Джерела і складові частини продуктивності вводу-виводу серверів. Вид зсередини

При прийнятті публічних хмар, частина серверної інфраструктури підприємств залишається у власному володінні (on-premise). Компанії утримують свої потужності не тільки з міркувань безпеки і оптимізації витрат. Низькі затримки звернення до даних - ось що притягує критичні додатки до землі.

Потреба в швидкому відгуку в повсякденних завданнях: OLTP, OLAP, документообіг, створення контенту, розганяє попит на продуктивні системи зберігання. Дослідники говорять про 13% середньорічного приросту поставок повноцінних СГД на флеш-пам'яті. Це шлях великих корпорацій. На ринку масового споживання прогнозують 3% зростання виручки в сегменті внутрішніх (серверних) систем зберігання і середній спад збуту зовнішніх (дискових і гібридних) систем також на 3%.

Те, що дані повертаються в сервери з зовнішніх систем зберігання, можна пояснити: в сучасних програмних моделях основний обсяг обчислень лягає на центральні процесори серверів. Затримки вносять посередники між CPU і даними на пристроях зберігання, позбавлення від них знижує накладні витрати. У які ж сервери повертаються дані?

У типові.

Минув час романтичного захоплення блейд-системами. Не стали стандартом сервери уніфікованих (в рамках одного виробника) обчислень. Завдяки потужності сучасних процесорів і засобів розподілу навантаження практично зійшли зі сцени 4- і 8-процесорні системи, дійде черга і до двопроцесорних. «Менше, та краще». Але, найголовніше, швидкість змін в ІТ сьогодні задаються не апаратні технології, а еволюція програмних моделей. Будь-яка пропріетарщіна застаріває швидше, ніж встигає окупитися тиражем продажів. У відкритій до варіацій типовий серверної бази охоплення застосування ширше.

Яке типове?

У стандартному двопроцесорним сервері на платформі Intel Xeon Scalable - до 56 фізичних ядер, що роздають 96 ліній PCIe периферійних пристроїв. На платформі AMD EPYC є до 64 ядер і 128 ліній PCIe. З таким запасом потужності сервери годяться на безліч ролей - особливо в додатках, мають прибуток від багатоядерності і широкосмугового доступу до даних.

Від витіснення механічних дисків з додатків, критичних до затримок звернення, виграв формат серверів. На передній панелі стандартної платформи 1U вистачає місця 8-12 x 2.5 "SSD - чого достатньо для реалізації безлічі сценаріїв продуктивного доступу до даних. Кому потрібно об'ємне зберігання, підключать до серверів JBOD на ємних дисках 3.5 "NL SAS / SATA 7.2 rpm.

Коли живеш на широку ногу, менше думаєш про вартість володіння. Наприклад, в гіперконвергентних системах (VMware VSAN, Microsoft Storage Space Direct, Nutanix) застосовуються специфічні однорідні рішення високої щільності - як интеловские квадриги. Все те ж саме можна робити на дискретних 1U-платформах, дешевше. Вони займають вдвічі більше місця в стійках, зате легко адаптуються під будь-які додатки, мають запас по нарощуванню обчислювальної потужності, простіше в обслуговуванні.

З одноюнітових платформ як цеглинок можна скласти цілу інфраструктуру обчислень і зберігання. Це зручно - мати однорідну базову основу і міняти призначення сервера начинкою і встановлюються ПО.

На прикладі Intel

Чому Intel? Компанія в одній особі і мати, і повитуха більшості серверних технологій. Хоч продає вона платформ не так багато, як лідери ринку, але їх завжди відрізняє продуманість і ретельність опрацювання вузлів. Буває, заднім числом в них виявляєш зародки стандартів наступних поколінь серверів.

Подивимося на R1208WFTYS в ролі будівельної заготовки.

24 місця під модулі RAM - приваблива опція в додатках-пожирачів пам'яті (OLTP, OLAP, віртуалізація).

Підтримується 8 передніх накопичувачів hot-swap 2.5 ". Є два внутрішніх місця під M.2 SSD.

З боку дисків на бекплейне дискової кошика розпаяні роз'єми SFF-8639 (пронумеровані від 0 до 7), сумісні з дисками SAS, SATA і U.2 (2.5 "NVMe).

C внутрішньої сторони бекплейна розпаяні два роз'єми mini-SAS HD (SFF-8643, відображені на схемі як SAS / SATA 0-3 і 4-7) і вісім роз'ємів PCIe OCuLink c номерами ## 0-7 - по одному на кожен диск U.2.

Кожен роз'єм mini-SAS HD (SFF-8643) обслуговує чотири диски SAS / SATA в кошику і підключається кабелем до бортовим портів SATA материнської плати, або до карти RAID / HBA.

Роз'єми і кабелі OCuLink підводять сигнали PCIe до накопичувачів U.2. Чотири виходи OCuLink розведені на материнській платі. Щоб обслужити вісім U.2, для ще чотирьох доведеться купити додаткову плату-комутатор. Замикання контактів SFF-8639 накопичувачем, встановленим в кошик, однозначно визначає його тип - U.2 або SAS / SATA, c перемиканням введення-виведення на відповідну підсистему.

Приклади Intel SSD формату 2.5 "для установки в такі платформи:

Источник ark.intel.com

NVMe SSD можна зібрати в віртуальний RAID на процесорі (VROC), досить встановити ключ в роз'єм на платі. VROC дає повноцінний апаратний RAID 5/10 на NVMe, дозволяє з нього завантажуватися, забезпечує безпечне підключення / відключення накопичувачів при гарячої заміни, управляє індикацією подій.

Ключі VROC для интеловских SSD коштують $ 10, для сторонніх - $ 180.

У платформі є два слота PCIe Gen3 x16 під установку полновисотних карт розширення і OCP-роз'єм PCIe Gen3 x8 під карту-мезонін.

Крім интеловских мережевих адаптерів 10/25/40 GbE можна додавати будь-які інші. У списку штатних опцій є інтерфейсні адаптери Omni-Path 58-100Gb.

Про додатках, навантаженнях вводу-виводу і відповідних їм модифікаціях типових платформ - в наступній частині