Aktuelles Thema: RSIO - Erste Performancedaten
Was ist RSIO?
RSIO ist ein von OSL entwickeltes Protokoll, das applikationsbezogen
virtualisierten Speicher und Clusterdienste über Netzwerk auf entfernten Clients anbieten
kann. Anstoß der Entwicklung war der Wunsch, diesbezügliche Funktionen des
OSL Storage Clusters
auch auf Maschinen, die lediglich über LAN-Ports verfügen, bereitzustellen und
damit zu niedrigen Preisen Funktionalitäten, Durchsätze und Verfügbarkeiten anbieten
zu können, die bisher allein Fibre Channel vorbehalten waren.
Um Mißverständnissen von vornherein entgegenzutreten: Alles hat seine Grenzen
und Fibre Channel bleibt in etlichen Fällen ohne Alternative. Immerhin hat OSL in diesem
Bereich mit OSL Storage Cluster ein überzeugendes Gesamtpaket anzubieten und kann hinsichtlich
Funktionalität, Verfügbarkeit und Bandbreite damit eine technologische Spitzenposition für sich beanspruchen.
Aber: Auch über aktuelle LAN-Komponenten
geht mehr als heute üblicherweise zu sehen ist.
Neben den vorgenannten gehobenen Anforderungen kann das RSIO-Protokoll aber auch
generische I/O-Anwendungen bedienen. Es kann
für zentralisierte und verteilte Speicherlösungen (Cloud Storage) gleichermaßen
Anwendung finden.
Moderne Server- und CPU-Konzeptionen wurden im Design ebenso berücksichtigt,
wie die Eigenschaften heutiger Standard-Netzwerkkomponenten und für die nächsten
Jahre zu erwartende Entwicklungen auf diesem Gebiet. Programmiertechnisch setzt
das Protokoll auf Sockets auf. Die heute verfügbare Technologiestudie nutzt TCP,
eine Umsetzung mit UDP folgt. Durch die Definition eigener Frames ist das Protokoll
prinzipiell auf verschiedenen Socket-Typen anwendbar und es können viele Zusatzfunktionen
wie Checksummen, Verschlüsselung o. ä. implementiert werden.
Die aktuell durch OSL implementierte Umsetzung ist durch eine strikte Trennung
von Treiber und Transportsystem gekennzeichnet. OSL sieht dies als Garanten für
eine hohe Portabilität, für einfache Handhabung und die optimale Nutzung
aktueller Multithreading-Technologien. Da Client- und Serverprozesse im Userspace
laufen, wird der Kern zugleich optimal abgeschirmt.
Multipathing und Link-Aggregation (Trunking) werden implizit und unabhängig
von anderen Treibern und Mechanismen zur Verfügung gestellt, was eine
problemlose Nutzung mit verschiedensten Netzwerkkarten, Systemen, Switches
etc. garantiert. Als besonders ausgeklügelt darf die Technologie zur Minimierung
der Latenz- und Transportzeiten gelten, die im Transportsystem der OSL-Implementierung
enthalten ist.
Lesen Sie auch das Hot Topic "Remote Storage über Standard-Netzwerktechnik" von der SNWE 2009.
Warum nicht iSCSI ?
Diese auf der SNWE gelegentlich gestellte Frage ist etwas unglücklich formuliert. Mit iSCSI gibt es eine Technologie, die seit mehr als 20 Jahren bewährte Standards weiterführt und auf einer Vielzahl von Plattformen zur Verfügung steht. Wenn es nur darum ginge, wäre RSIO in der Tat überflüssig. Aber RSIO setzt andere Schwerpunkte:
- funktionelle Erweiterungen über reinen Block-I/O hinaus
- Transport von Virtualisierungsfunktionen
- Transport von Clusterfunktionen
- Parallelisierbarkeit und Eignung für geclusterte Speichersysteme (Cloud)
- Vereinfachungen in der Administration (Nomenklatur, Multipathing, Trunking)
- Performanceverbesserungen
- Eignung für breites Spektrum an Protokollen bzw. Technologien
Neben einem Maurerhammer hat zweifellos auch ein Schlosserhammer seine Berechtigung. Ebenso sind iSCSI und RSIO zwar beides Lösungen, die Block-I/O über IP ermöglichen, beide haben aber ihre spezifischen Anwendungsgebiete.
Erste Performancedaten
In der Vergangenheit ging es zunächst um eine erste Umsetzung auf TCP, um administrative Konzepte und Funktionalität. Und an dieser Stelle haben wir auch weiterhin viel vor. Spätestens seit der ersten praktischen Vorstellung auf den OSL Technologietagen 2009 drängte sich aber auch immer mehr die Performance-Frage in den Vordergrund. Die Arbeit der vergangenen drei Jahre an diesem Thema speiste zwar eine gewisse Zuversicht, aber Praxis und Theorie können durchaus zweierlei sein. Für zusätzliche Spannung sorgte der Umstand, daß die Kollegen von Sun Microsystems kürzlich die mit iSCSI mögliche Performance unter Nutzung von COMSTAR und Kernel Threads deutlich nach oben geschraubt hatten (Details).
Um eine gewisse Vergleichbarkeit herzustellen, haben wir ein ähnliches Testverfahren gewählt (Lesen mit 8k Blockung aus Cache/Memory des Servers), das für die Praxis wohl eher nicht relevant ist, aber auf der anderen Seite ein gutes Maß für die Performanceeigenschaften allein des Protokolls ist (Platten sind nicht involviert). Als Testsysteme mussten die portablen PCs bzw. Mini-Server herhalten, die für die Vorführungen auf der SNWE gedacht waren (Switch nicht eingezeichnet):
Testkonfiguration
 |
PCs 4 x Fujitsu E7935 CPU: 1 x Intel Core 2 Duo E8400 3.0GHz
x86-Server |
Nachfolgend die Werte beim "plattenlosen" Lesen mit 8k Blockung im Vergleich:
| Implementierung | Client-Threads | Used Cores (Server) | IOPS |
|---|---|---|---|
| iSCSI (Solaris 10) | 100 | 7,6 | 31.000 |
| iSCSI (COMSTAR) | 100 | 10,0 | 85.000 |
| RSIO (Solaris 10) | 64 | 5,6 | 98.000 |
| RSIO (Solaris 10) | 128 | 6,3 | 102.000 |
Ohne jegliches Tuning haben wir mit anderen Blockungen auf Anhieb Durchsätze
von über 910 MByte/s auf dem Server erzielt. Ein einzelner Client hat bei
analogen Schreibvorgängen mit 8k Blockung und 16 Threads immerhin 170 MByte/s
erzielt, was 21.760 IOPS entspricht. Die CPU-Belastung auf dem Client liegt
bei diesen Tests zwischen 30 und 50 Prozent.
Auch die umgekehrte Variante (4 PCs als Server, TX200 als Client) ergab beim
Lesen auf diesem einzelnen Client Durchsätze von bis zu 810 MByte/s, wobei
die TX200 dann voll ausgelastet, die PCs aber zu etwa 70 Prozent idle sind.
Zusammenfassung
Erste Messungen konnten die theoretisch zu erwartenden Vorteile von
RSIO bei den Durchsätzen bestätigen. Erfreulich ist insbesondere der
niedrige CPU-Bedarf sowohl auf dem Server als auch auf dem Client, was
insbesondere für den Client der Schlüssel zu höheren Durchsätzen ist.
Im Vergleich zu iSCSI werden höhere Durchsätze mit in etwa dem halben
"Hardwareverbrauch" erzielt. Zugleich hat bei diesen ersten Tests Solaris einmal mehr eindrucksvoll
seine Stärken (Skalierbarkeit, Multithreading, Netzwerk) unter Beweis gestellt.
Wir freuen uns auf die nächsten Ergebnisse und erste praktische Anwendungen!
Interessiert ?
Nach wie vor ist das Thema RSIO in einem sehr frühen Stadium.
Wenn Sie Vorschläge, Ideen, Hinweise haben oder sich weiter mit dem Thema
beschäftigen möchten, senden Sie bitte eine Mail mit dem Betreff "[RSIO]"
an: info@osl-it.de
Wir halten Sie auf dem Laufenden bzw. nehmen Kontakt zu Ihnen auf!