Wpływ pojemności na wydajność serwera

Podczas spotkania z firmą Maxtor na targach Comdex w Las Vegas, mieliśmy okazję zadać Billowi Clemmeyowi, starszemu menedżerowi ds. marketingu produktów serwerowych, wszechobecne pytanie o 15 tys. obr./min. Bill, jak zawsze, odpowiedział, że chociaż Maxtor rozważał wszystkie opcje i miał zespół pracujący nad potencjalnym „Atlasem 15k”, ich badania wskazywały, że rynek nie był gotowy na przyjęcie produktu o prędkości 15 tys. obr./min w dużych ilościach ze względu na koszty i zużycie energii. Tymczasem, argumentował, partycjonowanie dysku Atlas 10k III o pojemności 73 GB, aby wykorzystać tylko zewnętrzne 36 GB, byłoby rozwiązaniem dla tych, którzy wymagają maksymalnej wydajności. Szybkie sprawdzenie cen na HyperMicro.com wskazuje, że dysk Atlas 10k III o pojemności 73 GB kosztuje 745 dolarów. Seagate Cheetah X15-36LP kosztuje 549 dolarów. Zatem wykorzystanie 73-gigabajtowego dysku Atlas do 36 GB pamięci masowej jest zdecydowanie droższe, jeśli chodzi o stosunek ceny do pojemności.

Jak jednak będzie działać? „Krótkie” przesunięcie dysku poprzez partycjonowanie ogranicza ruch siłownika dysku do węższego pasma cylindrów. W rezultacie eliminuje to możliwość wykonywania prawdziwych pełnych ruchów i innych dużych ruchów. W tym konkretnym przypadku porównamy dysk 73 GB 10 tys. obr./min z dyskiem 36 GB 15 tys. obr./min. Partycjonowanie tego pierwszego w celu wykorzystania jego zewnętrznej pamięci 36 GB ogranicza ruch siłownika do mniej niż połowy pełnej szerokości talerza. Może to całkowicie wyeliminować zalety wyszukiwania i opóźnień, jakie oferują dyski 15 tys. obr./min.

Nasz benchmark serwerowy, Intel IOMeter , działa najlepiej, gdy ma bezpośredni dostęp do dysku. Partycjonowanie i formatowanie jednostki testowej niestety utrudnia precyzję IOMeter. Ominęliśmy ten dylemat, wykorzystując jedno z naszych najnowszych narzędzi, WinTrace32, do przechwytywania 10-minutowych prób wzorców dostępu do serwera plików i serwera WWW IOMeter, każdy przy 1, 4, 16 i 64 IO, działających na Cheetah X15-36LP. W ciągu tych 80 minut aktywności wysłano 1 184 172 żądań do Cheetah. Najbardziej wewnętrzne żądanie dotyczyło sektora 71 682 019, czyli 36.701 GB na dysku. Dlatego, gdy RankDisk odtwarza te ślady, nie występują żadne żądania poza tym punktem. Dzięki temu dokładnie ten sam dostęp do dysku zarejestrowany na Cheetah może być odtworzony na różnych dyskach. Każdy dysk o pojemności znacznie większej niż 36 GB korzysta zatem z zalet „krótkiego skoku”.

Następnie odtworzyliśmy te ślady na dzisiejszych 73-gigabajtowych dyskach SCSI: Maxtor Atlas 10k III, Seagate Cheetah 73LP i Fujitsu MAN3735. Niestety, w momencie pisania tej recenzji nie znaleźliśmy IBM Ultrastar 73LZX. Dla celów kontrolnych dorzuciliśmy również dwa 36-gigabajtowe dyski 15 tys. obr./min: IBM Ultrastar 36Z15 i Fujitsu MAM3367. Na koniec odtworzyliśmy ślady na dysku Caviar WD1200BB firmy Western Digital, aby sprawdzić, czy jego ogromna pojemność pozwala urządzeniom ATA konkurować z dyskami SCSI w domenie wielodostępnej.

Efekty pojemności Wzorzec dostępu Serwer plików web Server Głębokość kolejki 1 4 16 64 1 4 16 64 Seagate Cheetah X15-36LP 36 GB   Wynik IOMeter  157 206 292 347 160 195 271 338 % wyniku X15-36LP  N / A N / A N / A N / A N / A N / A N / A N / A Wynik IPEAK  157 207 292 346 159 196 272 337 % wyniku X15-36LP  N / A N / A N / A N / A N / A N / A N / A N / A Gain  N / A N / A N / A N / A N / A N / A N / A N / A Maxtor Atlas 10k III 73 GB   Wynik IOMeter  120 154 224 254 118 143 208 246 % wyniku X15-36LP  76.49 74.90 76.81 73.30 73.87 73.35 76.66 72.70 Wynik IPEAK  142 182 270 299 139 168 248 287 % wyniku X15-36LP  90.88 87.80 92.18 86.53 87.33 85.26 91.32 85.10 Gain  14.39 12.89 15.38 13.23 13.46 11.91 14.65 12.40 Seagate Cheetah 73LP 73 GB   Wynik IOMeter  110 146 206 239 109 136 189 229 % wyniku X15-36LP  69.94 70.61 70.39 68.82 67.96 69.58 69.72 67.66 Wynik IPEAK  131 175 251 287 135 164 230 271 % wyniku X15-36LP  83.73 84.27 85.71 82.81 84.39 83.31 84.79 80.49 Gain  13.78 13.66 15.33 13.98 16.43 13.72 15.07 12.82 Fujitsu MAN3735 73 GB   Wynik IOMeter  122 167 238 274 119 157 220 262 % wyniku X15-36LP  77.50 80.94 81.52 79.02 74.39 80.42 80.94 77.49 Wynik IPEAK  147 200 287 324 144 188 265 307 % wyniku X15-36LP  93.82 96.59 98.28 93.53 90.22 95.86 97.61 91.10 Gain  16.32 15.65 16.75 14.51 15.82 15.43 16.67 13.61 Western Digital Caviar WD1200BB 120 GB   Wynik IOMeter  76 81 103 122 71 80 105 126 % wyniku X15-36LP  48.48 39.06 35.42 35.19 44.51 40.76 38.73 37.33 Wynik IPEAK  99 103 123 140 94 101 125 144 % wyniku X15-36LP  62.92 49.44 41.96 40.59 58.71 51.62 45.83 42.67 Gain  14.44 10.38 6.54 5.40 14.19 10.86 7.09 5.34 Fujitsu MAM3367 36 GB   Wynik IOMeter  162 223 303 343 160 210 279 330 % wyniku X15-36LP  103.00 108.32 103.70 98.98 99.95 107.82 102.68 97.76 Wynik IPEAK  163 224 302 342 160 211 279 331 % wyniku X15-36LP  103.74 107.83 103.32 98.97 100.48 107.16 102.51 98.34 Gain  0.73 -0.49 -0.38 0.00 0.53 -0.66 -0.18 0.59 IBM Ultrastar 36Z15 36 GB   Wynik IOMeter  143 188 251 290 143 187 260 321 % wyniku X15-36LP  91.10 91.15 86.03 83.53 89.20 95.79 95.79 95.07 Wynik IPEAK  144 188 251 289 142 187 258 319 % wyniku X15-36LP  91.93 90.60 85.71 83.53 89.19 94.96 95.09 94.89 Gain  0.83 -0.55 -0.32 0.00 -0.01 -0.83 -0.70 -0.18

Wynik IOMeter – w IO/s, wynik dysku mierzony przez sam IOMeter. Wyniki te znajdują się obecnie w bazie danych StorageReview.com . SR Server DriveMarks to znormalizowane średnie tych wyników. Wyniki te reprezentują wzorce dostępu IOMeter dla całego dysku.

% wyniku X15-36LP – % wyniku IOMeter danego dysku w porównaniu z wynikiem Cheetah X15-36LP.

Wynik IPEAK – w IO/s, wynik dysku mierzony przez RankDisk na podstawie wzorców dostępu do serwera plików i serwera WWW IOMeter zarejestrowanych przez WinTrace32. Wyniki te reprezentują wzorce dostępu IOMeter ograniczone do działania w pierwszych 36 GB dysku.

% wyniku X15-36LP – % uzyskanego wyniku IPEAK dysku w porównaniu z wynikiem dysku, z którego zarejestrowano wzorce dostępu, czyli Cheetah X15-36LP.

Wzmocnienie – różnica między wynikiem IPEAK Score (%) a wynikiem IOMeter (%) dysku. Im większa różnica, tym większe wzmocnienie uzyskane dzięki krótkiemu impulsowi w napędzie.

Jak można się spodziewać, istnieje niewielka różnica między wynikami IOMeter a wynikami IPEAK dla dysków 36 GB. To kolejny dowód na wydajność IPEAK w rejestrowaniu i odtwarzaniu danych przesyłanych do niego, co jest tematem szerzej omówionym w tym artykule.

W zależności od dokładnego wzorca i głębokości kolejki, dyski SCSI o pojemności 73 GB i prędkości 10 000 obr./min wykazują wzrost wydajności od 12% do 17%. W przypadku wiodącego w swojej kategorii dysku Fujitsu MAN3735, wystarcza to, aby uzyskać wydajność zbliżoną do 2% wydajności dysku Cheetah X15-36LP. Dysk Maxtor Atlas 10k III również wypada dobrze, osiągając około 90% wydajności dysku X15.

Western Digital Caviar WD1200BB wypada jednak słabo. Pomimo przewagi 120 GB, jego zysk, nawet przy głębokości kolejki równej jeden, nie jest znacząco większy niż w przypadku dysków SCSI. Zyski te maleją również szybciej wraz ze wzrostem głębokości kolejki, prawdopodobnie z powodu braku kolejkowania poleceń na poziomie dysku w dyskach ATA. To pokazuje, że chociaż dyski ATA są bardzo konkurencyjne na komputerach stacjonarnych, ich stosunkowo długie czasy wyszukiwania i brak kolejkowania poleceń poważnie obniżają wydajność serwerów.

Wniosek? Chociaż częściowe partycjonowanie dysku przynosi korzyści czasowe, które wpływają na wydajność, korzyści uzyskane dzięki skróceniu czasu reakcji dysku 10 tys. obr./min nie wystarczają, aby zniwelować korzyści związane z opóźnieniami w przypadku pracy z prędkością 15 tys. obr./min. Dodajmy do tego fakt, że w przypadku 36 GB dyski 73 GB 10 tys. obr./min są droższe niż dyski 15 tys. obr./min, a zatem oczywiste jest, że jeśli potrzebujesz wydajności 15 tys. obr./min, powinieneś wybrać dysk o prędkości obrotowej 15 tys. obr./min. Jedyną zaletą dysków 10 tys. obr./min jest nieco niższa temperatura pracy – nasze pomiary na płycie górnej wskazują, że na przykład dysk Atlas 10k III jest o 3 stopnie Celsjusza niższy niż Cheetah X15-36LP.