Сравнительное тестирование CХД НРЕ Primera и HPE 3PAR на различных нагрузках баз данных SQL с сервером HPE ProLiant DL380 Gen10

В статье показаны результаты сравнительного тестирования СХД HPE Primera А630 и HPE 3PAR StoreServ 8450 с хостингом приложения базы данных Microsoft® SQL Server. Две СХД HPE имели примерно одинаковые конфигурации. Типы рабочей нагрузки, использовавшиеся при тестах:

• OLTP: (online transaction processing) на аккаунте брокерского типа (brokerage account);
• DW (data warehouse), хранилище сырых данных предприятия.

По результатам тестов СХД HPE Primera 630 показала следующие преимущества:

• Общее повышение производительности.
• Снижение времени ответа базы данных SQL Server при нагрузке OLTP.
• Более высокая пропускная способность для нагрузки DW.
• Более высокая пропускная способность в тестах SQL Server DWFT (Data Warehouse Fast Track) с интенсивным обменом с СХД.
• Повышение пропускной способности на 38 % по сравнению с СХД HPE 3PAR для нагрузки SQL Server DW.
• Снижение времени ответа на 35 % по сравнению с СХД HPE 3PAR для нагрузки SQL Server OLTP.

Термины и аббревиатуры

Две одинаковые СХД – зачем?

У HPE довольно широкая линейка СХД, и часто бывает сложно разобраться, чем один продукт отличается от другого и для чего он предназначался при проектировании. Вот вроде две очень похожие СХД – 3PAR и Primera. Архитектура основана на одних и тех же базовых идеях, применение – тоже в общем, сходное, с той разницей, что Primera относится к корпоративному классу mission-critical, а 3PAR – business-critical, то есть чуть пониже уровнем.

Поэтому HPE решила провести сравнительное тестирование двух продуктов СХД – 3PAR и Primera, чтобы наглядно показать их различия.

Схема тестирования и конфигурация

Стенд для тестирования создан по следующей схеме.

Схема тестирования

Таблица 1. Конфигурация оборудования для тестов

Состав линейки продуктов HPE Primera

Серия all-flash СХД HPE Primera состоит из трех моделей: HPE Primera A630 (начальный уровень), HPE Primera A650 (средний уровень) и HPE Primera A670 (уровень high-end). Каждой модели соответствует «гибридная» модель серии «C», поддерживающая подключение как SSD, так и HDD (C630, C650 и C670).

Модели HPE Primera

СХД HPE 3PAR

СХД HPE 3PAR StoreServ 8000 предназначена для корпоративных приложений класса Tier-1 в среднем ценовом диапазоне. Микросхемы HPE 3PAR Gen5 Thin Express ASIC обеспечивают ускорение операций для выделения емкости по требованию (thin provisioning), inline-дедупликацию, а также снижение затрат на приобретение и обслуживание до 75 % без снижения производительности.

СХД HPE 3PAR StoreServ 8000 (с двумя узлами контроллеров без дополнительных корпусов для накопителей)

Сервер HPE ProLiant DL380 Gen10

HPE ProLiant DL380 Gen10 – наиболее продвинутый сервер HPE на момент тестирования в плане безопасности, производительности и расширяемости, поэтому он и был выбран для тестирования.

Коммутаторы HPE StoreFabric

Для подключения СХД при тестировании были выбраны коммутаторы Fibre Channel на 48 портов HPE StoreFabric SN6000B 16 Gb и HPE StoreFabric SN6600B 32 Gb.

Коммутаторы HPE StoreFabric удовлетворяют требованиям широкого масштабирования, применимы для построения частного облака предприятия и могут быть сконфигурированы в широком диапазоне количества портов и скоростей передачи.

Microsoft Windows Server 2019

Windows Server® 2019 – последний релиз операционной системы Windows Server был установлен на сервере HPE ProLiant DL380 Gen10, предназначенном для хостинга базы данных SQL.

Microsoft SQL Server

SQL Server 2019 RC1 – последняя версия Microsoft SQL Server, которая предоставляет кластеры Big Data. Она также предоставляет дополнительные функциональные возможности и усовершенствования для движков базы данных SQL: SQL Server Analysis, SQL Server Machine Learning Services, SQL Server on Linux®, а также SQL Server Master Data Services.

Для тестирования DW использовался сервер БД SQL Server 2017. Тестирование OLTP производилось на SQL Server 2019 RC1 после того, как он стал доступен во время тестирования.

Рабочие нагрузки

Для тестирования использовались восстановленные бэкапы баз данных на раздельных СХД, которые были смонтированы на одном сервере HPE ProLiant DL380 без изменения настроек после начала тестирования. Объем ОЗУ сервера – 128 МБ, для памяти SQL Server было выделено 100 ГБ.

Файлы tempdb располагались в СХД SAN и при тестировании перемещались в тестируемую СХД.

В таблице показаны инструменты и приложения, использованные для тестирования.

Таблица 2. Инструменты использованные для тестирования

Вначале был установлен SQL Server 2017; обе модели СХД были протестированы с нагрузкой DWFT.

SQL Server 2019 RC1 был установлен позднее, когда он стал доступен, и он использовался для теста при нагрузке OLTP.

Обе версии SQL Server были установлены вместе на сервере HPE ProLiant DL380 Gen10.

Перед тестированием все тома СХД были заполнены ненулевыми данными. Это было важно, поскольку контроллеры СХД – как Primera, так и 3PAR, – содержат интеллектуальные микросхемы ASIC с функцией обнаружения нулевого ввода (smart zero-detect I/O). Если на вход ASIC подать нулевые данные, то СХД немедленно ответит серверу, что ввод-вывод завершен, и это может исказить результаты тестирования производительности.

Нагрузка базы данных OLTP

Приложения OLTP требуют транзакций с базами данных одновременно от многих серверных приложений. Обычно трафик OLTP состоит из множества операций ввода-вывода, причем операций чтения гораздо больше, чем записи. Время ответа чрезвычайно важно для нагрузки OLTP, в особенности для операций чтения. Данные при произвольном чтении блоков часто приходят из back-end СХД, а не из кэша, поэтому время считывания из back-end СХД чрезвычайно важно для транзакций OLTP. Основной критерий для развертывания среды OLTP – быстрота конкурентных рандомных транзакций – либо из кэша сервера, либо из back-end носителей. Основное значение имеет число транзакций, а не производительность передачи данных.

Нагрузка базы данных Data Warehouse Fast Track (DWFT)

Термин Data Warehouse (буквально: «склад данных») часто используется для обозначения репозитория или истории бизнес-данных. Обычно действия бизнес-аналитики BI (Business Intelligence) данных в DW состоят в основном из последовательности операций ввода-вывода I/O, причем операций считывания существенно больше, чем записи. Нагрузка операций считывания происходит при запросах в базах данных, а нагрузка записи в основном в ситуациях потери данных.

В случае нагрузки DW важны операции как записи, так и считывания. Но приоритет отдается анализу запросов на чтение, а не загрузки данных (что может быть сделано в периоды небольшого трафика данных). Основной критерий для развертываний DW – производительность последовательного считывания, особенно производительность, которая может быть достигнута в СХД при сохранении баланса с доступными ресурсами вычислений и хранения.

Были проведены четыре теста базы данных DWFT — по два теста различных конфигураций базы данных для каждой СХД. Использовались две конфигурации базы данных – строчная (row store) и колоночная (column store).

Тесты row store показали по крайней мере в два раза большую величину IOPS, чем column store.

Для каждой конфигурации баз данных было проведено множество итераций числа сессий, в зависимости от числа процессоров сервера. Для сервера с двумя CPU были проведены только 12 из 24 сессий тестов. Каждый тест длился в течение 1 часа, тестовые данные подводились после завершения каждой сессии. Полные результаты приведены в документе Microsoft SQL Server 2017 Data Warehouse Fast Track using HPE Nimble Storage and HPE ProLiant DL380 Gen10 server.

В настоящей статье приведены только проценты расхождения показателей между тестируемыми моделями СХД.

Vdbench

Тест Vdbench использовался для подтверждения того, что среда решения была правильно сконфигурирована перед тестированием сервера базы данных SQL. Перед такими тестами СХД, как vdbench, необходимо предварительно загрузить данными тома СХД.

Производительность СХД

Производительность СХД наблюдалась с использованием панели администрирования SSMC (StoreServe Management Console) и командной строки СХД (CLI). Для CLI для Primera и 3PAR используется одинаковый набор команд.

Тест OLTP с SQL Server 2019 RC1

В тестах OLTP оценивалось, главным образом, время ответа (response time) и число IOPS (транзакций в секунду). Уровень загрузки CPU составлял около 90 %. Системы СХД не находились в максимальной конфигурации и производительность тоже не задавалась максимальной. Целью теста было сравнение двух СХД в одинаковой конфигурации со схожими параметрами, обе из которых хорошо подходят для баз данных SQL Server корпоративного класса.

Тесты показали, что, если по IOPS обе системы СХД примерно соответствуют друг другу, то по времени ответа они сильно разнятся. Primera обошла 3PAR по IOPS примерно на 6 %, а настоящим сюрпризом стало то, что время ответа Primera было меньше на 35 %, чем у 3PAR. Для нагрузки OLTP это очень важно.

Результаты сравнительных тестов OLTP по задержке и IOPS

Следует отметить, что результаты тестов были достаточно стабильные за весь период тестирования, без каких-либо всплесков или тенденциозного изменения показателей.

Стабильность результатов тестирования

Сравнительный тест нагрузки DW (Data warehouse)

Тестирование DW было нацелено на считывание по возможности большего объема данных из СХД, а также на скорость передачи данных каждой транзакции. Данные считывались и записывались большими блоками.

Для этой цели один и тот же объем данных из архива был восстановлен в оба типа тестируемых СХД, т. е. в обоих были разные базы данных с одинаковым контентом. Копия базы данных была также сконвертирована в строчную запись (row store), а потом – обратно в колоночную запись (column store). То есть всего было протестировано четыре конфигурации базы данных с одинаковым контентом (для двух СХД и двух конфигураций).

На рисунке показаны скриншоты монитора активности во время тестов.

Экраны монитора активности SSMS Activity Monitor во время тестов под нагрузкой DW для HPE Primera и HPE 3PAR

Результаты тестов показали, что производительность СХД Primera (МБ/с) заметно выше, чем у 3PAR. Загрузка CPU составляла около 98 %, что нормально для тестов такого типа. Системы СХД не находились в максимальной конфигурации и производительность тоже не задавалась максимальной. Целью теста было сравнение двух СХД в одинаковой конфигурации со схожими параметрами, обе из которых хорошо подходят для баз данных SQL Server корпоративного класса.

Производительность СХД Primera (МБ/с) со строчным сканированием была заметно выше, чем у 3PAR.

Результат теста DWFT со строчным сканированием данных из БД Measured Scan Rate Physical (MB/sec) для 3PAR и Primera

Производительность СХД Primera (МБ/с) с колоночным сканированием была примерно одинакова у обоих СХД на более легком тесте в 12 сессий (разница составила лишь около 1 %). Как только нагрузка возрастала до 24 сессий, Primera имела значительное преимущество перед 3PAR.

Результат теста DWFT со колоночным сканированием данных из БД Measured Scan Rate Physical (MB/sec) для 3PAR и Primera

Выводы

• Характеристики более новой архитектуры СХД HPE Primera A630, в основном, превосходят HPE 3PAR StoreServ 8450.
• СХД HPE Primera показывает время ответа при тестах OLTP для БД SQL Server на 35 % меньше, чем 3PAR.
• HPE Primera имеет немного лучшую производительность IOPS по сравнению с HPE 3PAR.
• HPE Primera имеет значительно лучшую пропускную способность, чем 3PAR, на 38 % и 22 % соответственно для строчного и колоночного сканирования при тестах SQL Server DWFT с интенсивным обменом с СХД.
• HPE Primera имеет на 18 % лучшую производительность при тестах с колоночным сканированием БД SQL Server при высокой нагрузке.