SQL Server 2022 на Lenovo ThinkSystem SR665 V3 с AMD EPYC 9005: архитектура, настройка и результаты тестирования

Рост объемов корпоративных данных повышает требования не только к вычислительной мощности, но и к пропускной способности памяти, задержкам системы хранения и скорости сети. В этих условиях обновление отдельных процессоров без пересмотра всей архитектуры не всегда дает ожидаемый результат.

Для SQL Server существенное значение имеет согласованность компонентов:

• процессоры должны соответствовать характеру запросов и числу экземпляров базы данных;

• объем и конфигурация памяти должны учитывать границы NUMA;

• система хранения должна выдерживать нагрузку файлов данных, журналов транзакций и TempDB;

• сеть не должна ограничивать обмен между сервером базы данных, приложениями, узлами отказоустойчивости и генераторами нагрузки;

• программные параметры должны учитывать особенности конкретной базы, а не только возможности оборудования.

Ниже представлен обзор лучших практик развертывания Microsoft SQL Server 2022 на платформе Lenovo ThinkSystem SR665 V3, пример референсной архитектуры на базе процессоров AMD EPYC 9005, Windows Server 2025 и локальных накопителей NVMe, а также результаты нагрузочного тестирования с использованием нескольких экземпляров SQL Server.

Lenovo ThinkSystem SR665 V3 и тестирование SQL Server

Перед подробным разбором архитектуры предлагаем посмотреть видео о сервере Lenovo ThinkSystem SR665 V3 и конфигурации, использованной для испытаний. В ролике показываем платформу, основные компоненты и особенности решения, на базе которого проводилось тестирование Microsoft SQL Server 2022.

Практические испытания позволяют оценить не только характеристики отдельных компонентов, но и поведение всей системы при одновременной работе нескольких экземпляров SQL Server, интенсивном обращении к локальным NVMe-накопителям и росте транзакционной нагрузки.

Задачи бизнеса и прикладная ценность решения на базе SR665 V3

Основные задачи и вызовы для бизнеса

В действующих центрах обработки данных SQL Server нередко продолжает работать на платформах, которые проектировались для меньших объемов данных и менее интенсивной транзакционной нагрузки.

Это приводит к нескольким ограничениям:

• рост базы данных начинает опережать производительность процессоров и подсистемы хранения;

• серверы с ограниченным числом каналов памяти не позволяют полностью загрузить современные процессоры;

• устаревшие SAS- и SATA-массивы увеличивают задержки операций ввода-вывода;

• разрозненные серверы усложняют обновление, резервное копирование и контроль загрузки;

• ручная настройка отказоустойчивости повышает вероятность ошибок;

• избыточное количество физических узлов увеличивает требования к электропитанию, охлаждению и администрированию.

Для критичных баз данных недостаточно добиться высокой пиковой скорости. Необходимы воспроизводимая производительность, контролируемые задержки, восстановление после отказов и возможность планового обслуживания без длительных остановок.

Преимущества новой архитектуры

Переход на сервер с большим числом процессорных ядер, двенадцатью каналами памяти на процессор и локальными NVMe позволяет разместить на одном узле несколько экземпляров SQL Server и перераспределять ресурсы между ними.

К основным возможностям архитектуры относятся:

• объединение нескольких баз данных или экземпляров SQL Server на одном физическом сервере;

• сокращение задержек хранения за счет прямого подключения NVMe по PCIe;

• отдельное размещение файлов данных, журналов транзакций и TempDB;

• использование встроенных средств Windows Server и SQL Server для кластеризации и репликации;

• масштабирование сети с 25 до 100 Гбит/с;

• централизованное администрирование физических и виртуальных ресурсов;

• выбор между несколькими экземплярами SQL Server и виртуальными машинами.

Объединение нагрузок требует предварительного расчета. Высокая плотность экземпляров сама по себе не означает линейного роста производительности: общими остаются процессоры, память, контроллеры ввода-вывода и накопители.

Архитектура решения

Типовая схема включает внешних и внутренних пользователей, прикладные системы, службу каталогов, DNS, сервер SQL Server и инфраструктуру хранения.

Последовательность обработки запросов выглядит следующим образом:

• внешние подключения проходят через межсетевой экран, VPN или балансировщик;

• прикладные серверы обращаются к одному или нескольким экземплярам SQL Server;

• SQL Server обрабатывает транзакционные задачи или аналитические запросы;

• файлы баз данных и журналы размещаются на локальных накопителях NVMe;

• Active Directory и DNS используются для аутентификации, разрешения имен и работы кластерных компонентов;

• отдельные генераторы нагрузки применяются при испытаниях, чтобы не занимать ресурсы тестируемого сервера.

SQL Server может работать как отдельный экземпляр либо входить в отказоустойчивую конфигурацию.

Аппаратная архитектура SR665 V3

Сервер Lenovo ThinkSystem SR665 V3 оснащается одним или двумя процессорами AMD EPYC 9005. Каждый процессор имеет двенадцать каналов DDR5 и собственные линии PCIe 5.0.

Процессоры в двухпроцессорной конфигурации соединены межпроцессорными линиями xGMI. В отдельных конфигурациях часть этих ресурсов может быть переназначена под два соединения PCIe 5.0 x16 для подключения дополнительных накопителей NVMe.

Архитектура сервера предусматривает:

• 12 разъемов памяти на каждый процессор;

• несколько разъемов PCIe 5.0;

• отдельный разъем OCP 3.0 для сетевого адаптера;

• внутренние накопители M.2 для операционной системы;

• подключение передних, внутренних и задних корзин накопителей;

• контроллер удаленного управления Lenovo XClarity Controller 2.

Программные компоненты решения

Серверная операционная система Microsoft Windows Server 2025

Windows Server 2025 используется в качестве операционной системы тестового стенда в настоящем обзоре. Система выпускается в редакциях Standard, Datacenter и Datacenter: Azure Edition.

Для инфраструктуры SQL Server наиболее значимы следующие изменения:

• развитие средств защиты Active Directory и сетевых соединений;

• поддержка TLS 1.3 и дополнительных механизмов шифрования LDAP;

• обновление сетевой и дисковой подсистем;

• улучшенная работа с высокопроизводительными накопителями NVMe и устройствами PCIe 5.0;

• оптимизация стека хранения для снижения задержек операций ввода-вывода при интенсивных транзакционных нагрузках;

• развитие механизмов Storage Spaces и Storage Replica для построения отказоустойчивых конфигураций на базе NVMe;

• возможность администрирования через Windows Admin Center;

• поддержка разделения ресурсов графических ускорителей между виртуальными машинами;

• обновленные средства командной строки и Windows Terminal.

Для серверов баз данных особый интерес представляет развитие подсистемы хранения. Современные NVMe-накопители способны обеспечивать существенно более высокое число операций ввода-вывода в секунду и меньшие задержки по сравнению с SAS- и SATA-устройствами. Windows Server 2025 включает дополнительные оптимизации для многопоточной обработки запросов к хранилищу, что позволяет эффективнее использовать массивы NVMe в конфигурациях с большим количеством процессорных ядер и несколькими экземплярами SQL Server.

Функция Hotpatch позволяет устанавливать часть обновлений безопасности без перезапуска операционной системы. Однако она не исключает перезагрузки полностью. 

Следовательно, Hotpatch может сокращать количество окон обслуживания, но не заменяет планирование обновлений и испытания исправлений на совместимость с SQL Server.

СУБД Lenovo ThinkSystem SR665 V3

SQL Server 2022 поддерживает транзакционные базы данных, аналитические задачи, отказоустойчивые группы и интеграцию с облачными службами Microsoft.

К изменениям, связанным с производительностью, относятся:

• улучшенное исключение сегментов в индексах columnstore;

• снижение конкуренции при одновременном обновлении страниц Global Allocation Map;

• параллельное сканирование буферного пула на системах с большим объемом памяти;

• предварительная сортировка данных при создании кластерных индексов columnstore;

• изменения в работе TempDB;

• выполнение операций сжатия базы данных с низким приоритетом;

• развитие обработки транзакций в оперативной памяти;

• дальнейшее развитие интеллектуальной обработки запросов.

К функциям управления и доступности относятся:

• Accelerated Database Recovery;

• расширения Always On Availability Groups;

• дополнительные возможности Query Store;

• интеграция с объектными хранилищами, совместимыми с S3.

Начиная с SQL Server 2022 среды исполнения R, Python и Java не устанавливаются вместе с SQL Server. Необходимые среды и библиотеки устанавливаются отдельно.

В тесте ниже использовалось несколько экземпляров SQL Server на одном физическом сервере. Такой подход позволяет независимо назначать память и другие параметры каждому экземпляру. 

Проектирование и развертывание на базе SR665 V3

Аппаратная конфигурация тестового сервера

Сервер: Lenovo ThinkSystem SR665 V3

Процессоры: 2 × AMD EPYC 9355, 32 ядра, базовая частота 3,55 ГГц

Оперативная память: 2,2 ТБ DDR5-5600

Основная сеть: Broadcom 57414, 2 × 10/25GbE SFP28, PCIe

Сеть управления: Broadcom 5719, 4 × 1GbE RJ45, OCP

Накопители для файлов данных: 8 × NVMe 3,8 ТБ

Накопители для журналов: 4 × NVMe 3,8 ТБ

Загрузочные накопители: 2 × M.2 NVMe с зеркалированием

Программная конфигурация

Операционная система: Windows Server 2025 (версия 24H2) 

Система управления базами данных: Microsoft SQL Server 2022 Enterprise (версия CU16, 16.0.4165.4)

Нагрузочный тест: HammerDB 4.2 

Сетевая конфигурация

Между генераторами нагрузки и сервером базы данных использовалось соединение 10/25GbE. По данным исходного испытания, один экземпляр HammerDB мог занимать до 3 Гбит/с пропускной способности.

Для платформы с несколькими экземплярами SQL Server и локальными NVMe сеть 25GbE служит практической исходной точкой. Это снижает вероятность того, что результаты испытаний будут ограничены скоростью клиентского соединения.

При большом числе клиентских подключений, репликации, резервном копировании по сети или работе нескольких узлов могут потребоваться соединения 40 или 100 Гбит/с.

Сетевые адаптеры с поддержкой RDMA могут снизить загрузку процессоров при передаче данных.

Конфигурация хранения

В тестовом стенде использовалась программная дисковая конфигурация Windows:

• восемь NVMe для файлов данных объединены в RAID 0;

• четыре NVMe для журналов разделены на две зеркальные пары RAID 1;

• два M.2 NVMe для операционной системы работали в зеркале.

RAID 0 выбран для получения максимальной скорости в испытании. Такая схема не имеет избыточности: отказ одного накопителя приводит к недоступности всего тома. Поэтому ее нельзя переносить в промышленную конфигурацию без отдельной оценки допустимости потери данных и времени восстановления. Более оптимальным решением является использования RAID 10, но следует помнить, что он требует удвоенного объема хранения. RAID 6 при всей экономии объема является наименее эффективным решением при использовании технологии NVMe Direct из-за многократного роста штрафа на транзации.

Для рабочей системы уровень защиты выбирается по требованиям к производительности, полезной емкости, RPO и RTO. Конфигурация хранения должна рассматриваться совместно с резервным копированием и архитектурой отказоустойчивости SQL Server.

Файлы данных, журналы транзакций и TempDB целесообразно размещать на отдельных логических томах. Это упрощает контроль задержек, глубины очередей и пропускной способности каждого типа операций.

Отказоустойчивость SQL Server

SQL Server поддерживает два основных варианта высокой доступности на Windows Server:

• Always On Availability Groups;

• Always On Failover Cluster Instances.

Always On Availability Groups

Группа доступности объединяет пользовательские базы данных, которые переключаются между репликами как единое целое.

Конфигурация может включать одну основную и до восьми вторичных реплик. Каждая реплика использует собственное хранилище. Репликация может выполняться синхронно или асинхронно в зависимости от расстояния, задержек сети и требований к потере данных. 

Группы доступности работают на уровне баз данных. Они подходят для сценариев, где требуется:

• отдельная копия базы на другом сервере;

• автоматическое или ручное переключение;

• географически разнесенные реплики;

• использование части вторичных реплик для чтения или резервного копирования при наличии соответствующей редакции и настройки.

Failover Cluster Instance

Отказоустойчивый кластерный экземпляр переносит между узлами весь экземпляр SQL Server. Все узлы должны иметь доступ к общему хранилищу.

В качестве общего хранилища могут применяться:

• дисковые ресурсы отказоустойчивого кластера Windows;

• внешняя сеть хранения SAN;

• Storage Spaces Direct;

• файловые ресурсы SMB, соответствующие требованиям SQL Server.

FCI защищает экземпляр целиком, включая системные базы и настройки экземпляра. При этом общее хранилище должно иметь собственную защиту от отказа компонентов. 

Выбор между AG и FCI определяется уровнем защиты, архитектурой хранения, редакцией SQL Server и требованиями к переключению отдельных баз либо всего экземпляра.

Рекомендации по настройке и лучшие практики

Расчет ресурсов

Конфигурация должна рассчитываться по фактическим параметрам:

• число одновременных пользователей;

• количество транзакций и запросов;

• размер активной части базы;

• объем чтения и записи;

• требования к задержкам;

• темпы роста;

• окна резервного копирования и обслуживания.

Физические процессорные ресурсы не следует переподписывать без нагрузочного испытания. Наличие SMT не удваивает производительность физических ядер.

Настройки сервера и операционной системы

Для испытаний максимальной производительности Lenovo рекомендует выбрать в UEFI режим Maximum Performance. Серверы SR665 V3 также поддерживают режим Maximum Efficiency, поэтому выбор должен соответствовать приоритету между скоростью и энергопотреблением. 

Дополнительно проверяются:

• режим электропитания Windows High Performance;

• включение или отключение SMT в зависимости от характера нагрузки;

• актуальные версии UEFI, микропрограмм и драйверов;

• распределение памяти между процессорами;

• соответствие модулей памяти сбалансированной схеме AMD.

Память SQL Server

Microsoft рекомендует определять max server memory после вычета ресурсов, необходимых:

• операционной системе;

• другим экземплярам SQL Server;

• драйверам и антивирусному программному обеспечению;

• компонентам, память которых не ограничивается параметром max server memory;

• приложениям, работающим на том же сервере. 

На сервере с несколькими экземплярами каждому экземпляру назначаются отдельные минимальные и максимальные пределы памяти. Суммарные значения не должны оставлять операционную систему без резерва.

Разрешение Lock Pages in Memory может применяться для предотвращения выгрузки памяти SQL Server в файл подкачки, но требует отдельной проверки и корректного ограничения максимальной памяти.

Файл подкачки

В тестовой среде использовался файл подкачки фиксированного размера 4 ГБ, вынесенный с томов данных. Это параметр конкретного стенда, а не универсальная рекомендация для серверов с несколькими терабайтами оперативной памяти.

Размер файла подкачки выбирается с учетом требований к аварийным дампам, объема памяти, политики диагностики и рекомендаций Microsoft для конкретной операционной системы.

Файловая система и виртуальные диски

Для томов с файлами данных и журналами в исходной архитектуре применялся NTFS с размером единицы распределения 64 КБ. Для системного тома и файлов SQL Server использовалось стандартное значение 4 КБ.

При размещении SQL Server в Hyper-V предпочтительны виртуальные диски фиксированного размера. Динамически расширяемые диски требуют отдельной проверки влияния на задержки и доступную емкость.

TempDB

Начальная конфигурация TempDB, создаваемая установщиком SQL Server, подходит не для всех нагрузок. Необходимость изменения числа файлов, их размера и шага автоматического увеличения определяется по результатам наблюдения за конкуренцией страниц, задержками и ростом файлов.

TempDB следует размещать на быстром томе с достаточным запасом емкости. Автоматическое увеличение не должно заменять предварительный расчет размера.

Разделение данных

Microsoft рекомендует размещать файлы данных и журналы транзакций на отдельных дисках или томах. В производительной конфигурации дополнительно отделяется TempDB.

Такое разделение позволяет независимо контролировать:

• последовательную запись в журнал транзакций;

• случайное чтение и запись файлов данных;

• временные операции TempDB;

• доступную емкость и параметры автоматического увеличения.

Параллельное выполнение запросов

MAXDOP задает максимальное число процессоров, используемых одним параллельным планом запроса.

В исходном документе для OLTP упоминается значение MAXDOP 1. Его нельзя рассматривать как общее правило. Значение выбирается с учетом:

• числа логических процессоров в узле NUMA;

• типа и продолжительности запросов;

• конкуренции между сеансами;

• параметра cost threshold for parallelism;

• результатов испытаний реальной базы.

Для коротких транзакционных запросов ограничение параллелизма иногда снижает конкуренцию. Для отчетных и аналитических операций полный запрет параллелизма может заметно уменьшить скорость. 

Контроль параметров и производительности решения

Средства наблюдения

Во время испытаний использовался Windows Performance Monitor.

Собирались следующие группы показателей:

• загрузка логических дисков;

• использование процессоров и отдельных узлов NUMA;

• показатели транзакций SQL Server;

• потребление памяти;

• задержки и очереди накопителей.

HammerDB дополнительно отображал график числа транзакций в реальном времени. Равномерный график без выраженных провалов помогает контролировать стабильность испытания, но сам по себе не определяет причину ограничений.

Формирование нагрузки

TPROC-C представляет собой открытую реализацию транзакционной нагрузки, созданную на основе спецификации TPC-C. 

Генераторы нагрузки работали на отдельных серверах, чтобы их процессоры и память не влияли на тестируемую систему.

Параметры испытания:

• тип нагрузки — TPROC-C;

• количество экземпляров SQL Server — четыре и восемь;

• размер базы каждого экземпляра — 100 ГБ;

• количество складов HammerDB на экземпляр — 800;

• число виртуальных пользователей — 400;

• задержка пользователя — 1 мс;

• процессоры — два AMD EPYC 9355;

• метрика — нормализованное количество транзакций в минуту.

Результаты тестирования сервера Lenovo ThinkSystem SR665 V3

Масштабирование оказалось нелинейным: удвоение числа экземпляров не привело к удвоению суммарного результата. Но тем не менее при увеличении числа экземпляров с четырех до восьми суммарный показатель вырос примерно на 21,7%.

Выводы

Lenovo ThinkSystem SR665 V3 представляет собой производительную платформу для консолидации нескольких экземпляров Microsoft SQL Server 2022 на одном двухпроцессорном сервере. Сочетание процессоров AMD EPYC 9355, 2,2 ТБ оперативной памяти и двенадцати накопителей NVMe позволяет одновременно разместить вычислительные ресурсы и высокоскоростное хранилище баз данных внутри одного сервера.

Конфигурация с четырьмя экземплярами SQL Server достигла 12 млн нормализованных транзакций в минуту, а при увеличении их числа до восьми результат вырос до 14,6 млн транзакций в минуту. Тестирование проводилось под управлением Windows Server 2025 и SQL Server 2022 Enterprise.

Для бизнеса такая архитектура может упростить консолидацию разрозненных серверов баз данных, сократить количество физических узлов и централизовать управление инфраструктурой. Локальные NVMe-накопители также позволяют в отдельных проектах отказаться от внешней системы хранения и связанных с ней коммутаторов, контроллеров и сетей хранения.

Наибольший эффект сервер может дать при модернизации устаревших платформ, размещении нескольких изолированных экземпляров SQL Server и построении систем, для которых важны высокая плотность вычислительных ресурсов и низкие задержки хранения. При этом окончательная конфигурация должна учитывать требования к отказоустойчивости, резервному копированию, допустимому времени простоя и дальнейшему росту баз данных.