戴尔能加速技术解决方案.pptx

戴尔性能加速技术和解决方案 孙晓晖高级经理戴尔企业解决方案部 计算资源不足 性能问题 带宽不够 磁盘I O瓶颈 数据库 慢 关键业务 慢 线上业务 慢 分析和报表 慢 备份和恢复 慢 1 Addingmoredisk 2 Addingmorememory 3 Addingmoreservers4 Optimizetheapplication 习惯性的方案 易于部署易于设置易于管理 适用于各种应用场景兼容主流软件环境 无需昂贵的投资最小的投入带来最大的产出 灵活 经济 简单 如果有更加理想的方案 帮助客户达到目标 1 2 3 EfficientITSolutionsOpen Affordable Capable 4 DellConfidential 戴尔性能加速技术 5 DPAT处理器提速技术 Fluidcache及全闪存阵列 高速网络新一代网络架构 CachecadePCIeSSD及PCIe闪存I O加速卡 数据库架构优化 处理器加速技术 DPAT 何为戴尔处理器加速技术 DPAT 戴尔处理器加速技术是戴尔独有的技术 让您可以根据自己专有算法的特殊需求调整处理器的性能 实现更佳的结果 从而为金融市场的高频交易商提供性能方面的竞争优势 部分益处举例 加快率先进入市场的速度更快地买进卖出更快地执行交易分析使算法交易应用实现更短的延迟进一步降低延迟 易于实施的戴尔处理器加速技术 机密 8 无额外成本 标准的E5 2690处理器无需特殊的P N或SKU标准保修 无任何不同无需在散热方面进行修改可通过BIOS进行简单的设置设置所需的核心数设为PerformanceOptimized 性能优化 模式启用DellProcessorAcceleration 戴尔处理器加速 属性 工作原理 机密 9 戴尔处理器加速技术通过让您更好地控制英特尔Turbo模式 为您提供一致且可预测的更高性能 这种戴尔独有的技术与BIOS挂钩 让您可以关闭计算核心并实施特殊的高性能设置 这可以提供线程灵活性和可预测的性能 单核 3 8GHz双核 3 6GHz四核 3 4GHz八核 3 3GHz它使用整个三级高速缓存 甚至与非活动核心关联的高速缓存 为您提供更高的性能 它可智能控制环境中的能耗和散热以维持一致的频率 可最大限度减少通常由于标准Turbo模式中的各种变化而导致的 抖动 EverestII 2643与DPAT比较 10MB与20MBL3比较 10 戴尔机密 不得分发 签订了保密协议 不得发布 E5 2643 E5 2690 DPAT使整个三级高速缓存保持活动状态 Turbo和抖动的相关问题 11 机密 时间 频率 活动核心 不加控制的Turbo模式可能出现频繁的频率变化 具体取决于活动核心的数量 Turbo通常还会导致散热和功耗的变化 部分核心转为闲置状态 导致仅有几个核心进入Turbo模式 这些极少的几个以高turbo频率运行的核心可能导致热断路 过冲 导致大量工作负载出现延迟 抖动 戴尔处理器加速技术可去除低核心数turbo频率的上限 可最大限度提高所需核心数的turbo频率 戴尔处理器加速技术允许在采用N个核心时转换为最高的可持续turbo频率 消除过冲现象 减少由Turbo变化导致的抖动 默认频率 戴尔处理器加速技术可实现的益处 12 机密 在某些HPC应用中 软件的性能取决于能否同时完成的所有线程 禁用Turbo时 所有核心都处于同一频率 线程保持一致 但是未通过Turbo获得任何性能提升 采用Turbo时 如果存在功耗和散热裕度 则核心频率会上升 单独采用核心加速技术使部分线程可以更快完成 但是可能出现不一致 时间上的浪费和差距可能为对时间敏感的应用程序带来问题 允许核心加速 但是戴尔BIOS算法可设置加速封顶值 让它们以相同频率加速 在实现一定加速性能提升的同时 不影响线程的一致性 双核戴尔处理器加速技术示例 13 机密 Turbo加速的 抖动 戴尔处理器加速技术 14 机密 适合场景 3 26 2013 证券交易 基金交易 网银 其它对多线程支持不好 对主频要求高的应用 如何获取此技术 机密 15 已获专利的戴尔BIOS已经在2013年4季度批次的更新中提供 此技术目前仅限于在PowerEdgeR720 R720 xd或R620服务器上运行的英特尔E5 2690处理器 八核 2 9G 20M 上使用 如果您已经在上述的其中一种服务器上使用E5 2690处理器 您只需下载Q4BIOS并运行几个命令即可 无需额外的成本 无需特殊的更改 也无需特殊的支持 闪存技术 17 SLC 单层单元闪存 NANDMLC 多层单元存储技术 闪存分类norAG AND1 NAND型FLASH各存储单元之间是串联的 而NOR型FLASH各单元之间是并联的2 NOR型闪存 有独立的地址线和数据线 但价格比较贵 容量比较小 而NAND型地址线和数据线是共用的I O线 成本要低一些 而容量大得多 3 Nand的写入和擦除速度比Nor快 而Nor的随机读取速度比Nand快 4 Nand主要用于高数据存储密度的理想解决方案 Nor主要用于存储代码 SLC 擦写次数达10万次 寿命长 写入速度快 成本比较高 MLC优点 擦写次数少 写入速度较SLC慢 读速度快 单位容量造价成本低 新的存储形式 PCIe卡 专用设备 共享存储 虚拟化正在提高具有 混合器效果 的随机I O的需求 闪存价格的下降速度比硬盘更快 预期二者价格曲线将于2015 2017年出现交叉 多核处理器既提高了处理器利用率 也提高了单台服务器上用户对更多I O的需求 闪存及闪存系统的快速发展 15K硬盘 美元 GB 固态硬盘 7 2K硬盘 闪存在数据中心中的作用 加速业务发展通过缩短延迟和提高IOPS带来新的收入流加快业务洞察速度加快用户的访问速度提升客户体验 提高运营效率最大限度减少数据中心的空间占用降低功耗降低软件许可成本简化管理 闪存性能 降低延迟 IOPs 100个15K硬盘25 800IOPs 6个SAS固态硬盘48 000IOPs 1个PCIe固态硬盘90 000IOPs 主控单元 使用H200内部控制器的R610 2个73GB 15KSAS硬盘 约7445 00美元用于JBOD的H800外部控制器 799 00美元包含24个硬盘 73GB 15K 的JBOD 约11 736 00美元 4个JBOD 约46 944 00美元总计 约55 188 00美元 主控单元 使用H700内部控制器的R610 6个 约7188 00美元6个149GB 3GpsSAS固态硬盘 单价为4599 00美元 约27 782 00美元总计 约34 782 00美元 主控单元 使用H710P内部控制器的R620 约7300 00美元2个73GB 15KSAS硬盘 约518 00美元1个350GBExpress闪存2 5英寸PCIe固态硬盘 约10000 00美元总计 约17 818 00美元 随机IOPs 70 读取 30 写入 8K传输 Q Depth 4 2 5英寸 15KSASIOPs 258 驱动器 随机IOPs 70 读取 30 写入 8K传输 Q Depth 4 SASSLC固态硬盘IOPs 8000 驱动器 随机IOPs 70 读取 30 写入 8K传输 IOPs 90 000 驱动器 CacheCade CacheCade 支持固态硬盘的自动存储分层 不断检测最常访问的数据并将其复制到CacheCade固态硬盘 供直接访问 而不必到驱动器中寻找对于数据库OLAP和OLTP VDI 引导高峰 和Web服务器 文件服务器等工作负载 借助CacheCade和固态硬盘 可使应用加速超过300 这些经常访问的区域由数据集中的 热点 构成缓存算法不断检测热点 然后将它们复制到CacheCade固态硬盘中 在此可以直接访问它们 而不必访问驱动器常用数据将保留在CacheCade中 直至发生改变 此时会退出缓存 当算法检测到它成为热点时 会再次将其复制到CacheCade固态硬盘中CacheCade功能在第11代服务器的PERC7 2H800 H7001GBNV中发布 继续出现在第12代服务器的PERC8 0H810 H710P中 PERC 标准SATA SAS硬盘 使用CacheCade的固态硬盘 CacheCade数据库速度和负载测试 分层存储与PCIe固态硬盘技术相结合 可大幅提高应用程序在流量高峰期间的响应速度 并且大幅改进在响应时间至关重要的情况下的性能表现 前端访问PCIeSSD 易于维护的标准外形规格 接口 硬盘外形规格2 5英寸 由戴尔领导的联盟推动的标准化外形规格通过将驱动器从背面移动到正面来节省重要的PCIe插槽空间通用接口 PCIe或SAS通用易于维护 驱动器托架 可从正面操作热插拔功能 Windows Linux 接口 发布时提供AHCI长期 NVMe标准 PCIe固态硬盘解决方案框架 释放宝贵的PCIe插槽空间1X16插槽支持4X4PCIe固态硬盘背板模块化 可扩展存储设备硬盘外形规格 适合2 5英寸托架SLC 175G和350G 4个驱动器 含背板 扩展卡 适配器FF 插卡式PCIeSSD 大内存服务器 高性能存储 存储 网络 服务器 软件 服务 电能 制冷 空间 访问时延 去中心化帮助数据靠近处理器 28 应用 存储 服务器 网络 应用的工作量 10 000Microseconds 高性能网络 常规存储 存储通过使用Flashcache方案 热点数据自动放置在Fusion ioioDrive上 提升数据库服务器单机的性能减少数据库服务器的数量 内存使用Fusion io替代内存来扩大NOSQL的数据量提高前端Cache服务器的容量 降低对内存的依赖减少前端cache服务器的数量 Fusion io方案定位 29 Fusion ioiomemoryplatform January4 2020 30 MLC 365 785 1205SLC 400 600GB MLC 2 410GBSLC 1 200GB MLC 5 10TB MLC 320 640GBSLC 160 320GB MLC 640 1280GBSLC 320 640GB MLC 600GB MLC 420GB 案例背景 目前的ERP系统分为两个项目 集团财务系统适用金蝶的ERP 运行在IBM的AIXP560上 使用OracleDataGuard 各个分公司的业务ERP 运行在4路的X86服务上 适用MSSQLServer2005 2008 高可用方案使用databasemirroring 优化改变 32 IBMP560 IBMP560 VNX5100 VNX5100 DELLR910 DELLR910 ioDriveDuo640GX2 ioDriveDuo640GX2 FIO 33 CPU的使用率小于20 没有IOWait 至少可以提供4X的IOPS 存储的提升 34 Upto10X 数据库的提升 35 Waittimegoto0 Fluidcache及全闪存阵列 闪存的部署方式 基于服务器的高速缓存层 第0层 闪存驱动器直接置于应用程序服务器中的高速PCI总线上高速缓存软件使服务器可将闪存用作内存高速缓存的扩展共享存储中的固态硬盘分层可在阵列上添加几个固态硬盘 以显著提高目标工作负载的性能或者可将整个存储层都部署在固态硬盘上 这样全部的卷和数据集都置于闪存中即将推出 用于SAN的FluidCacheFluidCache的优势将拓展到整个SAN 可最大限度提高存储的性能和可靠性 存储区域网络 客户端网络 PowerEdge上用于DAS的FluidCache 戴尔Compellent全闪存或者混合闪存阵列 服务器性能优化 38 Confidential Application Server RAIDcont SharedRead WriteCachePool SharesPCIeFlashCachePoolacrossupto3RAIDControllers InternalStorage 从 系统架构示意图 39 FluidCacheforSAN TentativeRTS Q1CY14 Confidential 40 StorageNetwork FCoriSCSI PCIeSSD Servers CachingSoftware SAN Compellent ApplicationAcceleration ProblemSolved DatahastogotoSANeverytimeforsharedstoragewritesandreads FastaccesstodatainthePCIeSSDCachebetweennodes StorageAreaNetwork SAN DellCompellent INSTALL ADD ADD ENABLE FluidCache性能评测 41 我们成功地缓解了大量用户同时登录虚拟桌面时所发生的引导风暴和加载风暴 我们的登录需要多少IOPS可能会让您大吃一惊 这也是大规模VDI的一个主要难题 LutherBowens 印第安纳波利斯公立学校系统和运营经理 硬件成本降低了4倍 每个更新周期均可节省200万美元 每年可节约14万美元的技术支持成本 虚拟桌面加载时间不超过10秒 印第安纳波利斯公立学校部署了采用固态硬盘的Compellent来优化VDI的存储性能 Compellent的创新技术有效改变了闪存经济性 StorageCenter6 4将分层扩展到多个闪存类型数据调度功能增强以最低的成本提供最高的性能 闪存盘柜成本比大多数全闪存解决方案低80 业界最先推出MLC和SLC固态硬盘智能闪存分层功能引入新的1 6TBMLC固态硬盘 高密度盘柜在5U空间中提供336TB的容量 密度高于任何其他主流供应商专为针对成本 容量优化型数据增长而设计适合用作混合阵列中的第3层 通过SC6 4与闪存盘柜的组合 能以远低于其他存储解决方案的成本提供高性能的闪存存储系统 闪存的最佳应用 交易型 密集IO的工作负载 索引 1 OLTP 2 VDI 4 数据仓库 3 索引维护索引以实现更快的数据访问在数据库上运行以加快查询中数据块的定位 数据仓库存储的数据用于创建报告或者获取商业智能用于数据挖掘 分析 假设检验 建模 OLTP管理零售 金融等面向交易的应用程序如果数据无法访问或者访问速度缓慢 业务可能会受到影响的应用在使用高峰期间 客户体验可能会受到影响的应用 VDI在集中式服务器的虚拟机上承载桌面操作系统实现对黄金映像的快速检索存在启动风暴 写入分配和延迟等问题 随机 顺序 先进的软件分层可对数据进行无缝管理适合多个固态硬盘层最新的写入数据将被写入到写入密集型高耐用性的固态硬盘 SLC 上 以实现快速访问读取密集型数据自动移动到较为经济的读取优化型固态硬盘 MLC 上 以将第1层腾出来供新的写入数据使用不常用的数据移动至7200RPM磁盘这一过程由Compellent操作系统自动处理 由经济实惠的企业级SAS固态硬盘组成的极大规模存储池 不仅可提供微秒级的延迟 而且可提供随着客户需求而增长的极高IOPS水平 已针对闪存而优化的数据调度机制既可利用写入密集型固态硬盘的耐用性 又可利用读取密集型固态硬盘的经济性 闪存优化背后的 秘密武器 数据调度分层 闪存优化解决方案的实现基础 读取优化 RO MLC固态硬盘的引入闪存优化StorageCenter6 4增强功能跨多种固态硬盘类型的自动分层写入密集型 WI SLC固态硬盘和读取优化 RO MLC固态硬盘 12个可配置插槽 适用于6x400GBWI固态硬盘 6x1 6TBRO固态硬盘或1TB7200RPM硬盘 6件装1 6TBRO固态硬盘 6件装400GBWI固态硬盘 SC2202U24驱动器闪存盘柜 闪存盘柜优化解决方案 Compellent提供出色的经济价值 利用Compellent闪存优化解决方案 满足对高I O性能和低延迟的需求加速应用程序性能 适合OLTP 数据仓库和VDI等业务关键型工作负载相较其他闪存优化解决方案 成本最多低80 获益于平台上各种专门针对出色可扩展性和运营效率而设计的企业级存储功能 磁盘价位的闪存 价格仅是同类全闪存系统的1 5 价格仅是同类混合系统的1 2 节省机架空间 缩短延迟 减少能耗 提高IOPS Compellent磁盘价位的闪存 空间节省 24个固态硬盘 6 200GWO 18 1 6TRO 工作负载要求 40 000IOPS30TB原始存储容量 264个15K146G物理硬盘 全新Compellent闪存优化解决方案 提高数据密集型应用程序和OLTP工作负载的性能 300K的IOPs 低延迟 运行OLTP工作负载时可达到 100K的IOPS 且延迟不到1毫秒 利用智能分层降低成本成本比其他闪存优化解决方案低75 企业级功能 基于戴尔在2013年3月执行的内部测试 在测试中 由基于双SC8000控制器的StorageCenterv6 3 10使用IOmeter运行工作负载 在运行100 读取 100 顺序负载且扇区传输大小为4K时 达到的性能为300KIOPS 在运行100 随机 读写比例为70 30的混合负载 且扇区传输大小为8K时 达到的性能为100KIOPS 基于戴尔于2013年5月执行的一项总拥有成本内部分析 其中分析了MLC SLC驱动器的固态硬盘驱动器使用情况与成本比较 以及主轴数量 全闪存解决方案或混合解决方案SC8000控制器光纤通道 16Gbps和8GbpsiSCSI 10Gbps和1GbpsFCoE 10Gbps使用SC220闪存盘柜构建混合解决方案目前仅作为新款SC8000系统的一部分进行销售 2个6件装1TB7200RPM 6件装RI 6件装WI 6件装RI 6件装WI 6件装RI 6件装WI 6件装RI 6件装WI 6件装RI 6件装WI 闪存配置选项 为多种性能级别设计 采用成本优化型硬盘 具有最低的每GB成本大容量 最低的每GB成本处理大数据集对性能不太敏感的数据备份和归档 适合一般工作负载的混合阵列极高的容量 满足主流应用程序的性能要求使用有限的闪存容量 提供更高的性能一般工作负载 适合业务关键型工作负载的全闪存低延迟 可扩展的大容量闪存第1层应用程序OLTPOracle数据库VDI黄金映像和日志大数据分析 WI和RI固态硬盘 WI和RI固态硬盘 7KRPM硬盘 15KRPM硬盘 7KRPM硬盘 StorageCenter的闪存优化之旅 行业分析公司StorageStrategiesNOW 谁是优选的固态硬盘提供商 戴尔是第一大固态硬盘提供商 居于其后的是EMC 25 惠普 23 IBM 22 1 3的存储专业人士正在使用或计划部署闪存1 2的存储专业人士将把闪存用于实施服务器虚拟化1 3的存储专业人士将把闪存用于桌面虚拟化 分析和 或联机事务处理38 的存储专业人士将使用现有的存储28 的存储专业人士将购买新的存储 31 的存储专业人士选择戴尔闪存 固态硬盘 数据库的结构优化 数据库读写分离示意图 55 数据库读写分离示意图 56 保险项目的技术优化实施规划 57 数据库服务器架构调整读写数据库服务器分离 原有IBMP750OracleRAC作为主数据库 采购4台DellPER820高性能服务器 Fluidcache架构 作为从数据库主从数据库复制 采用DellShareplex复制软件 建立从主Oracle数据库服务器到从Oracle数据库服务器的数据复制负载均衡设备 采用F5BIG IP6900应用级负载均衡设备 提供对OracleRAC的优化访问和读写分离的负载均衡应用程序数据连接池 需要分别建立主数据库服务器和从数据库服务器的数据连接 基于读写操作调用不同的连接字符串存储过程优化 对于只读操作的存储过程 可以考虑将其移到从数据库服务器端运行或供前端调用 保险项目的技术优化实施规划 续 58 应用服务器性能优化 暂时按照Web服务和应用不分离 单台并发按照350计算 按最高500的70 估算 预留30 余量 并发数按照6万用户 5万pad 1万传统客户端 用户响应时间8秒以内计算 最大并发数为6万 8 7500 基于月底3万用户 年底6万用户 部署10台到20台应用服务器 基于应用采用了数据压缩优化带宽传输 占用较多CPU计算资源 新增服务器采用高主频CPU 网络 原有防火墙存在瓶颈 100M 本次升级采用DellSonicWall千兆防火墙设备 系统架构示意图 59 数据库性能提升7倍 数据库读写分离示意图 60 高速网络 新一代网络架构 根据应用要求设计理想的网络适配器 定制化网络适配器提供 不同的芯片供应商 Broadcom Intel Qlogic bladesonly 可供选择的网卡速率 1GbEor10GbE easesthetransitionfrom1GbEto10GbE可供选择的技术 i e FCoE iSCSI用于10GbE连接的带宽管理 最多4路分区可供选择的接口 SFP toBase T racksonly 以及功能选项 iSCSI FCoE完全兼容戴尔独特的免代理程序管理技术 Dell定制化网络适配器 基于集成网卡技术 DellSwitchIndependentPartitioning DellSwitchIndependentPartitioningallowsasingle10GbECNAtobesplitintoupto8virtualNICports witheachpartitionappearingasaseparateNICtotheoperatingsystemThistechnologyiscompletelyswitch andOS independent allowingittobedeployedintovirtuallyanyexistinginfrastructureManagesthe10GbEbandwidthallocationtovirtualmachinesandapplicationsNICpartitionscanbeassignedtonetworkingorstoragefunctions suchasiSCSIorFCoEAddressesNIC AdaptersprawlSupportscapabilitytohavejumboframesononepartitionwhilenormalframesonotherpartitionsCanpresenteachpartitiontothe