Performance-Messungen an SAN- und NAS-Systemen in der Praxis

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1 Performance-Messungen an SAN- und NAS-Systemen in der Praxis Sachgebiet: Vernetzte Produktionssysteme Nürnberg - Wallensteinstraße Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner Telefon:

2 Gliederung Sachgebiet: Vernetzte Produktionssysteme Storage Lösungen Unterscheidung SAN / NAS Shared Filesysteme Unterscheidung File-IO / Block-IO Streaming Mess-/Lasttools und deren Problematik (Video-) Streaming Frame-Checker Havariebetrachtungen

3 Zielsetzung SG VP Test von einzelnen IT-Komponenten und Systemen Integration und Anpassung von Einzelkomponenten in vernetzte Strukturen Zusammenspiel von unterschiedlichen Einzelsystemen Abgleich von Herstellerangaben mit dem Anforderungsprofil des Projektentwurfs Entwicklung spezieller Untersuchungsmethoden je nach Einsatzgebiet Entwurf spezieller Testhandbücher Entwicklung von unterschiedlichen Testszenarien (Performancetest, Interoperabilitätstest etc.) und Messwerkzeugen (Softwaretools)

4 Tätigkeitskatalog SG VP Derzeitige Themenschwerpunkte: Videoserversysteme Nichtlinearer Schnitt (NLE) und Newsroom-Lösungen Archivierungssysteme Storage-Lösungen Sicherheit im Produktionsbetrieb (IT-Security) LWL-Messtechnik Produktions- und Sendekomplexe

5 Storage-Lösungen SAN-Design und Untersuchungen (z.b. Performancetests, Load-Balancing-Mechanismen, Anpassungen von Cache- Mechanismen, FC-Analysen,...) Haverieverhalten innerhalb eines SANs bei Ausfall unterschiedlicher Komponenten Shared-Filesysteme Speichererweiterung im laufendem Produktionsbetrieb (Performanceuntersuchungen an WAN-Strecken)

6 SAN vs. NAS NAS SAN

7 NAS File-IO Protokolle: CIFS (Common Internet File System) SMB (Server Message Block) NFS (Network File System) FTP (File Transfer Protokoll)

8 SAN Block-IO Protokolle/Zugriffsarten: FCP (Fibre Channel Protokoll) iscsi (internet Small Computer System Interface) SAS (Serial Attached SCSI)

9 Shared Filesysteme SNFS (Quantum) Sanergy (Tivoli) GPFS / SOFS (IBM) CXFS (SGI)

10 File-IO File-IO = Filegröße / Übertragungsdauer Nürnberg - Wallensteinstraße Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner Telefon:

11 Block-IO Datenrate D Durch Durch Datenrate Datenrate vorgegebene Vorgegebene Datenmenge pro pro Zeiteinheit Zeiteinheit Benötigt Kann ein IO-Vorgang ein Vorgang schneller benötigt abgewickelt kürzere werden Zeit als als durch die durch Datenrate Datenrate vorgegeben vorgegen ist, wird wird, eine Wartepause wird eine vor Wartepause Übertragung vor des Übtertragung nächsten Blocks des eingelegt. nächsten Block eingelegt.bei Datenrate = 0 werden Bei Datenrate=0 die Datenblöcke (Simtra) werden schnellstmöglich die Datenblöcke hintereinander schnellstmöglich übertragen hintereinander übertragen. Vorgegebene Datenrate D2 D tn Zeit t t(1+2+3+n) nach 11 übertragenen Blöcken BlockIO: Block-IO: Messung der der Datenübertragung für jeden für Einzelblock jeden Einzelblock Bildung von von Mittelwert M ittelwert(m (Mean), ean), Maximum M aximum (Max) und (MMinimum ax) und (Min) M inimum (M in) Vn/tn= Simtra: BlockIO FileIO File-IO: Mittelung über über alle alle bislang bislang übertragenen übertragenen Datenmengen Datenmengen

12 Block-IO vs. Streaming Datenrate D Durch Datenrate vorgegebene Vorgegebene Datenmenge pro Zeiteinheit IO IO-Error: Error Unterschreitung der vorgegebenen der Vorgegebenen Datenrate Out Out of Of Sync: Übertragung erfolgt zwar Datenrate schneller zwar als durch über die vorgegebenem Datenrate Wert aber vorgegeben, Blöcke kommen Blöcke kommen im falschen aber im Zeitfenster falschen Zeitfenster keine Wartezeit keine Wartezeit, - nächster Block nächster wird Block sofort wird übertragen sofort übertragen bis bis Zeitraster wieder erreicht wird Zeitraster wieder erreicht wird Vorgegebene Datenrate Tf Tf zur zur Verfügung Verfügung stehende stehende Zeit Zeit für für Wiederholungen der Datenübertragung bei bei Auftreten Auftreten eines Fehlers eines Fehlers Zeit t

13 Last-Tools IOMeter (Intel) DD (Bordmittel Unix/Linux) Lmdd (Larry McVoy, SGI) Xdd (I/O Performance, Inc.) IOZone (William Norcott, Don Capps) Simtra(x) (RBT)

14 Simtra

15 Analysatoren Einsatz von leistungsfähigen hardwarebasierenden Netzwerkanalysatoren für Fibre Channel (1Gbit/s, 2Gbit/s, 4 Gbit/s), iscsi und Gigabit Ethernet

16 Cache-Mechanismen Applikation Betriebssystem Übergeordnetes (Shared-)Filesystem Storage-Controller Festplatten File-Open-Flags

17 Frame-Checker VITC im aktiven Bildbereich eines SDI-Signals LTC als Ton in einen Audiokanal Auswertung auf Frame-Kontinuität (Frameverluste, freezed Frames) Auswertung Video-Audio-Delay im Framebereich Erzeugung einer konfigurierbaren textbasierenden LOG-Datei Verschiedene System-Referenzzeiten Frame-Checker auf Fileebene gerade in Entwicklung

18 Frame-Checker GUI und LOG-Datei

19 Havariebetrachtungen Plattenausfälle Datenwiederherstellung/Restripe- Prozesse/Disk-Rebuild-Prozesse Einfluss auf Performance Ausfall von redundanten Systemanbindungen (aktivaktiv vs. aktiv-passiv) Unterbrechungszeiten, Einfluss auf Performance Ausfall redundanter Systemkomponenten Unterbrechungszeiten, Einfluss auf Performance Fragmentierungsbetrachtungen

20 Referenzen Bayerischer Rundfunk (MediaSAN SZFM) Mitteldeutscher Rundfunk (Projekt NLM) Südwest-Rundfunk (IKS, diverse Projekte) Rundfunk Berlin-Brandenburg (Projekt DPS) Radio Bremen (Projekt RB neu) Saarländischer Rundfunk (Digitalisierung Fernsehen) Hessischer Rundfunk (DigiBemA, Gesamtkonzept bandlos) Norddeutscher Rundfunk (Vernetzte Produktionsumgebung) Red Bull Mediahouse (Produktionsspeicher)

21 Sachgebiet Vernetzte Produktionssysteme Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Nürnberg - Wallensteinstraße Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner Telefon:

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