Evaluación del rendimiento de un servidor de disco serial ATA en RAID 5

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1 Evaluación del rendimiento de un servidor de disco serial ATA en RAID 5 A. Lamas J. Sánchez Madrid, 6 de Octubre de

2 Evaluación del rendimiento de un servidor de disco serial ATA en RAID 5 Recomendaciones SFT Hardware Software RAID Puesta a punto Pruebas Anchos de banda Conclusiones 2

3 Recomendaciones STF Tecnologías de disco: scsi vs SATA II. SCSI ha sido usado tradicionalmente por su alta velocidad y buen rendimiento. Larga duración. SATA II incorpora N.C.Q. lo que disminuye las diferencias entre scsi y sata y, al ser más barato, le hace ser un buen candidato a elegir. Duración media. La vida más corta de los SATA y su probabilidad de fallo ha de ser compensada mediante una configuración RAID. El STF recomienda el uso de discos SATA II para almacenamiento masivo y, a ser posible usando RAID 6. TIER 2: Tipos de almacenamiento: Almacenamiento en disco de RAW, ESD y AOD: SATA optimizado para ficheros grandes, entrada/salida secuencial. Áreas de usuario y «scratch»: SCSI/FC optimizado para ficheros pequeños, entrada/salida aleatoria. Catálogos y «tags»: RAID 1 ó 6 con discos confiables de alta velocidad. SFT: HEPIX/GDB Storage Task Force 3

4 Placa base: supermicro X6DHE G2. Phoenix ServerBios 3 release 6.1. Supermicro BIOS 1.3.c. a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware 4

5 a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware Chasis: Supermicro SC942i 600. Triple fuente de alimentación redundante (2+1). Chasis SP602 TS. Módulos SP302 TS. 5

6 Procesadores: a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware 2 Xeon NOCONA 3,6 Ghz 1 MiB 800MHz FSB con hyperthreading activado. Memoria: 2 GiB. 2 módulos DDR2 400MHz ATP 1 GiB ECC Registered. 6

7 Controladoras RAID: 3ware LP 2 port SATA. Firmware: FE8S Driver: Memoria instalada: 512 KiB. Puertos: 2 Interfaz: 64 bit / 66 MHz. a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware 7

8 Controladoras RAID: 3ware 9550SX 12MI PCI X SATA II. Firmware: FE9X Driver: Memoria instalada: 224 MiB. Puertos: 12 Conector: multilinea. Interfaz: 64 bit / 133 MHz. a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware 8

9 Detalle conector multilinea a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware 4 discos por conector 9

10 12 Discos: Seagate Barracuda SATA II ST A. Capacidad: 400 GB. Caché: 8 MiB. Firmware: N.C.Q. (native command queue). a pr om 5 e c 00 a d 2 ch 10 Fe 27 Hardware 10

11 Software Sistema Operativo: Scientific Linux CERN SLC versión 4.3. (Beryllium). kernel EL.cernsmp. Controladora LP: Driver: 3w xxxx. Versión: (kernel). Controladora 9550SX 12MI: Driver: 3w 9xxx. Versión: (último disponible en 3ware). 11

12 Interrupciones kernel 2.4* CPU CPU1 CPU2 0 0 CPU IO APIC level 3ware Storage Controller 0 IO APIC level 3ware Storage Controller kernel 2.6* CPU0 CPU1 CPU2 CPU IO APIC level 3ware Storage Controller IO APIC level 3ware Storage Controller * Ejemplos reales recogidos de otras máquinas. 12

13 RAID Controladora: LP: alberga el S.O. en un RAID 1 de GiB (/dev/sda). 9550SX 12MI: alberga una única unidad en RAID 5 formada por los doce discos. Tiene un tamaño de segmentación de 64KiB (valor por defecto) y una capacidad total de 4,3 TiB (/dev/sdb). Caché de escritura de la controladora RAID activado. 13

14 Puesta a punto fdisk: No es capaz de manejar dispositivos de 4 TiB. parted: Tipo de partición: gpt (GUID partition table). Creación de una única partición con todo el espacio disponible: /dev/sdb1. mkfs.ext3 m 0 T largefile4 /dev/sdb1 Recomendación del fabricante de las tarjetas RAID: aumentar el «readahead». blockdev setra /dev/sdb Nota: el valor por defecto es 256; dando valores de lectura más bajos que de escritura. 14

15 Pruebas realizadas Tipo de pruebas Acceso directo al dispositivo (RAW): Con sistema de ficheros: dd (Dump Data). Bonnie++ (tests de rendimiento del disco y sistema de ficheros). IOzone (herramienta de testeo del sistema de ficheros). LMBench (conjunto de tests simples). Pruebas sobre: Un solo disco conectado directamente (se realizó en otro equipo). El conjunto del RAID 5. 15

16 dd Comando escritura: dd if=/dev/zero of=/dev/sdb bs=xxxx count=yyyy Comando lectura: dd if=/dev/sdb of=/dev/null bs=xxxx count=yyyy Resultados sobre disco individual: bs=8k count=16384 bs=1m count=128 Escritura 64.1 MiB/s 65.7 MiB/s Lectura 65.8 MiB/s 65.7 MiB/s Resultados sobre RAID 5: Escritura Lectura bs=8k count= MiB/s MiB/s bs=1m count= MiB/s MiB/s 16

17 bonnie++ Resultados sobre disco individual: bonnie++ d /mnt/test/ n 0 u 0 r 2048 s f b Version 1.03 Sequential Output Sequential Input Random Per Chr Block Rewrite Per Chr Block Seeks Machine Size K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP 80G Resultados sobre RAID 5: bonnie++ d /mnt/test/ n 0 u 0 r 2048 s f b Version 1.03 Sequential Output Sequential Input Random Per Chr Block Rewrite Per Chr Block Seeks Machine Size K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP K/sec %CP 80G

18 IOzone Resultados sobre disco individual: iozone s 81820m r 64 i 0 i 1 t 1 b sdb1 disk.out Record size = 64 Kbytes Output is in Kbytes/sec Initial write Rewrite Read Re read Resultados sobre RAID 5: iozone s 81820m r 64 i 0 i 1 t 1 b sdb1 raid5 64kBstripe.out Record size = 64 Kbytes Output is in Kbytes/sec Initial write Rewrite Read Re read

19 LMBench Resultados sobre disco individual: comando usado: make results 19

20 LMBench Resultados sobre RAID 5: comando usado: make results 20

21 Resumen de las pruebas BW (MiB/s) Escritura Lectura dd bonnie IOzone

22 Anchos de banda teóricos (estimación) Suma discos: 12 1* = 11 discos x 55 MiB/s = 605MiB/s Controladora RAID: 64bit x 133MHz = 1064 MiB/s Tarjeta de red: 1 Gb/s (128 MiB/s) (cuello de botella). Tiempo de llenado: 9,7 horas. * Estimando la pérdida de la cantidad equivalente a un disco para el almacenamiento de la paridad. 22

23 Posibles soluciones a las limitación del NIC Método A. Uso de una tarjeta de red de 10 Gb/s (1280 MiB/s). Método B. División del RAID en dos unidades de 2 TiB Uso de los dos interfaces de red (gigabit), asignando 2 ip's a la máquina. Las ethernets se asocian a sendas unidades RAID 5. Método C. Uso de ambas tarjetas de red con channel bonding. 23

24 Conclusiones El ancho de banda parece ser suficiente y cumplir con los requisitos. El sistema se encuentra en producción, funcionando en entorno real como servidor rfio. 24

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