

А накопитель SSD, лидировавший на чтении со средним результатом в 270 МБ/с, в записи сравним с SAS-дисками, а на больших блоках немного уступает им.

Случайные операции

Ввиду большого отрыва SSD диска, мы исключаем столбец его результатов из графиков и приводим их в числах внизу.

На случайных операциях появляется отрыв 20-25% SAS-диска 15000 об/мин от 10000 об/мин на чтении, который сокращается до 10-15% на комбинированных операциях и 5-7% на записи.

Внутри SATA-группы отрыв диска с 7200 об/мин увеличивается до 60-65%.

SSD-накопитель уверенно лидирует на всех случайных операциях.

Выводы

Выбирая накопитель под конкретные задачи, следует оценивать соотношение производительности, надёжности и стоимости.

При высоких нагрузках со случайным характером и небольшим размером оперируемых данных (веб-сервер, почтовый сервер, сервер базы данных,
том с операционной системой, системы помощи принятия решений) эффективным решением будет SSD-накопитель. Отрыв в производительности до 60 раз по сравнению с дисками SAS перекрывает затраты.

Для многих небольших предприятий, возможно, будет достаточно только дисков SAS или гибридного SSD-SAS массива. Ведущие разработчики современных RAID-контроллеров предлагают технологии MaxCache и CacheCade. Их назначение одно: дифференцирование данных по частоте использования и раздельное их хранение на SSD и HDD накопителях. Технологии позволяют увеличить производительность HDD-массива за счёт SSD-диска с небольшими затратами.

Если в ваших задачах преобладают последовательные операции и операции записи (такие как традиционные потоковые нагрузки: серверы видеонаблюдения или видеоконференций, журнал web- или SQL-сервера, аудио- и видеохранилища), то использование SSD-накопителя может быть неэффективным. Да, последний имеет некое преимущество даже на потоковых операциях. Но прирост производительности в 40-50% не оправдывает
разности затрат в 10 и более раз.

Далее, критерий объёма. SATA-диски имеют сбалансированные совокупные показатели стоимости объёма данных. Если ваши цели — хранение и обработка больших объёмов данных (мультимедийные потоки, файловые хранилища) при умеренных затратах, то выбор в пользу SATA-дисков будет оптимальным.

Appendix A: Полные результаты тестирований в таблицах

Table 1. Последовательное чтение, МБ/с

Диск/Блок

2КБ

4КБ

8КБ

16КБ

32КБ

64КБ

128КБ

256КБ

SSDSC2CW060A3

239,59

266,16

272,75

273,04

272,53

274,22

274,13

274,66

ST9300653SS

171,66

189,13

189,18

189,24

189,29

189,25

189,25

189,24

AL13SEL900

173,17

186,48

186,44

186,47

186,53

186,50

186,50

186,56

ST91000640NS

107,93

107,91

107,82

107,86

107,85

107,94

107,93

107,90

ST9250315AS

74,11

69,25

75,68

72,59

75,74

76,15

76,05

76,15

Table 2. Последовательная запись, МБ/с

Диск/Блок

2КБ

4КБ

8КБ

16КБ

32КБ

64КБ

128КБ

256КБ

SSDSC2CW060A3

147,19

185,91

184,30

184,51

182,24

174,29

144,08

89,37

ST9300653SS

152,48

188,13

188,26

188,60

188,73

189,02

188,89

188,90

AL13SEL900

115,89

185,23

185,65

185,31

185,32

185,37

185,28

185,27

ST91000640NS

107,29

106,95

107,67

107,43

107,49

107,57

107,64

107,72

ST9250315AS

70,58

74,41

74,17

74,56

74,81

74,87

74,95

74,99

Table 3. Случайное чтение, операций ввода-вывода/с

Диск/Блок

2КБ

4КБ

8КБ

16КБ

32КБ

64КБ

128КБ

256КБ

SSDSC2CW060A3

16070

16354

11559

9425

6735

4298

2451

1218

ST9300653SS

554

556

543

527

496

453

387

289

AL13SEL900

449

450

437

425

400

368

322

246

ST91000640NS

244

245

243

235

224

205

176

137

ST9250315AS

148

147

146

144

137

127

111

90

Table 4. Случайная запись, операций ввода-вывода/с

Диск/Блок

2КБ

4КБ

8КБ

16КБ

32КБ

64КБ

128КБ

256КБ

SSDSC2CW060A3

7514

14995

8100

5192

2801

1244

628

207

ST9300653SS

400

403

391

387

369

344

301

243

AL13SEL900

379

370

371

362

349

316

280

215

ST91000640NS

215

217

210

207

199

184

162

130

ST9250315AS

132

129

131

125

123

114

100

82

Table 5. Случайные чтение-запись 66/34%, операций ввода-вывода/с

Диск/Блок

2КБ

4КБ

8КБ

16КБ

32КБ

64КБ

128КБ

256КБ

SSDSC2CW060A3

12 517

13 222

9 792

6 078

3 613

2 041

1 024

503

ST9300653SS

475

476

471

462

440

406

347

271

AL13SEL900

415

410

406

394

376

348

302

228

ST91000640NS

237

241

240

233

223

206

172

136

ST9250315AS

141

138

139

133

128

121

105

86

НОВОСТИ

Последние новости