Intel Optane SSD 與 SmartX 超融合在 Oracle 等場景下的系統性能評測

眾所周知，使用基于標準 x86 服務器平臺的軟件定義架構，是超融合能夠全面提升用戶 IT 架構敏捷性和易維護性的一個重要原因。相比于使用專有硬件的傳統 SAN 存儲，這種架構的一大優勢就是可以在產品中快速引入業界最先進的數據中心相關部件，從而大幅提升產品能力。

作為業內領先的超融合廠商，SmartX 和全球知名硬件廠商始終密切配合，力求將業內領先的硬件技術快速應用于超融合產品。

近期，SmartX 和 Intel 中國基于 Intel 第二代至強可擴展處理器平臺與 Optane SSD 結合 SmartX 超融合軟件 SMTX OS 進行產品聯合驗證，并在 Oracle 等 IO Queue Depth 較低的場景中充分驗證了 Optane 技術在存儲性能、時延等方面帶來的大幅改進。

Optane SSD 架構特點概述

注： Intel Optane P4800X 圖片來源于 Intel 產品手冊[1]。

Intel Optane SSD 基于 3D XPoint 技術，讀寫速度更接近于 DRAM，而存儲空間與 NAND SSD 相當。相較于 NAND SSD，Optane SSD 具有高吞吐、低延遲、高 QoS 和極高壽命的特點，在數據存儲中非常適合作為 DRAM 和低速 SSD/HDD 之間的緩存。

本文的評測對象是 Optane P4800X。Intel 官方產品手冊[1] 提供的數據如下：

1. 高吞吐：Optane P4800X 在 queue depth 為 11 時 IOPS 可以達到 500k（~2GB/s），而一般的 NAND SSD 都需要更高的 queue depth 才能達到其峰值，例如 32（SATA）和 128（NVMe）。

2. 低延遲：Optane P4800X 在 2GB/s 隨機寫背景流量的場景下，仍然有穩定的讀響應時間，時間低于 30us。
   

3. 高 QoS：Optane P4800X 在隨機寫背景流量場景下，99% 的讀響應時間比 NAND SSD 低 60 倍。
   

4. 極高壽命：Optane P4800X 非常適合具有大量寫操作的場景，每日寫入量高達 30 DWPD（JESD219 workload），750GB 容量的 P4800X 總寫入量為 41 PBW。
   

以下是 SMTX OS + Optane P4800X 在 Oracle 場景下的實驗室測試結果。為了評估 Optane 技術與 NAND 的性能差異，我們使用 Intel P4600 進行對比測試。

說明：以下為實驗室測試數據，僅供參考。

測試環境

1. 硬件環境

Oracle 測試需要兩臺測試服務器分別充當 Client 和 Server 角色，它們的硬件配置相同，如下表所示。其中，2 塊 Optane P4800X SSD 作為 SMTX OS 分布式存儲的 Cache 層，4 塊 P4500 作為 Capacity 層。在測試過程中，IO 主要落在 Cache 層上。

作為性能參照的 P4600 環境除了服務器的 Cache Tier 替換為 2 塊 Intel(R) SSD DC P4600 Series（1.6 TB）之外，其余配置跟測試目標環境保持一致。

2. 軟件環境

Oracle 測試部署圖

Oracle 測試的部署圖如上圖所示，兩臺測試服務器都運行 vSphere ESXi 6.5 u2 Hypervisor，其上運行著 SCVM（Storage Controller VM， 12 vCPU 和 16G 內存，運行 SMTX OS）負責提供分布式存儲功能。它們還分別運行 Oracle Client VM 和 Oracle Server VM。

Oracle Client VM 的配置為：

• vCPU：50
  

• Mem：50G
  

• OS：CentOS 7.5
  

Oracle Server VM 的配置為：

• vCPU/Mem：16/64G，32/128G，64/196G 共三種配置
  

• SWAP 分區：33G
  

• OS：RedHat 6.9
  

• Oracle Server：Oracle Server 11.2.0.4
  

• Disks：所有磁盤都在 SMTX OS 的 NFS 存儲中產生，磁盤數量和大小如下表所示，為了防止對于 SCSI controller 的競爭，為不同的 Disk Group 分配不同的 SCSI controller。
  

測試方法

1. 測試工具

HammerDB 3.1，運行在 Oracle Client VM 中。

2.?測試參數

3.?測試步驟

測試 Oracle Server 在 vCPU/Mem 分別為 16/64G、32/128G、64/192G 三種配置下的 TPM。最終選取 TPM 趨于平穩階段的取值作為測試結果。

測試結果

上圖顯示了 Optane P4800X 和 P4600 在 Oracle Server 不同配置下 HammerDB TPM 的測試結果，可見：

1. 在 16 vCPU/64G Mem 配置下，P4800X 的 TPM 達到 P4600 的 3 倍。

2. 在 32 vCPU/128G Mem 和 48 vCPU/192G Mem 兩種配置下，P4800X 的 TPM 比 P4600 高 30% 左右。
   

3. 同時，從以下 TPM 曲線中，可以看出 P4800X 的 TPM 比 P4600 穩定性高許多，當 vCPU/Mem 資源較多時，不會出現明顯的性能下降。

適用場景推薦

從以上測試結果來看，SMTX OS + Optane P4800X 在數據庫場景有非常好的性能表現。更確切地說，SMTX OS + Optane P4800X 的組合在一些 IO Queue Depth 比較低、低延遲敏感、追求業務 QoS 的應用場景中，將發揮出比 NAND SSD 更強悍的性能優勢。同時，Optane P4800X 更長的使用壽命對于具有大量寫操作的應用場景而言也不失為一個更好的選擇。

參考文獻：

[1] https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-briefs/optane-ssd-dc-p4800x-brief.pdf

了解更多信息：https://www.smartx.com