Examen de l'accélérateur SQL OCZ ZD-XL

L'accélérateur SQL OCZ ZD-XL est une combinaison spécifique de matériel et de logiciel conçue explicitement, comme son nom l'indique, pour accélérer les bases de données SQL. ZD-XL exploite un accélérateur d'application PCIe de la série OCZ Z-Drive R4 RM en tant que couche de stockage flash combinée à une application hôte pour accélérer un volume SQL sur des disques durs ou accélérer une base de données SQL en la plaçant en flash. Son plus grand différenciateur est cependant une troisième option ; si la situation l'exige, ZD-XL peut faire les deux - accélérer un volume SQL sur la carte flash et mettre en cache de grandes bases de données qui résident sur des disques durs. 

Pour mieux comprendre ZD-XL, décomposons la solution en composants de base du matériel et des logiciels. Du côté matériel, comme indiqué, le ZD-XL exploite la gamme actuelle d'accélérateurs d'application R4 PCIe d'OCZ qui ont les condensateurs intégrés pour éviter la perte de données en cas de perte de puissance inattendue. Structurellement, il y a quelques améliorations de conception modestes, mais au total, la carte est plus ou moins la même car elle est vendue nue et dans la configuration ZD-XL. Côté logiciel, la carte dispose d'un micrologiciel spécialisé qui fonctionne avec un pilote de système hôte et le logiciel ZD-XL pour accélérer les charges de travail SQL. L'avantage net est une solution facile à installer et à déployer qui fonctionne dans un déploiement SQL existant sans qu'il soit nécessaire de remplacer ce qui fonctionne actuellement. ZD-XL peut également être déployé dans une configuration HA sur plusieurs hôtes, si une solution plus complète est requise. 

En termes de configuration de la solution d'utilisation, ZD-XL est l'un des outils d'accélération les plus flexibles du marché. Pour accélérer le chemin des données des transactions SQL, ZD-XL fait quelques choses. Tout d'abord, des volumes flash peuvent être créés sur la carte pour héberger des tables telles que tempDB et des fichiers journaux afin d'optimiser les performances d'E/S du flash. Il s'agit d'une nouvelle fonctionnalité qui n'est généralement pas disponible dans d'autres solutions de mise en cache. La plupart des applications de mise en cache nécessitent de consommer la totalité du pool de cache disponible. Bien sûr, le pain et le beurre de ZD-XL mettent en cache les points chauds présents dans les bases de données qui sont soit trop volumineuses pour tenir dans l'intégralité du flash, soit il existe d'autres problèmes qui rendent impossible le placement des bases de données entièrement en flash. L'algorithme de cache a été optimisé pour les cas d'utilisation OLTP et OLAP et est conçu pour maximiser le taux de réussite pour ces modèles d'E/S très différents. ZD-XL peut également être proactif, les administrateurs de stockage bénéficient de l'option de préchauffer le cache lorsqu'une charge de travail à forte demande peut être anticipée. Au total, la solution est fluide et peut être déployée pour répondre aux besoins d'une variété d'environnements centrés sur SQL.

ZD-XL est disponible en trois capacités, y compris un facteur de forme demi-hauteur, demi-longueur de 600 Go et pleine hauteur, 3/4 de longueur 800 Go et 1.6 To. La solution est livrée avec une garantie de trois ans et une assistance FAE/FSE dédiée. Notre unité d'examen est la capacité de 1.6 To. 

Spécifications OCZ ZD-XL

• Capacités
  • ZD-XL Demi-hauteur, mi-longueur
    • 600GB
    • 300GB
  • ZD-XL pleine hauteur, longueur 3/4
    • 800GB
    • 1.6TB
• â € <â € <NAND : Cellule multiniveaux (MLC)
• Interface : PCI Express Gen. 2 x 8
• Consommation d'énergie
  • HHHL 
    • Au ralenti : 14.5 W
    • Actif : 16 W
  • FH 3/4L
    • Au ralenti : 23 W
    • Actif : 26 W
• Température de fonctionnement: 0 ° C ~ 70 ° C
• Température de stockage: -45 ° C ~ 85 ° C
• Exigence de débit d'air : 300 pieds linéaires/minute (LFM)
• Protection contre les pannes de courant : technologie d'assurance DataWrite (alimentation de secours capacitive pour assurer le renforcement des données)
• Data Fail Recovery : récupère les données d'un maximum de blocs flash NAND par contrôleur NAND
• Protection du chemin des données : ECC : jusqu'à 55 bits corrigeables par secteur de 512 octets ; Protection de la parité des chemins de données
• Fiabilité des données : lecture du taux d'erreur sur les bits irrécupérables (UBER) 10e-17
• Cryptage des données : compatible AES 128 bits
• Alimentation requise : PCI Express 12 V et 3.3 V
• Services et assistance : 3 ans de garantie ; Support FAE/FSE dédié (comprend le support PM/ingénieur tout au long du cycle de validation)

Concevoir et construire

L'accélérateur OCZ ZD-XL utilise le Z-Drive R4 éprouvé dans l'industrie avec une refonte de la conception pour le rendre plus fort et améliorer le refroidissement. Le ZD-XL et le Z-Drive R4 utilisent tous deux la même conception à deux cartes, bien que le ZD-XL comprenne désormais un capot métallique robuste pour améliorer la rigidité et évacuer la chaleur de la carte dans le chemin de circulation d'air du serveur. Cela donne également au produit un énorme lifting, montrant une plus grande attention aux détails à mesure que l'accélérateur d'application PCIe a mûri depuis son lancement.

La conception interne de l'OCZ ZD-XL intègre huit contrôleurs LSI SandForce SF-2500, MLC NAND offrant jusqu'à 40 Po d'endurance et des condensateurs en cas de panne de courant pour transférer les données en cours vers la NAND en cas de coupure de courant. La carte de 1.6 To que nous examinons est une conception pleine hauteur, 3/4 de longueur, tandis que les versions 300 Go et 600 Go sont proposées qui sont une conception HHHL plus compacte.

Direction

Après l'installation du logiciel, la carte est immédiatement identifiée et les utilisateurs sont guidés par un assistant pour configurer ZD-XL. Le processus de configuration est conçu pour être déployé par des DBA qui comprennent SQL et comment il est utilisé dans leur environnement. La terminologie est donc adaptée à ce public et les administrateurs de base de données SQL peuvent être plus préoccupés par l'accélération des performances que par des experts en stockage flash et en optimisation du cache.

Les utilisateurs sont guidés dans le partitionnement de la carte en volume partiel flash et en volume cache partiel. Ce processus est tout à fait unique dans l'accélérateur d'application PCIe, qui a traditionnellement été une affaire de tout ou rien où le SSD ne peut pas être utilisé à la fois pour les deux fins.

Après le partitionnement de la carte, les utilisateurs passent par une étape où vous sélectionnez le volume de disque que vous souhaitez mettre en cache et sélectionnez le profil d'activité de la base de données pour affiner son algorithme de mise en cache entre OLTP et OLAP.

ZD-XL offre une fonction de préchauffage qui permet à l'administrateur de créer un fichier d'analyse pour chaque volume qui peut suivre l'activité sur une période de temps. Lorsque la routine de préchauffage est exécutée, le cache est chauffé avec des données chaudes potentielles avant que les données ne soient réellement chaudes, ce qui donne immédiatement au volume un petit coup de pouce en termes de performances plutôt que d'attendre que les algorithmes d'arrière-plan prennent effet.

Bien que la fonction de préchauffage soit agréable, elle est un peu courte du côté de la gestion, il n'y a pas d'option de planification et il n'est pas possible d'exécuter plus d'une routine de préchauffage sur un volume. Bien que ce ne soit pas encore officiel, le mot d'OCZ est qu'ils sont au courant de ces demandes de fonctionnalités et que nous verrons probablement un outil de préchauffage mis à jour qui sera plus robuste dans les révisions à venir. Les utilisateurs peuvent également sélectionner une option "volume chaud" qui est une approche plus large pour mettre en cache l'intégralité du volume sans avoir à attendre pour analyser l'activité de la base de données.

Contexte de test

Construction Laboratoire de test d'entreprise StorageReview nous permet de fournir des références pertinentes et impartiales des périphériques de stockage d'entreprise en établissant un environnement de test comparable à ce que les administrateurs informatiques rencontrent dans les centres de données réels et les déploiements sur le terrain. Le laboratoire de test d'entreprise intègre une variété de serveurs, de réseaux, de conditionnement d'alimentation et d'autres infrastructures pour concevoir des configurations réelles qui reflètent avec précision les performances des périphériques de stockage lors des examens.

Nous intégrons des détails sur notre environnement de laboratoire et nos protocoles de test dans les revues afin que les administrateurs de stockage et les responsables de l'acquisition de l'équipement puissent évaluer équitablement les conditions dans lesquelles nous avons obtenu les résultats publiés. Aucun de nos examens n'est payé ou supervisé par le fabricant de l'équipement que nous testons. Des détails supplémentaires sur le Laboratoire de test d'entreprise StorageReview et le aperçu de ses capacités de mise en réseau sont disponibles sur ces pages respectives.

Lenovo Think Server RD630

• 2 x Intel Xeon E5-2690 (2.9 GHz, 20 Mo de cache, 2 cœurs)
• Jeu de puces Intel C602
• Mémoire - 256 Go (16 x 16 Go) 1333 Mhz Micron DDR3 enregistrés RDIMM
• Windows Server standard 2012
  • 100GB Micron RealSSD P400e Démarrage SSD
• LSI 9211-4i SAS/SATA 6.0Gb/s HBA (pour les SSD de démarrage)
• Adaptateur Mellanox ConnectX-3 InfiniBand PCIe 3.0

Analyse des performances des applications

Sur le marché des entreprises, il existe une énorme différence entre la façon dont les produits prétendent fonctionner sur papier et la façon dont ils fonctionnent dans un environnement de production. Nous comprenons l'importance d'évaluer le stockage en tant que composant de systèmes plus importants, et surtout la réactivité du stockage lors de l'interaction avec les principales applications d'entreprise. Pour cela, nous avons déployé des tests applicatifs ; dans cette revue, nous avons inclus notre nouveau benchmark OLTP SQL Server.

Pour mesurer la mise en cache et les performances flash brutes de l'OCZ ZD-XL, nous avons créé un test SQL Server qui a exploité une base de données SQL Server de 1.1 To (échelle 5,000 250) et mesuré les performances à partir d'une charge légère de 20,000 utilisateurs virtuels (VU) jusqu'à une charge lourde de 16 900 VU. Le nombre de référence dans ce test est un tableau de XNUMX XNUMX Go Disques durs SAS WD Xe 10K en RAID6, qui est passé de 51.8 TPS à 250 VU à 719 TPS à 15,000 592 VU avant de chuter à 20,000 TPS à 1.2 51.8 VU. Avec ZD-XL introduit dans l'environnement avec 250 To du disque alloué à la mise en cache, les performances sont passées de 1,244 TPS à 20,000 VU à 2,500 13 TPS à 109 20,000 VU. La mise en cache a vraiment commencé à montrer un impact à une charge de 52.7 250 VU où elle a augmenté les performances de 4,205 % et a encore augmenté jusqu'à une amélioration de 20,000 % à une charge de XNUMX XNUMX VU. En mesurant les performances de la base de données entièrement en flash, nous avons mesuré l'évolution des performances de XNUMX TPS à XNUMX VU jusqu'à XNUMX XNUMX TPS à XNUMX XNUMX VU.

En nous concentrant sur la latence moyenne, notre matrice de disques durs de base est passée de 9.4 ms à 250 VU à 29 secondes à 20,000 9.1 VU. Après l'introduction de l'OCZ ZD-XL, cette latence moyenne est tombée à 250 ms à 11.3 VU et a augmenté jusqu'à 20,000 secondes à 0.3 250 VU. Avec la base de données complètement à l'intérieur du flash, les choses sont restées beaucoup, beaucoup plus rapides à l'échelle de 1.4 ms à 20,000VU et augmentant à seulement XNUMX ms à XNUMX XNUMXVU.

Benchmarks synthétiques d'entreprise

Avant de lancer chacun de nos benchmarks synthétiques d'entreprise, Laboratoire de test d'entreprise de StorageReview préconditionne l'appareil en état stable sous une charge importante de 16 threads avec une file d'attente en attente de 16 par thread. Ensuite, les appareils sont testés à des intervalles définis avec plusieurs profils de profondeur de thread/file d'attente pour montrer les performances en cas d'utilisation légère et intensive.

Tests de préconditionnement et d'état stable primaire :

• Débit (agrégat IOPS lecture + écriture)
• Latence moyenne (latence de lecture + écriture moyennée ensemble)
• Latence maximale (latence maximale de lecture ou d'écriture)
• Écart-type de latence (écart-type de lecture + écriture moyenné ensemble)

Notre analyse de l'accélérateur SQL OCZ ZD-XL en tant que périphérique flash comprend trois profils comparables à nos précédents benchmarks de stockage d'entreprise.

• 4k Aléatoire
  • 100 % de lecture et 100 % d'écriture
• 8k séquentiel
  • 100 % de lecture et 100 % d'écriture
• 128k séquentiel
  • 100 % de lecture et 100 % d'écriture

L'accélérateur SQL OCZ ZD-XL offre des avantages uniques par rapport aux autres produits de mise en cache sur le marché, qui permettent uniquement aux utilisateurs de configurer un SSD PCIe entier en tant que périphérique flash ou périphérique de mise en cache, et non les deux en même temps. OCZ a pu concevoir cette capacité à double usage dans le ZD-XL, permettant aux administrateurs d'en utiliser une partie pour mettre en cache certaines bases de données, tout en permettant à l'utilisateur d'en allouer une partie à un volume flash. Pour montrer les performances du ZD-XL à cet égard, nous avons mesuré les performances d'une section de 400 Go du disque à l'aide de notre générateur de charge de travail synthétique.

Après une longue période de préconditionnement, nous avons mesuré une vitesse de lecture 4K aléatoire de 171,984 140,778 IOPS et une vitesse d'écriture de 16 16 IOPS avec une charge lourde de 1.5T/1.8Q. La latence moyenne au cours de ce test mesurait seulement 8 ms en lecture et 161,070 ms en écriture. Avec une charge de travail séquentielle de 92,962 128, nous avons mesuré 2.1 1.1 IOPS en lecture et XNUMX XNUMX IOPS en écriture. Dans une charge de travail séquentielle de XNUMX XNUMX blocs de grande taille, nous avons constaté des vitesses de transfert supérieures à XNUMX Go/s en lecture et XNUMX Go/s en écriture.

Conclusion

L'accélérateur SQL ZD-XL d'OCZ offre une approche unique lorsqu'il s'agit d'accélérer une charge de travail très spécifique. Dans ce cas, c'est SQL, mais à long terme, le logiciel pourrait être adapté pour accélérer une variété d'applications. ZD-XL a deux composants, la carte flash PCIe et le logiciel. Alors que la carte flash R4 est très capable en elle-même, l'installation du logiciel ZD-XL est le principal différenciateur. Le logiciel est suffisamment flexible pour permettre aux administrateurs de stockage de créer des volumes directement sur la carte pour l'accélération tout en accélérant les bases de données SQL situées sur des disques durs de plus grande capacité, mais beaucoup plus lents.

L'interface graphique permet aux administrateurs de décider rapidement comment configurer ZD-XL pour leurs besoins spécifiques ; dans notre environnement, nous avons configuré le logiciel plusieurs fois et avons réussi à avancer assez rapidement sans avoir besoin de demander de l'aide. Une fois ZD-XL configuré, il n'est pas nécessaire de revoir régulièrement l'interface graphique, sauf pour exécuter des fonctionnalités avancées telles que le préchauffage d'une base de données. Dans l'ensemble, l'interface graphique est fonctionnelle mais un peu maladroite, comme ces choses ont tendance à l'être, jusqu'à ce que l'utilisateur se connecte un certain temps sur le système. Pour sa part, OCZ reconnaît les lacunes et nous a montré un aperçu de ce qui est à venir en termes de nouvelles fonctionnalités et fonctionnalités. Bon nombre de ces mises à jour concernent l'interface utilisateur et améliorent les fonctionnalités existantes telles que l'option de préchauffage.

En ce qui concerne les performances SQL, qui sont clairement la clé avec ZD-XL, dans notre environnement OLTP, nous avons constaté une amélioration de plus de 10 % par rapport à une baie WD 100K SAS. Étant donné que le passage de la boîte à l'opérationnel prend moins de 30 minutes, les administrateurs SQL ont de bonnes raisons d'être enthousiasmés par ce que ZD-XL peut offrir. Nos tests ont montré les gains mis à l'échelle sous charge, ce qui met en évidence les avantages d'injecter juste un peu de flash là où les disques durs commencent à montrer des signes d'enlisement sous le poids des transactions SQL. Bien sûr, dans les cas où un doublement des performances n'est pas suffisant, le ZD-XL permet de déplacer entièrement une base de données dans le flash de la carte PCIe, où les gains de performances sont exponentiellement supérieurs à ceux d'une simple matrice de disques durs.

Avantages

• Facile à configurer
• Peut à la fois mettre en cache une base de données et stocker une base de données entièrement en flash
• Performances SQL doublées avec ZD-XL

Inconvénients

• L'interface utilisateur est un peu maladroite
• La fonction de préchauffage nécessite plus de flexibilité

Conclusion

L'accélérateur SQL OCZ ZD-XL offre aux entreprises une augmentation considérable des performances SQL avec des modifications modestes de leur environnement existant. Les gains de performances pour SQL ont doublé sur les disques durs 10K et les bases de données qui ont besoin de plus de performances peuvent être épinglées au flash PCIe. Compte tenu de la facilité de déploiement et de la flexibilité de la configuration, ZD-XL est un compagnon digne de ceux qui cherchent à tirer le meilleur parti de leurs environnements SQL basés sur le disque dur. 

Page produit de l'accélérateur SQL OCZ ZD-XL

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