CacheCade Pro 2.0

Программное обеспечение для кэширования LSI® MegaRAID® CacheCade™ Pro 2.0Устранение проблем, связанных с ограниченной пропускной способностью во время доступа к данным, для серверных томов HDD путем объединения нескольких SSD-накопителей с программным обеспечением для кэширования записи и чтения CacheCade Pro 2.0 позволяет значительно повысить количество операций ввода/вывода в секунду

Экономически выгодное ускорение приложений = Оптимизация производительности операций ввода/вывода

Технология CacheCade от LSI применяется для интеллектуального и динамического управления преимуществами производительности SSD-накопителей, а также ценовым и емкостным преимуществом дисков SATA и SAS. Программное обеспечение CacheCade разработано в целях повышения производительности существующих томов серверных дисков за счет применения технологии твердотельных накопителей, используемых в качестве кэша второго уровня, для обеспечения максимальной производительности при произвольном чтении и записи.

В настоящее время жесткие диски SAS поддерживают только несколько сотен операций ввода/вывода в секунду, а диски SATA не достигают и этих значений. С другой стороны SSD-накопители могут обеспечить выполнение десятков тысяч операций чтения/записи в секунду.

Производительность современных бизнес-приложений, работающих в условиях интенсивной нагрузки, вынужденно ограничивается рабочими характеристиками жестких дисков (HDD). Твердотельные накопители (SSD) обеспечивают 1000-кратное увеличение количества транзакций, выполняемых в секунду, но при этом характеризуются более высокой стоимостью за гигабайт (Гб).

Более экономичный подход заключается в создании комбинации из SSD-накопителей и жестких дисков (HDD), однако администраторам традиционно потребуется настроить для приложений с критическим быстродействием возможность доступа к SSD. Программное обеспечение CacheCade Pro 2.0 интеллектуально и динамически управляет ускорением критически важных приложений, поддерживает уровень соответствия требованиям к производительности данных без необходимости отслеживания работы и настройки приложений в целях оптимального применения SSD-накопителей, при этом оптимизируя трафик операций ввода/вывода для жестких дисков.

Краткое техническое описание

Программное обеспечение CacheCade позволяет автоматически перемещать часто запрашиваемые данные (горячие точки), расположенные на томах жестких дисков, в SSD-кэш второго уровня (см. рис. 1), устраняя при этом большинство связанных с временем ожидания проблем, наличием которых характеризуются традиционные массивы данных на основе жестких дисков. Это обеспечивает значительное повышение производительности (от 2 до 12 раз по сравнению с использованием конфигураций, созданных только на основе жестких дисков) большинства серверных приложений, включая приложения веб-серверов, файловых серверов, баз данных для оперативной обработки транзакций (OLTP), серверов интеллектуального анализа данных и прочих серверных приложений с большим количеством транзакций.

Программное обеспечение CacheCade Pro 2.0 разработано, чтобы помочь избежать затрат на разработку приложений за счет оптимизации блочного ввода/вывода, устранения расхождения между современными многоядерными процессорами и связанными с операциями ввода/вывода проблемами, возникающими на вращающихся носителях данных.

О С Н О В Н Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И

n Ускоряет чтение и запись активных данных, что приводит к увеличению производительности приложений в реальном окружении

n Значительно сокращает время ожидания в приложениях с большим количеством операции ввода/вывода

n Занимает меньше места и потребляет меньше энергии, чем при добавлении короткоходных шпинделей для дисков и невостребованной емкости

n Более экономичное решение по сравнению с использованием только SSD-накопителей в массивах для хранения данных

n Кэшированные данные записи защищены энергонезависимыми пулами кэша CacheCade (RAID 0, 1, 10), а доступность данных защищена резервированием данных RAID

– RAID 5 в следующей версии (только серия 9265)

n Защищенный кэш записи затем сбрасывается на том жесткого диска во время перезагрузки или включения питания

n Значительно уменьшается время ожидания для малых блоков при произвольном чтении и записи в условиях интенсивной работы

n Простое интуитивно понятное назначение VD для пула CacheCade

Краткое техническое описание CacheCade Pro 2.0 2

Значительное ускорение профиля рабочей нагрузки

Программное обеспечение CacheCade Pro 2.0 предлагает возможность кэширования данных чтения и записи на SSD-накопителях, существенно повышая показатели производительности, достигнутые при использовании программного обеспечения CacheCade предыдущего поколения. С поддержкой кэширования записи, в рабочих нагрузках с большим количеством операций чтения/записи, например, в серверах Exchange, приложениях для осуществления высокоточных вычислений (HPC), Web 2.0 и других рабочих нагрузках, характерных для систем баз данных для оперативной обработки транзакций (OLTP) с большим количеством операций ввода/вывода, наблюдается значительное повышение производительности.

Экономичное ускорение приложений

Данное решение разработано для повышения производительности операций ввода/вывода в массивах на основе жестких дисков при уменьшении объема необходимых инвестиций в SSD-технологию. Программное обеспечение CacheCade также позволяет значительно сократить инвестиции на установку дополнительных жестких дисков, необходимых для достижения сравнимой производительности, которая может быть достигнута путем внедрения программного обеспечения CacheCade.

Чтобы уменьшить влияние времени ожидания, свойственного традиционным вращающимся носителям, многие приложения необходимо настраивать таким образом, чтобы рабочие данные хранились на хосте DRAM в виде кэша. Традиционно IT-администраторы для повышения

Пул кэша CacheCade Pro 2.0

Зеркальноеотображение

Активные данные

Неактивные данные

Рисунок 1 Программное обеспечение CacheCade Pro 2.0 осуществляет интеллектуальное копирование активных данных в резервный кэш SSD, обеспечивающий быстрый доступ к данным.

Рисунок 2 Типичный профиль ввода/вывода приложения базы данных отображает операции чтения и записи, сосредоточенные в определенных областях тома диска.

производительности приложения добавляют в систему дополнительную память. Однако приобретение новой памяти для хоста требует значительных капиталовложений и является временным решением.

Программное обеспечение CacheCade опирается на свою динамическую способность увеличивать скорость доступа к "горячим" точкам. Возможность достижения наиболее высокой производительности зависит от размера и рабочих показателей SSD-накопителя по сравнению с кэшируемым логическим томом, а точнее, от общего количества активных данных по сравнению с общей емкостью SSD (см. диаграммы 1-4).

Кроме того, данное решение позволяет системным компоновщикам устанавливать SSD-накопители только необходимого объема для работы с активными данными и использовать их с одним или несколькими томами HDD.

В процессе выполнения сокращенной трассировки операций ввода/вывода в приложении базы данных (см. рис. 2) можно определить, что большинство запросов базы данных на чтение и запись было сконцентрировано в определенных областях адресов логических блоков (LBA). Алгоритмы интеллектуального кэширования программного обеспечения CacheCade применяются для обнаружения и сохранения часто используемых активных данных чтения и записи в памяти SSD-накопителей, что приводит к значительному сокращению времени ожидания доступа к данным.

Поскольку большинство операций доступа к активным данным чтения и записи обслуживаются SSD-накопителями, производительность HDD-накопителей также повышается ввиду перевода значительной части рабочих операций ввода/вывода с HDD- на SSD-накопители.

Краткое техническое описание CacheCade Pro 2.0 3

Диаграмма 1. Эталонные тесты MySQL В приведенном ниже примере приложение базы данных MySQL размером 200 Гб с областью данных, к которым чаще всего осуществляется доступ, размером приблизительно 85 Гб поддерживает до 70 транзакций в секунду в конфигурации с использованием только жестких дисков, в то время как в решениях с использованием программного обеспечения для кэширования операций чтения/записи CacheCade Pro 2.0 количество транзакций увеличивается более чем в 3,5 раза.

300

250

200

150

100

50

0

4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0CCv2_4DR1WBCCv2_2DR1WBТолько_HDD CCv2_6DR1WB CCv2_8DR1WB

Про

изво

дите

льно

сть

(тра

нзак

ций/

сек.

)

Улуч

шен

ие

Макс. число транз./сек. Макс. улучшение

Проверка производительности с помощью SysBench — база данных MySQL размером 200 Гб

CacheCade Pro (v2.0) — Intel X25-E размером 32 Гб — W2K8-R2 64-бит

160

140

120

100

80

60

40

20

0

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0CCv2_4DR1WBCCv2_2DR1WBТолько_HDD CCv2_6DR1WB CCv2_8DR1WB

Сред

нее

врем

я ож

идан

ия R

Tavg

(мс)

Коэф

фиц

иент

ум

еньш

ения

Макс. RTavg (мс) Макс. уменьшение

Проверка производительности с помощью SysBench — база данных MySQL размером 200 Гб

CacheCade Pro (v2.0) — Intel X25-E размером 32 Гб — W2K8-R2 64-бит

Диаграмма 2. Эталонные тесты Oracle OLTP Приведенные ниже результаты эталонного теста базы данных Oracle демонстрируют более чем 5-кратное увеличение производительности транзакций при использовании программного обеспечения CacheCade Pro 2.0 всего с одной картой Intel® X25-E SATA SSD размером 32 Гб по сравнению с базовой конфигурацией на основе только жестких дисков. 300 результатов эталонного тестирования загрузки, предоставленные пользователями, также показывают, что программное обеспечение CacheCade может существенно снизить время ожидания ответа на запросы пользователей.

600

500

400

300

200

100

0Без SSD 1 SSD

Количество транзакций в секунду

106,07

551,21

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0Без SSD 1SSD

Время ожидания транзакции

2,702

0,397

Сред

нее

врем

я ож

идан

ия (в

сек

унда

х)

(Для получения дополнительной информации о результатах эталонного теста производительности приложения посетите ресурсный центр программного обеспечения CacheCade, расположенный на веб-сайте LSI.)

(Для получения дополнительной информации о результатах эталонного теста производительности приложения посетите ресурсный центр программного обеспечения CacheCade, расположенный на веб-сайте LSI.)

CACHECADE PRO 2.0

Лицензионный номер программного пакета Программное обеспечение для кэширования операций чтения/записи MegaRAID® CacheCade™ Pro 2.0 SSD: LSI00293

Номер для заказа физического ключа Программное обеспечение для кэширования операций чтения/записи MegaRAID® CacheCade™ Pro 2.0 SSD: LSI00292

Поддерживаемые RAID-контроллеры MegaRAID SAS 9260-4i, MegaRAID SAS 9260-8i, MegaRAID SAS 9261-8i, MegaRAID SAS 9260-16i, MegaRAID SAS 9280-4i4e, MegaRAID SAS 9280-8e, MegaRAID SAS 9280-16i4e, MegaRAID SAS 9280-24i4e

Поддержка контроллеров MegaRAID серии SAS 9265 будет реализована в следующей версии.

Поддерживаемые операционные системы Все поддерживаемые операционные системы

Поддерживаемые твердотельные накопители (SSD) Полный список протестированных твердотельных накопителей (SSD) представлен на сайте www.lsi.com/channel/support/marketing_resources.

Макс. количество SSD-накопителей в пуле кэша Cachecade 32 SSD-накопителя

Макс. количество SSD Vd, поддерживаемое контроллером До 64 (общее количество HDD VD и CacheCade VD не должно превышать 64)

Макс. емкость Cachecade на контроллер 512 Гб (в ближайшем выпуске реализована поддержка >2 Тб)

Более подробная информация и сведения об офисах продаж представлены на веб-сайтах: lsi.com lsi.com/channel

Логотипы LSI, LSI & Design, MegaRAID, CacheCade и WarpDrive являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками корпорации LSI. Все иные бренды или наименования продукции могут являться товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками соответствующих компаний-владельцев.

LSI Corporation сохраняет за собой право внесения изменений в любой продукт или услуги в любое время без предварительного уведомления. LSI не несет ответственности и не принимает на себя обязательств в связи с использованием любых продуктов или услуг, описанных в настоящем документе, за исключением четко оговоренных обязательств, закрепленных в письменной форме. Покупка, аренда или использование продукта или услуги LSI не может предусматривать лицензию на них в соответствии с любыми патентными правами, авторскими правами, правами на товарные знаки или любыми иными правами на интеллектуальную собственность LSI или третьих сторон.

Авторское право ©2011 г., LSI Corporation. Все права защищены. Июль 2011 г.

Диаграмма 4. Эталонные тесты сервера электронной почты Приведенные ниже результаты эталонного теста JetStress демонстрируют, какого преимущества могут добиться серверы Exchange (увеличение числа транзакций в секунду в 2,6 раза) при использовании CacheCade Pro 2.0 в сочетании с Intel® X25-E SATA SSD размером 32 Гб.

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0Без SSD 1 SSD 2 SSD

Эталонный тест JetStress для Microsoft Exchange

1133

1612

2975

TPSE

(Для получения дополнительной информации о результатах эталонного теста производительности приложения посетите ресурсный центр программного обеспечения CacheCade, расположенный на веб-сайте LSI.)

(Для получения дополнительной информации о результатах эталонного теста производительности приложения посетите ресурсный центр программного обеспечения CacheCade, расположенный на веб-сайте LSI.)

Диаграмма 3. Эталонные тесты SQL Приведенные ниже результаты эталонного теста базы данных Microsoft SQL OLTP демонстрируют более чем 13-кратное увеличение производительности транзакций при использовании программного обеспечения CacheCade Pro 2.0 в сочетании с Intel® X25-E SATA SSD размером 64 Гб.

800

700

600

500

400

300

200

100

0Без SSD 1 SSD 2 SSD 3 SSD 4 SSD

Эталонный тест OLTP TPSE

54

121

280

554

744

TPSE