聯合評測： Optane SSD 在SmartX 超融合 Oracle 場景下的效能表現
眾所周知，使用基於標準 x86 伺服器平臺的軟體定義架構，是超融合能夠全面提升使用者 IT 架構敏捷性和易維護性的一個重要原因。相比於使用專有硬體的傳統 SAN 儲存，這種架構的一大優勢就是可以在產品中快速引入業界最先進的資料中心相關部件，從而大幅提升產品能力。
近期，SmartX 和 Intel 中國基於 Intel 第二代至強可擴充套件處理器平臺與 Optane SSD 結合 SmartX 超融合軟體 SMTX OS 進行產品聯合驗證，並在 Oracle 等 IO Queue Depth 較低的場景中充分驗證了 Optane 技術在儲存效能、時延等方面帶來的大幅改進。
Optane SSD 架構特點概述
注： Intel Optane P4800X 圖片來源於 Intel 產品手冊[1]。
Intel Optane SSD 基於 3D XPoint 技術，讀寫速度更接近於 DRAM，而儲存空間與 NAND SSD 相當。相較於 NAND SSD，Optane SSD 具有高吞吐、低延遲、高 QoS 和極高壽命的特點，在資料儲存中非常適合作為 DRAM 和低速 SSD/HDD 之間的快取。
本文的評測物件是 Optane P4800X。Intel 官方產品手冊[1] 提供的資料如下：
- 高吞吐：Optane P4800X 在 queue depth 為 11 時 IOPS 可以達到 500k（~2GB/s），而一般的 NAND SSD 都需要更高的 queue depth 才能達到其峰值，例如 32（SATA）和 128（NVMe）。
- 低延遲：Optane P4800X 在 2GB/s 隨機寫背景流量的場景下，仍然有穩定的讀響應時間，時間低於 30us。
- 高 QoS：Optane P4800X 在隨機寫背景流量場景下，99% 的讀響應時間是 NAND SSD 的 60 倍。
- 極高壽命：Optane P4800X 非常適合具有大量寫操作的場景，每日寫入量高達 30 DWPD（JESD219 workload），750GB 容量的 P4800X 總寫入量為 41 PBW。
以下是 SMTX OS + Optane P4800X 在 Oracle 場景下的實驗室測試結果。為了評估 Optane 技術與 NAND 的效能差異，我們使用 Intel P4600 進行對比測試。
說明：以下為實驗室測試資料，僅供參考。
測試環境
1
硬體環境
Oracle 測試需要兩臺測試伺服器分別充當 Client 和 Server 角色，它們的硬體配置相同，如下表所示。其中，2 塊 Optane P4800X SSD 作為 SMTX OS 分散式儲存的 Cache 層，4 塊 P4500 作為 Capacity 層。在測試過程中，IO 主要落在 Cache 層上。
作為效能參照的 P4600 環境除了伺服器的 Cache Tier 替換為 2 塊 Intel(R) SSD DC P4600 Series（1.6 TB）之外，其餘配置跟測試目標環境保持一致。
2
軟體環境
Oracle 測試部署圖
Oracle 測試的部署圖如上圖所示，兩臺測試伺服器都執行 vSphere ESXi 6.5 u2 Hypervisor，其上執行著 SCVM（Storage Controller VM， 12 vCPU 和 16G 記憶體，執行 SMTX OS）負責提供分散式儲存功能。它們還分別執行 Oracle Client VM 和 Oracle Server VM。
Oracle Client VM 的配置為：
- vCPU ：50
- Mem ：50G
- OS ：CentOS 7.5
Oracle Server VM 的配置為：
- vCPU/Mem ：16/64G，32/128G，64/196G 共三種配置
- SWAP 分割槽 ：33G
- OS ：RedHat 6.9
- Oracle Server ：Oracle Server 11.2.0.4
- Disks ：所有磁碟都在 SMTX OS 的 NFS 儲存中產生，磁碟數量和大小如下表所示，為了防止對於 SCSI controller 的競爭，為不同的 Disk Group 分配不同的 SCSI controller。
測試方法
1
測試工具
HammerDB 3.1，執行在 Oracle Client VM 中。
2
測試引數
3
測試步驟
測試 Oracle Server 在 vCPU/Mem 分別為 16/64G、32/128G、64/192G 三種配置下的 TPM。最終選取 TPM 趨於平穩階段的取值作為測試結果。
測試結果
上圖顯示了 Optane P4800X 和 P4600 在 Oracle Server 不同配置下 HammerDB TPM 的測試結果，可見：
- 在 16 vCPU/64G Mem 配置下，P4800X 的 TPM 達到 P4600 的 3 倍 。
- 在 32 vCPU/128G Mem 和 48 vCPU/192G Mem 兩種配置下，P4800X 的 TPM 比 P4600 高 30% 左右 。
- 同時，從以下 TPM 曲線中，可以看出 P4800X 的 TPM 比 P4600 穩定性高許多，當 vCPU/Mem 資源較多時，不會出現明顯的效能下降。
適用場景推薦
從上邊的測試結果來看，SMTX OS + Optane P4800X 在資料庫場景有非常好的效能表現。更確切地說，SMTX OS + Optane P4800X 的組合在一些 IO Queue Depth 比較低、低延遲敏感、追求業務 QoS 的應用場景中，將發揮出比 NAND SSD 更強悍的效能優勢。同時，Optane P4800X 更長的使用壽命對於具有大量寫操作的應用場景而言也不失為一個更好的選擇。
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