Jak w prosty sposób uzyskać milion IOPS?

Do niedawna osiągnięcie miliona operacji wejścia/wyjścia na sekundę na woluminie rzędu co najmniej terabajta wymagało bardzo dużych zasobów storage. Firma LSI udowodniła, że można to zrobić przy użyciu jednego, odpowiednio wyposażonego serwera.

2500

Tyle dysków mechanicznych należałoby użyć dla osiągnięcia 1 mln IOPS.

Jedną z najsławniejszych prób osiągnięcia rekordowej wydajności podsystemu wejścia/wyjścia był projekt Quicksilver firmy IBM, w którym osiągnięto milion operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) przy pomocy 41 modułów Fusion ioDrives wyposażonych w 4 TB pamięci Flash, połączonych w klaster 14 kontrolerów IBM SAN Volume Controllers (SVC). Projekt ten, przeprowadzony w sierpniu 2008 r., udowodnił, że pamięci półprzewodnikowe skalują się bardzo dobrze.

Rozwiązanie siłowe: 10 sztuk RamSAN 5000

Miesiąc później firma Texas Memory Systems użyła do podobnego zadania dziesięciu swoich urządzeń RamSan 5000, łącząc je w zestaw. Każde takie urządzenie zawiera 64 GB pamięci podręcznej DRAM i do 2 TB szybkiej pamięci flash o pojedynczym poziomie komórek (SLC). Użyto bardzo dużej ilość zasobów flash, udowadniając, że milion IOPS staje się osiągalnym standardem przy skrajnie wysokich wymaganiach odnośnie pasma storage.

Kilkanaście kart i cztery procesory

W kwietniu 2009 firma HP uzyskała podobną wydajność z modułów ioDrive o pojemności 2,5 TB. Wykorzystano 5 kart ioDrive Duo (320 GB każda) oraz 6 kart ioDrive 160 GB. Karty te włączono do serwera z czterema procesorami AMD Opteron (4 rdzenie każdy), osiągając wynik 1 009 384 IOPS przy teście złożonym z operacji odczytu i zapisu w proporcjach 70/30, przy rozmiarze bloku danych równym 2 KB.

Dwa procesory i sześć kart LSI

Obecnie próg miliona IOPS osiągnęła firma LSI, wykorzystując pojedynczy, standardowy serwer z dwoma procesorami Intel Xeon 5590. W tej maszynie zainstalowano sześć kart LSI SSS6200 po 320 GB pamięci każda (ogólna pojemność pamięci SSD to 1,02 TB). Taka maszyna również przekroczyła barierę 1 mln IOPS przy ciągłej pracy.

Potrzeba coraz mniej zasobów

Przedstawione próby bardzo dobrze oddają tendencję rozwoju i wzrostu osiągów pamięci SSD, chociaż nie można bezpośrednio porównywać zastosowania wymienionych systemów w produkcyjnej instalacji. Dzięki nowoczesnym kartom PCI-Express można szybką pamięć SSD połączyć z procesorem bez konieczności budowania skomplikowanej sieci kontrolerów pamięci. Gdyby chcieć uzyskać taką wydajność z użyciem tradycyjnych dysków mechanicznych, należałoby zbudować macierz składającą się z około 2500 dysków, zajmującą trzy duże szafy i pobierającą niemal 320 razy więcej energii elektrycznej. Osiągi, które jeszcze dwa lata temu wymagały 14 kontrolerów i dużych zasobów storage, obecnie może mieć pojedyncza maszyna klasy midrange wyposażona w karty SSD.