Esg Ds500 Mixed Workload Results

实验室验证
报告

IBM DS5000 系列
虚拟化系统的实际性能

作者：Brian Garrett
Claude Bouffard

2008 年 9 月

版权所有 © 2008，Enterprise Strategy Group 公司。保留所有权利。

ESG 实验室验证
IBM DS5300 混合性能分析

目录
目录 .........................................................................................................................................................i
简介 ........................................................................................................................................................1
背景 ....................................................................................................................................................1
IBMDS5000 系列...............................................................................................................................2
ESG 实验室验证 ....................................................................................................................................3
混合实际基准测试方法学 ...................................................................................................................3
应用工作负荷 ....................................................................................................................................4
物理测试装置 ....................................................................................................................................5
驱动器布局 ........................................................................................................................................5
配置虚拟机 .........................................................................................................................................6
结论 ...................................................................................................................................................7
原始聚合吞吐量 ..................................................................................................................................7
虚拟机利用率 ......................................................................................................................................9
混合实际 TOPS 可伸缩性 ...................................................................................................................9
轻松处理吞吐量峰值 .........................................................................................................................11
混合应用级性能可伸缩性 ................................................................................................................ 12
ESG 实验室验证要点 ...........................................................................................................................16
要考虑的问题 .......................................................................................................................................16
ESG 实验室观点 ..................................................................................................................................17
附录............................................................................................................................................................. 18

ESG 实验室报告
ESG 实验室报告的目的是为了让 IT 专家了解存储、数据管理和信息安全领域内新兴的技术和产
品。ESG 实验室报告不是为了替代在做出购买决策前进行的评估过程，只是为了让您了解这些新
兴技术。我们的目标是介绍一些更有价值的产品特性/功能，展示如何使用它们解决真实的客户问
题并确定需要改进的地方。ESG 实验室专家的第三方观点是基于我们的亲手测试以及与在生产环
境中使用这些产品的客户进行交流得出的。该 ESG 实验室报告由 LSI 赞助。

所有商标名称都是其各自公司的财产。本出版物中包含的信息是从 Enterprise Strategy Group (ESG) 认为可靠的来源获
得的，但 ESG 不提供担保。本出版物可能包含 ESG 的观点，这些观点可能随时间变化。本出版物版权归 Enterprise
Strategy Group 公司所有。未经 Enterprise Strategy Group 公司明确同意，对本出版物的整体或部分以硬拷贝格式、电
子形式或其他方式进行任何再现或重新分发给未经授权的人都会触犯美国版权法并且可能会被提起民事诉讼，或者如果
适用，将被提起刑事诉讼。如有任何问题，请联系 ESG 客户关系，电话：(508) 482.0188。

-i-

ESG 实验室验证

简介
越来越多的组织开始将网络存储与服务器虚拟化一同部署，以整合和降低成本，提高任务关键型应用的灵活
性和可用性，包括数据库和电子邮件在内。ESG 的研究表明，希望从服务器和存储整合中获益的 IT 管理者关
注性能。这份 ESG 实验室报告提供了设计用于评估在高度虚拟化、整合的数据中心内部署的 IBM
SAN-attached DS5300 存储系统的实际性能表现的新性能基准测试的结果。

背景

在全球各地，各行各业、各种规模的组织都在越来越多地利用服务器虚拟化技术。近来，ESG 开展的一次对
当前和预期服务器虚拟化用户的调查显示，52%的组织已经部署了这项技术，而 48%的组织计划部署。1 服务
器虚拟化有着引人注目的经济收益，数据中心内存在大量负担得起、利用率低下的处理能力，能源和散热问
题日益增加，这一切使 ESG 预测，在可预见的未来，服务器虚拟化的采用仍将保持积极的趋势。

ESG 的研究表明，大多数已经部署了服务器虚拟化的组织（87%）都同时部署了网络存储。与直接附加硬盘
驱动器孤岛相比，当应用共享网络存储池时，利用率将显著提高。与部署在直接附加硬盘驱动器上的应用相
比，在虚拟机上部署、共享存储池的应用可移动性更高、可用性也更高。

图 1. 服务器虚拟化和网络存储挑战

整体上，在实现服务器虚拟化和网络存储方面，您的组织面临的最大挑战是什么？
（接受调查者的百分比，N=311，可多选）

性能考虑事项

整体缺乏信息或最佳实践

需要执行测试和资格认定

新存储基础设施的资本费用

需要的工具和流程与存储系统中
的类似功能不同的存储管理特性

1
ESG Research 报告，The Impact of Server Virtualization on Storage，2007 年 12 月

-1-
版权所有 © 2008，Enterprise Strategy Group公司。保留所有权利。

ESG 实验室验证

服务器虚拟化和网络存储的获益十分吸引人，但在尝试管理在虚拟化基础设施上运行、整合的实际应用的组合
时，IT 管理者面临着多种挑战。如图 1 所示，首要的两大考虑事项就是性能和整体上缺乏信息与最佳实践的问
题。这适用于所有规模的组织——无论所部署的虚拟服务器的数量如何。用户十分关注其基础设施的实际性
能，有 46%的虚拟化用户报告，他们当前在虚拟机上运行“1 层”应用，而另有 33%的用户计划在将来这样
做。

IBM DS5000 系列
IBM 近来发布了 System Storage DS5300——一款高性能 SAN 附属存储系统，其性能可达到上一代产品
DS4800 的 4 倍、DS4700 的 8 倍。DS5300 设计用于满足实际企业级存储环境的迫切性能要求。DS5300 有
着专为混合工作负荷而优化的高性能，专为模块化的可伸缩性（容量和/或性能）、高可用性和复制服务与远程
复制等高级功能而设计。如图 2 所示，DS5300 是一种双控制器系统，支持多达 16 个 4 或 8Gbps 光纤通道主
机接口、多达 448 个驱动器（FC 或 SATA）、多达 16GB 的缓存和每秒数十亿字节的内部带宽。

图 2 . DS5300 要点

这份报告观察了高性能 DS5300 的企业级性能功能，包括 IBM 对于这款产品是处理在虚拟服务器环境中部署
的实际混合应用的严格性能要求的理想选择的主张。具体来说，本报告阐述了 DS5300 如何提供以下支持：

令人印象深刻的 6.2 GB/秒的持续聚合吞吐量。
在部署于两台物理服务器上的 16 个虚拟机上运行的混合业务关键型应用。
多达 17,512 名使用 Microsoft Exchange JetStress 实用工具的电子邮件用户
以及使用 Oracle Orion 实用工具时每秒 9,164 次的小型数据库 I/O
以及使用 lometer 实用工具时 4,551 次模拟 Web 服务器 IOP 和 425 MB/秒的大规模读取操作吞吐量。
优化的整合和增长，具有快速响应时间和卓越的性能可伸缩性。

-2-

ESG 实验室验证

ESG 实验室验证
ESG 实验室在马里兰州 Gaitherburg 的一处 IBM 实验室开展了实际测试，评估了 IBM DS5300 的实际性能。
本报告所介绍的方法学设计用于评估运行实际混合应用负荷的多个虚拟服务器所共享的单一 IBM DS5300 存储
系统的性能。VMware、IBM 与 LSI 的合作对于本项目的成功起到了至关重要的作用。具体来说，本项目受益
于 VMware 在帮助客户规划业务关键型应用在虚拟服务器环境中的部署方面的专家经验以及 IBM 在模块化存
储系统市场上与 LSI 的长期、成功的合作。

混合实际基准测试方法学

常规的服务器基准测试设计用于测量一台物理计算机内一个操作系统上运行的单独一个应用的性能。SPEC
CPU2000 和 CPU2006 是此类服务器基准测试工具中较为知名的两种。与传统服务器基准测试相似，常规存
储系统基准测试设计用于测量运行单一应用工作负荷的单一存储系统的性能。SPC-1 基准测试是由 Storage
Performance Council 开发和管理的，IBM 在其中承担了重要的角色，这就是一个很好的示例。SPC-1 设计用
于评估单独一个存储系统在为一个在线交互式数据库应用提供服务时的性能表现。

传统基准测试仅运行单一应用工作负荷，这无法帮助 IT 管理人员了解在虚拟服务器环境中部署混合应用时将
发生怎样的情况。为了突破这些局限性，VMware 创建了一种混合工作负荷基准测试，称为 VMmark。VMmar
k 使用基于片状单元（tile）的模式来测量应用性能，并提供一致的方法来捕捉一个虚拟服务器解决方案的整体
可伸缩性和独立应用的性能。新颖的 VMmark 片状单元的概念简单而出色。片状单元定义为一组混合行业标准
基准测试的，模拟常见业务应用（例如，电子邮件、数据库、Web 服务器）。在单独一台机器上运行的片状单
元的数量将不断增加，直至服务器性能耗尽。此时将生成评分，以便 IT 管理人员在关注运行虚拟化应用的性
能的前提下比较服务器。作为一个示例，在此次 ESG 实验室验证中使用的高端 IBM x3850 服务器，在已经发
布的 VMmark 中有极高的表现，获得了 13.5 个片状单元的评分。

图 3. 一种基于片状单元、关注存储的基准测试方法

-3-

ESG 实验室验证

尽管 VMmark 非常适合了解在一台服务器上运行的混合应用的性能，但它并非设计用于评估当混合应用在共享
一个存储系统的多台服务器上运行时会发生什么。VMmark 倾向于给存储系统内部施加更多压力，而非服务
器。根据 VMmark 的方法学，此 ESG 实验室验证过程中采用了基于片状单元的概念。如图 3 所示，每个片状
单元都由 4 个应用工作负荷混合组成。使用了分别配置 8 个虚拟机的两台物理服务器，测量当活动片状单元从
1 个增加到 4 个时的性能。

应用工作负荷
使用了行业标准基准测试来模拟 4 个通用业务应用工作负荷的 I/O 活动：
电子邮件：Microsoft JetStress 实用工具用于生成电子邮件流量。与 VMmark 基准测试中使用的 Microsoft
LoadSimm 实用工具相似，JetStress 会模拟典型 Microsoft Exchange 用户在发送和读取电子邮件、确定
约会、管理待办事项列表时的操作。但 JetStress 实用工具是比 LoadSimm 更为轻量级的实用工具。
JetStress 使用底层 Jet Engine 数据库，专为关注存储性能而设计。2
数据库：Oracle 提供的 Orion 实用工具用于生成数据库流量。与 JetStress 极为相似，Orion 也是一种轻
量级的工具，非常适于测量存储性能。Orion 设计用于帮助管理员理解存储系统的性能，发现性能问题或
确定新数据库安装的大小，而无须创建并运行一个 Oracle 数据库。Orion 通常用于测量两类数据库活动：
对响应时间敏感的在线事务处理（OLTP）和对带宽敏感的在线分析处理（OLAP）。3
Web 服务器：使用行业标准的 lometer 实用工具来生成 web 服务器流量：I/O 定义由不同块大小的多次随
机读取构成，如附录所示。本次测试使用的 Web 服务器 lometer 配置文件最初是由 Intel 发布的，Intel 也
是 lometer 的作者。Lometer 一直是一个开源项目。4 在 Windows 物理驱动器上执行 Iometer 测试。
扫描/读取：使用 Iometer 实用工具生成一系列读取流量。倾向于生成此类大块顺序流量的操作包括扫描和
索引操作、长期运行的数据库查询、备份操作、成批数据上传和复制。每个片状单元包含一个 256 KB 的
顺序读取工作负荷，以便为交互式数据库和电子邮件应用的主要随机 I/O 配置文件添加吞吐量密集型组件
。大多数经验丰富的数据库和存储管理员都认识到，I/O 流量中出现吞吐量密集的情况时，交互式应用的
性能可能会大幅度下降，从而导致最终用户对性能不满。添加一些吞吐量密集的扫描/读取操作，这种做法
可确定在混合 I/O 利用率的数量增加时，交互性能是否能够保持可预计的响应能力。5

这四种工作负荷与完成所需时间最长的 JetStress 电子邮件测试平行运行（约 3 个小时）。在 JetStress 实用
工具结束后，lometer 工作负荷被手动停止。

2
附录的图 11 所示的 JetStress 输出显示了包括每存储组 32 个线程的 JetStress 参数。
3
图 12 所示的 Orion 输出显示了包括大小为 8 KB 的小 I/O 和大小为 1 MB 的大 I/O 在内的 Orion 参数。
4
图 13 所示的结果文件摘录显示了 Web 服务器 Iometer(www.sourceforge.net/projects/iometer)工作负荷定义。
5
图 14 所示的结果文件摘录显示了扫描/读取工作负荷定义。

-4-

ESG 实验室验证
物理测试装置
VMware ESX Server 3.5 软件安装在一对强大的 IBM xSeries 3850 服务器上，每台服务器均配有 4 个 4 核
3 GHz 的处理器和 128 GB 的 RAM。每台服务器均有 4 个 4 端口的 4 Gbps FC 主机总线适配器，连接到一台
Cisco MDS-9513 FC SAN 交换机。一台带有 256 15K RPM FC 驱动器的 DS5300 通过 16 个 4 Gbps FC 端口
连接到服务器，如图 4 所示。

图 4. ESG 实验室测试装置

驱动器布局
表 1 汇总了 DS5300 的驱动器配置。在各片状单元内测试两个 Microsoft Exchange 存储组和两个 Oracle 数据
库。Exchange 数据库卷是在 8 个驱动器 RAID-10 组上配置的。模拟一对具有不同性能和成本需求的数据库应
用，一个是使用 RAID-10 配置的 Oracle 数据库，另一个是使用 RAID-5 配置的。Web 服务器和扫描/读取卷是
使用 7+1 的 RAID-5 布局配置的。卷所有权在 DS5300 内的双控制器上是平衡的，平均分发给 16 个主机接
口。6
表 I. 驱动器配置

应用 LUN 数量驱动器数量可用容量（GB）

Exchange DB 8 64 8,640
Exchange 日志 8 40 8,704
Oracle 8 52 4,352
Web 服务器 4 32 2,176
扫描/读取 4 32 2,176
Vmdk/OS 4 20 2,176
总计 36 240 26,048

6
如需了解更多细节，请参见附录中的图 15 和图 16。256 个驱动器的平衡未配置（8）或定义为热备用（8）。

-5-

ESG 实验室验证

配置虚拟机
图 5 显示了 6 个虚拟机中的一个虚拟机的配置。这 6 个虚拟机分别映射一个四核 CPU、16 GB 的 RAM、一个
用于操作系统的 VMFS 的虚拟磁盘以及 1 个或多个映射的原始 LUN。所有存储容量都利用 DS5300 磁盘容
量，包括 VMware 虚拟磁盘文件（VMDK）、Windows 2003 操作系统镜像、应用可执行文件和应用数据。所
有接受测试的应用数据卷均配置为映射原属 LUN（也称为原始设备映射或 RDM 卷）。图 5 显示了用于 JetStr
ess 电子邮件测试的 4 个虚拟机之一的配置。请注意 4 个映射的原始 LUN 是如何配置的：两个用于 Exchange
数据库卷、两个用于 Exchange 日志卷。

图 5. 虚拟服务器配置

重要意义

ESG 研究表明，在实现网络存储平台以支持服务器虚拟化时，人们最关注的问题就是性能。在已经部署了
服务器虚拟化和网络存储的 51%的受调查者中，性能是客户最关注的问题。
存储基准测试始终关注一类工作负荷（例如数据库或电子邮件）和一种关键性能指标（响应时间或吞吐
量）。服务器基准测试通常仅测试运行一个 CPU 密集型工作负荷（不会对存储造成压力）的服务器。因
此，IBM 客户可以理解 DS5300 在虚拟服务器环境中的表现，这次基准测试旨在评估实际应用在多个共享
存储系统的虚拟化服务器上运行时的行为方式。

-6-

ESG 实验室验证

结论

从某种程度上来说，存储系统基准测试就像分析汽车的性能。马力、0 到 60 迈加速等规范是体现一辆汽车的
性能的最佳指标。这些规范提供了出色的起点，但还有其他许多需要考虑的因素，包括路况、驾驶员的技能和
汽油里程率。与购买汽车类似，具有实际应用流量的测试驱动器也是确定存储系统在实际环境中表现的最好方
法。

原始聚合吞吐量

性能分析从检查测试装置的低级聚合吞吐量开始。这项测试是使用在 10 台运行 Microsoft Windows 操作系统
的入门级 IBM x335 物理服务器上运行的 lometer 实用工具执行的。在后面的实际混合实验中使用的这里一半
驱动器，做实际环境的测试（128 个磁盘驱动器）。

总共具有 20 个 4 GB FC 端口的 10 台服务器通过 Cisco MDS 9513 交换机连接到具有 16 个活动 4 Gbps 主机
端口的 DS5300。总共 16 个 LUN 被使用。每个 LUN 都是在一个使用 4+1 奇偶校验冗余机制配置的 15K
RPM 驱动器 RAID-5 组上支配的。每台 Windows 服务器使用两个分布在 DS5300 控制器上的 LUN。

对 DS5300 的原始聚合吞吐量的第一轮分析使用了具有 1 MB 顺序读取和 1 MB 顺序写入的 Iometer 配置文件。
使用运行 AIX 操作系统的 IBM p595 服务器对相同测试装置的类似测试生成了类似的结果。与汽车的测功
（dynometer）马力定额相似，DS5000 控制台报告的最大吞吐量用于量化高性能 DS5300 存储引擎的功率。

图 6. 审计后的测试结果

-7-

ESG 实验室验证

这些数字意味着什么

与汽车的马力定额相似，存储系统的吞吐量定额是表示存储器引擎功率的出色指标。

存储吞吐量是系统能利用的可用带宽的度量指标。吞吐量可基于流或者聚合进行测量。流由从一个 I/O 接
口传入一个设备的一个应用或用户通信表示。聚合吞吐量测量存储系统可为所有应用和用户同时移动多
少数据。

ESG 实验室确认，DS5300 具有令人印象深刻的聚合吞吐量，读取速度为 6.2 GB/秒、写入速度为
5.85 GB/秒。这些结果几乎达到了前一代的 IBM DS4800 的 4 倍。

重要意义
存储系统需要强大的引擎和设计良好的模块化架构，这样才能在混合的实际环境中以可预计的方式表现。存
储控制器引擎力量的指标之一就是最大聚合吞吐量。ESG 实验室确认，在混合工作负荷测试期间使用了半数
存储器的 DS5300 可实现出色的 6.2 GB/秒的聚合大块顺序读取吞吐量，详见本报告后文。

根据 ESG 实验室的经验，对于双控制器模块化存储系统来说，这十分出色。实际上，这样的结果表明
DS5000 应该比较适合虚拟服务器整合和混合实际业务应用，它也十分适合具有极高带宽要求的集群计算、
视频编辑和科学应用。

-8-

ESG 实验室验证

虚拟机利用率

使用十台入门级物理服务器完成了低级吞吐量测试之后。我们针对混合实际测试重新配置了 DS5300，使用一
对高端 IBM x3850 服务器，如本报告前文所述。混合应用测试首先快速分析服务器内存和 CPU 利用率，这是
为了确保虚拟化应用和 DS5300 之间不存在瓶颈问题。图 7 显示了 VMware Infrastructure Manager 报告的内
存和 CPU 利用率。

图 7. 系统组件（指示板）

内存

百百
分分
比比

这些屏幕快照是从 4 次片状单元测试的峰值活动阶段截下的。内存利用率不到 50%、CPU 利用率不到
25%，虚拟化应用和 IBM DS5300 间不存在明显的瓶颈问题。

混合实际 IOPS 可伸缩性

每秒 I/O 数即 IOPS，这是度量存储系统可并行执行的操作数量的一项指标。当系统能够通过磁盘或缓存实现
较高的 IOPS 时，就可以为更多的应用和用户并行提供服务。与汽车引擎的扭矩相似，存储控制器的 IOPS 也
可作为存储系统引擎功率的指标。

从缓存提供的 IOPS 通常是一个较大的数字，可提供存储控制器前端速度的指标；在确定一个为混合业务应用
提供服务的存储系统的性能时，磁盘提供的 IOPS 往往是一项更有用的指标。例如，电子邮件和交互式数据库
应用有着随机的特征，因而可从磁盘提供的较高 IOPS 中获益。尽管如此，混合的实际应用仍然倾向于具有随
机、顺序的 I/O 流量模式，这些模式可能从磁盘提供，也可能从缓存提供。

-9-

ESG 实验室验证

ESG 实验室测量了在运行混合实际应用工作负荷的虚拟机数量从 4 个增加到 16 个的过程中，DS5300 报告的
IOPS 性能。由于混合的随机、顺序 I/O 分散在数以百计的磁盘驱动器上，因而目标并非记录下较大的 IOPS
数字。本次实验的目标是评估将更多的应用整合到一个虚拟化平台时 DS5300 的可伸缩性。图 8 显示了混合
工作负荷活动峰值阶段的 IOPS 可伸缩性。

图 8. 支持峰值的混合工作负荷整合

服务器
扫描/读取

虚拟机


IOPS 会影响混合工作负荷测试的吞吐量，其峰值在 Orion 小型 IOPS 阶段出现，并且在执行数据库一致
性检查时变化趋势向 JetStress 实用工具靠拢。
在 4 个片状单元运行期间，记录下的 IOPS 峰值为 34,438，平均值为 24,714。
在混合实际应用流量从 4 个虚拟机增加到 16 个虚拟机时，IOPS 以接近线性的方式扩展。

重要意义
在混合应用共享存储系统时，可预计的性能可伸缩性是一项重要的考虑事项。一个应用中 I/O 活动的大幅度
增加（例如数据库一致性检查）可能会导致响应时间漫长、生产率下降甚至可能带来最糟糕的后果——收入
受损。

ESG 实验室确认，在运行混合实际应用工作负荷时，DS5000 所处理的 I/O 率会在许多应用并行运行时大幅
度提升。

- 10 -

ESG 实验室验证

轻松处理吞吐量峰值

在 IOPS 监控过程中我们注意到，吞吐量活动的某些峰值与实际应用的阶段性行为有关。观察到了两次聚合吞
吐量的激增：第一次是在 Oracle 大型 MBPS 测试期间模拟吞吐量密集的 OLAP 应用时，第二次是在 JetStress
数据库一致性检查的过程中。图 9 显示了 Orion OLAP 阶段后不久记录到的峰值。

图 9. 峰值吞吐量（一台服务器、4 个活动片状单元，堆叠 VM 视图）


在混合实际应用在共享一个 DS5000 存储系统的 16 个虚拟机上运行时，记录到 1.6 GB/秒的聚合吞吐量水
平（图 9 展示了两台物理服务器中一台服务器的聚合吞吐量：800 MB/秒）。
Oracle Orion OLAP 测试阶段中，在吞吐量增加时，并行运作的其他混合工作负荷的带宽利用率保持稳定。

重要意义
存储基准测试通常关注对响应时间敏感的交互式工作负荷或对吞吐量敏感的顺序工作负荷，而虚拟化环境中
的混合实际应用通常是两者的混合。因搜索和索引操作、数据库查询、备份作业或视频流而造成的活动激增
可能是吞吐量极度密集型的。部署更多存储系统或在各存储系统中部署更多硬件是避免混合环境中吞吐量密
集型工作负荷影响性能的方法之一。但这会增加成本和复杂度，同时也会影响共享存储整合的目标。
在吞吐量密集型 Oracle Orion OLAP 测试运行的过程中，ESG 实验室观察到了 1.6 GB/秒的聚合吞吐量
峰值——尽管 Exchange 电子邮件流量运行良好，具有可预计的响应时间。

- 11 -

ESG 实验室验证

混合应用级性能可伸缩性

之前已经观察了高性能 DS5000 引擎的 IOPS 和吞吐量等级，下面我们将在应用级检查性能，将理论投入实
践。我们将分析各行业标准基准测试实用工具的输出，确定在整合的虚拟环境中运行的实际应用的性能可伸
缩性和响应能力。

Microsoft Exchange

使用 Microsoft JetStress 测试工具来观察为 Exchange 应用分配的 DS5300 资源能支持多少模拟电子邮件用
户。在每次 JetStress 运行结束时，将记录数据库和日志卷的 IOPS 与响应时间的数字。数据库读取的响应时
间目标为 20 毫秒以内，只有达到此目标才能通过测试。这个值是由 Microsoft 定义的，超过此值时，最终用
户将感到其电子邮件系统运行缓慢。

ESG 使用描述 IBM TotalStorage DS4800 Mailbox JetStress Analysis 报告结果的 IBM 报告中的以下 IBM 指
导原则来解释结果：

在企业 Exchange 2007 环境中，性能通常以 0.5 IOPS 的用户配置文件为依据设计，这相当于极
为活跃的 Exchange 用户。在磁盘性能变化时，您通常应根据每磁盘单位 100 IOPS 的指标进行
计算，这是一个保守的起点，再以此为依据针对您的具体环境进行调整。7
Microsoft JetStress 日志用于确定在虚拟机的数量从 4 个增加到 16 个时，IOPS 和响应时间的数字。 8
根据 0.5 IOPS 的用户配置文件，使用 IOPS 数字来计算可支持的 Exchange 用户数。图 10 和表 2 显示了在片
状单元从 1 个增加到 4 个时的 Exchange 用户可伸缩性。

图 10. 整合的 Exchange 结果
Exchange 用户

虚拟机

7
IBM System Storage DS4800 Exchange Server 2007 15,000 Mailbox JetStress Analysis，David Hartman 和 David West，
2007 年 11 月，http://www-03.ibm.com/support/techdocs/atsmastr.nsf/WebIndex/WP101123
8
附录中的图 11 提供了 JetStress 日志的示例。

- 12 -

ESG 实验室验证

表 2. 整合的 Exchange 结果

用户数据库平均磁盘
片状单元实现的每秒 I/O 数（0.5 配置文件）秒/读取
1 2,356 7,713 0.01450
2 4,599 9,198 0.01525
3 6,670 13,339 0.01550
4 8,756 17,512 0.01600


一个片状单元混合应用测试支持 7,713 名 Exchange 用户，平均数据库磁盘响应时间为 14.5 毫秒。
在 DS5300 并发处理和服务其他应用时，性能会以接近线性的方式扩展到 17,512 名用户。
所有测试均以低于 Microsoft 的 20 毫秒标准的数据库平均读取响应时间通过。
4 个片状单元的测试实现了 64 个数据库驱动器上的 8,756 名用户，每驱动器的 IOPS 为 137，超出了
IBM 的保守标准（每驱动器 100 IOPS）。

这次测试使用了两台服务器，仅关注存储性能和大小。在每次测试运行的过程中，IBM DS5300 存储阵列都有
大量资源剩余，利用率不高。每台物理服务器上有 8,752 名用户（两台物理服务器上有 17,512 名用户）时，
测试结果几乎超过了 Microsoft 推荐的每服务器 10,000 名用户的标准。Microsoft 不建议每服务器的用户超过
10,000 名，因为用户数量过多会影响恢复时间服务水平协议。在生产环境中，为了支持和恢复的目的，建议
遵从 Microsoft 的推荐。

Oracle Orion

使用 Oracle Orion 实用工具来测量小型传输（8 KB）IOPS 和响应时间以及大型传输（1 MB）吞吐量。使用
较小的结果来预测对响应时间敏感的交互式数据库应用（如 OLTP）的性能和可伸缩性。较大的结果用于预测
对吞吐量敏感的数据库挖掘应用（如 DSS）的性能。

ESG 使用 2007 年 11 月在 Oracle OpenWorld 上公布的以下指导原则来解释结果：

磁盘性能响应时间关键型 IP 的响应时间目标为 5-10 毫秒。首先假设用于 OLTP 的每磁盘的 IOPS 为 30，DSS 中
9
为 20 MB/秒每磁盘。这种方法低于理论值，但支持介质修复等功能。

对于新的或非现有的应用，使用业务规则或数据模型事务配置文件流来理解“什么是事务”，然后推断每秒或每小时的事
务量。您也可以选择使用我们在我们的咨询活动中观察到的数字。请注意，这些只是指导值。可使用以下数字作为 OLTP
的基本准则：

低事务量系统–1,000 IOPS 或 200MBytes/秒
中事务量系统–5,000 IOPS 或 600 Mbytes/秒
10
高端事务系统–10,000 IOPS 或 1Gbytes/秒<-很少能够实现，通常是 TPC-C 类型的工作负荷

9
Current trends in Database Performance，Andrew Holdsworth，Oracle OpenWorld，2007 年 11 月，
http://www.oracle.com/technology/deploy/performance/pdf/PerfTrends_Holdsworth.pdf
10
Back of the Envelope Database Storage Design，Nitin Vengurlekar，RAC/ASM Development，Oracle Open World，2007 年 11 月，
http://www.oracle.com/technology/products/database/asm/pdf/back%20of%20the%20env%20by%20nitin%20oow%202007.pdf

- 13 -

ESG 实验室验证

表 3 汇总了 4 个片状单元的 Orion 测试的结果。附录中的图 12 展示了一份 Orion 报告的示例。

表 3. ORION 4 片状单元性能结果

小 IOPS 大 MBPS 小延时 (ms)
片状单元 RAID-10 RAID-5 RAID-10 RAID-5 RAID-10 RAID-5
1 1,582 683 144 80 4.56 6.16
2 1,569 673 140 75 4.60 5.75
3 1,628 704 143 80 4.57 5.85
4 1,622 703 140 81 4.55 5.53

总计 9,164 883 4.6 5.8


在每个片状单元内测试了两个 Oracle 数据库。第一个在 RAID-10 容量上运行，第二个在 RAID-5 容量上
运行。
4 次片状单元测试实现了总共 9,164 次的小 IOPS 和 883 次的大 MBPS，系统同时运行混合实际应用工作
负荷。
利用 Oracle 对信封（envelope）大小调整准则的支持，这一级别的 I/O 活动级别比典型的“中事务量系
统”要高得多，几乎可表示为“很少能够实现的高端事务系统”。
在四次片状单元测试中处理的小 IOPS 总数提供了出色的每驱动器 176 次小 IOPS，使 Oracle 提供的极
度保守的每驱动器 30 IOPS 的准则相形见绌。
RAID-10 数据库卷的平均小延时为 4.6 毫秒，比 RAID-5 卷的 5.6 毫秒快得多。由于 Oracle 的指导值是
5-10 毫秒，ESG 实验室认为这些都是十分出色的结果——特别是在由 DS5300 并行为混合 I/O 密集型工
作负荷提供服务时。

- 14 -

ESG 实验室验证

Web 服务器与扫描/读取

表 4 列举了 4 次片状单元测试过程中，Lometer 为 Web 服务器和虚拟机内执行的扫描/读取工作负荷所报告的
性能结果。

表 4. IOMETER 4 次片状单元性能结果

Web 服务器扫描/读取
片状单元 (IOPS) （MB/秒）
1 1,139 103
2 1,135 108
3 1,140 104
4 1,137 112
总计 4,451 425


Web 服务器 I/O 流量有着对缓存友好、只读的特点，因而 ESG 实验室认为，这些结果表明，DS5300 具
备为数万个同步页面请求提供服务的输出功率。
ESG 实验室相信，文件系统工作负荷将产生接近于本次测试所用 Web 服务器工作负荷的结果。
在混合工作负荷测试的整个过程中，4 个扫描/读取流均始终保持着至少 100 MB/秒的吞吐量。此数量级
的流能够满足许多同步备份流、极耗资源的扫描和索引作业或吞吐量密集型数据库表扫描的数据需求—
—对并行运行的应用不会产生任何可察觉的性能影响。

就像您家中的电力系统一样，推断出并行运行多少家用电器不会使保险丝熔断并不是一个与墙里的电线的数量
有关的函数。更重要的是用于在必要时将恰当的电量分配给家用电器的电路的设计。原始吞吐量测试表明，
DS5000 引擎设计用于在必要时为虚拟化应用提供恰当的能源。对虚拟服务器的混合应用测试证明了这一点。
DS5000 十分适合支持整合的虚拟数据中心内的大量实际应用和用户

重要意义
过长的停工时间和缓慢的响应时间可能会导致销售损失、客户信誉受损、生产率降低、竞争能力受损和成本
增加。越来越多的企业开始在虚拟化解决方案之上运行完整的业务应用套件，如 VMware，他们需要具备可
预测性能的混合工作负荷可伸缩性。

电子邮件往往被视为当今最重要的业务应用，Microsoft Exchange 统领着电子邮件的世界。ESG 实验室测
试确认了 DS5000 足以处理大量 Exchange 用户——即便在同时为其他应用和数以千计的用户提供服务
时，也能提供可预测的快速响应时间。

- 15 -

ESG 实验室验证

ESG 实验室验证要点
使用物理服务器和 128 个驱动器进行测试装置登台的过程中，始终保持令人印象深刻的 6.2 GB/秒
的聚合吞吐量。
在部署于两台 IBM x3850 服务器上的 16 个虚拟机内同步运行的混合实际应用工作负荷提供了并发
支持以下资源所需的性能：
17,512 名 JetStress 电子邮件用户（0.5 个配置文件）。
每秒 9,164 次 Orion 小数据库 I/O 和 883 次大 MBPS。
4,551 次模拟 Web 服务器 IOPS。
425 MB/秒的流读取流量。
杰出的每驱动器 IOPS（例如，Oracle OLTP 测试结果为 167）。
随着共享一个 DS5300 的虚拟机数量的增加，性能以接近线性的方式扩展，且保持可预测的快速响
应时间（JetStress 数据库读取为 16 毫秒，Oracle Orion 小 IOPS 为 4.6 到 5.8 毫秒）。
DS5300 的输出功率足以支持重构和高级功能，包括复制服务和远程复制。

要考虑的问题
在本测试的设计中采用了广泛认可的最佳实践和主流默认 VMware 和 DS5300 设置。与此级别的任
何基准测试结束后的预计相同，深入分析结果表明，调优可能会得到略高一些的绝对结果。由于本
测试的目标不是获得较大的数字，因而 ESG 实验室确信本报告中提供的结果能在共享整合的
DS5300 存储池的虚拟机数量增加时满足预计的性能可伸缩性和响应能力目标。
与上一代的 DS4000 系列控制器相比，DS5300 可支持的 4 Gbps FC 主机接口的最大数量翻了一
番，增加到 16 个，可支持的驱动器最大数量从 244 个增加到 256 个。本报告展示了 DS5000 系列
存储引擎的超高输出功率，未来还会支持更多驱动器和主机接口（例如，8 Gbps FC），这将使
IBM 客户能够将更多的虚拟机整合到一个存储池中。IBM 已经向 ESG 表示，未来版本的 DS5300
将支持 8Gbps FC 和多达 448 个驱动器。
对于需要 FC 和 SATA 驱动器无法提供的极高性能的应用来说，ESG 实验室相信 DS5000 将是添加
固态磁盘驱动器的理想架构。具体来说，固态磁盘驱动器可用于提高频繁引用的数据库索引和临时
文件的性能。IBM 已经向 ESG 表示，未来版本的 DS5300 将支持固态磁盘驱动器技术。
本文档中提供的测试结果/数据基于在可控环境内共同部署的行业标准基准测试。由于各生产数据中
心的环境存在多种不同的变量，因而有必要在您自己的环境中进行容量规划和测试，以验证存储系
统配置。

- 16 -

ESG 实验室验证

ESG 实验室观点
越来越多的组织开始部署服务器虚拟化，以降低成本、提高资源利用率、提供无中断的升级、提高可用性。从
根本上来说，这些获益都是因将服务器、应用和数据与特定物理资产解耦而实现的。存储虚拟化同样具有这些
获益，还将其从服务器扩展到底层的存储领域——使 IT 组织更加接近全面虚拟化的理想 IT 基础设施。

尽管全面虚拟化的基础设施的获益对于大多数 IT 管理人员来说显而易见，但性能才是真正的关注焦点。服务
器、存储和网络管理员在寻找许多问题的答案：

我们能否满足混合业务关键型应用的性能服务水平协议？
存储系统的输出功率是否足以为混合实际应用提供服务？
存储系统是否能扩展以容纳未来的增长和整合？

IBM、LSI 和 VMware 于 2008 年与 ESG 实验室取得联系，表达了解答这些问题的急切目标。我们设计了一项
性能基准测试，测量具有 I/O 密集型混合虚拟化业务应用的存储系统的性能。我们并未根据单一的应用工作负
荷设计存储基准测试来获得较大的数字，而是将这项基准测试设计为模拟混合应用工作负荷，包括电子邮件和
在线数据库应用。我们并未将测试设计为确定一台服务器的可伸缩性，而是将此基准测试定位为给多台服务器
共享的存储系统施加压力。换句话说，这项基准测试设计用于观察在共享一个整合存储平台的多台服务器上部
署混合虚拟化业务应用时会发生怎样的情况。

根据 VMware 的 VMmark 基准测试，本测试的设计中采用了“片状单元”的概念。每个“片状单元”由 4 个
应用构成，分别运行在自己的虚拟机上。利用一对被 VMmark 公开评分为 13.5 片状单元的 IBM x3850 服务器
的服务器输出功率来并行驱动多达 4 个片状单元、16 个虚拟应用。ESG 相信，这项关注存储的基准测试的结
果弥补了 IBM x3850 VMmark 测试中关注服务器卓越性的结果。

IBM 和 LSI Logic 在交付模块化 FC 附加存储系统方面有着十余年的经验，旨在满足中型组织、中层应用、远
程部门和接近线性的应用的成本最优性能要求。这份 ESG 实验室报告关注 LSI 和 IBM 合作的最新成果——
IBM DS5300。IBM DS5000 系列以上一代 DS4000 系列磁盘系统的卓越传承为基础进行构建，迄今为止，
DS4000 已经售出了 87,000 个系统、511 PB。DS5100 和 DS5300 背后的引擎有着极高的性能，可满足虚拟
化应用的实际性能要求。与上一代的 DS4800 相比，DS5000 的主机连接增加到两倍、性能提升高达 4 倍，旨
在交付高性能、低延时和均衡的可伸缩性，以满足共享一个整合基础设施的混合实际应用的迫切性能要求。

ESG 实验室测试首先确认了 DS5300 测试装置能交付高达 6.2 GB/秒的原始聚合吞吐量——而所需的可用
FC 驱动器只有一半。这样杰出的结果表明 IBM DS5300 具有为混合实际应用工作负荷提供服务所需的内部带
宽和处理能力。混合工作负荷测试的结果更加令人惊讶。单独一个 DS5300 同时支持 17,512 名同步
Exchange 用户、每秒 9,164 个小型数据库 I/O 以及 4,551 次同步 Web 服务器 IOPS 和 425MB/秒的带宽密集
型读取流量流的吞吐量。在虚拟服务器的数量增加时，始终保持可预计的快速响应时间。

DS5000 的输出功率足以处理扩展的存储功能，包括复制服务和远程服务，因而 ESG 实验室非常满意地报
告：DS5000 交付了在共享通用整合存储池的虚拟机上运行的混合 I/O 密集型业务应用所需的实际性能。

- 17 -

ESG 实验室验证

附录
表 5. 测试装置概览

存储
IBM DS5300，固件：07.30.18.00 16 个驱动器托盘，256 个 15K RPM FC 驱动器
服务器

2 台 x IBM xSeries 3850 服务器 CPU 类型：4 处理器、4 核
128 GB RAM CPU 速度：3 GHz

SAN 组件
FC 交换机: FC 主机总线适配器：
Cisco MDS 9513 FC 交换机，SAN-OS 3.2 每服务器 4 个 QLE2462，双端口 4 Gbps HBA
虚拟化软件和 Guest 操作系统
服务器虚拟化 VMWare ESX Server 3.5，update 2

Guest OS Windows 2003 Enterprise x64 Edition，SP2

表 6. 基准测试实用工具/工作负荷生成器

Microsoft Jetstress，version 08.02.0060.000 Jetstress 参数：
线程 – 32（每存储组）
日志缓冲区– 9000
最小 DB 缓存– 64 MB
最大 DB 缓存– 512 MB
电子邮件
插入操作 – 40%
删除操作– 30%
替换操作– 5%
读取操作– 25%
惰性提交（Lazy commit） – 55%

Oracle Orion，version 10.2.0.1.0 Orion 参数：
小型 IO：8 KB
大型 IO：1024 KB
IO 类型：小型随机、大型随机
数据库工作负荷生成器
模拟阵列类型：RAID 0
条带深度（Stripe Depth）：1024 KB
写入： 30%
每个数据点持续时间：150 秒

Iometer，version 2006.07.27
Web 服务器 4 名工作人员、每个物理驱动器 4 个显著 I/O
11
100% 随机读取、多种块大小
Iometer，version 2006.07.27
扫描程序/读取程序一个生效，每个物理驱动器一个显著 I/O
100%顺序读取，每个 I/O 请求 256 KB

11
关于工作负荷的细节，请参见图 13！

- 18 -

ESG 实验室验证

ESG 实验室 VALIDATION
IBM DS5300 Mixed Performance Analysis

图 11. 电子邮件结果

这是 JetStress 实用工具的输出示例。此示例展示了并行运行的 4 次 JetStress 测试中一次测试的性能。具体
来说，这份报告是 4 次片状单元测试的第 4 个片状单元内的虚拟机上运行的 JetStress 实用工具创建的。

- 19 -

ESG 实验室验证
BM DS5300 混合性能分析

- 20 -

ESG 实验室验证

图 12. 数据库结果

这是 Oracle Orion 实用工具的输出示例。此示例展示了并行运行的 8 次 Orion 测试中一次测试的性能。具体
来说，这份报告是 4 次片状单元测试的第 4 个片状单元内的虚拟机上运行的 Orion 实用工具创建的。

- 21 -
Copyright © 2008, The Enterprise Strategy Group, Inc. All Rights Reserved.

ESG 实验室验证

图 13. WEB 服务器结果

这是 Web 服务器测试运行后，lometer 实用工具的输出示例。此示例展示了并行运行的 4 次 Web 服务器测试
中一次测试的性能。具体来说，这份报告是 4 次片状单元测试的第 4 个片状单元内的虚拟机上运行的 lometer
Web 服务器作业创建的。

- 22 -

ESG 实验室验证

图 14. 扫描/读取结果

这是扫描/读取测试运行后，lometer 实用工具的输出示例。此示例展示了并行运行的 4 次扫描/读取测试中一
次测试的性能。具体来说，这份报告是 4 次片状单元测试的第 4 个片状单元内的虚拟机上运行的 lometer 扫描
/读取作业创建的。

- 23 -

ESG 实验室验证

图 15. DS5300 驱动器映射

可用分段大小
卷名称应用驱动器数量 RAID 级别容量（GB） (KB) 驱动器片段
Orion-01 Oracle DB 8 RAID-10 544 512 (10,1 10,2 10,3 10,4
11,1 11,2 11,3
11,4)
OS-01 vmfs - O/S 5 RAID-5 544 128 (20,9 20,10 21,9
21,10 21,11)
OS-02 Exchange Log 5 RAID-5 544 128 (20,14 20,15 20,16
21,14 21,15)
31,10 31,11)
IO-01 Web 服务器 8 RAID-10 544 128 (40,1 40,2 40,3 40,4
41,1 41,2 41,3
41,4)
AD-01 读取程序 8 RAID-10 544 128 (50,1 50,2 50,3 50,4
51,1 51,2 51,3
51,4)
Log-01 未配置 1 RAID-0 136 128 (50,15)
OS-04 Oracle DB 5 RAID-5 544 512 (60,9 60,10 61,9
61,10 61,11)
Log-02 未配置 1 RAID-0 136 128 (60,14)
Jet-01 Exchange DB 8 RAID-10 1080 128 (70,1 70,2 70,3 70,4
71,1 71,2 71,3
71,4)
81,1 81,2 81,3
81,4)
OS-05 Vmfs – O/S 5 RAID-5 544 128 (10,11 10,12 10,13
11,12 11,13)
11,14 11,15)
21,1 21,2 21,3
21,4)
IO-02 Web 服务器 8 RAID-10 544 128 (30,1 30,2 30,3 30,4
31,1 31,2 31,3
31,4)
41,10 41,11)
OS-08 Oracle DB 5 RAID-5 544 512 (50,9 50,10 51,9
51,10 51,11)
Log-03 N/A 1 RAID-0 136 128 (50,14)
AD-02 读取程序 8 RAID-10 544 128 (60,1 60,2 60,3 60,4
61,1 61,2 61,3
61,4)
Log-04 N/A 1 RAID-0 136 128 (60,15)
71,5 71,6 71,7
71,8)
81,5 81,6 81,7
81,8)
11,5 11,6 11,7
11,8)
OS-09 vmfs - O/S 5 RAID-5 544 128 (20,11 20,12 20,13
21,12 21,13)

- 24 -

ESG 实验室验证

31,12 31,13)
31,14 31,15)
IO-03 Web 服务器 8 RAID-10 544 128 (40,5 40,6 40,7 40,8
41,5 41,6 41,7
41,8)
AD-03 读取程序 8 RAID-10 544 128 (50,5 50,6 50,7 50,8
51,5 51,6 51,7
51,8)
Log-05 N/A 1 RAID-0 136 128 (51,15)
OS-12 Oracle DB 5 RAID-5 544 512 (60,11 60,12 60,13
61,12 61,13)
Log-06 N/A 1 RAID-0 136 128 (61,14)
Jet-05 Exchange DB 8 RAID-10 1080 128 (70,9 70,10 70,11
70,12 71,9 71,10
71,11 71,12)
80,12 81,9 81,10
81,11 81,12)
OS-13 vmfs - O/S 5 RAID-5 544 128 (10,9 10,10 11,9
11,10 11,11)
21,5 21,6 21,7
21,8)
IO-04 Web服务器 8 RAID-10 544 128 (30,5 30,6 30,7 30,8
31,5 31,6 31,7
31,8)
41,12 41,13)
41,14 41,15)
OS-16 Oracle DB 5 RAID-5 544 512 (50,11 50,12 50,13
51,12 51,13)
Log-07 N/A 1 RAID-0 136 128 (51,14)
AD-04 读取程序 8 RAID-10 544 128 (60,5 60,6 60,7 60,8
61,5 61,6 61,7
61,8)
Log-08 N/A 1 RAID-0 136 128 (61,15)
70,16 71,13 71,14
71,15 71,16)
80,16 81,13 81,14
81,15 81,16)

- 25 -

ESG 实验室验证

图 16. DS5300 配置细节

下面的内容摘自在最终的测试运行完成后获得的一份 IBM DS5300 Storage System Profile Summary。

- 26 -

ESG 实验室验证

- 27 -

ESG 实验室验证

20 Asylum Street
Milford, MA 01757
电话： 508-482-0188
传真：508-482-0218
www.enterprisestrategygroup.com

- 28 -

Esg Ds500 Mixed Workload Results

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (15)

Esg Ds500 Mixed Workload Results