Když konvenční disky nestačí tempu vašich aplikací

Když konvenční disky nestačí tempu vašich aplikací EMC Jaroslav Vašek Account technology consultant

© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

1

EMC – vždy první na trhu s evolučními technologiemi v oblasti diskových polí

1

1

1

1

1

5.25” Disks

3.5” Disks

FC Disks

ATA Disks

Flash Disks

1990

1994

1997

2003

2008

st

WITH

st

WITH


st

WITH

st

WITH

st

WITH

2

Evoluce HDD za posledních 28 let Kapacita pevných disků vzrostla z 1GB na 1TB – 14 palcový 1GB 3380, 3600 RPM -> 3.5 palcový 1 TB FC, 7200 RPM – 1000x více….

Zvýšení propustnosti rozhraní pevných disků z 3 MB/s na 4Gb/s – Mainframe BMC 3.0 MB/sec Bus&Tag -> Open System 4Gb (400 MB) FC – 133x větší propustnost

Vyhledávací a rotační latence se změnila z 24ms na 6ms – 3380 – 3600 RPM disk (16ms +8ms) -> 3.5 in 15K RPM disk (4ms +2ms) – Pouze 4násobné zlepšení náhodných operacích při použití 8KB bloku


3

Klíčové parametry ovlivňující výkon konvenčních disků Seek time – čas potřebný pro nastavení čtecích a zápisových hlaviček

Rotational Latency – specifikuje potřebný čas pro nastavení datové oblasti pod čtecí nebo zápisovou hlavičku


4

Anatomie Enterprise Flash Drive

Dual-Ported FC Interface

Multiple Parallel I/O Channels

Controller Logic

Non-Volatile SLC NAND Flash Firmware

DDR SDRAM w/SPS

• Interface Protocol • Media Management • Error Detection & Correction

Dostupnost Spolehlivost

Výkon

První Enterprise Flash Drive na trhu © Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

5

Enterprise Flash Drive - Spolehlivost Očekávaná životnost je vyšší než-li u konvenčních pevných disků Spolehlivost na úrovni zařízení – – – – –

Duální FC rozhraní Integrated DRAM power destage protection Multi-bit ECC – oprava chyb Integrovaný termální senzor Rozšířený SMART mechanismus

NAND – Spolehlivost na úrovni logiky – SLC NAND technologie garantuje min 100,000 přepisů s 1-bit ECC Praxe potvrzuje 300,000Æ2,000,000 přepisů Multi-bit ECC

– Dynamické pře-mapování vadných bloků Stejný přístup jako u konvečních HDD

– SDRAM cache buffer pro optimalizace zápisových operací Symmetrix DMX-4 I/O je sladěn s optimální velikostí bloku EFD

Wear-Leveling-Regulace opotřebení – Hrubá kapacita vs. hrubá NAND kapacita 73 GB použitelná = 128 GB hrubá 146 GB použitelná = 256 GB hrubá

– Statická a dynamická regulace opotřebení Zápisy a přepisy jsou re-alokovány na méně opotřebený fyzický NAND blok


6

Rozdíl mezi SSD a Enterprise Flash Drives SSD

EFD

•Multi-lever cell (MLC) NAND nebo NOR

•Singl level cell (SLC) NAND

•Ukládají do paměťové buňky více, než-li jeden Bit

•Ukládají jeden datový bit do paměťové buňky

•Optimalizované pro provoz „jednou zapsat a mnohokrát přečíst“

•Duální FC porty

•Optimalizováno pro výkon čtení, průměrný výkon pro zápis

•Vyšší propustnost

•Více kanálový paralelní IO přístup

•Zřídka podporují optimalizaci opotřebení

•Rozšířená správa opotřebení

Příklad: USB disky, MP3 přehrávače, PC disky

Příklad: EMC EFD


7

Výkon Enterprise Flash Disků Výrazně nižší Response Time i pro smíšený typ zátěže OLTP2 profile: 20% random read hit 8 Kb KB 45% random read miss 8 Kb KB 15% random write 8 KB Kb 10% seq read 64 Kb KB KB 10% seq write 64 Kb

HDD 14 RAID Groups (112 disků)

Flash drive 1 RAID Group (8 disků)


8

Oracle Automatic Workload Repository (AWR)

Symmetrix DMX-4

AWR Report Analysis

32 X 15K FC Disky

Oracle 10g – ASM - Linux

15K 15K 15K 15K FC FC FC FC 15K 15K 15K 15K FC FC FC FC

Event db file sequential read

15K 15K 15K 15K FC FC FC FC

CPU time

15K 15K 15K 15K FC FC FC FC

library cache pin


Wait

Time(s)

546,872

6,764

Ave Wait % Total (ms) Call Time 12

263

96.6

Wait Class User I/O

3.8

44

16

366

.2

Concurrency

SGA: Allocation forcing component growth

1,118

12

11

.2

Other

SQL *Net more data to client

1,347

2

2

.0

System I/O


Velký počet náhodného čtení způsobuje až 12 ms response time


9

Oracle Automatic Workload Repository (AWR)

AWR Report Analysis

Symmetrix DMX-4

Oracle 10g – ASM - Linux

8 x EFD Flash Drive

Event

Flash Drive

db file sequential read

Flash Drive

CPU time

Flash Drive

library cache pin

Flash Drive

SGA: Allocation forcing component growth

Flash Drive

SQL *Net more data to client

Flash Drive Flash Drive


Wait

Time(s)

11,746,1 45

16,681

Ave Wait % Total (ms) Call Time 1

5,283

83.8

Wait Class User I/O

26.5

408

283

694

1.4

Concurrency

4,495

49

11

.2

Other

714,421

39

0

.2

Network

Redukce Response time na 1ms 10

Flash Drive % Improvement

5

6

399%

3

4

296%

175%

2

129% 72%

5% 10 % 15 % 20 % 25 % 30 % 35 % 40 % 45 % 50 % 55 % 60 % 65 % 70 % 75 % 80 % 85 % 90 % 95 % 10 0%

0

0%

0%

Flash Benefit vs. Disk

15Krpm HDD

1

Average Response Time (milliseconds)

445%

0% 5 0% 0 0% 5 0% 0 0% 5 0% 00% 5 0% 0 0% 0 % 5 1 3 1 3 2 4 2 4 50

7

EFD – přínos pro všechny typy aplikací

Cache Read Hit Percentage © Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

11

Response Time v reálném provozu-kalkulace Typická zátěž: 90% Read Hit a 10% Read Miss Response time pro Read Hits je cca 0.5 msec HDD Response time Read Miss je cca 6 msec (15K rpm FC disk): – 90% x 0.5msec (0.45ms) + 10% x 6msec (.6ms) =

1.05 msec je průměrný Response Time pro konveční disky Response time pro Flash Drive Read Miss je 1 msec: – 90% x 0.5msec (0.45ms) + 10% x 1msec (0.1ms) =

0.55 msec je průměrný Response Time pro EFD disky

I v případě, kdy Read Hit tvoří 90% čtecích operací, přinášejí EFD zkrácení Response Time o cca polovinu © Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

12

TCO kalkulátor EFD TCO kalkulátor kvantifikuje výhody EFD pro konkrétní aplikace Aplikace generuje 40,000 IOPs, původní konfigurace 240 FC disků zaměněna za 8 EFD – Pořizovací cena 8 EFD nižší, než-li 240FC disků – Cena SW licencí pouze na 8 disků v porovnání s licencemi pro kapacitu 240 disků – Cena HW/SW podpory – Snížení spotřeby energie (6kW vs. 143 W)

TCO úspora ~80%

$300K

$200K

TCO Rozklad Flash Fibre Channel

$100K

$0 Drives SW & Infra- HW Power Resp Space Time Maint structure Maint


13

Společnost EMC využívá EFD v celém portfoliu diskových systémů DMX-4 950

CLARiiON

Symmetrix

CX4 UltraScale Series NS80

CX4-960 Flash drives

NEW Flash drives

CX4-240

NEW

Celerra

CX4-480 Flash drives

Fibre Channel and iSCSI Virtual Provisioning

NEW

DMX-4

CX4 -120

AX4

NSX

NS40

NEW NS40G

NS20

NS80G NAS, FC, & iSCSI

Symmetrix DMX 4 (950, 1500-4500) Clariion CX 4 Celera NS 960, NS G8


14


15

Když konvenční disky nestačí tempu vašich aplikací

Recommend Documents