Die MegaRAID-RAID-Kartenreihe von LSI hat aus gutem Grund einen enormen Marktanteil: Viele betrachten sie dank solider Hardware und einem fantastischen Software-Stack als De-facto-Standard. Natürlich können die MegaRAID-Karten von LSI mehr als nur Laufwerke miteinander verbinden. Ihr CacheCade Pro 2.0-Add-on nutzt den Geschwindigkeitsvorteil von SSDs als Cache-Pools für ein Festplatten-Array mit größerer Kapazität.
Die MegaRAID-RAID-Kartenreihe von LSI hat aus gutem Grund einen enormen Marktanteil: Viele betrachten sie dank solider Hardware und einem fantastischen Software-Stack als De-facto-Standard. Natürlich können die MegaRAID-Karten von LSI mehr als nur Laufwerke miteinander verbinden. Ihr CacheCade Pro 2.0-Add-on nutzt den Geschwindigkeitsvorteil von SSDs als Cache-Pools für ein Festplatten-Array mit größerer Kapazität.
Das Konzept des Caching ist einfach – in diesem Fall verwendet LSI CacheCade, um häufig angeforderte Daten auf der SSD (oder den SSDs, bis zu 32 werden unterstützt) zu speichern. Wenn heiße Daten angefordert werden, reagiert die SSD und sorgt für massive Latenzverbesserungen bei lese- und schreibintensiven Anwendungen. Web-, Datei- und Datenserver profitieren alle erheblich von den höheren Lese- und Schreibgeschwindigkeiten des Caching. CacheCade arbeitet weiterhin im Hintergrund und verwendet seine Algorithmen, um Dateien zum SSD-Cache hinzuzufügen oder daraus zu entfernen.
Das Beste an CacheCade ist vielleicht seine Einfachheit und die niedrigen Gesamtbetriebskosten. Das Softwarepaket funktioniert mit den RAID-Kartenfamilien 9260 und 9280 von LSI und kann für 270 US-Dollar auf der Website von LSI erworben werden. Der Gesamtbetriebskostenwert ist enorm, da für den Zugriff auf Daten mit geringer Latenz nicht mehr eine ganze Reihe schneller SSDs erforderlich ist. Caching senkt die Kosten, indem es Benutzern ermöglicht, einen Datenspeicher mit günstigeren Festplatten zu dimensionieren und nur so viele SSDs hinzuzufügen, wie für die Verarbeitung der heißen Daten erforderlich sind. Außerdem kann das Caching-Array nach Bedarf erweitert werden, sodass das Hinzufügen von SSDs unterstützt wird, wenn sich die aktuellen Daten vergrößern, ohne dass dies Auswirkungen auf den Rest Ihres Arrays hat.
LSI MegaRAID CacheCade Pro 2.0-Spezifikationen
- Kompatibel mit MegaRAID SAS 9260/9261/9280-Serien-Controllern
- Unterstützte Betriebssysteme – Alle von der MegaRAID-Controllerkarte unterstützten Betriebssysteme
- Max. Anzahl der SSDs in einem CacheCade SSD-Pool – 32
- Max. Anzahl der pro Controller unterstützten SSC VD – bis zu 64
- Max. CacheCade-Kapazität pro Controller – 512 GB
- RAID 1, 10 SSD-Schreibcache-Schutz
Setup und Konfiguration
Um die Verbesserungen in mehreren Szenarien zu zeigen, haben wir drei einzigartige Caching-Plattformen entwickelt, die eine Festplattenumgebung für Enthusiasten, Workstations und Unternehmen nachahmen. Alle drei Plattformen wurden über unsere Lenovo RD240 ThinkServer-Testplattform mit einem SAS/SATA 6.0 Gbit/s LSI MegaRAID 9260-8i als RAID- und Caching-Schnittstelle getestet. Für jedes Szenario wurden die folgenden Konfigurationen verwendet:
Enthusiast:
- Vier Samsung 5,400 TB F2EG SATA-Festplatten mit 4 U/min im RAID6
- Eins 240 GB OCZ Vertex 3 MAX IOPS MLC-SSD zum Caching
- 3.6 TB nutzbare Kapazität
- Kosten für 3.6 TB SSDs: 7,200 $
- Kosten mit SSD/HDD-Caching: $1,120
Arbeitsplatz:
- Eins 7,200 TB Seagate Constellation ES.3 SAS-Festplatte mit 2 U/min
- Eins 240 GB OCZ Vertex 3 MAX IOPS MLC-SSD zum Caching
- 2.8 TB nutzbare Kapazität
- Kosten für 2.8 TB SSDs: 5,850 $
- Kosten mit SSD/HDD-Caching: $1,120
Unternehmen:
- Drei Seagate Savvio 10,000K.600 SAS-Festplatten mit 10 U/min und 4 GB im RAID5
- Eins 100 GB Micron P300 SLC-SSD zum Caching
- 1.12 TB nutzbare Kapazität
- Kosten für 1.12 TB SSDs: 12,000 $
- Kosten mit SSD/HDD-Caching: $2,170
In jedem Szenario nutzen wir die Kapazität des Festplatten-Arrays mit einer SSD mit 100–240 GB für das Caching. Im Fall des Enthusiast-Setups wären mehr als 16 240-GB-SSDs erforderlich, um die gesamte Speicherkapazität zu erreichen, die stromsparende Festplatten mit 5,400 U/min bieten. Bei einem Straßenpreis von rund 450 US-Dollar würde dieses Array über 7,000 US-Dollar kosten. Bei Verwendung der CacheCade Pro 2.0-Software von LSI (vorausgesetzt, Sie besitzen bereits die RAID-Karte) kostet es nur 400 US-Dollar für die Festplatten, plus 270 US-Dollar für CacheCade Pro 2.0 und 450 US-Dollar für eine einzelne SSD. Ungefähr 7,200 US-Dollar gegenüber 1,120 US-Dollar für eine sehr ähnliche Leistung im gesamten Jahr
Einer der wichtigsten Punkte, die es bei jedem Setup zu verstehen gilt, ist, dass wir verstehen, dass verschiedene Benutzer unterschiedliche Anforderungen an den Speicherplatzbedarf und die Größe der Hot Data für das Caching haben. In jeder Situation sind die Kosteneinsparungen jedoch geradezu erstaunlich.
Synthetische Benchmarks
Unsere Methode zum Testen der CacheCade Pro 2.0-Software von LSI umfasste das Benchmarking jeder Gruppe von Laufwerken ohne aktiviertes Caching und das anschließende erneute Benchmarking jedes Satzes mit einer 25-GB-Hot-Data-Zone und SSD-Caching bei voller Geschwindigkeit. Was diese Zahlen zeigen, ist die Leistung der „kalten“ Datengeschwindigkeiten im Vergleich zu den „heißen“ Datengeschwindigkeiten. Eine andere Sichtweise besteht darin, zu sehen, wie schnell das Caching ist oder wie die Cache-Geschwindigkeit nur durch die Geschwindigkeit Ihres SSD-Caching-Arrays begrenzt wird.
Wir waren der Meinung, dass der beste Weg, CacheCade in Aktion zu zeigen, darin bestand, von unseren reinen synthetischen Benchmarks (2 MB sequentiell/zufällig, 4 KB zufällig) abzuweichen und nur gemischte Arbeitslasten zu verwenden, um zu zeigen, wie gut Caching in einem bestimmten Szenario helfen kann.
Das erste ist unser Datenbankprofil mit einem Mix aus 67 % Lese- und 33 % Schreib-Workload, der sich hauptsächlich auf 8K-Übertragungsgrößen konzentriert.
Wenn man sich die Leistung jedes der drei Arrays ansieht, fällt es schwer, den drastischen Geschwindigkeitsanstieg nicht zu erkennen. Die zwischengespeicherte Leistung wird nicht durch die Caching-Plattform beeinträchtigt, sondern ist die tatsächliche Geschwindigkeit der von Ihnen verwendeten SSD. Der Unterschied ist geradezu erstaunlich.
Das nächste Profil betrachtet einen Dateiserver mit 80 % Lese- und 20 % Schreibarbeitslast, verteilt auf mehrere Übertragungsgrößen von 512 Byte bis 64 KB.
Der gleiche Trend wird für das Dateiserverprofil verfolgt, wobei die zwischengespeicherten SSD-/HDD-Geschwindigkeiten durch nichts anderes als ihre eigenen individuellen Geschwindigkeiten gebremst werden. Bei näherer Betrachtung der Seagate Savvio in Kombination mit der Micron P300 SSD bei höchster Warteschlangentiefe ergibt sich ein Vergleich zwischen 1,157 IOPS und 22,902 IOPS zwischen kalten und heißen Datengeschwindigkeiten
Unser Webserverprofil ist schreibgeschützt mit einer Spanne von Übertragungsgrößen von 512 Byte bis 512 KB.
In diesem Setup setzten sich die Konfigurationen mit dem SandForce SF-2200-Prozessor im Geschwindigkeitsspiel gegen den Micron P300 durch höhere Lesegeschwindigkeiten durch und boten enorme Leistungssteigerungen. Betrachtet man das Samsung RAID6-Array, stiegen die Geschwindigkeiten von 478 IOPS oder 7.54 MB/s auf 20,079 IOPS und 308 MB/s.
Das letzte Profil betrachtet eine Workstation mit einer Mischung aus 20 % Schreib- und 80 % Lesevorgängen bei etwa 8K-Übertragungen.
Bei einer hohen Mischung an Leseübertragungen erzielen alle Arrays eine bemerkenswert gute Leistung mit deutlichen Steigerungen auf ganzer Linie. Im Fall der Seagate Constellation ES.2 stieg die Leistung von 267 IOPS auf 32,422 IOPS bei einer Warteschlangentiefe von 128.
Benchmarks aus der Praxis
Um wirklich zu sehen, wie Laufwerke unter normaler Arbeitslast funktionieren, müssen Sie den genauen Datenverkehr aufzeichnen, der zum und vom Gerät weitergeleitet wird, und diesen dann verwenden, um die Laufwerke miteinander zu vergleichen. Aus diesem Grund haben wir uns an unsere StorageMark 2010-Traces gewandt, die Consumer-Traces für HTPC-, Produktivitäts- und Gaming-Szenarien sowie Enterprise-Traces einschließlich eines Mail-Server- und Webserver-Szenarios umfassen.
Der erste reale Test ist unser HTPC-Szenario. In diesem Test umfassen wir: die Wiedergabe eines 720P-HD-Films im Media Player Classic, die Wiedergabe eines 480P-SD-Films in VLC, das gleichzeitige Herunterladen von drei Filmen über iTunes und die Aufzeichnung eines 1080i-HDTV-Streams über einen Zeitraum von 15 Minuten über Windows Media Center. Höhere IOps- und MB/s-Raten mit geringeren Latenzzeiten werden bevorzugt. In dieser Ablaufverfolgung haben wir aufgezeichnet, dass 2,986 MB auf das Laufwerk geschrieben und 1,924 MB gelesen wurden.
Wir haben festgestellt, dass CacheCade Pro 2.0 sehr gut abschneidet und einen durchschnittlichen Zuwachs von 512 % im HTPC-Trace auf unseren Test-Arrays verzeichnet.
Unser zweiter realer Test befasst sich mit der Festplattenaktivität in einem Produktivitätsszenario. Im Grunde genommen zeigt dieser Test die Laufwerksleistung bei normaler täglicher Aktivität für die meisten Benutzer. Dieser Test umfasst: einen dreistündigen Zeitraum in einer Büroproduktivitätsumgebung mit 32-Bit-Vista mit Outlook 2007, verbunden mit einem Exchange-Server, Surfen im Internet mit Chrome und IE8, Bearbeiten von Dateien in Office 2007, Anzeigen von PDFs in Adobe Reader und eine Stunde lokale Musikwiedergabe mit zwei Stunden zusätzlicher Online-Musik über Pandora. In dieser Ablaufverfolgung haben wir aufgezeichnet, dass 4,830 MB auf das Laufwerk geschrieben und 2,758 MB gelesen wurden.
In der Produktivitätskurve betrug der durchschnittliche Zuwachs 1,080 %, wobei der größte Anstieg beim Samsung F4EG-Array mit aktiviertem Caching zu verzeichnen war.
Unser dritter clientbasierter Praxistest befasst sich mit der Festplattenaktivität in einer Spieleumgebung. Im Gegensatz zum HTPC- oder Produktivitäts-Trace hängt dieser stark von der Leseleistung eines Laufwerks ab. Um eine einfache Aufschlüsselung der Lese-/Schreibprozentsätze zu geben: Der HTPC-Test umfasst 64 % Schreiben, 36 % Lesen, der Produktivitätstest 59 % Schreiben und 41 % Lesen, während der Gaming-Trace 6 % Schreiben und 94 % Lesen umfasst. Der Test besteht aus einem mit Steam vorkonfigurierten Windows 7 Ultimate 64-Bit-System, auf dem Grand Theft Auto 4, Left 4 Dead 2 und Mass Effect 2 bereits heruntergeladen und installiert sind. Der Trace erfasst die starke Leseaktivität jedes Spiels, das von Anfang an geladen wird, sowie Texturen im Verlauf des Spiels. In dieser Ablaufverfolgung haben wir aufgezeichnet, dass 426 MB auf das Laufwerk geschrieben und 7,235 MB gelesen wurden.
Die durchschnittliche Verbesserung in unserem leseintensiven Gaming-Trace betrug satte 682 %, wobei der größte Anstieg bei der einzelnen Seagate Constellation ES.2 zu verzeichnen war.
Unser erster Enterprise-Trace deckt eine Microsoft Exchange-Mailserverumgebung ab. Wir haben die Aktivität unseres StorageReview-Mailservers über einen Zeitraum von einigen Tagen erfasst. Diese Serverhardware besteht aus einem Dell PowerEdge 2970 mit Windows Server 2003 R2-Umgebung, der mit drei 73 GB 10 SAS-Festplatten in RAID5 auf dem integrierten Dell Perc 5/I-Controller betrieben wird. Der Trace besteht aus vielen kleinen Übertragungsanfragen mit einer starken Leselast von 95 % und 5 % Schreibverkehr.
Der Mailserver-Trace verzeichnete durchweg die größten Zuwächse, wobei der Durchschnitt für jede Konfiguration bei 1,868 % zwischen zwischengespeichert und nicht zwischengespeichert lag.
Unser Webserver-Trace wurde auf einem Live-Webserver erfasst, der täglich Tausende von Besuchern verarbeitet. Bei aktiver Besucherprotokollierung, einer durchschnittlichen Übertragungsgröße von 16 KB mit einem Spitzenwert von 1024 KB, war dieser Trace schreibintensiv und hatte eine Mischung aus 33 % Lesen und 67 % Schreiben.
In unserem Webserver-Trace betrug der durchschnittliche Zuwachs zwischen den nicht zwischengespeicherten und den vollständig zwischengespeicherten Speicher-Arrays 684 %.
Fazit
Das CacheCade Pro 2.0-Hardware-/Software-Setup von LSI ist im Caching-Bereich wirklich kaum zu schlagen, insbesondere angesichts der geringen Kosten der Software. Beim Vergleich der Cold- und Hot-Benchmark-Ergebnisse (vollständig zwischengespeichert) konnten wir auf ganzer Linie deutliche Zuwächse feststellen, wobei der größte reale Anstieg bei unserem Mailserver-Trace zu verzeichnen war, der eine Verbesserung von über 1,800 % verzeichnete. Der einzige Nachteil dieser Verbesserungen war die Geschwindigkeit des SSD-Caching-Arrays, das genau an die Anforderungen der Umgebung angepasst werden kann, in der es verwendet wird.
Letztendlich geht es beim Caching darum, SSD-Geschwindigkeiten für häufig abgerufene Daten zu erreichen. Mit CacheCade Pro 2.0 können Sie eine Reihe von Festplatten in jeder gewünschten Größe aufbauen und nur so viele SSDs hinzufügen, wie Sie benötigen, um die aktuellen Datengrößen- oder Geschwindigkeitsanforderungen zu erfüllen. Die teure Alternative bestünde darin, ein Array vollständig aus SSDs zu erstellen, um die erforderliche Kapazität bei den benötigten Geschwindigkeiten zu erreichen, oder ein Array aus Tausenden von Kurzhub-Festplatten so zu dimensionieren, dass die IOPS-Anforderungen über der benötigten Kapazität liegen. Beide Alternativen sind sehr kostspielig, da die Implementierung der Kurzhub-Festplattenmethode viel physischen Platz und Strom erfordert, sodass sie in den meisten Fällen nicht einmal realisierbar ist.
Die Kosten für die Implementierung eines CacheCade-Arrays sind mit nur 270 US-Dollar für das Softwarepaket minimal. Für den Prosumer oder Enthusiasten, der mehr Geschwindigkeit über eine Reihe von Festplatten benötigt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass er bereits über eine kompatible LSI MegaRAID-Karte verfügt, sodass die Hinzurechnung der Softwarekosten nicht unerschwinglich ist. Auf der Unternehmensseite verwenden Sie mit ziemlicher Sicherheit eine kompatible LSI-RAID-Karte, und 270 US-Dollar sind im Vergleich zu den Gesamtkosten des verwendeten Servers oder Speicherarrays Kleinigkeiten. In allen Fällen erhalten Benutzer für einen minimalen Geldaufwand SSD-Geschwindigkeiten gepaart mit günstigem Festplattenspeicher für den Großteil der Last – eines der wenigen Win-Win-Szenarien in der Technologie.
Vorteile
- Sehr kostengünstig
- Unglaubliche Leistungssteigerungen
- Kompatibel mit mehreren Betriebssystemen durch den umfangreichen Treiberstapel von LSI
Nachteile
- Kann in kleineren Maßstäben unerschwinglich sein (Enthusiastenebene)
Fazit
Die MegaRAID CacheCade Pro 2.0-Software von LSI bietet Unternehmen und Enthusiasten gleichermaßen die Möglichkeit, SSD-Geschwindigkeiten über ein großes Festplatten-Array mit minimalen Zusatzkosten zu steigern. Von der Workstation bis zum Rechenzentrum bietet CacheCade ein fantastisches Preis-Leistungs-Verhältnis und ist eine absolut unverzichtbare Erweiterung für alle, die die beste Leistung pro Dollar aus ihrem Speicher herausholen möchten.
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