ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ СЕРВЕРА MYSQL С ПОМОЩЬЮ FLASH-ТЕХНОЛОГИЙ LSI MEGARAID И ТЕХНОЛОГИЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ (SSD)
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Информационный документ
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью
Flash-технологий LSI™ MegaRAID® и технологий
твердотельных накопителей (SSD)
Производительность транзакций баз данных можно значительно повысить
по сравнению с конфигурациями только на базе жестких дисков благодаря
подключению программного обеспечения MegaRAID CacheCade или программного
обеспечения MegaRAID FastPath с современными дисками на основе технологии
SSD. Данные современные функции предназначены для обеспечения более высокой
производительности, снижения затрат и расходов на электропитание в расчете на
транзакцию базы данных.1
Рабочая нагрузка на информационные центры облачной конфигурации возрастает с геометрической прогрессией из-за
критического роста числа транзакционных приложений на базе веб-технологий — также называемых Web 2.0. Такие
запросы очень быстро приводят к перегрузке традиционных подсистем хранения данных на базе жестких дисков и
снижают их способность к эффективному масштабированию для ответа на растущее число запросов от предприятий и
информационных центров.
Способность эффективным образом масштабировать технические характеристики носителя для соответствия требованиям
данных новых запросов при помощи SSD-технологии является важной задачей для создания надежного решения. В
данном документе приводится пример возможных преимуществ использования программного обеспечения MegaRAID
CacheCade и MegaRAID FastPath с серверами MySQL. Рассматриваемые в данном документе преимущества для повышения
производительности MySQL также могут быть применены к другим аналогичным базам данных.
CacheCade
Программное обеспечение CacheCade позволяет настроить диски SSD в качестве высокопроизводительного кэша второго
уровня для достижения максимальных характеристик транзакций ввода-вывода. Решение разработано для увеличения
производительности ввода/вывода в массивах на основе жестких дисков, уменьшая объем необходимых инвестиций в
SSD-технологию. В дальнейшем программное обеспечение CacheCade позволяет сократить значительный объем инвестиций
на установку дополнительных жестких дисков, необходимых для достижения сравнимого прироста показателей, который
может быть достигнут путем простого внедрения программного обеспечения.
Основой программного обеспечения CacheCade является его динамическая способность увеличивать скорость доступа к
точкам доступа данных. Максимально допустимый прирост показателей зависит от размера и технических характеристик
SSD-диска по отношению к кэшируемому логическому тому, или более точно, от общего объема активных данных по
сравнению к емкости SSD-диска.
1
В случае с базой данных MySQL и эталонным тестированием SysBench транзакция является последовательностью команд базы
данных, начинающихся с команды «Begin», и заканчивающихся командой «Commit». Расширенный режим тестирования транзакций
SysBench предназначен для выполнения операций базы данных с транзакциями, поддерживающими базу данных MySQL «InnoDB».
Из-за использования функций командной строки каждая транзакция SysBench состоит из следующих команд базы данных: точечные
запросы, интервальные запросы, интервальные запросы SUM, интервальные запросы ORDERED BY, интервальные запросы DISTINCT,
команды UPDATE по индексному столбцу, команды UPDATE по неиндексному столбцу, запросы DELETE и запросы INSERT. Каждая
транзакция SysBench составлена таким образом, чтобы общий состав базы данных не увеличился или не уменьшился, другими
словами, после удаления вводится аналогичный объем информации.
Кроме этого, данное решение позволяет системным компоновщикам устанавливать SSD-диски только
необходимого объема для работы с активными данными и использовать их с одним или несколькими
томами жестких дисков.
После выполнения небольшого объема запросов ввода-вывода на базе данных MySQL (см. рис. 1 ниже)
можно определить, что большинство запросов базы данных на чтение и запись сконцентрировано
по определенным адресам логических блоков (LBA). Алгоритмы интеллектуального кэширования
программного обеспечения CacheCade обнаруживают и сохраняют часто используемые активные данные в
памяти SSD-дисков, значительно сокращая время отклика на запросы к данным.
Так как большинство операций доступа на чтение данных точки доступа обслуживаются SSD-дисками,
производительность тома на HDD-накопителях также повышается ввиду перевода значительной части
рабочих операций ввода-вывода с HDD на SSD-диски.
Рис. 1: Наблюдение с помощью XPERF за активностью ввода-вывода базы данных MySQL
1,1 E + 11
Диапазон { Диапазон 2,5 Гб
доступа 93 Гб
Операции ввода-вывода базы данных MySQL
Особая база данных
9E + 10 Компонент доступа
Диапазон доступа дисков БД + журналов (байт)
7E + 10
Чтение
Запись
5E + 10
3E + 10
1E + 10
Запись в журнал
0 4 6 8 10 12
Секунд
Заключение для программного обеспечения FastPath®
Программное обеспечение FastPath является высокопроизводительным средством повышения скорости
обработки ввода-вывода для массивов на базе твердотельных дисков (SSD) в виде виртуального диска
(или тома) под управлением контроллера MegaRAID. Данный подход является полностью пересмотренным
путем передачи данных MegaRAID, оптимизированным для соответствия возрастающим требованиям
SSD-технологий. Технология FastPath способна значительным образом расширить полосу пропускания
подсистемы хранения данных — для определенных профилей ввода-вывода практически повышая
число операций ввода-вывода в два раза — и представляя платформу приложений, способную сократить
разрыв между производительностью ЦП и системы хранения данных. Это ведет к получению большей
отдачи от вложенных в Ваши серверы средств. Микропрограммное обеспечение, улучшенное с помощью
революционного приложения FastPath, настроенного на использование чрезвычайно низкой задержки
выполнения операции ввода-вывода твердотельных дисков SSD, в сочетании с возможностью повышения
скорости работы и защиты данных контроллера MegaRAID, позволяет получить лидирующий в отрасли
носитель защищенных данных.
Рекомендации для программного обеспечения CacheCade и FastPath
Для оптимизации технических характеристик серверного носителя в различных условиях работы ИТ-
координаторы вынуждены выбирать между дорогостоящим увеличением объема памяти сервера (см. рис. 2)
или увеличением числа жестких дисков в группе дисков, что требует больших затрат, дополнительных мест
в стойках и дополнительного электропитания. Программное обеспечение CacheCade и FastPath предлагает
альтернативный вариант решения данного воспроса и предназначено для повышения производительности
без дополнительных расходов на расширения памяти сервера или увеличения числа жестких дисков.
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью LSI 2Рис. 2: Затраты на установку программного обеспечения CacheCade и SSD-диска объемом 64 Гб по сравнению с
увеличением объема оперативной памяти
}
2500 долларов США
2000 долларов США
1500 долларов США
Экономия 1295 долларов США
1 000 долларов США
500 долларов США
0 долларов США
Установка DDR3 48 Гб CacheCade с SSD-диском объемом 64 Гб
Рис. 2 Стоимость сервера
В вышеприведенном примере базовый сервер в конфигурации имеет один ЦП и 8 Гб памяти (4 x 2 Гб) DDR3. Платформа
сервера ограничена 6 модулями DDR3 DIMM на процессор, поэтому для увеличения объема памяти требуется
заменить 4 модуля DDR3 объемом по 2 Гб (8 Гб) на 6 модулей DDR3 объемом по 8 Гб (48 Гб). В данном примере также
предполагается, что активный набор рабочих данных или точка доступа данных имеет объем приблизительно 40 Гб.
На основании данного анализа стоимости программное обеспечение CacheCade предлагает менее затратный способ
повышения работоспособности приложения. Результаты работы отдельных примеров могут различаться на основании
конфигурации или условий работы.
На основании параметров условий работы и приложения, а также различных требований в отдельных случаях, в
приведенной ниже таблице приводятся случаи, когда в зависимости от конфигурации вариант установки программного
обеспечения CacheCade, FastPath или дополнительного расширения емкости жестких дисков имеет смысл. Приведенная
ниже таблица очень важна для понимания преимуществ программного обеспечения CacheCade и FastPath для
организации средств хранения данных по сравнению с жесткими дисками по технологии короткого рабочего хода.
Таблица 1: Оценка расположения решений по оптимизации производительности
Решение по ТРЕБУЕМАЯ Существующие Количество Ожидаемая Рост Стоимость Стоимость
увеличению ЕМКОС ТЬ Д АННЫЕ томов рабочая производительности объема владения (4)
производительности SSD-дисков МАССИВА HDD нагрузка на носителя
приложение
Добавление большего Нет Распределение на Один том Любые Низкая (2) От низкой до Высокая
количества жестких HDD-дисках HDD-диска рабочие высокой (3)
нагрузки
дисков по технологии
короткого рабочего
хода
Программное Только Изменение не Один или Интенсивная Умеренный Умеренная Умеренная
обеспечение CacheCade требуется несколько нагрузка
активные
томов HDD- с чтением
данные (1) диска случайных
блоков данных
Программное Данные всех Загрузка или Один том Любые рабочие Высокое Высокая Низкая
обеспечение Fast Path переход на SSD- SSD-диска нагрузки,
томов
диски особенно чтение
случайных
блоков данных
Примечания к таблице 1:
1. Максимальная емкость SSD-дисков для программного обеспечения CacheCade составляет 512 Гб
2. Зависит от класса и количества добавленных жестких дисков, а также от величины рабочего хода
3. Зависит от величины используемого объема жесткого диска при работе в режиме короткого хода
4. Питание, пространство, охлаждение, надежность и т.д.
(Результаты работы отдельных примеров могут различаться на основании конфигурации или условий работы)
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью LSI 3Подробная информация об эталонном тесте и тестировании MySQL
Для воссоздания обычной среды обработки оперативных транзакций реальная серверная база данных
MySQL была загружена в сервер.
Базовая конфигурация:
• (16) Жесткие диски SAS со скоростью вращения 15000 об/мин
Конфигурация программного обеспечения CacheCade:
• (12) Жесткие диски SAS со скоростью вращения 15000 об/мин
• (4) SSD-диски Intel X25-E SLC
Конфигурация программного обеспечения FastPath:
• (4) SSD-диски Intel X25E SLC в массиве RAID 0
• (8) SSD-диски Intel X25E SLC в массиве RAID 5 & и RAID10
Для достижения более оптимальной производительности на основании характеристики SSD-дисков
и операций достижения дополнительной избыточности данных, необходимых для массивов RAID 10 и
RAID 5, для испытания программного обеспечения FastPath в конфигурации RAID 5 и RAID 10 было выбрано
большее количество SSD-дисков. Подробную информацию о тестовой конфигурации см. в таблице 2.
На серверы с данной конфигурацией была загружена база данных объемом (400 000 000 строк) с файлами
журнала объемом 190 Мб. Характеристики операций ввода-вывода по запросам к базе данных составляют
74% для чтения и 26% для записи со средним размером транзакции в 16 Кб.
Таблица 2: Подробная информация о тестовой конфигурации
Сервер 1 Intel Xeon L5520
• 4 ядра в каждом, 2,27 ГГц
• MySQL Server SysBench
Модуль памяти PC3-8500 ECC объемом 6 Гб
Условия хранения База данных MySQL и файлы журнала на томе RAID MegaRAID
• Тома RAID 0, 10 и 5
• Жесткий диск Seagate со скоростью вращения 15000 об/мин 2 Savvio 6 Гб SAS
(модель ST9146852SS)
• Intel X25-E 3Г SATA (модель SSDSA2SH032G1GN)
Контроллер MegaRAID 9280-8E
• Стандартный том жесткого диска – 2.70.03-0862 (GCA)
– Стандартный HDD VD: WB, DIO, ARA, DWCE, размер логического блока 64 Кб
• Программное обеспечение CacheCade – 2.60.03-800
– Высокопроизводительное кэширование и распределение по уровням SSD
– Программное обеспечение CacheCade: WB, CIO, NRA, DWCE, размер логического блока 64 Кб
• Программное обеспечение FastPath – 2.70.03-0862 (GCA)
– Высокопроизводительный том SSD
– WT, DIO, NRA, DWCE, размер логического блока 64 Кб
• Корпус LSI CTS2600-24 2U для диска SAS с пропускной способностью 6 Гбит/с
LSI™ MegaRAID® Win2K8-SP2 32-бит, MySQL Server v5.1.45
FastPath Отраслевой стандартный эталонный тест транзакций
• SysBench v0.4.12 32-битный для Windows
• Улучшенное выполнение оперативной обработки транзакций
• Использование процессора базы данных «innodb» MySQL
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью LSI 4Результаты испытания компании LSI
Для проверки повторяемости результатов было проведено два отдельных сеанса эталонного тестирования для каждой
конфигурации на каждом уровне RAID. Значительный прирост производительности в виде количества транзакций в
секунду очевиден в случае с программным обеспечением CacheCade и FastPath в испытанных конфигурациях со всеми
тремя уровнями RAID. См. рис. 3, 4 и 5.
Увеличение производительности для программного обеспечения CacheCade составляет от 1,5 до почти 2-кратного
прироста по сравнению с конфигурацией только с жесткими дисками, в то время как программное обеспечение FastPath
во время тестирования демонстрирует от 2 до 2,7-кратное увеличение производительности.
Рис. 3: Число транзакций MySQL SysBench RAID 0 в секунду
300 Все данные на
SSD-дисках
250 Активные данные
Транзакций в секунду
на SSD-дисках
200
Жесткие диски с
150 технологией короткого
рабочего хода
100
50
0
16 HDD-дисков CC+12 HDD + 4 SSD FP+4 SSD
Рис. 4: Число транзакций MySQL SysBench RAID 10 в секунду
300
Все данные на
SSD-дисках
250
Активные данные
Транзакций в секунду
200 на SSD-дисках
150 Жесткие диски с
технологией короткого
100 рабочего хода
50
0
16 HDD CC+12 HDD+4 SSD FP+8 SSD
Рис. 5: Число транзакций MySQL SysBench RAID 5 в секунду
300
250 Все данные на
SSD-диске
Транзакций в секунду
200
Активные данные на
150 Жесткие диски с SSD-дисках
технологией короткого
100 рабочего хода
50
0
16 HDD CC + 12 HDD + 4 SSD FP + 8 SSD
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью LSI 5Снижение стоимости владения благодаря сокращению затрат на каждую транзакцию
Прирост производительности благодаря использованию накопителей с использованием тевердотельной технологии в сочетании
с современными функциями программного обеспечения MegaRAID способен снизить совокупную стоимость владения (TCO).
Снижение расходов на электроэнергию в результате использования SSD-дисков выражается в экономии на текущих расходах.
В приведенной ниже таблице 3 отображается базовая стоимость для трех тестовых конфигураций. Для упрощения
сравнения постоянная стоимость эксплуатации системы, или OPEX, в данной таблице указаны равными. Тем не менее, объем
дискового пространства не является одинаковым. Для создания накопителя на базе жестких дисков с аналогичным уровнем
производительности требуется большее количество дисков.
Неблагоприятная сторона использования жестких дисков заключается в задержке, которая возникает каждый раз при
необходимости перемещения считывающей/записывающей головки, что является наиболее заметным для операций чтения
и записи случайных блоков данных. В некотором объеме данный недостаток может быть компенсирован применением
технологии «короткого рабочего хода», или использования только части (обычно от 10% до 20%) доступного объема жесткого
диска на внешних секторах пластин жесткого диска.
В таком случае цена за 1 Гб для SSD-дисков не сильно отличается от аналогичного значения для жестких дисков. Например,
обычный жесткий диск промышленного уровня объемом 147 Гб стоит 280 долларов США. После применения технологии
короткого рабочего хода его цена в расчете на 1 Гб возрастает до 9,50 долларов США [280 долларов США / (20% * 147 Гб) =
9,50 долларов США / Гб] по сравнению с SSD-диском промышленного уровня объемом 60 Гб с ценой в 11,40 долларов США из
расчета на 1 Гб (686 долларов США / 60 Гб = 11,40 долларов США / Гб).
Таблица 3: Сравнение стоимости и производительности базовой системы
ОПИСАНИЕ РОЗНИЧНАЯ ЦЕНА, 16 HDD 12 HDD + 4 SSD 4SSD & 8SSD &
РЕКОМЕНДОВАННАЯ & CACHECADE FA S T PAT H FA S T PAT H
ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ SOFT WARE SOFT WARE SOFT WARE
Программный ключ 270 долларов США 0 долларов США 270 долларов США 270 долларов США 0 долларов США
для программного
обеспечения
CacheCade и FastPath
Intel X25-E 380 долларов США 0 долларов США 1 520 ДОЛЛАРОВ США 1 520 ДОЛЛАРОВ США 3 040 ДОЛЛАРОВ
США
Жесткие диски 280 долларов США 4480 долларов 3360 долларов США 0 долларов США 0 долларов США
Seagate со скоростью США
вращения 15000 об/
мин 147 Гб Savvio
Базовая стоимость 15 000 15 000 долларов США 15 000 долларов США 15 000 ДОЛЛАРОВ 15 000 ДОЛЛАРОВ
системы США США
Эксплуатационные 6200 долларов США 6200 долларов США 6200 долларов США 6200 долларов США 6200 долларов США
затраты (Оценка
расходов на
электропитание и
охлаждение на 4 года)
Итог 25 680 долларов США* 26 350 долларов США* 22 990 долларов США 24 240 долларов
США
Средний рост кратно 1,0 кратно 1,7 (1) кратно 2,0 кратно 2,5
производительности
Для большинства сценариев испытаний компании LSI использование программного обеспечения CacheCade способно привести
к снижению общей стоимости системы благодаря возможности значительно увеличения производительности (см. рис. 7) и
снижения времени реакции (см. рис. 6) (1) не только для одного, но и для нескольких томов жестких дисков.
Программное обеспечение CacheCade демонстрирует более эффективную работу с данными транзакций, что приводит к
сокращению времени реакции операций ввода-вывода всей системы и улучшению обработки транзакций, тем самым повышая
эффективность работы сервера и приложения. На основании результатов тестов аналогичный объем работы может быть
выполнен меньшим числом серверов и со значительно более низкой совокупной стоимостью владения.
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью LSI 6Рис. 6: Среднее время отклика на запрос ввода-вывода (в миллисекундах), сравнение жестких дисков
HDD с программным обеспечением CacheCade
140
Значительное сокращение времени отклика
120
100
Транзакций в секунду
80
60
40
20
0
16 жестких 1 SSD-диск 2 SSD-диска 3 SSD-диска 4 SSD-диска
дисков DR10 Intel X25-E Intel X25-E Intel X25-E Intel X25-E
Исходный
уровень
Рис. 7: Число транзакций в секунду, сравнение жестких дисков HDD с программным
обеспечением CacheCade
180 Все активные данные
Большинство активных на SSD-дисках
160 данных на SSD-дисках
140
120 Рост производительности
по мере добавления
100 SSD-дисков
Транзакций в секунду
80
60
40
20
0
16 жестких 1 SSD-диск 2 SSD-диска 3 SSD-диска 4 SSD-диска
дисков DR10 Intel X25-E Intel X25-E Intel X25-E 4 Intel X25-E
Исходный
уровень
Стоимость уровня производительности сервера из расчета на одну транзакцию можно получить путем
разделения приведенной в таблице 2 общей стоимости системы на среднее время выполнения транзакции
(транзакций в секунду). Данный расчет продемонстрирован на рис. 8: на рисунке сравнивается стоимость
массива RAID 0, RAID 10 и RAID 5 из расчета на транзакцию для тома только из 16 жестких дисков HDD, тома из
12 жестких дисков HDD с программным обеспечением CacheCade в сочетании с 4 твердотельными дисками SSD
и тома только из 4 и 8 SSD-дисков с программным обеспечением FastPath.
Оптимизация работы сервера MySQL с помощью LSI 7Рис. 8: Стоимость решения из расчета на одну транзакцию
350 долларов США
16 жестких дисков HDD
300 долларов США
250 долларов США 12 жестких дисков HDD +
4 диска SSD + CACHECADE
200 долларов США
4 SSD-диска + FastPath
150 долларов США
8 SSD-дисков + FastPath
100 долларов США
50 долларов США
0 долларов США
RAID 0 RAID 10 RAID 5
Заключение
Программное обеспечение MegaRAID CacheCade и MegaRAID FastPath предназначены для обеспечения
наращивания производительности, снижения стоимости владения и эффективности выполнения
транзакций, необходимых для соответствия требованиям современной быстро расширяющейся
экосистемы транзакций на основе Web 2.0.
Программное обеспечение CacheCade представляет собой эффективное средство для внедрения и
использования производительности SSD-дисков, снижения стоимости транзакции, а также повышения
общей производительности приложения без значительных вложений в SSD-диски. Данный результат
становится особенно очевидным в условиях рабочей нагрузки с чтением случайных блоков данных, когда
добавление небольшого числа SSD-дисков к массиву жестких дисков HDD является целесообразным при
сохранении существующей емкости жестких дисков HDD, в то время как добавление жестких дисков с
технологией короткого рабочего хода не является целесообразным. Также дополнительное преимущество
ПО CacheCade заключается в том, что для его внедрения не требуется выполнять какой-либо перенос
пользовательских данных с имеющегося тома на жестких дисках HDD.
Программное обеспечение MegaRAID FastPath является конкурентной альтернативой массивам,
построенным только из жестких дисков, особенно когда приоритетной задачей является достижение
высокой скорости чтения и записи, а общий объем носителя и стоимость являются второстепенными.
Более подробная информация и сведения о
местоположении отделов продаж представлены на веб-сайтах LSI: lsi.com/channel
LSI, логотип LSI, CacheCade, FastPath, MegaRAID, MegaRAID Storage Manager и SSD Guard являются торговыми марками или
зарегистрированными торговыми марками корпорации LSI. Все другие марки и названия продукции могут быть торговыми марками
соответствующих компаний.
Корпорация LSI сохраняет право внесения изменений в любую продукцию или услуги в любое время без предварительного
уведомления. LSI не принимает ответственность или обязательства в связи с применением или использованием любой продукции или
услуг, описанных в настоящем документе, за исключением случаев четко оговоренных обязательств LSI, закрепленных в письменной
форме. Покупка, аренда или использование продуктов или услуг LSI не подразумевают предоставление лицензии в рамках патентных,
авторских прав, прав на товарный знак либо любых других прав интеллектуальной собственности LSI и (или) третьих лиц.
©2010 Авторские права принадлежат корпорации LSI. Все права защищены.
Август 2010 г.Вы также можете почитать
