Der Adapter der Serie QLE10000 bietet Anwendungsvorteile durch I/O-Caching

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1 Der Adapter der Serie QLE10000 bietet Anwendungsvorteile durch I/O-Caching Die QLogic FabricCache-Caching-Technologie liefert skalierbare Leistung für Unternehmensanwendungen Wichtige Erkenntnisse Der QLogic FabricCache 8-GBit Fibre Channel Adapter der Serie steigert die Anwendungsleistung, indem Random- Read-intensive Workloads, die in geclusterten Umgebungen mit gemeinsamen Ressourcen ausgeführt werden, optimiert werden. Die QLE10000 Serie-Technologie integriert Fibre Channel Speichernetzwerkverbindungen, eine SSD-Schnittstelle und eingebettete Verarbeitung. Die QLogic Caching-Technologie liefert skalierbare Leistung für Unternehmensanwendungen und verkleinert die Leistungslücke zwischen diesen Anwendungen und ihren Speicher-Untersystemen. Die Caching-Technologie von QLogic im Fibre-Channel-Adapter der Serie QLE10000 liefert: Große Anwendungsbeschleunigung bei einfachen Konfigurationen: In einer Einzel-Server-Konfiguration liefert der Adapter 7,75 die Leistung im Vergleich zu 0 Prozent Cache Leistung, die sich an die Server-Infrastruktur anpasst: In einer Multi-Server-Konfiguration (vier oder mehr) liefert der Adapter bis zu 22 die Leistung im Vergleich zu 0 Prozent Cache Leistungsunterschied von weniger als 10 Prozent zwischen Remote- und lokalem Cache

2 Zusammenfassung Die Kluft zwischen der Leistung von CPU-basiertem und discbasiertem Speicher nimmt weiter zu. Anwendungen, die Web 2.0, missionskritisch, I/O-intensiv, virtualisiert und geclustert sind, stellen auch weiterhin eine zusätzliche Bürde für Prozessoren und langsamere Speicher da, wodurch die Anwendungsleistung insgesamt verlangsamt wird. Diese gesteigerten Leistungsanforderungen an das Unternehmensrechenzentrum erfordern Verbesserungen der Anwendungsleistung mithilfe von innovativen Lösungen, die sich an die gesamte Unternehmensinfrastruktur anpassen lassen. Die Technologie des QLogic-Adapters der Serie liefert eine einzigartige Lösung, die dazu optimiert ist, die wachsende Leistungslücke zwischen dem, was der Prozessor verarbeiten kann, und dem, was das Speicher-I/O-Untersystem liefern kann, zu schließen. In einem einfachen Adapterbereitstellungsmodell kombiniert der nahtlose Ansatz die Unternehmens-SAN-Konnektivität mit freigegebenem, serverbasiertem I/O-Caching. Der Adapter der Serie QLE10000 bietet drastische und skalierbare Leistungsverbesserungen für eine Vielzahl an Unternehmensanwendungen. Dieses Whitepaper liefert einen Überblick über die Anwendungsleistungsfähigkeit des Adapters der Serie QLE Eine Abfrage-Arbeitslast von der Transaction Processing Performance Council (TPC) Benchmark E (TPC-E) wurde eingesetzt, um Datenbankabfragen zu generieren. TPC, eine OLTP (Online Transaction Processing)-Arbeitslast, bietet reale I/O-intensive Transaktionen, die die Aktivitäten simulieren, welche in komplexen Datenbankanwendungsumgebungen anzutreffen sind. Der QLE10000 entspricht den Anwendungsleistungsanforderungen und beschleunigt im gesamten Unternehmen die Leistung. Problem und Lösung Höhere Serverleistung, höhere Dichte des virtuellen Rechners, Fortschritte bei der Netzwerkbandbreite und anspruchsvollere Geschäftsanwendungsarbeitslasten erzeugen ein kritisches I/O- Leistungsungleichgewicht zwischen Servern, Netzwerken und Speicheruntersystemen. Speicher-I/O ist der primäre Leistungsengpass für die meisten virtualisierten und datenintensiven Anwendungen. Mit zunehmenden Arbeitslasten und VM-Dichten nimmt auch der Druck auf diese potenziellen Hotspots sowie die Zeit zum Zugreifen auf kritische Anwendungsinformationen zu. Niedrigere Speicherreaktionszeiten führen zu geringerer Anwendungsleistung, Produktivitätsverlust, häufigeren Serviceunterbrechungen, verminderter Kundenzufriedenheit und letztendlich zu einem Verlust des Wettbewerbsvorteils. Eine neue Klasse serverseitiger Speicherbeschleunigung ist die neueste Innovation auf dem Markt, um diesen Leistungsunterschied zu beheben. Das Konzept ist einfach: Mit dem Server verbundener, schneller, zuverlässiger Solid-State-Flash-Speicher sorgt für schnelleren Datenzugriff auf die Server-CPU. Der Flash-Speicher in der Form des SSD-Mediums ist auf dem Markt reichlich vorhanden und verspricht eine schnellere Leistung als rotierende Discs unter typischen, kleinen, äußerst zufälligen I/O-Unternehmensarbeitslasten. Der Fibre-Channel-Adapter der Serie QLE10000 von QLogic weist einen erhöhten Transaktionsdurchsatz von 7 bis 22 Mal mit OLTP-Datenbank- Arbeitslasten auf, während die Anwendungslatenz-Abfrage (gemessen mit TPC-E-Benchmarks) reduziert wird. Der Adapter der Serie ist ein PCIe-basiertes I/O-Gerät, das integrierte Speichernetzwerk-(Fibre Channel)-Konnektivität, I/O-Caching-Technologie, integriertes SSD und die eingebettete Verarbeitung bietet, die erforderlich ist, um SSD-Managementund Caching-Aufgaben für den Host-Server transparent zu machen. Die QLogic-Lösung liefert die Vorteile der Anwendungsleistungsbeschleunigung von serverbasiertem Cache ohne die Beschränkungen von Lösungen, die separate, serverbasierte Speicher-Management-Software und OS-Filter- Treiber benötigen. Zu den in diesem Whitepaper hervorgehobenen wichtigsten Vorteilen gehören die Verbesserungen des QLogic-Adapters der Serie bezüglich der allgemeinen OLTP-Leistung in Transaktionen pro Sekunde (TPS). Diese Verbesserungen bieten reale und objektive Leistungsdaten für Unternehmensanwender. Die primären Ziele bestehen darin, die Leistung zu optimieren, die Transaktionen zu maximieren und den Wert der vorhandenen Infrastruktur zu steigern, wodurch die Kosten für den Server, das Management und die allgemeine Infrastruktur gesenkt werden. Datenbankarbeitslast-Abfragen mit TPC-E TPC-E, eine OLTP-Arbeitslast, bietet eine Mischung an schreibgeschützten und updateintensiven Transaktionen, die die Aktivitäten simulieren, welche in komplexen OLTP-Anwendungsumgebungen anzutreffen sind. TPC-E-Abfragen wurden eingesetzt, ohne offizielle TPC-E-Benchmark- Ergebnisse zu veröffentlichen. Die Abfragen wenden eine breite Palette an Systemkomponenten an, die mit solchen Umgebungen verbunden sind. Sie werden durch folgende Attribute gekennzeichnet: Gleichzeitige Ausführung mehrerer Transaktionstypen, die von unterschiedlicher Komplexität sein können Moderate System- und Anwendungsausführungszeit Eine ausgeglichene Mischung an Disc I/O- und Prozessornutzung SSG-WP13002B SN Rev. B 03/13 2

3 Single-Server QLE10000 liefert 7,75 Leistung Das in Abbildung 1 gezeigte Einzel-Server-Test-Setup wurde mit einem Intel Xeon Server konfiguriert, der über den QLogic QLE10000 Adapter und den QLogic 5800V/5802V Fibre Channel Switch mit einem HP Enterprise Virtual Array (EVA) Speicher-Array verbunden war. Benchmark Factory für Datenbanken-TPC-E-Durchläufe wurden mit SSD-Cache- Niveaus von unterschiedlicher Größe von 0 bis 100 Prozent der tatsächlichen SQL-Datenbankgröße ausgeführt. Multi-Server (4) QLE10000 Delivers 22 Leistung Das in Abbildung 3 gezeigte, aus vier Servern bestehende Test-Setup wurde mit vier Intel Xeon Servern konfiguriert, die über vier QLogic QLE10000 Adapter und einen QLogic 5800V/5802V Fibre Channel Switch mit einem HP EVA Speicher-Array verbunden waren. Parallel dazu wurden TPC-Arbeitslast-Abfragen mit SSD-Cache-Niveaus von unterschiedlicher Größe von 0 bis 100 Prozent der SQL-Datenbankgröße ausgeführt. Die simultanen Durchläufe emulieren ein Cluster-Anwendungsszenario, bei dem zahlreiche Server I/O-Datenverkehr an ein einzelnes Array liefern. Abbildung 1. Single-Server-Datenbank-Abfrage-Setup Abbildung 2 zeigt die direkte Verbindung zwischen Leistungsverbesserungen und dem Caching der Anwendungsdaten näher am Serverprozessor. Der mit 1A angegebene Bereich zeigt eine signifikante Anwendungsleistung, die bei kleinen Konfigurationen verfügbar ist: 3 TPS bei nur 20 Prozent Cache-Größe. Der mit 1B angegebene Bereich zeigt eine große Anwendungsbeschleunigung, die bei einfachen Cache-Konfigurationen verfügbar ist: 7,75 TPS bei 30 Prozent Cache-Größe. Abbildung 3. Datenbank-Abfrage-Setup mit mehreren Servern Abbildung 2: Single-Server-Abfrage-TPS SSG-WP13002B SN Rev. B 03/13 3

4 Abbildung 4 zeigt, dass in Konfigurationen mit vier Servern eindeutig eine sehr große aggregierte TPS-Beschleunigung vorhanden ist, die mit relativ kleinen Cache-Größen erzielt werden. Der mit 2A angegebene Bereich zeigt eine signifikante Anwendungsleistungssteigerung bei kleinen Konfigurationen: 3.5 TPS bei nur 20 Prozent Cache-Größe. Der mit 2B angegebene Bereich zeigt, dass eine große Anwendungsbeschleunigungsleistung bei einfachen Cache-Konfigurationen und mehreren Servern verfügbar ist: 22 TPS bei 30 Prozent Cache-Größe. Wie in Abbildung 6 gezeigt, ergab die gemessene Leistungsbenchmark 0 Prozent Cache im Vergleich zu 30 Prozent lokalem Caching, und der Test wurde mit dem Caching bei 30 Prozent in der Remote-Konfiguration wiederholt. Es wurden keine bedeutenden Unterschiede zwischen lokalem Cache-Zugriff und Remote-Cache-Zugriff festgestellt. Abbildung 6: Effizienz von lokalem Cache im Vergleich zu Remote-Cache Abbildung 4: Datenbank-Abfrage-TPS mit vier Servern Effizienz von QLE10000-Remote-Zugriff bei lokalem Cache im Vergleich zu Remote-Cache Abbildung 5 identifiziert die Konfigurationstests zum Latenzunterschied zwischen lokalem und Remote-Cache (wobei ein LUN-Cache in einem QLE10000-Adapter vorhanden ist, der sich auf einem anderen Server befindet). Die Testergebnisse zeigten eine Leistungsbeeinträchtigung von neun Prozent durch leicht verzögerte Latenzen zwischen lokalen und Remote-Datenbank-Abfragen. Abbildung 5: Lokale im Vergleich zu Remote-Test-Konfiguration Hardware und Software Tabelle 1 enthält eine Liste der Hardware, und Tabelle 2 enthält eine Liste der Software, die für Datenbank-Arbeitslast-Abfragen verwendet werden. Tabelle 1. Für Exchange-Abfrage verwendete Hardware Hardware Beschreibung Host-Server Dual 6-Core Intel Xeon CPU E bei 2,50 GHz, 24 logische Prozessoren, 32 GB RAM Host Bus Adapter QLogic FabricCache QLE GBit Fibre-Channel-Adapter Anzahl der Host-Bus-Adapter pro Host Fabric Switch Speicher-Array HP EVA 6300 Laufwerksgeschwindigkeit Anzahl der Laufwerke auf dem Array 1 QLogic 5800 V/5802 V 8 GBit/s Fibre Channel Switch 10 K 24 LUN-Größe 100 GB 7 RAID-Typ RAID 5 SSG-WP13002B SN Rev. B 03/13 4

5 Betriebssystem Tabelle 2 Für Exchange-Abfrage verwendete Software Software I/O-Lastgenerierungstool Arbeitslast-Generator Datenbanktyp Datenbankgröße Datenbank-LUN-Größe Log-LUN-Größe Beschreibung Microsoft Windows Server 2008 R2 Benchmark Factory for Databases Version 6.8 TPC-E Microsoft SQL Server 200 GB GB 500 GB Zusammenfassung und Schlussfolgerung Mit der Einführung des FabricCache 8 GBit Fibre-Channel-Adapters der Serie beweist sich QLogic weiterhin als Branchenführer bei der Bereitstellung leistungsstarker I/O-Lösungen für das Rechenzentrum und der Erfüllung der Anforderungen der Unternehmenskunden. Der QLogic 8 GBit Fibre Channel Adapter der Serie bietet klassenbeste Leistungsmerkmale und ein beispielloses Level an Hochleistung, überragende Skalierbarkeit und verbesserte Zuverlässigkeit. Die einzigartige Caching-Lösung des Adapters der Serie QLE10000 steigert die Server-Leistung, die benötigt wird, um die eskalierenden Anforderungen der Benutzer der Unternehmensklasse zu erfüllen. Leistungshungrige, reaktionszeitempfindliche Anwendungen erfordern schnellere Transaktionszeiten und kürzere Reaktionszeiten. Durch Positionierung der Anwendungsdaten näher an der Server-CPU mit dem Adapter der Serie QLE10000 bietet der Server niedrigere Latenzen für verbesserte Reaktionszeiten sowie einen höheren Durchsatz, um diese leistungshungrigen Server zu speisen. Der QLogic FabricCache Fibre-Channel-Adapter der Serie QLE10000 überbrückt die transaktionsbasierte I/O-Leistungskluft und behebt Herausforderungen bei der Anwendungsleistung, indem Unternehmensanwendungen mit skalierbarer Leistung versorgt werden. Wichtige Leistungserkenntnisse bei der Verwendung des Adapters der Serie QLE10000 mit Datenbankanwendungen: Leistungssteigerungen sind bei nicht geclusterten Anwendungen verfügbar bis zu 7,75 die Leistung in einer Einzel-Server-Konfiguration. Große Leistungssteigerungen sind verfügbar für geclusterte Anwendungen bis zu 22 die Leistung in einer Vier-Server-Konfiguration. Der Adapter der Serie QLE10000 ermöglicht die Skalierung der Systemleistung mit der Serverinfrastruktur. Die Speicherleistung passt sich an die Rechen- und Speicherkapazität des Servers an. Der Adapter der Serie QLE10000 bietet effizienten Remote- Zugriffssupport weniger als 10 Prozent Minderung zwischen lokalen Konfigurationen und Remote-Konfigurationen. Die heutigen virtualisierten und verteilten Arbeitslasten im gesamten Rechenzentrum erfordern schnelleren I/O-Zugriff. Die vorhandenen Lösungen gehen nicht nur auf die zusätzliche Dimension von mehreren Servern ein, die gemeinsam agieren, um komplexe, geschäftskritische Anwendungen auszuführen, z. B. Data-Warehouse-Prozesse, CRM (Customer Relationship Management), OLTP (Online Transaction Processing), ERP (Enterprise Resource Planning), -Server, Web-Server, Berichtswesen, Analysen, Finanzhandel-Anwendungen und Cluster-Anwendungen: Oracle Real Application Clusters (RAC) and IBM DB2 purescale. Höhere Serverleistung, höhere VM-Dichte, Fortschritte bei der Netzwerkbandbreite und anspruchsvollere Geschäftsanwendungsarbeitslasten erzeugen ein kritisches I/O-Leistungsungleichgewicht zwischen Servern, Netzwerken und Speicheruntersystemen, die diesen Umgebungen dienen. SSG-WP13002B SN Rev. B 03/13 5

6 Allgemeiner Haftungsausschluss Es wurden alle Anstrengungen unternommen, um die Gültigkeit und Richtigkeit dieser Leistungstests sicherzustellen. QLogic Corporation haftet nicht für Fehler in diesem Whitepaper oder für sich daraus ergebene Fehler. Abweichende Ergebnisse lassen sich ggf. auf eine Veränderung der Konfiguration oder der Umgebung zurückführen. QLogic schließt insbesondere jegliche Gewährleistung, ausdrücklich oder stillschweigend, im Zusammenhang mit den Testergebnissen sowie ihrer Genauigkeit, Analyse, Vollständigkeit oder Qualität aus. Folgen Sie uns: Weiterempfehlen: Unternehmenszentrale QLogic Corporation Aliso Viejo Parkway Aliso Viejo, CA 92656, USA Internationale Niederlassungen GB Irland Deutschland Frankreich Indien Japan China Hongkong Singapur Taiwan 2013 QLogic Corporation. Die Spezifikationen können ohne Vorankündigung geändert werden. Alle Rechte weltweit vorbehalten. QLogic, das QLogic-Logo und FabricCache sind Marken oder eingetragene Marken der QLogic Corporation. Benchmark Factory ist eine registrierte Marke von Quest Software, Inc. HP ist eine registrierte Marke von Hewlett-Packard Company. IBM, DB2 und purescale sind eingetragene Marken oder Marken der International Business Machines Corporation. Intel ist eine eingetragene Marke der Intel Corporation. Microsoft und Windows sind eingetragene Marken der Microsoft Corporation. Oracle ist eine eingetragene Marke der Oracle Corporation. XEON ist eine eingetragene Marke der Intel Corporation. Alle anderen Marken und Produktnamen sind Marken oder eingetragene Marken ihrer jeweiligen Eigentümer. Die von der QLogic Corporation bereitgestellten Informationen werden als präzise und zuverlässig erachtet. Die QLogic Corporation übernimmt keine Verantwortung für Fehler in dieser Broschüre. Die QLogic Corporation behält sich das Recht vor, das Produktdesign oder die Spezifikationen ohne vorherige Ankündigung zu ändern. SSG-WP13002B SN Rev. B 03/13 6

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