Vliv diskové infrastruktury na výkon MS SQL Serveru 

1© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Vliv diskové infrastruktury na výkon MS SQL Serveru 

2© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Agenda

Návrh diskové infrastruktury pro MS SQL

RAID penalty

zvyšování výkonu

EFD

Anatomie IO

Naměření hodnoty

Ideální nasazení pro SQL

Tiering na poli

3© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Jak mohu zjednodušit nasazení

Microsoft SQL Serveru?

Jak mohu konsolidovat mnoho serverů a DB instancí? Jak získat co nejlepší poměr –

výkon, funkce, cena?

Jak mohu optimalizovat proces zálohy a

obnovy?Jak mohu vylepšit výkon DB

a naplnit tak požadavky nejnáročnějších aplikací?

Jak mohu naplnit RPO, RTO požadavky organizace?

Klíčové úkoly při vytváření infrastruktury pro MS SQL

Konsolidace Náklady

Vysoká dostupnost

ZálohaObnovaVýkon

Snadnost nasazení

4© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Návrh diskové infrastruktury-na co je třeba myslet I.

Analýza I/O profilu nasazované aplikace– Dotaz na dodavatele– Kalkulátory a modelační nástroje– Analýza stávajícího prostředí v případě migrace

• Počet I/O• Velikost I/O• Poměr čtení zápis• Poměr náhodných a sekvenčních transakcí

Diskové schéma– Typ disků (EFD, FC, SATA)– Typ RAID zabezpečení– Počet disků, distribuce– Velikost stripe a element size logického disku– Posunutí počátku logického volumu, Window 2003 a starší– Velikost stripe souborového systému– Definice a oddělení jednotlivých částí DB (DB, logy, indexy, TEMPDB)– Ověřit koexistenci dalších aplikací na stejném poli RG nebo disku– Používání referenčních konfigurací

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Hosti/Servery

Fyzické disky v RAIDu

5© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Návrh diskové infrastruktury - na co je třeba myslet II.

5

Připojení systému do diskového pole– Volba technologie FC, iSCSI, FCoE, NAS, DAS– HBA karty pro dostupnost a výkon– Použití MultiPath ovladačů, MPIO– Maximální počet logických disků, LVM

Před nasazením do živého provozu– Ověřte design pomocí simulačních nástrojů

Microsoft – SQLIO, SQLIO Simulator IOZONE

– Ověřte chování HA komponent

Po nasazení do ostrého provozu– Pravidelně ověřujte výkon infrastruktury včetně diskového pole - Monitoring– Vyžadujte po svém storage administrátorovi výkonnostní statistiky diskového pole– Optimalizujte diskové schéma při zvýšení nároků na výkon

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Hosti/Servery

Fyzické disky v RAIDu

6© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Co je to výkon diskového pole

6

Základní parametry které měříme na diskových polích:

– Throughput (IOPS)Velmi důležitý pro přístup souborového systému a DB,

RDBMS; velmi malé I/O požadavky (2-16KB)

– Bandwidth (MB/s)Důležitý pro backup a obnovu - přesun velkých souborů

přenášených pomocí velkých bloků

– Response time (ms)Klíčové měřítko pro posuzování kvality poskytování dat;

kritická je stabilita RT při různých režimech zatížení SnapShot Sessions, Mirrors

7© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Vliv RAID protekce na výkon zápisových operací

Počet BE zápisových operací pro jednotlivé typy RAID

8© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Fyzické disky

Čtecí operace

Read Cache

PREFETCH

6 ms.

0.25 ms.

Techniky pro zvyšování výkonu

Read Caching

Read Caching– Přečtená data jsou určitou dobu držena v cache pro další čtení

Prefetch– Jakmile je detekováno sekvenční čtení, data následných

bloků jsou předpřipravena do čtecí cache

Výhody: výrazně kratší response time na vyřízení čtecích požadavků

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Hosti/Servery

Fyzické disky v RAIDu

9© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Write Cache

zápisová operace2 KB I/O to LUN

Single 8 KB I/O to disk

Write Caching – Write acknowledgement

Psaní dat do cache je vždy rychlejší než-li zápis do disků– Pro malé I/O, menší než-li 1 ms, versus 5 – 12 ms do disků– Dokáže eliminovat typ disků na zápisový výkon

Algoritmus vyprazdňování cache je klíčová vlastnost– Pomalé disky pomalu odebírají data z cache– Optimalizace velikosti bloků pro disky

LUN

Techniky pro zvyšování výkonu

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Porty FE

R/W cache

CPU

Porty BE

Hosti/Servery

Fyzické disky v RAIDu

10© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Typy disků I.

– Fibre Channel disky Kapacity 73-450 GB Otáčky 10k – 15k ot. Propustnost cca 50-70MB/s I/O 120-180 Doba odezvy 6-9ms

– SATAII disky Kapacity 500-1000 GB Otáčky 5.4k – 7.2k ot. Propustnost cca 50-60MB/s I/O 80-100 Doba odezvy 12-16ms

11© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Nárůst kapacity disků

28 Years Density Improvements

0

200

400

600

800

1000

1200

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Year

Ca

pac

ity

in

GB

12© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Nárůst propustnosti sběrnic disků

28 Years of Channel Interface Improvements

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

BMC SCSI 1 SCSI Fast SCSI Ultra SCSI Ultra2 SSA FC 1Gb FC 2Gb FC 4Gb

Interface Type

MB

/Sec

on

d

13© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Zvýšení počtu IO operací

28 Years of HDD EvolutionIOPS 4X

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

3600_RPM 5400_RPM 7200_RPM 10K_RPM 15K_RPM

IO/S

ec

1982

20082008

14© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Klíčové parametry ovlivňující výkon konvenčních disků

Seek time– čas potřebný pro nastavení čtecích

a zápisových hlaviček

Rotační latence– specifikuje potřebný čas pro

nastavení datové oblasti pod čtecí nebo zápisovou hlavičku

15© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Typy disků - Enterprise Flash Drive

EMC spolupracovalo na vývoji EFD disků se společností STEC Inc.

první EFD uvedeny před rokem na platformě EMC Symmetrix DMX4

druhá generace EFD uvedena v březnu 09

Nové výkonnostní parametry:Náhodné čtení: 45,000 operacíNáhodné zápisy: 16,000 operacíSekvenční čtení: 220 MB/sSekvenční zápisy: 115 MB/sInterface: FC, SAS a SATAProvedení: 3.5 palců

(standardní HDD rozměry)

Váha: menší než 0,4 kg

16© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Controller Controller LogicLogic

Controller Controller LogicLogic

Non-VolatileNon-VolatileSLCSLC

NAND FlashNAND Flash

Non-VolatileNon-VolatileSLCSLC

NAND FlashNAND Flash

Anatomie Enterprise Flash Drive

FirmwareFirmware• Interface Protocol• Media Management• Error Detection & Correction

Dual-PortedDual-PortedFC FC

InterfaceInterface

Dual-PortedDual-PortedFC FC

InterfaceInterface

DDR DDR SDRAM SDRAM w/SPSw/SPS

DDR DDR SDRAM SDRAM w/SPSw/SPS

MultipleMultipleParallelParallel

I/O ChannelsI/O Channels

MultipleMultipleParallelParallel

I/O ChannelsI/O Channels

První Enterprise Flash Drive na trhu

Spolehlivost DostupnostVýkon

17© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Enterprise Flash Drive - spolehlivost

Spolehlivost na úrovni zařízení– Duální FC rozhraní– Integrovaná ochrana DRAM destage při

ztrátě napájení– Multi-bit ECC – oprava chyb– Integrovaný termální senzor– Rozšířený SMART mechanismus

NAND – Spolehlivost na úrovni logiky– SLC NAND technologie garantuje min

100,000 přepisů s 1-bit ECC Praxe potvrzuje 300,0002,000,000

přepisů Multi-bit ECC

– Dynamické pře-mapování vadných bloků Stejný přístup jako u konvečních HDD

– SDRAM cache buffer pro optimalizace zápisových operací

Wear-Leveling-Regulace opotřebení– Hrubá kapacita vs. hrubá NAND kapacita

73 GB použitelná = 128 GB hrubá 146 GB použitelná = 256 GB hrubá

– Statická a dynamická regulace opotřebení Zápisy a přepisy jsou re-alokovány na méně

opotřebený fyzický NAND blok

Očekávaná životnost je vyšší než-li u konvenčních pevných disků

18© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Rozdíl mezi SSD a Enterprise Flash Drives

EFD• Singl level cell (SLC) NAND

• Ukládají jeden datový bit do paměťové buňky

• Duální FC porty

• Více kanálový paralelní IO přístup

• Vyšší propustnost

• Rozšířená správa opotřebení

SSD • Multi-level cell (MLC) NAND nebo NOR

• Ukládají do paměťové buňky více než-li jeden Bit

• Optimalizované pro provoz „jednou zapsat a mnohokrát přečíst“

• Optimalizováno pro výkon čtení, průměrný výkon pro zápis

• Zřídka podporují optimalizaci opotřebení

Příklad: USB disky, MP3 přehrávače, PC disky

19© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Anatomie čtecí operace

Cache Read Hit

Cache Read Miss

Locate& TransmitRequested

Block

AllocateCache

Slot

Store&

TransmitBlock

~0.2-0.5 milliseconds

7200 rpm HDD: ~12 milliseconds10K rpm HDD: ~ 9 milliseconds15K rpm HDD: ~ 6 milliseconds EFD: ~ 1

milliseconds

Read BlockFrom MediaInto Cache

20© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

21752

20822

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5000 10000 15000 20000 25000IOPs

Re

sp

on

se

Tim

e -

ms

ec

Výkon Enterprise Flash Disků

HDD14 RAID Groups

(112 disků)

Flash drive1 RAID Group

(8 disků)

OLTP2 profile:20% random read hit 8 Kb

45% random read miss 8 Kb15% random write 8 Kb

10% seq read 64 Kb10% seq write 64 Kb

Výrazně nižší Response Time i pro smíšený typ zátěže

KBKB

KBKBKB

21© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

EFD měření – jeden EFD vs FC

22© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Čtení - EFD RAID5 - 4+1

23© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Čtení - FC RAID5 - 4+1

24© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Čtecí operace – RAID5 4+1

typ disku velikost IO IOPS MB/Saverage latence

(ms)

FC 8 KB 702 5,49 4

EFD 8 KB 17946 140,2 0

FC 16 KB 598 9,34 4

EFD 16 KB 9888 154,5 1

FC 32 KB 375 11,73 8

EFD 32 KB 5275 164,86 2

FC 64KB 257 16,07 11

EFD 64 KB 2840 177,51 2

25© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Enterprise Flash Drive – porovnání základních parametrů

typ disku IOPSbandwidth

(MB/s)average

seek (ms)rotační

latence (ms)váha (kg)

spotřeba idle (W)

spotřeba aktivní (W)

vyzářené teplo 15 disků (Btu/Hod)

SATA 80 10 9,2 4,17 0,53 8,00 12,00 1100

FC 10k 140 15 4,4 3 0,8 6,49 10,07 1200

FC 15k 180 20 4 2 0,8 13,70 18,80 1240

EFD 2500 100 0,02 N/A < 0,4 5,40 8,40 770

26© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Zrychlení správné části aplikace

databáze obvykle obsahují několik tabulek, které jsou přistupovány častěji

– Indexy a vyhledávací funkce – např. Account #, Phone #, SS #, email ID, ZIP Code, atd.

jedna aplikační transakce většinou generuje desítky diskových operací– např: transakce s debetní kartou vyžaduje 12 diskových I/Os

8 lookup, 2 reads, 2 writes

– 250+ diskových I/O’s per požadavek je běžné např. pro aplikace data warehousů

umístění vyhledávacích tabulek na EFD může mít obrovský dopad– Transaction time s 12 Read Miss I/O’s na 15K HDD: 720ms– Transaction time jestliže 8/12 je obslouženo EFD: 32ms

Není nutné používat Flash disky pro 100 % dat

22x !

27© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Tiering v rámci diskového pole

Clariion– manuální tiering na základě výkonnostních dat

z analyzačních nástrojů – Navisphere Analyzer nebo OS related (Perfmon, IOSTAT)

– Virtual LUN – non-disruptive přesouvání LUNů mezi různými typy disků

Symmetrix– Symmetrix optimizer – automatický přesun

vytížených hyperů mezi různými typy disků bez přerušení přístupu k datům

– Virtual LUN – non-disruptive přesouvání LUNů mezi různými typy disků

Zrychlením malé, ale používané části databáze

lze výrazně zvýšit výkon databáze! 

Flash

FibreChannel

SATA

V-LUN

V-LUN

28© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Demo prostředí

29© Copyright 2009 EMC Corporation. All rights reserved.

Vaše dotazy