Istituto Nazionale Fisica Nucleare

Sez. Padova

TEST DISCHI


 

Nel mondo della ricerca oggi c’e’ l’esigenza di archiviare grandi quantita’ di informazioni che vengono ricavate dal campionamento di dati degli acceleratori. Questi dati non devono essere solo essere immagazzinati su unita’ di backup ma devono essere in linea per la loro elaborazione, quindi sono necessarie unita’ di massa di grandi dimensioni e con un elevato throughput.

La scelta obbligatori e’ quindi di archiviare le informazioni su hard disk perche’ le unita’ a nastro non consentono di avere velocita’ considerevoli.

Le tecnologie da prendere in considerazione nel mondo degli hard disk sono due: ide e scsi. Una prima sostanziale differenza tra le due tecnologie e’ il costo del hardware, i dischi scsi hanno un costo piu’ elevato e richiedono un apposito controller per il loro utilizzo.

Nei nostri test abbiamo utilizzato dischi ide da 70Gbyte della Seagate da 7200RPM e dischi scsi da 75Gbyte Seagate da 10000RPM.

Le macchine su cui sono stati eseguiti i test avevano le seguenti caratteristiche:

MB supermicro 370DLE

512MB Ram DDR

2 CPU pentium III 800MHz

Ethernet controller Intel Gigabit

Il sistema operativo installato sulle macchine era RedHat 6.2 con kernel 2.2.16, mentre il programma utilizzato per i test era iozone.

I controller scsi usati per i test erano i seguenti: Adaptech 29160, Adaptech 39160, AMI MegaRaid. Nei test e’ stato anche provata la tecnologia fibre channel con un dispositivo della Compaq: StorageWorks RAID Array 4100.

I test eseguiti sono:

 

disco ide vs scsi

 

raid 0

 

raid 1

 

raid 5

 

raid 1 multi threads

 

raid 5 multi threads

 

La prima prova che e’ stata fatta consisteva nel determinare la velocita’ di un singolo disco ide e scsi. Il disco ide e’ stato collegato al controller ide della mainboard mentre il disco scsi e’ stato collegato al controller Adaptech 29160.


 

IDE

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

45528

40748

27509

26522

15824

1575

1024

31637

30028

25644

25681

993

1247

2048

30362

27938

25372

25946

638

943

 

SCSI

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

54524

49894

44107

35244

18828

2637

1024

42129

37232

34631

34891

1377

2227

2048

37251

33317

34908

34965

906

1728

Come si puo’ osservare dalle due tabelle i dischi scsi danno delle performance migliori sia in scrittura che in lettura. Nell’accesso casuale le performance dello scsi sono nettamente superiori del 40%.

 

La prova successiva e’ stata eseguita utilizzando il raid 0 con 4 dischi. Il raid 0 e’ stato fatto sia via software, tramite i raidtools di linux, sia con due raid hardware scsi e ide (AMI Megaraid e 3ware rispetivamente). Le configurazioni testare erano:

  1. raid 0 software su controller ide mainboard
  2. raid 0 software su controller scsi Adaptech 29160
  3. raid 0 software su controller scsi Adaptech 39160
  4. raid 0 hardware su controller ide 3ware
  5. raid 0 hardware su controller scsi AMI MegaRaid
  6. raid 0 hardware su Compaq StorageWorks RAID Array 4100


 

Raid 0 software - 4 disks - IDE Mainboard

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

49271

47594

36241

27321

13426

4674

1024

37404

34996

27131

28078

854

3813

2048

34051

31222

27449

28046

526

2834

 

Raid 0 software - 4 disks - Adaptech 29160

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

159617

160613

120604

122008

19569

10899

1024

142009

116981

120728

123079

1508

9235

2048

132339

105745

119311

124818

971

7290

 

Raid 0 software - 4 disks - Adaptech 39160

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

152544

129627

120007

121441

18093

10706

1024

123790

100825

120901

124411

1477

9062

2048

124087

94882

119136

125200

967

7203

 

Raid 0 hardware - 4 disks – 3ware

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

113553

106165

92313

93913

18014

6354

1024

89914

66864

92983

93850

1139

5059

2048

80752

61643

93003

94004

737

3801

 

Raid 0 hardware - 4 disks – AMI Megaraid

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

92306

74815

51868

41000

25799

12000

1024

66306

53703

40179

40929

1375

10750

2048

58796

49513

40329

40810

955

9222

 

Raid 0 hardware - 4 disks – Fibre Channel

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

21812

36245

38193

31234

21034

6469

1024

19072

25641

30063

30837

1299

5490

2048

18243

26440

30187

30770

914

4661

Dalle tabelle si puo’ osservare che il controller 29160 riesce a saturare il canale dati (aggiungendo altri dischi al raid le performance non migliorano), anche il 3ware da dei buoni risultati sia in lettura che scrittura (anche in questo caso aumentano il numero di dischi le performance non migliorano). Il controller 39160 da dei risutati simili al 29160 in quanto hanno gli stessi canali scsi, solo che il 39160 ne ha due. Il dato piu’ interessante e’ pero’ la scrittura e lettura random, che evidenzia una netta superiorita’ dello scsi arrivando a 2,5 volte la velocita’ dell’ide. Infine e’ da notare lo scarso risultato ottenuto dal fibre channel nonostante il considerevole costo dell’hardware.
 

Grafico Lettura

Grafico Scrittura

Grafico Lettura Random

Grafico Scrittura Random

 

La prova successiva e’ stata eseguita utilizzando il raid 1 con 2+2 dischi. Il raid 1 e’ stato fatto sia via software, tramite i raidtools di linux, sia con due raid hardware ide (3ware). Le configurazioni testare erano:

  1. raid 1 software su controller scsi Adaptech 29160
  2. raid 1 hardware su controller ide 3ware (per inizializzare l'array sono state necessarie 7,5 ore)
  3. raid 1 hardware su controller scsi AMI MegaRaid


 

Raid 1 software – 2+2 disks – Adaptech 29160

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

81420

68210

67120

55810

19610

2001

1024

74360

65120

68251

69620

1410

1720

2048

68600

50100

55208

56100

901

1210

  

Raid 1 hardware – 2+2 disks – 3ware

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

59872

51841

77755

67813

17987

2923

1024

45693

38971

69787

69037

1133

2347

2048

40999

35994

71614

70202

733

1801

 

Raid 1 hardware – 2+2 disks – AMI MegaRaid

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

20610

60120

47010

36450

19600

8100

1024

53910

45780

37910

37408

1361

2120

2048

46120

40980

39010

37130

1002

1720

Dai risultati ottenuti si osserva che il controller 3ware da delle buone performance rispetto al raid 1 hardware del controller AMI MegaRaid.

 

Grafico Lettura

Grafico Scrittura

Grafico Lettura Random

Grafico Scrittura Random

 

La prova successiva e’ stata eseguita utilizzando il raid 5 con 3 dischi. Il raid 5 e’ stato fatto sia via software, tramite i raidtools di linux, sia con due raid hardware scsi (AMI Megaraid). Le configurazioni testare erano:

  1. raid 5 software su controller scsi Adaptech 29160
  2. raid 5 software su controller scsi Adaptech 39160
  3. raid 5 hardware su controller scsi AMI Megaraid


 

Raid 5 software – 3 disks - Adaptech 29160

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

80636

65770

65774

53128

17632

1861

1024

69867

50290

52549

52909

1320

1549

2048

64608

45953

52505

52725

867

1137

 

Raid 5 software – 3 disks - Adaptech 39160

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

79325

70676

66891

53539

11378

1999

1024

69841

50118

52345

52279

1288

1661

2048

64761

46007

52685

52987

851

1239

 

Raid 5 software – 3 disks – AMI MegaRaid

File Size (Mb)

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

512

20729

61133

47615

38558

21917

7230

1024

53241

46436

38089

38540

1350

2240

2048

47492

41632

38288

38548

940

1877

Dalle tabelle si osserva che il raid software e quello hardware si equivlgono, con la differenza che quello software e’ meno costoso, mentre quello hardware e’ piu’ costoso ma piu’ affidabile.

 

Grafico Lettura

Grafico Scrittura

Grafico Lettura Random

Grafico Scrittura Random

 

Nelle prove eseguite precedentemente si sono verificate le performance dei controller e dei dischi nel caso di un solo processo, risulta pero' interessante verificare le performace nel caso piu' processi accedano all'array. La prima prova e' stat eseguita utilizzando il raid 1 con due configurazioni di dischi. Il raid 1 e’ stato fatto via  hardware con il controller 3ware. Le configurazioni testare erano:

  1. raid 1 hardware su controller ide 3ware serie 6000 con 2+2 dischi
  2. raid 1 hardware su controller ide 3ware serie 6000 con 4+4 dischi


 

Raid 1 hardware – 2+2 disks - 3ware

Threads

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

1

40999

35994

71614

70202

733

1801

2

39218

31760

44983

44257

989

1496

4

38058

26172

30941

30894

1399

1251

8

36616

22541

29723

28119

1539

1077

 

Raid 1 hardware – 4+4 disks - 3ware

Threads

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

1

41225

36564

89668

90057

775

3633

2

39127

38289

41954

45185

1153

2987

4

38148

38369

43900

44037

1765

2513

8

37489

36462

39237

39377

2502

2101

Dalla tabella si osserva che all’aumentare del numero di processi il transfer in scrittura rimane quasi inalterato, mentre in lettura le performance si dimezzano. Un aspetto interessante e’ la lettura con accesso casuale che mostra un incremento delle performance.

 

Grafico Lettura

Grafico Scrittura

Grafico Lettura Random

Grafico Scrittura Random

 

La prova successiva e' stata eseguita utilizzando il raid 5 con due configurazioni di dischi. Il raid 5 e’ stato fatto via software con le raid tools e via hardware con il controller AMI MegaRaid. Le configurazioni testare erano:

  1. raid 5 software su controller scsi Adaptech 39160
  2. raid 5 hardware su controller scsi AMI MegaRaid


 

Raid 5 software – 3 disks – Adaptech 39160

Threads

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

1

64761

46007

52685

52987

851

1239

2

23339

12836

35485

35078

980

1021

4

20746

11276

27850

27852

992

900

8

19204

10581

18037

18413

980

817

 

Raid 5 hardware – 3 disks – AMI MegaRaid

Threads

Write

ReWrite

Read

ReRead

Random Read

Random Write

1

47492

41632

38288

38548

940

1877

2

30054

11311

30102

30755

1131

1487

4

29028

8426

22187

22488

1432

1318

8

28529

8060

21618

21405

1719

1190

Dalla tabella si osserva che all’aumentare del numero di processi il transfer diminuisce per poi rimanere circa costante sia in scrittura che in lettura. Un aspetto interessante e’ la lettura con accesso casuale che mostra un incremento delle performance.

 

Grafico Lettura

Grafico Scrittura

Grafico Lettura Random

Grafico Scrittura Random

 

Mainteiner: Alberto.crescente@pd.infn.it