Začátkem tohoto roku jsme v naší recenzi platformy Supermicro SuperServer 1029U-TN10RT zveřejnili data o perzistentní paměti Intel Optane DC . Supermicro byl jedním z prvních, kdo přišel s podporou perzistentní paměti Intel, a tento dvouprocesorový 2U systém odvedl skvělou práci jako testovací prostředí pro perzistentní paměť. Pohled na rychlost perzistentní paměti Optane DC tradičním způsobem blokového ukládání je poučný, ale skutečnou hodnotu perzistentní paměti odhalují aplikace, které dokáží nativně využít toto nové médium a inteligentně umisťovat data do DRAM, perzistentní paměti nebo integrovaného úložiště podle potřeb aplikace. Abychom lépe pochopili výkonnostní profil perzistentní paměti Optane DC, vyzkoušeli jsme server Supermicro s využitím přední NoSQL platformy Aerospike.
Perzistentní paměťové moduly Intel Optane DC v serveru Supermicro
Co je Aerospike?
Aerospike poskytuje distribuovaný, vysoce škálovatelný, nerelační systém správy databází pro náročné úlohy čtení/zápisu zahrnující provozní data. Byl navržen tak, aby poskytoval extrémně rychlé – a předvídatelné – doby odezvy pro přístup k datovým sadám, které zahrnují miliardy záznamů v databázích o velikosti 10 až 100 TB. Aerospike pohání širokou škálu strategických aplikací, včetně prevence podvodů, digitálních plateb, doporučovacích systémů, nabídek v reálném čase a dalších. Mezi zákazníky Aerospike patří velká jména jako Adobe, Airtel, FlipKart, Kayak, Nielsen, PayPal a Wayfair.
V závislosti na případu použití a datové sadě lze Aerospike nasadit v různých konfiguracích, které optimalizují systémové prostředky pro daný případ použití. Aerospike lze spustit s daty v paměti, indexovat v paměti s daty na SSD nebo indexovat na SSD s daty na SSD. Společnost Aerospike nedávno vydala novou konfiguraci, která využívá perzistentní paměť Intel Optane DC v režimu AppDirect. Index je uložen v PMEM s daty na SSD. Tento nový režim rozšiřuje kapacitu Aerospike a zároveň zachovává výkon velmi blízký indexování v paměti s daty na SSD. Tento nový režim nejenže poskytuje latenci pod milisekundy, ale je také možný rychlý úplný restart Aerospike bez nutnosti primárního přestavování indexů.
Aplikací různých typů úloh v různých konfiguracích Aerospike je možné vyhodnotit výhody a výkon plynoucí z využití perzistentní paměti Intel Optane DC na serveru SuperMicro SuperServer. Spuštění a porovnání benchmarků s konfigurací indexu v paměti/dat na SSD a indexu v PMEM/dat na SSD poskytuje informace pro informované rozhodnutí o použití perzistentní paměti oproti DRAM. Existuje ještě jedna další konfigurace, která může poskytnout další poznatky o výkonu perzistentní paměti. Ačkoli funkce indexu v PMEM a dat v PMEM nebyla vydána, existuje způsob, jak nakonfigurovat PMEM na serveru tak, aby běžela s indexem v PMEM a spouštěla část PMEM nakonfigurovanou jako blokové zařízení, což vám poskytne představu o možnostech výkonu pro index v PMEM a data v PMEM.
Konfigurace Aerospike NoSQL
Na každou ze tří různých konfigurací byly aplikovány tři různé úlohy. Aerospike Java Benchmark vygeneroval úlohy čtení/zápisu 50/50, úlohy pouze čtení a úlohy pouze zápisu ze 4 klientských serverů. Každý test se skládal z několika fází:
- Fáze příjmu – načítání dat do databáze.
- Zahřívací fáze – Spusťte zápis po dobu dvou hodin, aby se databáze ustálila.
- Testovací fáze – Spusťte skutečnou zátěž pro test po dobu jedné hodiny.
Před spuštěním jakýchkoli testů byla vybrána vhodná sada klíčů a velikost objektu pro data. Ačkoli Aerospike nabízí širokou škálu velikostí objektů od několika bajtů do milionu bajtů, sada klíčů a velikost objektu byly vybrány za účelem procvičení hardwaru serveru a demonstrace výkonu konfigurací PMEM. Větší velikosti objektů mohou vytvořit úzké hrdlo sítě a nemohou plně demonstrovat výkon perzistentní paměti Optane DC. Proto byla pro všechny testy použita velikost objektu 440 bajtů.
Velikost sady klíčů byla omezena množstvím paměti použité pro konfiguraci indexu v paměti/dat na SSD. Konfigurace indexu v paměti byla omezena na datovou sadu 4 miliard objektů. Přestože index v PMEM dokázal zpracovat kapacitu 15.5 miliardy klíčů, pro lepší srovnání s testem indexu v paměti byly použity pouze 4 miliardy klíčů. Finální sady testů byly provedeny s indexem v PMEM a daty v PMEM. Protože server měl celkem 1.5 TB PMEM, byla pro tyto testy použita pouze miliarda klíčů.
Konfigurace hardwaru
Hardwarová konfigurace zahrnuje dvě klíčové komponenty. Jeden databázový server obsahuje perzistentní paměť Intel Optane PC. Čtyři klientské servery generují zátěž databázového serveru.
Databázový server
- Šasi – SuperMicro Ultra 1U SYS-1029U-TN10RT
- Procesor (CPU)
- 2× Intel Xeon Scalable 8268 (2.9 GHz, 24 °C)
- 2× Intel Xeon Scalable 8280 (2.7 GHz, 28 °C)
- Úložiště – 10 x Intel DC P4510 2TB NVMe SSD, 1DWPD
- DRAM – 12 x 32GB DDR4-2933
- Trvalá paměť – 12 x 128GB DDR4-2666 Intel Optane DC PMM
- Síť – 100 GbE
- OS – Fedora 29
Klientské servery
- Šasi – Dell R740xd
- CPU – 2× Intel Xeon Scalable 6130
- DRAM – 256 GB
- Síť – 2 x 25 GbE
- OS – Ubuntu – 18.04
- Software – Aerospike Enterprise 4.5.1
- Generátor zátěže – Aerospike Java Benchmark (Aerospike Java Client 4.4.0)
Výsledky výkonu Aerospike
Jak již bylo uvedeno, test jsme provedli v různých konfiguracích pracovní zátěže a také v různých umístěních indexu a databáze. Kromě toho jsme použili dvě různé sady škálovatelných procesorů Intel Xeon druhé generace . V databázovém serveru jsme spustili procesory 8268 i 8280, přičemž procesory 8280 jsou procesory Intel s nejvyšším počtem frekvencí, které podporují persistentní paměť Optane DC. Co se týče hrubé taktovací frekvence, procesory 8280 nabízejí oproti procesorům 8268 nárůst o 12 GHz, což představuje nárůst výkonu o 8.6 %. I když to není uvedeno v níže uvedených tabulkách, je třeba poznamenat, že z hlediska kvality služby byly všechny výsledky latence v testech na serveru na úrovni nebo blízko 100 % pod milisekundu.
Index v paměti, data na NVMe SSD discích
| Činnost | Propustnost operací Intel 8268 |
Propustnost operací Intel 8280 |
|---|---|---|
| Čtení/zápis 50/50 | 2,100,000 | 2,298,000 |
| Přečteno na 100 % | 2,240,000 | 2,720,000 |
| Pište na 100 % | 1,760,000 | 2,020,000 |
I když víme, že procesory 8280 nabízejí oproti modelu 8268 zlepšení hrubé taktovací frekvence o 8.6 %, hlavním cílem je zjistit, jak se to projeví ve zlepšení aplikací. U Aerospike, kdy je index uložen v paměti a data na NVMe SSD discích, jsme zaznamenali následující změny. Výkon při smíšeném čtení/zápisu 50/50 se zvýšil o 9.4 %, při 100% čtení o 21.4 % a při 100% zápisu se výkon zvýšil o 14.8 %.
Index v perzistentní paměti Optane DC, data na NVMe SSD discích
| Činnost | Propustnost operací Intel 8268 |
Propustnost operací Intel 8280 |
|---|---|---|
| Čtení/zápis 50/50 | 2,000,000 | 2,252,000 |
| Přečteno na 100 % | 2,200,000 | 2,630,000 |
| Pište na 100 % | 1,740,000 | 1,980,000 |
Jak vidíme z těchto dat, přesun indexů z DRAM do perzistentní paměti měl malý vliv na transakční výkon. V produkčním prostředí to však znamená, že protože Aerospike může pro indexy používat perzistentní paměť místo DRAM, je obnova po restartu databázového uzlu mnohem rychlejší, protože velký pool DRAM se nemusí přesouvat na SSD disky k obnově. U zařízení s vysokou hustotou paměti dochází také k úsporám nákladů, protože testované 128GB moduly perzistentní paměti Optane DC jsou podstatně levnější než 128GB moduly DIMM.
Index a data o perzistentní paměti Optane DC
| Činnost | Propustnost operací Intel 8268 |
Propustnost operací Intel 8280 |
|---|---|---|
| Čtení/zápis 50/50 | 2,600,000 | 2,866,000 |
| Přečteno na 100 % | 2,810,000 | 3,100,000 |
| Pište na 100 % | 2,120,000 | 2,210,000 |
Jak již bylo uvedeno, Aerospike oznámil, ale dosud neposkytl všeobecnou dostupnost možnosti spouštět indexy i databázi na persistentní paměti Intel Optane DC. Nicméně jsme provedli demonstraci aktuálního sestavení kódu, které to umožňuje, což ukazuje zvýšení o zhruba 33 %, neboli 600 000 operací za sekundu ve smíšeném zatížení.
Závěr
Perzistentní paměť Intel Optane DC je neuvěřitelně silnou součástí datové hierarchie. Intelova inkarnace perzistentní paměti, která se umístila mezi RAM a úložiště, konečně přináší tuto technologii do mainstreamu. Pouhý přístup k nové technologii úložiště však nestačí, aplikace, které mohou perzistentní paměť nativně využívat, budou mít obrovskou konkurenční výhodu. Flexibilita, kterou vidíme u Aerospike, ukazuje, že byli připraveni od samého začátku s podporou režimu App Direct (blokové úložiště) pro perzistentní paměť Optane DC. Dále jsou lídrem ve světě NoSQL, pokud jde o uchovávání indexů i dat na modulech perzistentní paměti. I když je to stále nově vznikající vize, první výsledky vypadají velmi slibně.
Amazon