Преимущество новой конфигурации DELL PE R920 c SSDs на NVME EXPRESS FLASH PCIE

Производительность – важнейшее качество для компаний, работающих с программами на базе данных Oracle, что требует от подсистем хранения низкого времени задержки и максимального количества операций ввода-вывода в секунду. Таким образом, важно выбрать сервер не только с новейшей технологией процессора и большим объемом оперативной памяти, но и с возможностью обновлений для обеспечения высокого уровня обслуживания. Новый сервер Dell PowerEdge R920 с процессором Intel® Xeon семейства E7 v2 обеспечивает производительность, необходимую для критически важных приложений. При помощи твердотельных накопителей NVMe Express Flash PCIe можно поднять производительность сервера на новый уровень.

В нашей тестовой лаборатории мы протестировали два сервера Dell PowerEdge R920 с базой данных Oracle Database 12c с OLTP TPC-C рабочими нагрузками, первый в конфигурации со стандартными серийными SCSI (SAS) жесткими дисками, второй с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe. Обновленная конфигурация с твердотельными накопителями PCIe увеличила производительность базы данных в 14,9 раз по сравнению с жесткими дисками. В то время как базовая конфигурация обеспечивает хорошую производительность сервера, твердотельные накопители NVMe Express Flash PCIe позволяют существенно ее повысить, став выгодной инвестицией для бизнеса, стремящегося удовлетворить требованиям пользователей базы данных Oracle.

ПРИ ОБНОВЛЕНИИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БАЗЫ ДАННЫХ РЕЗКО ВОЗРАСТАЕТ

Dell PowerEdge R920 с процессором Intel Xeon семейства E7 v2 – это самый быстрый 4-сокетный сервер Dell с форм-фактором 4U. Компания Dell разработала его для работы с критически важными рабочими нагрузками, такими как планирование ресурсов предприятия (ERP), электронная коммерция, полномасштабная виртуализация и крупные базы данных. Стандартная конфигурация включает 24 отсека под дисковод на 2,5 дюйма и поддерживает до 24 жестких дисков SAS. Конфигурация с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe поддерживает до восьми твердотельных накопителей PCIe и до 16 жестких дисков SAS в оставшихся отсеках. Это обеспечивает максимальную скорость восьми высокоэффективных дисков и большую емкость для хранения на 16 дисках SAS.

Несмотря на то, что сервер Dell PowerEdge R920 в стандартной конфигурации хорошо поддерживает базу данных Oracle, мы хотели узнать, как измениться производительность при использовании твердотельных накопителей NVMe Express Flash PCIe. Для этого мы использовали программу по оценке производительности, тестирующую эффективность многих ведущих баз данных. Как показано на Рис. 1 во второй конфигурации производительность базы данных Oracle резко повышается, сервер Dell PowerEdge R920 с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe работает почти в 15 раз эффективнее, чем в первой конфигурации с жесткими дисками SAS. Следует отметить, что в обновленной конфигурации высокая эффективность была достигнута при использовании лишь одной трети дисков (восемь твердотельных накопителей против 24 SAS-дисков в базовой конфигурации).

Рис.1 Между двумя конфигурациями сервера обнаружена значительная разница в производительности

Мы привели лишь сравнительные результаты, поскольку Oracle не позволяет публиковать конкретные результаты сравнительного тестирования. Однако даже в базовой конфигурации сервер показал хорошие результаты.

На рис. 2 показаны улучшения производительности, зафиксированные при помощи HammerDB, при различных рабочих нагрузках операций ввода-вывода. Чтобы продемонстрировать производительность при разных рабочих нагрузках операций ввода-вывода мы изменили параметр fast_start_mttr_target в Oracle для использования трех различных вариантов параметра – 60 секунд, 120 секунд и 180 секунд, а затем провели сравнительное тестирование с каждым параметром. Настройки параметра fast_start_mttr_target позволяют задать количество секунд, которое база данных будет затрачивать на восстановление после сбоя. Чем быстрее это произойдет, тем раньше восстановится база данных и станет доступна пользователям. При меньшем времени восстановления, например 60 секундах, экземпляр базы данных должен чаще сбрасывать содержимое буфера на диск, создавая высокую нагрузку операций ввода-вывода на подсистему хранения. При большем времени восстановления, например, 180 секундах, на подсистему хранения оказывается меньшая нагрузка операций ввода-вывода.

Как показано на рис.2 сервер Dell PowerEdge R920 в конфигурации с твердотельными накопителями PCIe лучше справляется с нагрузками операций ввода-вывода во всех трех случаях. При уменьшении времени восстановления преимущество в производительности твердотельных накопителей NVMe Express Flash PCIe перед жесткими дисками SAS возрастает. В то время как сервер PowerEdge R920 в базовой конфигурации с жесткими дисками SAS показал хорошие результаты, более высокая производительность зафиксирована в конфигурации с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe.

Рис. 2 Относительные результаты преимущества конфигурации с твердотельными накопителями PCIe над базовой конфигурацией, зафиксированные при помощи HammerDB

В обеих тестируемых конфигурациях мы использовали рекомендуемый Oracle подход к управлению хранилищем Automatic Storage Management (ASM). На каждом сервере мы сконфигурировали основное хранилище для избыточности, что потребовалось бы почти в любой среде. Oracle ASM обеспечивает три уровня избыточности: Нормальный с двуканальным копированием, Высокий с трехканальным копированием и Внешний без копирования, но с обеспечением избыточности при помощи аппаратных RAID-контроллеров. В базовой конфигурации с Dell PowerEdge RAID Controller (PERC) H730P мы использовали дисковые группы уровня RAID 1 и Внешний уровень избыточности. В конфигурации с твердотельными накопителями PCIe при отсутствии RAID-контроллера мы использовали нормальный уровень избыточности Oracle ASM с двуканальным копированием.

Значение ускорения операций ввода-вывода

Улучшенная производительность хранилища после обновления базы данных Oracle с твердотельными накопителями NVMe Express PCIe может дать преимущества компании в ряде случаев:

• Улучшение условий соглашения о сервисном обслуживании благодаря уменьшению времени ответа базы данных и/или поддержке большего числа пользователей.
• Уменьшение времени восстановления в случае сбоя
• Уменьшение времени обслуживания базы данных
• Повышение удовлетворенности пользователей
• Снижение затрат благодаря избавлению от аппаратных средств с плохой производительностью

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ВВОДА-ВЫВОДА ТАКЖЕ РЕЗКО ВОЗРАСТАЕТ

В дополнение к производительности базы данных, мы проанализировали производительность операций ввода-вывода твердотельных накопителей NVMe Express Flash PCIe в сравнении с дисками SAS. Для измерения операций ввода-вывода в двух конфигурациях сервера мы использовали программу Flexible I/O, известную также как Fio. На рис.3 показаны результаты: в обоих тестированиях сервер Dell PowerEdge R920 с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe значительно превосходил по производительности базовую конфигурацию с жесткими дисками SAS.
Обратите внимание на то, что случайная запись в количестве 313 687 операций ввода-вывода в секунду приблизительно отображает копируемую конфигурацию. Совокупное количество операций вывода объединенных устройств было удвоено, затем мы разделили его на два, чтобы отразить конфигурацию ASM при нормальном уровне двуканального копирования, которую мы использовали в тестировании. Мы запустили тесты Fio в конфигурации без копирования, поскольку шина PCIe не обладает возможностями RAID. Мы поделили результаты, 627 374 операций ввода-вывода в секунду, на два, чтобы получить приблизительные результаты копирования записи в массиве RAID 1. Подробное описание конфигурации см. в Приложении B.

В отличие от производительности базы данных, включающей нагрузки, создаваемые приложениями, очередями и уровнем ПО, производительность операций ввода-вывода показывает способность подсистемы хранения обрабатывать данные, и зачастую она во много раз превосходит производительность базы данных.

Рис.3. Результаты сравнительного тестирования Fio. Предпочтительнее большое количество операций ввода-вывода в секунду. Количество операций записи для NVMe составило 627 374, мы поделили результат на двое, чтобы математически приблизить к результату копирования.

О ТЕСТИРУЕМЫХ КОМПОНЕНТАХ

О Dell PowerEdge R920

Сервер Dell PowerEdge R920 является самым быстрым 4-сокетным сервером Dell с форм-фактором 4U.
Сервер разработан с возможностью увеличения производительности для крупных предприятий, он поддерживает:

• До 96 модулей памяти DIMM
• 24 внутренних диска
• 8 дисков NVMe Express Flash (с дополнительной объединительной платой PCIe)
• 10 разъемов PCIe Gen3/Gen2
• SAS диски 12Гб/с

Конфигурация сервера также предлагает двойной контроллер Dual PERC option, PERC9 (H730P), Fluid Cache для среды SAN и множество функций RAS (надежность, работоспособность, удобство эксплуатации), таких как Fault Resilient Memory и технология Intel Run Sure.

Использование процессора Intel Xeon семейства E7 v2

Сервер PowerEdge R920 использует новый процессор Intel Xeon семейства E7 v2, разработанный компанией Intel для поддержания высокой производительности критически важных задач путем добавления на 50% больше ядер/потоков и на 25% больше кэш-памяти, что обеспечивает значительный скачок производительности по сравнению с предыдущими моделями. Процессор Intel Xeon семейства E7 v2 поддерживает до 6ТБ памяти DDR3, до 24 модулей DDR3 DIMM памяти на разъем и скорость до 1 600 МГц для улучшения производительности и увеличения масштабируемости.

Процессор Intel Xeon семейства E7 v2 поддерживает все функции надежности, работоспособности и удобства эксплуатации, присутствующие в предыдущих моделях для поддержания критически важных рабочих нагрузок. С технологией Intel Run Sureэтот процессор получил новые функции, включающие eMCA Gen 1, MCA Recovery Execution Path, MCA I/O и PCIe Live Error Recovery.

Поддержание трудоемких рабочих нагрузок

Сервер PowerEdge R920 способен обрабатывать трудоемкие, критически важные рабочие нагрузки, планирование ресурсов предприятия (ERP), электронная коммерция, полномасштабная виртуализация и очень большие базы данных. Он особенно подходит для следующих рабочих нагрузок и сред:

• Ускорение больших общекорпоративных программ ((ERP, CRM, Business Intelligence)
• Внедрение крупных традиционных баз данных или баз данных, расположенных в памяти
• Объединение рабочей нагрузки предприятия с полномасштабной виртуализацией
• Переключение с дорогих и устаревших аппаратных средств RISC на перспективный центр обработки данных

Подробную информацию о сервере Dell PowerEdge R920 см. на www.dell.com/us/business/p/poweredge-r920/pd.

О сервере Dell PowerEdge с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe

Сервер Dell PowerEdge с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe является идеальным высокоэффективным хранилищем для решений, требующих низкого времени задержки, максимального количества операций ввода-вывода в секунду и надежности хранения корпоративного класса. Совместимый с PCIe Gen3 твердотельный накопитель NVMe Express Flash PCIe может использоваться в качестве кэш-памяти или основного устройства хранения данных в трудоемкой корпоративной среде, такой как blade- и стоечные серверы, серверы видео по запросу, web ускорители, устройства виртуализации.

NVM Express – это оптимизированный высокоэффективный масштабируемый интерфейс главного контроллера с усовершенствованным интерфейсом регистра и набором команд для обработки энергонезависимой памяти (NVM). Он разработан для предприятий, центров обработки данных, клиентских систем, использующих твердотельные накопители PCIe.

Согласно NVMHCI Work Group, группе, включающей более 90 компаний, занимающихся хранением, “NVM Express значительно улучшает случайную и последовательную производительность, уменьшая время задержки, обеспечивая высокие уровни дублирования и оптимизацию набора команд, поддерживая безопасность, непрерывную защиту данных и прочие функции, в которых нуждается пользователь. NVM Express гарантирует подход, основанный на стандартах, обеспечивая поддержку экосистемы и совместимость твердотельных накопителей PCIe.

Подробности о сервере Dell PowerEdge с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe см. на www.dell.com/learn/us/en/04/campaigns/poweredge-express-flash.
Подробности об интерфейсе NVM Express см. на www.nvmexpress.org/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Высокая производительность сервера является необходимым условием для компаний, работающих с Oracle Database. Новый сервер Dell PowerEdge R920 обеспечивает высокую производительность в базовой конфигурации с 24 жесткими дисками SAS, но его производительность значительно возрастает при подключении твердотельных накопителей NVMe Express Flash PCIe. При проведении тестирования обновленная конфигурация Dell PowerEdge R920 увеличила производительность базовой конфигурации в 14,9 раз. Кроме того, при тестировании производительности операций ввода-вывода, конфигурация с твердотельными накопителями NVMe Express Flash PCIe превзошла производительность базовой конфигурации в 192,8 раз. Учитывая, что подсистема хранения является критически важной в серверах и в частности в приложениях баз данных, повышение производительности с помощью твердотельных накопителей NVMe Express Flash PCIe может стать выгодной инвестицией и привести к значительному повышению уровня услуг.

ПРИЛОЖЕНИЕ A – ИНФОРМАЦИЯ О КОНФИГУРАЦИИ СЕРВЕРА

На Рис. 4 предоставлена информация о конфигурации тестируемых систем.

На Рис. 4 предоставлена информация о конфигурации тестируемых систем.

ПРИЛОЖЕНИЕ B – МЕТОДОЛОГИЯ ТЕСТИРОВАНИЯ

Об инструментах тестирования

Hammer DB

HammerDB является общедоступной программой для тестирования производительности многих ведущих баз данных, включая Oracle Database, Microsoft® S-L Server®, PostgreS-L, MyS-L™ и другие. Оценка включает две встроенных рабочих нагрузки, полученных из оценок, принятых к качестве отраслевого стандарта: транзакционная (TPC-C) рабочая нагрузка и (TPCH) рабочая нагрузка хранилища данных. Для этого тестирования мы использовали транзакционную рабочую нагрузку. Наши тесты не являются официальными результатами TPC и не подлежат сравнению. Дополнительную информацию о HammerDB см. на hammerora.sourceforge.net.

Flexible I/O (Fio) 2.1.4

Fio является общедоступным инструментом ввода/вывода, используемым для нагрузки аппаратных средств и получения результатов в IOPS (количество операций ввода/вывода в секунду). Мы скачали и использовали для тестирования Fio 2.1.4 (pkgs.repoforge.org/fio/fio-2.1.4-1.el6.rf.x86_64.rpm).

Обзор конфигурации

Мы использовали все восемь дисков в конфигурации SSD для случайного чтения и записи и 20 SAS-дисков в 10 двухдисковых конфигурациях RAID 1. Таким образом, SAS-конфигурация включает 10 двухдисковых групп, в то время как SSD-конфигурация включает восемь групп с одним диском. Причиной такой конфигурации является то, что твердотельные SSD-накопители не обладают RAID-контроллером в отличие от SAS-дисков. Для тестирования Oracle мы задали эти конфигурации в Automatic Storage Management, таким образом, мы запустили Fio, чтобы отразить конфигурацию Oracle. Это позволило смоделировать дисковую конфигурацию с базой данных для тестирования. Для Fio мы использовали размер блока 8k, чтобы смоделировать конфигурацию базы данных Oracle.

Настройка Red Hat Enterprise Linux и Oracle Database 12c

Мы установили Red Hat Enterprise Linux на оба сервера Dell PowerEdge R920 и настроили параметры согласно указанием ниже. Выводимые на экран данные отображены на сером фоне.

Установка Red Hat Enterprise Linux

Мы установили Red Hat Enterprise Linux на сервер Intel, а затем настроили параметры согласно указанием ниже.

• Вставьте Red Hat Enterprise Linux 6.5 DVD в сервер и загрузите его.
• Выберите Install или обновите существующую систему.
• При сомнениях в качестве установочного диска, выберите OK для проверки установочного носителя, в ином случае выберите Skip.
• В открывшемся окне нажмите Next.
• Выберите нужный язык, нажмите Next.
• Выберите раскладку клавиатуры, нажмите Next.
• Выберите основные устройства хранения, нажмите Next.
• Нажмите Yes, сбросьте любые данные в окне предупреждения устройства хранения.
• Введите имя хост-системы, нажмите Next.
• Выберите ближайший город по часовому поясу и нажмите Next.
• Введите корневой пароль, нажмите Next.
• Выберите Create Custom Layout, нажмите Next.
• Выберите установочный диск и нажмите Create. (Создайте следующие массивы: Root = 300ГБ, Home = 500ГБ, Boot = 200МБ, SWAP = 20ГБ).
• Нажмите Next.
• В всплывающем окне нажмите Write changes to disk.
• Выберите соответствующие устройства хранения данных и директорию для загрузчика, нажмите Next.
• Выберите основной сервер ПО, нажмите Next. Начнется установка Linux.
• После завершения установки, выберите Reboot для перезагрузки сервера.

Настройка исходной конфигурации

Выполните следующие шаги для обеспечения базовой функциональности, необходимой Oracle Database. Мы выполнили все эти задания, как корневые.

Настройка хранилища SAS

Мы выполнили следующие шаги для настройки хранилища SAS перед настройкой ASM:

Настройка хранилища PCIe SSD

Мы выполнили следующие шаги для настройки хранилища PCIe SSD перед настройкой ASM:

Установка Oracle Grid Infrastructure на автономный сервер 12c"

Перед выполнением следующих шагов мы скачали установочный файл Oracle 12 Grid и извлекли его в директорию /home/grid.
1.

2. Запустите мастер установки Oracle Grid Infrastructure.
3. В Software Updates выберите Skip software updates и нажмите Next.
4. В Installation Options выберите Install and Configure Oracle Grid Infrastructure for a Standalone Server и нажмите Next.
5. В Product Languages выберите English и нажмите на стрелочку, указывающую вправо, чтобы добавить язык в панель выбранных языков. Нажмите Next.
6. В Create ASM Disk Group выберите Change Discovery Path.
7. Введите /dev/nvme* для Disk Discovery Path и нажмите OK (Для конфигурации SAS мы оставили значение по умолчанию).
8. Отметьте «флажком» все диски и нажмите Next (В конфигурации SAS мы не отмечали последний диск. Мы сконфигурировали последний диск для протоколов в конфигурации SAS).
9. В ASM Password выберите Use same passwords for these accounts. Введите и подтвердите пароль. Нажмите Next.
10. В Operating System Groups установите все группы на dba. Нажмите Next.
11. Нажмите Yes, чтобы подтвердить уведомления и продолжить.
12. В Installation Location оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
13. В Create Inventory оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
14. В Root Script Execution отметьте «флажком» Automatically run configuration scripts.
15. Выберите Use “root” user credential и введите корневой пароль. Нажмите Next.
16. В Summary проверьте информацию и нажмите Install, чтобы начать установку.
17. Нажмите Yes, чтобы подтвердить использование привилегированного пользователя для установки.
18. В окне Finish нажмите Close, чтобы выйти из установщика.

Установка Oracle Database 12c

1.

2. Запустите мастер установки Oracle Database 12c Release 1.
3. В окне Configure Security Updates снимите «флажок» с I wish to receive security updates. Нажмите Next.
4. Нажмите Yes, чтобы подтвердить отсутствие электронной почты и продолжить.
5. В Software Updates выберите Skip software updates и нажмите Next.
6. В Installation Options выберите Install database software only и нажмите Next.
7. В Grid Installation Options выберите Single instance database installation и нажмите Next.
8. В Product Languages выберите English и нажмите на стрелочку, указывающую вправо, чтобы добавить язык в панель выбранных языков. Нажмите Next.
9. В Database Edition выберите Enterprise Edition и нажмите Next.
10. В Installation Location оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
11. В Operating System Groups оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
12. В Summary проверьте информацию и нажмите Install, чтобы начать установку.
13. Следуйте инструкциям для выполнения сценариев. После выполнения сценариев нажмите OK.
14. В окне Finish нажмите Close, чтобы выйти из установщика.
15. При поступлении соответствующего запроса системы в установщике GUI запустите корневой сценарий оболочки, чтобы завершить установку.
/home/oracle/app/oracle/product/12.1.0/dbhome_1/root.sh

Создание Oracle Database (при помощи DBCA)

1. Запустите Database Configuration Assistant (DBCA)
2. В Database Operations выберите Create Database и нажмите Next.
3. В Creation Mode выберите Advanced Mode и нажмите Next.
4. В Database Template выберите Template for General Purpose or Transaction Processing и нажмите Next.
5. В Database Identification введите orcl в поле Global Database Name.
6. Введите orcl в поле SID. Нажмите Next.
7. В Management Options выберите Configure Enterprise Manager (EM) Database Express. Нажмите Next.
8. В Database Credentials выберите Use the Same Administrative Password for All Accounts.
9. Введите и подтвердите пароль администратора и нажмите Next.
10. В Network Configuration отметьте «флажком» все приемники и нажмите Next.
11. В Storage Locations выберите User Common Location for All Database Files. Введите +DATA в поле Database Files Location.
12. Выберите Specify Fast Recovery Area. Введите (ORACLE_BASE)/fast_recovery_area в поле Fast Recovery Area.
13. Установите размер Fast Recovery Area 400 ГБ и нажмите Next.
14. В Database Options оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
15. В Initialization Parameters и под стандартными настройками установите размер памяти на 80% и нажмите Next.
16. В Creation Options выберите Create Database. Нажмите Customize Storage Locations.
17. В панели Customize Storage и под Redo Log Groups выберите 1.
18. Установите размер файла на 51 200 МБ. Нажмите Apply.
19. Под Redo Log Groups выберите 2.
20. Установите размер файла на 51 200 МБ. Нажмите Apply.
21. Под Redo Log Groups выберите 3.
22. Нажмите Remove, затем нажмите Yes.
23. Чтобы выйти из панели Customize Storage panel, нажмите Ok.
24. Нажмите Next.
25. Проверьте Summary. Для завершения создания базы данных нажмите Finish.
26. Проверьте информацию на экране и нажмите Exit.
27. Для выхода из DBCA нажмите Close.

Настройка Oracle Tablespaces и протокола redo

Настройка Oracle pfile

Настройка клиента HammerDB

Мы использовали двупроцессорный сервер с Red Hat Enterprise Linux 6.5 для клиента HammerDB. Мы выполнили процедуры установки в начале данного приложения для установки Red Hat Enterprise Linux, но установили GUI. Затем мы установили ПО клиента HammerDB.

Установка HammerDB

Скачайте и установите версию 2.16 на клиент Red Hat. Мы скачали HammerDB с hammerora.sourceforge.net/download.html. Мы установили HammerDB в соответствии с инструкцией по установке (hammerora.sourceforge.net/hammerdb_install_guide.pdf).

Установка библиотек HammerDB Oracle

Выполните следующие шаги в обеих системах.
1. Запустите Oracle Client Installer.
2. В Select Installation Type выберите Administrator (1.8 ГБ) в качестве типа установки и нажмите Next.
3. В Software Updates выберите Skip software updates и нажмите Next.
4. В Product Languages выберите English и нажмите на стрелочку, указывающую вправо, чтобы добавить язык в панель выбранных языков. Нажмите Next.
5. В Specify Installation Location оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
6. В Create Inventory оставьте значения по умолчанию и нажмите Next.
7. В Summary проверьте информацию и нажмите Install, чтобы начать установку.
8. В Install Product следуйте инструкциям для выполнения сценариев. Нажмите OK после выполнения сценариев.
9. В окне Finish нажмите Close для выхода из установщика.

Настройка базы данных

Запуск HammerDB

Мы запустили HammerDB, заполнив соответствующую информацию в опциях диска. Мы провели тестирование в течение 5 минут постепенного нарастания нагрузки и 5 минут испытаний. Мы использовали 101 виртуального пользователя с пользовательской задержкой в 500 миллисекунд и повторяющимися задержками. Мы использовали rman для восстановления базы данных между испытаниями.

Автор: ThePixel

Источник