深度剖析：浪潮16控存儲 SPC-1性能報告

作者:浪潮資深存儲架構(gòu)師 葉毓睿

背景：你知道SPC-1 IOPS 到底是由哪些I/O模型的負載組合而成?

2020年3月，存儲性能委員會(Storage Performance Council,簡稱SPC)公布最新的SPC-1™基準測試報告。浪潮存儲AS5600G2(全閃存)以752萬IOPS、0.472毫秒延時的評測值，創(chuàng)造了16控存儲產(chǎn)品性能的全球最高紀錄，成為全球存儲市場新的領(lǐng)跑者。隨著IoT、 5G、AI、云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，以及數(shù)字宇宙不斷膨脹的當下，越來越多的業(yè)務應用需要高性能、低延時。浪潮存儲全閃存陣列的優(yōu)異表現(xiàn)，對數(shù)據(jù)庫、OLTP/OLAP、郵件系統(tǒng)、虛擬化、AI等業(yè)務的存儲系統(tǒng)選型具有極高的參考價值。

SPC是存儲行業(yè)性能評測的權(quán)威標準，它的要求非常嚴格，為了更接近用戶真實使用情況，在許多細節(jié)上做出了限制。例如，在開始評估性能之前，長達8個小時的持續(xù)寫入(SUSTAIN)，避免存儲陣列的緩存命中，或全閃存陣列初次寫入，導致的性能虛高。

為了進一步詳細了解這一優(yōu)異性能背后的含義，下面我們從多個方面進行分析。

SPC-1測試要素：存儲產(chǎn)品多維度衡量

此次測試采用的是SPC-1較新的版本v3.8，從SPC官方網(wǎng)頁

http://www.spcresults.org/specifications#spc-1 可以下載到2018年10月28日啟用的這個版本的詳細介紹(如下PDF)，有113頁。

SPC-1測試版本v3.8

詳細的介紹了對產(chǎn)品功能、可靠性、性能、可用性和成本價格等多個維度的評估標準。例如：

1、可靠性

在整個測試過程中，多個階段都會檢驗數(shù)據(jù)的一致性。例如初始化階段、SPC IOPS階段(Primary Metrics Test Phases)、……、關(guān)電重啟再校驗數(shù)據(jù)的一致性，確保存儲能夠經(jīng)受高可靠性的嚴格測試。

SPCI還要求合規(guī)的TSC能夠防止單點故障。并明確提出：

1)任何存儲設(shè)備在TSC中的單點故障，都不要用戶干預，來恢復對基準數(shù)據(jù)庫的訪問。

2)任何組件在TSC中的單點故障，都不要用戶干預，來恢復對基準數(shù)據(jù)庫的訪問。

SPC-1測試對存儲產(chǎn)品的可靠性要求

備注：TSC指Tested Storage Configuration，用于測試的存儲的配置。

2、IOPS

SPC-1 IOPS是一個科學的，但又復雜的I/O模型的負載組合。參與廠商需要對自己的存儲有著深入的了解，先預估出比較合理的性能高峰值。然后再根據(jù)這個值，運行SPC-1的I/O模型，在延時、可靠性等約束下，是否能夠符合要求。如果不符合，再去調(diào)整性能高峰值。

備注：在SPC規(guī)范里特別強調(diào)，所有特殊的基準測試，也即用來改進測試結(jié)果，但不是普遍的、真實世界的性能的實現(xiàn)，都是禁止的。如果詳細剖析I/O模型，我們會發(fā)現(xiàn)符合其負載組合模擬了用戶的業(yè)務場景，因此是比較科學的。

如果預估值是752萬IOPS，那么負載百分比(Load Percentage)為100的時候，壓測的性能就是按照752萬IOPS準備的。例如下表的RAMPD_100、SUSTAIN、RAMPU_100、REPEAT_1_100、REPEAT_2_100。而RAMPD_10對應的Load Percentage是10，也就意味著這個Test Group的壓測按照75.2萬IOPS準備。

SPC-1測試階段

浪潮存儲根據(jù)SPC Benchmark Official Specification，制作了一份簡單易懂的表格，如下圖。三個ASU的【9、讀負載】總和為39.44%，【10、寫負載】總和為60.56%，兩者之和為100% 。

ASU業(yè)務應用存儲單元的測試數(shù)據(jù)

三個ASU(Application Storage Units，業(yè)務應用存儲單元)，分別提供45%、45%、10% 存儲空間比例，總和為100%。每個ASU有著不同的IO流， ASU 1是Data Store，例如它的第三類IO流，它的IO塊大小不是固定的，從下表能看出，它是從8個block到128個block不同Transfer Size的組合;每個block是512個字節(jié) ，因此IO塊大小是從4k到64k。不同ASU的不同IO流，都有著各自的流負載，并規(guī)定了讀寫比例。所有IO流(總共8種)的讀負載總和與寫負載總和之和為100% 。

流負載分布

下面再詳細列舉一下ASU 1的四類I/O數(shù)據(jù)流：

四類I/O數(shù)據(jù)流

其他ASU，如做為User Store的ASU 2，和做為Log/Sequential Write的ASU 3，它們的IO流細節(jié)都可以從SPC-1官方規(guī)范(如v3.8版)中獲取。

3、延時

延時方面的指標有兩個。

1)平均延時，也即SPC-1 IOPS Response Time。

2)總體響應時間，也即Overall Response Time。

它的計算公式如下，這個值是根據(jù)實際測試結(jié)果計算出來的，所以是一個固定值。

總體響應時間計算公式

4、成本

成本方面的指標至少有兩個。

1)性能價格比

SPC-1 PRICE-PERFORMANCE,SPC-1總性價比的計算方式是使用系統(tǒng)總價格除以SPC-1 IOPS，有時衡量單位是$/SPC-1 KIOPS，表示每千個SPCI-1 IOPS的價格。

2)容量價格比

SPC-1 ASU Price定義為總系統(tǒng)價格除以SPC-1 ASU的容量，衡量單位是$/GB。

從 http://www.spcresults.org/benchmarks/results/top10/performance/spc1/3 可以下載到不同廠商不同型號的測試報告。

我們選取幾個重要的信息來進行解讀和比較。

浪潮存儲SPC-1報告解讀

1、概覽

在《A32014_ES》這個PDF里，能看到幾乎所有的重要信息。包括752萬的SPC-1 IOPS;SPC-1 性能方面的性價比為$386.50/SPC-1 KIOPS，容量方面的性價比為$10.58/GB;平均延時 0.472毫秒，總體響應時間為0.251毫秒;數(shù)據(jù)保護方式為RAID 10，此種保護方式能防止單點故障，但對性能有減損，因此能達到752萬IOPS殊為不易。

浪潮存儲SPC-1測試總體表現(xiàn)

根據(jù)這個IOPS以及裸容量的配置，我們還可以計算出來，在SPC開始統(tǒng)計性能之前，長達8小時的持續(xù)寫入(SUSTAIN)，使得整個浪潮存儲AS5600G2，全覆蓋寫入接近三次，避免了SSD初次寫入所呈現(xiàn)的性能虛高。

2、拓撲圖

浪潮存儲測試機拓撲圖

3、成本

此次浪潮存儲的測試配置還包含了浪潮的光纖導向器FS9610。在報告中，我們可以看到“Storage Configuration Pricing”一欄中，總價格包含了FS9610的價格，如下表：

測試配置

然而，我們看到SPC-1網(wǎng)站中，有不少友商，沒有光纖交換連接的部件，如交換機FC Switch，或者導向器FC Direct的配置和報價。可能使用的是直連方式，因此拉低了系統(tǒng)的總體價格。但用戶需要清楚的是，實際部署這種高性能低延遲的中高端存儲，光纖交換連接的部件是不可或缺的。

每個送測的廠商，都必須在報告的“Storage Configuration Pricing”部分，詳細的組件、數(shù)量、價格和整個送測系統(tǒng)的總價。這樣才能確保是性價比，而非僅僅是最高峰性能的比較，對最終用戶更有參考價值。

4、延時

高IOPS的情況下，往往對延時是巨大的挑戰(zhàn)?？梢钥闯黾词乖?50多萬IOPS下，延時僅0.472毫秒。總體響應時間為0.25毫秒。

浪潮存儲SPC-1測試ASU的多種I/O數(shù)據(jù)流

報告對比

通過比較才能看出更多信息。我們選取SPC-1中，最近兩年多，也即從2018年到2020年3月，并且性能超過100萬IOPS的存儲，這樣的比較對于當下的用戶才更有意義。我們發(fā)現(xiàn)剩下7個型號，浪潮AS5600G2在性能性價比、每控制器IOPS性能均排名第一;在容量性價比排名第二，但總IOPS是容量性價比第一的4倍多。

總而言之，作為16個控制器的存儲產(chǎn)品，浪潮AS5600G2毫無疑問，性能是全球領(lǐng)先的。

性能橫向?qū)Ρ?/p>

結(jié)束語

正如開篇所述，越來越多的業(yè)務應用需要高性能、低延時。我所知道的就有，國內(nèi)某食品加工制造公司，實際業(yè)務運行的IOPS高達20萬。另外，某國企的SAP ECC模塊，單個數(shù)據(jù)庫實際運行高達3萬多IOPS，如下圖所示。采用浪潮存儲AS5600G2，能夠同時承載多個更高IOPS，更低延時的關(guān)鍵業(yè)務。

某國企的SAP ECC模塊，單個數(shù)據(jù)庫實際運行高達3萬多IOPS

隨著用戶業(yè)務種類不斷擴大，業(yè)務的規(guī)模不斷增加，及時地分析數(shù)據(jù)用于營銷或決策已經(jīng)變得越來越重要了。快速響應市場需求已經(jīng)成為企業(yè)競爭的決勝因素，而信息化的基礎(chǔ)架構(gòu)，尤其是往往容易成為瓶頸的存儲，需要得到更多的重視。

索引(感謝一些朋友和同事提供的線索，包括Bin Sun、Peiren Shi、Hao Sun、Edison Zhang、Dan Liu、Pinky Liu等人)

1、 本篇文章的大部分數(shù)據(jù)和表格，來自spcresults.org;

2、 如需獲取浪潮存儲SPC-1™基準評測報告，請訪問：

http://www.spcresults.org/sites/default/files/files/executive_summary/A32014_ES.pdf

3、SPC-1官方規(guī)范

http://www.spcresults.org/specifications#spc-1

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