test Storwize V7000 performance

1. Сравнение производительности систем хранения данных
IBM DS4700 vs. IBM DS5300 vs. IBM Storwize V7000

2. 1. Конфигурации тестируемых систем хранения данных (СХД):
IBM DS4700 1GB RAM per controller HDD 15K RPM 3.5” (ST3300657FC 146GB)
IBM DS5300 8GB RAM per controller HDD 15K RPM 3.5” (MBA3147FD 300GB)
IBM Storwize V7000 8GB RAM per controller HDD 10K RPM 2.5” (Savvio 10K.3 300GB)
Характеристики HDD, используемых в тестируемых СХД
Savvio 10K.3
MBA3147FD ST3300657FC
Average latency time: 2 ms Average latency time: 2 ms Average latency time: 3 ms
2-platter 2-platter 2-platter
Areal density: 112.8 Gbits/sq. in. Areal density (avg) 225Gbits/sq. in. Areal density (avg) 252Gbits/sq. in.
Power requirement (ready) 14.8 W Average operating power 13.8W Average operating power 4.4W
Как видно из вышеприведенной таблицы, 10K RPM 2.5” HDD SFF проигрывают по производительности 15K RPM 3.5” HDD SFF, но обладают при этом значительно
меньшим энергопотреблением. По данным тестов одиночных дисков, 15K RPM 3.5” HDD выдают на 40% больше Input/Output Operation Per Second (iops). Но нас, в
данном случае интересует, насколько это повлияет на производительность конечных СХД, будем ли мы наблюдать такую же разницу в 40% по iops-ам? Перейдем
непосредственно к тестированию.
2. При сравнении производительности рейд-групп R10 использовались следующие конфигурации:
IBM DS4700 одна рейд-группа R10 (8+8)
IBM DS5300 одна рейд-группа R10 (8+8)
IBM Storwize V7000 одна рейд-группа R10 (8+8)

3. 2.1. Результаты тестирования при нагрузке с 64 I/O процессами для размера блока 4KB,8KB,32KB,64KB,256KB при 100% random нагрузке и соотношении
R/W=80/20 представлены на диагр.2.1а.
Соответствующее время отклика дисковой подсистемы во время проведения тестирования отображено на диагр. 2.1б.
4000 12,0 R10
3500 R10 64 I/O treads
64 I/O treads 10,0
3000 100%Random
100%Random 8,0 R/W=80/20
2500
IOPS 2000
IBM DS4700 (16x15K 3.5" latency, ms 6,0 IBM DS4700
1500 HDD) 15K 3.5" HDD
1000 4,0
500 2,0 IBM DS5300
IBM DS5300 (16x15K 3.5"
0 HDD) 15K 3.5" HDD
0,0
4K 8K 32K
64K 256K 4K IBM V7000
IBM V7000 Storwize 8K 32K
(16x10K 2.5" HDD) 64K 256K Storwize
block size
10K 2.5" HDD

4. 2.2. Результаты тестирования при нагрузке с 512 I/O процессами для размера блока 4KB,8KB,32KB,64KB,256KB при 100% random нагрузке и соотношении
R/W=80/20 представлены на диагр.2.2а.
Соответствующее время отклика дисковой подсистемы во время проведения тестирования отображено на диагр. 2.2б.
6000 14,0
R10
5000 512 I/O treads 12,0 R10
100%Random 512 I/O treads
10,0
4000
IBM DS4700 16x 15K 3.5" 8,0
IOPS 3000 latency, ms IBM DS4700
HDD 6,0 15K 3.5" HDD
2000
4,0
IBM DS5300 16x 15K 3.5" IBM DS5300
1000 2,0
HDD 15K 3.5" HDD
0 0,0
IBM V7000 Storwize 16x IBM V7000
4K 8K 4K 8K
32K 64K 10K 2.5" HDD 32K Storwize
256K 64K 256K 10K 2.5" HDD
block size

5. 3. При сравнении производительности рейд-групп R5 использовались следующие конфигурации:
IBM DS4700 Одна рейд-группа R5 (15+1)
IBM DS5300 Одна рейд-группа R5 (15+1)
IBM Storwize V7000 одна рейд-группа R5 (15+1)
3.1. Результаты тестирования при нагрузке с 64 I/O процессами для размера блока 4KB,8KB,32KB,64KB,256KB при 100% random нагрузке и соотношении
R/W=80/20 представлены на диагр.3.1а.
Соответствующее время отклика дисковой подсистемы во время проведения тестирования отображено на диагр. 3.1б.
3500 14,0
R5
3000 64 I/O treads 12,0 R5
2500 100%Random 10,0 64 I/O treads
2000 8,0
IOPS latency, ms IBM DS4700
IBM DS4700 16x 15K 3.5"
1500 6,0 15K 3.5" HDD
HDD
1000 4,0
IBM DS5300
IBM DS5300 16x 15K 3.5"
500 2,0 15K 3.5" HDD
HDD
0 0,0
IBM V7000
4K IBM V7000 Storwize 16x 4K Storwize 10K
8K 32K 8K
64K 10K 2.5" HDD 32K 64K
256K 256K 2.5" HDD
block size

6. 3.2. Результаты тестирования при нагрузке с 512 I/O процессами для размера блока 4KB,8KB,32KB,64KB,256KB при 100% random нагрузке и соотношении
R/W=80/20 представлены на диагр.3.2а.
Соответствующее время отклика дисковой подсистемы во время проведения тестирования отображено на диагр. 3.2б.
5000 16,0
R5
14,0
4000 512 I/O treads
12,0
R5
100%Random
512 I/O treads
3000 10,0
IBM DS4700 16x 15K 3.5"
IOPS latency, ms 8,0 IBM DS4700
HDD
2000 15K 3.5" HDD
6,0
IBM DS5300 16x 15K 3.5" 4,0
1000 IBM DS5300
HDD
2,0 15K 3.5" HDD
0 0,0
IBM V7000 Storwize 16x
IBM V7000
4K 8K 10K 2.5" HDD 4K 8K
32K 64K 32K Storwize 10K
256K 64K 256K 2.5" HDD
block size

7. 4. При сравнении производительности рейд-групп R6 использовались следующие конфигурации:
IBM DS4700 не поддерживает данный тип рейд-группы
IBM DS5300 одна рейд-группа R6 (14+2)
IBM Storwize V7000 одна рейд-группа R6 (14+2)
4.1. Результаты тестирования при нагрузке с 64 I/O процессами для размера блока 4KB,8KB,32KB,64KB,256KB при 100% random нагрузке и соотношении
R/W=80/20 представлены на диагр.4.1а.
Соответствующее время отклика дисковой подсистемы во время проведения тестирования отображено на диагр. 4.1б.
3000 8,0
R6 R6
7,0
2500 64 I/O treads 64 I/O treads
100%Random 6,0
2000 5,0
IOPS 1500 IBM DS4700 - not support latency, ms 4,0 IBM DS4700 -
3,0 not support
1000
2,0
500 IBM DS5300 16x 15K 3.5" IBM DS5300 15K
1,0
HDD 3.5" HDD
0 0,0
4K 8K 4K 8K IBM V7000
32K 64K IBM V7000 Storwize 16x 32K 64K
256K 256K Storwize 10K
10K 2.5" HDD
2.5" HDD
block size

8. 4.2 Результаты тестирования при нагрузке с 512 I/O процессами для размера блока 4KB,8KB,32KB,64KB,256KB при 100% random нагрузке и соотношении
R/W=80/20 представлены на диагр.4.2а.
Соответствующее время отклика дисковой подсистемы во время проведения тестирования отображено на диагр. 4.2б.
4000 7,0
R6
3500
512 I/O treads 6,0 R6
3000 100%Random 512 I/O treads
5,0
2500
4,0
IOPS 2000 IBM DS4700 16x 15K latency, ms IBM DS4700 15K
3.5" HDD 3,0 3.5" HDD
1500
2,0
1000 IBM DS5300 16x 15K IBM DS5300 15K
500 3.5" HDD 1,0 3.5" HDD
0 0,0
IBM V7000 Storwize 16x
4K IBM V7000
4K 8K 10K 2.5" HDD 8K
32K 64K 32K 64K Storwize 10K
256K 256K 2.5" HDD
block size
Как видно из представленных результатов, при одинаковом количестве HDD, IBM Storwize V7000 на любых типах рейдов
показывает лучший результат*, чем устаревшая IBM DS4700
и отстает от IBM DS5300 в среднем на 5-15% по iops, но в трети проведенных тестов демонстрирует при этом меньшее
время отклика.
*значительно худший результат в iops и времени отклика для IBM DS4700 именно при размере блока 256KB, предположительно, обусловлен наименьшей
плотностью записи используемых HDD

9. 5. Общеизвестно, что в случае с R5 и тем более R6 рейд-группами производительность Random Write значительно ниже, чем в случае с R10. Но в типичной
нагрузке СУБД, как правило, процент операций записи в разы меньше операций чтения. Какой будет разница для тестируемого паттерна, имитирующего
нагрузку типичной СУБД? Для удобства сравнения сведем в одну диаграмму (5А) результаты IBM Storwize V7000, а в другую (5Б) результаты IBM DS5300.
Как мы видим разница в производительности R5 vs. R10 на используемом паттерне составляет 20-25% при разнице в полезной емкости почти вдвое.
Также стоит отметить крайне незначительную разницу, на данном паттерне, в производительности R5 vs. R6 при существенной разнице в отказоустойчивости
данных рейд-групп, т.к. R5 без потери данных способна пережить отказ одного диска (любого), а R6 – одновременный отказ двух произвольных дисков.
5000 6000
R6 vs. R5 vs. R10 R6 vs. R5 vs. R10
4000 512 I/O treads 5000 512 I/O treads
100%Random 100%Random
4000
3000
IOPS IBM Storwize V7000 R6 IOPS 3000 IBM DS5300 R6
2000
2000
1000 IBM Storwize V7000 R5 1000 IBM DS5300 R5
0 0
4K IBM Storwize V7000 R10 4K IBM DS5300 R10
8K 32K 8K 32K
64K 256K 64K 256K
block size block size

10. 6. Проведем оценку эффективности использования пространства ЦОД для каждой из СХД на примере того, какую производительность, предположительно,
можно получить, используя 18U** пространства в RM-шкафу.
**для IBM DS5300 19U
60000 50000
R10 R5
50000 512 I/O treads 40000 512 I/O treads
100%Random 100%Random
40000
IBM DS4700 96x 15K 3.5" 30000 IBM DS4700 96x 15K 3.5"
30000 HDD, total 18U IOPS HDD, total 18U
IOPS 20000
20000
IBM DS5300 80x 15K 3.5" IBM DS5300 80x 15K 3.5"
10000 HDD, total 19U 10000 HDD, total 18U
0 0
IBM V7000 Storwize 216x IBM V7000 Storwize 216x
4K 8K 10K 2.5" HDD, total 18U 4K 8K 10K 2.5" HDD, total 18U
32K 64K 32K 64K
256K 256K
block size block size
Как видно из приведенных выше диаграмм, на примере тестируемых СХД, с точки зрения эффективного использования места в ЦОД SFF-диски 2,5” 10K RPM
значительно эффективнее LFF-дисков 3,5” 15K RPM – более чем в 2 раза.

11. 6.1 Посчитаем потребляемую мощность, для каждой из конфигураций (п. 6) и отобразим на диаграмме 6.1А. Исходя из полученных данных, высчитаем
среднюю плотность в watt/unit – диаграмма 6.1Б.
3500 200
180
3000
160
2500 140
IBM DS4700 96x 15K 3.5" IBM DS4700 15K 3.5" HDD
120
2000 HDD, total 18U
100
1500 80
IBM DS5300 80x 15K 3.5" IBM DS5300 15K 3.5" HDD
1000 HDD, total 19U 60
40
500 IBM V7000 Storwize 216x IBM V7000 Storwize 10K
20
10K 2.5" HDD, total 18U 2.5" HDD
0 0
total Watts average watt/unit

12. 6.2 Как производную оценим энергоэффективность каждой СХД, по критерию maximum/minimum IOPS/unit*** – диаграмма 6.2А и maximum/minimum
IOPS/Watt*** – диаграмма 6.2Б. По данным критериям преимущества СХД с SFF HDD более чем очевидны.
*** в тестовых и расчетных конфигурациях использовались только HDD носители, при использовании SSD – показатели IOPS/Unit и IOPS/Watt будут значительно
выше.
3500 30
3000 25
2500
IBM DS4700 15K 3.5" HDD 20 IBM DS4700 15K 3.5" HDD
2000
15
1500 IBM DS5300 15K 3.5" HDD IBM DS5300 15K 3.5" HDD
10
1000
IBM V7000 Storwize 10K IBM V7000 Storwize 10K
500 2.5" HDD 5 2.5" HDD
0 0
maximum maximum
minimum minimum
iops/unit iops/watt

13. Приложение
- все тестируемые СХД были подключены к одному и тому же LPAR с AIX 6.1 TL6 SP4
- использовалась файловая система JFS2
- размер тестируемой области составлял 640ГБ (суммарный размер тестовых файлов)
- для создания тестовой нагрузки был использован пакет nstress, в частности утилита ndisk64
- для сбора и обработки информации о времени отклика СХД использовались утилиты NMON и NMON Analyser соответственно