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双剑合璧,EMC VNX + XtemCahce加速Oracle数据库

2017-08-22 16:21 EMC中国技术社区

     中端存储,是一个宽泛的定义,通常用于厂商在宣传自身产品时候所使用的的策略。VNX的前身CLARiiON销售的时候主打中端存储市场,随着VNX及VNX2(本文讨论的是VNX2阵列)推出,原来高端产品中的技术不断向中断存储市场迁移。现在的VNX定义已经不是一款单纯的中端存储阵列,EMC给其定位是一款统一的高可用与高性能的存储平台,面向企业混合应用负载及关键应用部署。其实,现今所谓的中端存储市场中,现在看来20年前业界所定义的高端存储的定义:只有大型机支持还保留在高端产品中,其他原本诸如容量,A/A等架构的区分已经并不明显了,以前的指标已经不能完全反应现在的中高端市场的分界线了。

 

     本篇的主要内容是介绍通过部署EMC VNX和EMC XtremCache如何显著提高整体Oracle RAC的存储性能。解决方案中部署环境是:

  • Cisco的UCS C240 M3服务器

  • RH Linux 6.3,部署8个节点的Oracle RAC,10Gb以太网互联

  • 每节点加装2个700GB的EMC XtremSF卡,共计11TB的PCIe缓存卡

  • SAN网络方面用的是Cisco MDS 9506(最大8Gb FC)

 

     拓扑如下图所示:

 

     这样的架构的特点可以概括为,通过三层闪存加速技术的结合(XtremCache + FAST Cache + FAST VP),利用VNX存储端闪存缓存技术加速读写,并在服务器端用闪存卡极大程度提高了数据库读的速度。先简单说一下这三种技术:

  • XtremCache:XtremCache是一款软件,它需要配合XtremSF来使用,缺一不可。它支持物理和虚拟环境,主要作用的加速读,不挑I/O,顺序和随机都受益。对于写,XtremCache不做任何事情,write-through给后端存储。初次使用的时候需要预热,算法会把经常读的数据缓存到卡里,用户可以灵活配置缓存的容量。

  • FASTCache:这个是VNX操作系统中内置的软件,原理是把闪存盘单独用来缓存数据,位于阵列物理DRAM缓存和数据磁盘之间。加速对读写都有用。总的来说,优势是成本上比较低,有的放矢,把访问频繁的数据缓存一份在闪存里。

  • FAST VP:同样是VNX操作系统中的内置软件,作用是把数据按照不同的硬件磁盘类型(Flash、SAS、NL-SAS)分层存储,算法会把访问频率较高的数据移动到Flash,相对不频繁的留在成本较低的存储中。优势也是成本最大化考虑。

 

性能测试案例:

 

     在运行测试案例前,对于FAST VP,VNX端是需要一些配置的,基本上就是考虑数据池如何划分,每个池里面多少SSD,多少SAS,RAID用什么。这些需要管理员了解一些基本的存储性能知识,看过上一篇解决方案介绍的读者可能会记得,VMAX的SLO中并没有这一步,用户只要选择SLO等级就行了,后端存储池会自动调整。从这点上看来,用户多花钱买高端,从人力上还是节省不少,不过就技术管理人员来说,自己手动配置过,对整个环境也会更加了解,各有各的好处吧。解决方案中的FAST VP设计如下表所示:

 

案例一(OLTP):

 

     测试案例的第一步是OLTP的测试,利用SLOB(Silly Little Oracle Benchmark)来生产随机的读写I/O。整个过程分为两个部分Query-Only和Update-Only,然后分为两个步骤进行:

 

Query-Only节点扩展测试  – 测试中会从1个RAC节点(64个模拟用户)扩展到8个节点(512个模拟用户),观察性能变化。结果如下,可以看到,整个环境中的读IOPS线性增长,八个节点的IOPS超过380w,且响应时间维持在1ms以下,Read-hit率保持在98%。其中有一点需要注意的是,这个是一个极端的测试情况,Oracle的Active Data容量是小于整个XtremSF卡的容量的,也就是说,XtremCache可以缓存所有的数据库数据,结果就是,在这种情况下,性能表现极其强劲!

 

Query-Only FAST Suite测试 - 测试启用FAST VP和FAST Cache(统称FAST Suite)后运行同样的测试,比较性能变化。读者会发现,为什么启用了FAST Suite IOPS反而降低了,其实是这个测试过程中,将Oracle的Active Data增加了,总得容量超过了XtremSF卡的总容量,这种情况最接近真实生产的。数据需要不停的从VNX-XtremSF进行交换,并且一部分数据需要从VNX直接读取。可以看到,结果中,Baseline为230w IOPS响应时间在1ms左右,而随着FAST VP中的SSD数目增加性能上是有所提升的,但是提升幅度不是很高,反而在启用FAST Cache前后,性能有10%左右的增长。

 

Update-Only节点扩展测试 -  这个测试中的负载模拟只是数据更新,整个过程和Query-Only节点扩展测试一样,XtremCache缓存了所有数据,VNX端只需要处理数据更新。

 

Update-Only FAST Suite测试 -  测试中的Oracle Active Data是大于XtremSF容量的,从上下两张图中可以看到,启用了FAST Suite以后,测试中的写处理性能是有明显提升的,总提升量在70%左右。

 

案例二(Data Warehouse测试)

 

     众所周知,在数据仓库环境中的主要衡量指标不是IOPS,而是Throughput,即每秒数据吞吐量。这个案例中就以Throughput为主要内容进行测试。方法和案例中的一样,节点扩展启用FAST Cache和启用FAST  VP两种。效果如下,单位是GB/s,可以看到在启用Cache后的总体Throughput提升还是相当客观的:

 

节点扩展启用FAST Cache测试 - 可以看到在启用Cache后的总体Throughput提升还是相当客观的:

 

启用FAST  VP测试 – 这个测试中也是增加Active Data数据量的,也就是说,数据增加以后,同样8节点并启用FAST Cache的测试Baseline是19.90GB/s。随着FAST VP启用,并添加SSD的数量以后,Throughput有着线性的增长。

 

     综合来看,本篇的测试案例有很多个,而主要目的都是为了帮助证明开篇中所提到的三种闪存加速技术的功效。几个测试案例中,选择的基线比较略有不同,楼主一开始看的时候也有点没看明白。为什么在启用了FAST Suite以后IOPS反而降低了,原来是测试数据总量的原因。总结下来,VNX + XtremCache的性能表现是非常不错的,XtremCache在完全缓存数据的测试结果也差点亮瞎的楼主,当然这是极端的例子,只能证明近服务器闪存这种跳过存储网络的技术,真的可以让存储性能更上一层楼。最后,对于需要评估存储性能的读者来讲,楼主很推荐这篇白皮书中的做法:对于特定的性能功能或技术,在相同的环境下设置性能基线baseline,然后通过启用/禁用,然后进行比较的,最后获得这个性能功能对整体系统的提升百分比,从而评估一个技术的优劣,这个方法在实践中很是值得借鉴。

 

下一篇按节奏应该看一下VNXe了。




其它参考文章:

说说EMC解决方案中的那些产品和案例



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