存储服务器性能测试报告.docx

2005年度存储服务器公开比较测试报告 窗体顶端时间：2005年12月29日15:09 我来说两句(0) 窗体底端【来源：计世网】 【作者：张峰】 每当我们讨论网络存储时，首先就会想到光纤通道SAN（存储区域网）与NAS（网络附加存储），然而，当我们与众多中小用户交流之后发现，仅简单地采用这两种架构还不能够完全满足他们的存储需求。对于中小企业用户来说，希望采用的存储设备能够满足迅速增长的业务需求。 数据量越来越大是他们最关心的一个方面，因此需要一台大容量的存储设备。比较重要的一点是，中小企业用户一般没有专业的存储技术人员，他们寻找的是一个易用的“盒子”。那么，这个盒子应该具备哪些功能呢？下列三方面是用户最关心的。一，文件服务。由于大多数需要存储数据为文件类型，因此他们最重要的需求是一台独立的存储设备能够透明地满足客户端文件服务，把它插入用户原有的以太网环境中就能够为用户各类客户端提供方便的文件服务，包括Windows、Linux以及Mac等客户端。二，iSCSI功能。中小用户并不是所有数据都为文件，还有一部分的块数据。在无法承受光纤通道SAN高昂投资之前，iSCSI是一个不错的选择，在用户原有的以太网环境中就可以轻松构建一个iSCSI SAN。同时能够随着业务的增长而同步扩展，并且能够在用户最终采用光纤通道SAN架构时协同工作。三，服务器功能。许多厂商的NAS是构建在标准服务器硬盘平台之上的，许多用户在性能要求不高的情况下，就干脆把一些应用服务器安装在存储设备中，尤其是一些简单的Web服务器、邮件服务器以及FTP服务器等。这样做的好处是，有些时候甚至可以为用户节省一台服务器硬件的投资。满足上述三项功能的设备主要定位在中低端，有些厂商把它称之为“存储服务器”。当然，有些传统NAS厂商并不这样称呼它们的产品，但是iSCSI是广泛被NAS产品支持的，而且在NAS产品中也越来越多的支持一些服务器功能，在实质上越来越像一台存储服务器。数量众多的中小企业用户对存储服务器存在巨大需求，为此网络世界评测实验室组织了本次存储服务器公开比较测试。由于中小用户对价格的敏感性也是最强的，他们在存储方面的投资一般都较小，希望能够少花钱多办事，所以我们还特别考察了参测产品的总价格以及每GB有效存储容量价格。我们本次测试邀请征集的产品要求是：此次评测的产品范围限制在总价在10万元人民币以内的产品，需要有强大的文件服务功能、有效容量至少为800GB（建议RAID 5），各厂商的存储服务器、NAS产品均可参加。最终，惠普和Adaptec两家公司在规定时间内送来了他们的相关产品（也有一些知名存储厂商迫切希望参加我们的测试，由于设备紧张等原因最后没有参加我们此次测试）。 性能测试acerun: yes 各擅胜场对于文件性能结果，读者可以从我们的测试结果图表中很容易进行比较。Snap Server 4500在文件读写性能方面表现不同凡响，尤其是写性能相差无几，可见对写操作进行了十分有效的优化。ProLiant DL380 G4 Storage Server读文件要比写文件性能高许多，说明存储设备在进行写操作时占用的资源要比读操作稍多。 从测试结果中我们最容易发现多层目录对结果的影响。我们请教过一些存储管理员，他们的经验告诉我们，目录的管理工作对存储服务器的性能存在很大影响，有些产品在建立多层目录以后性能下降十分严重。而我们的测试也证实了这一点，在总体大小基本一致的情况下，写一个大文件的性能要比写许多目录下的多个文件性能高。对于iSCSI的性能，人们最关心的是其实际带宽（MBps）和服务器CPU的占用率（%），因此顺序读写性能是我们重点考察的指标。1、对于给定的服务器和iSCSI Initiator组合，服务器CPU占用率与带宽成正比。从我们的测试结果来看，所有项目的CPU占用率都不是很高，最高的数值为16，由于篇幅所限，此处没有详细列出CPU占用率的数据。详细测试结果见网站（www.cnw.com.cn)。2、就Windows iSCSI Initiator而言，2.0版的性能通常略好于1.06版，而ProLiant DL380 G4 Storage Server在读取4MB和10MB的数据块时，领先幅度较为明显（超过20%）。因此，无论从性能、功能还是易用性考虑，2.0版都是首选。3、iSCSI HBA在实际带宽的表现上与iSCSI软件Initiator相比不一定有明显优势，具体到Adaptec 7211C来说，也就是和ProLiant DL380 G4 Storage Server配合的时候，在数据块尺寸大于128KB之后能占一定的上风。iSCSI HBA的主要贡献在于降低服务器的CPU占用率，譬如使用Adaptec 7211C时的CPU占用率就是使用Windows iSCSI Initiator时的十分之一以下。4、ProLiant DL380 G4 Storage Server测试得到的实际带宽接近100MBps，与1Gb iSCSI的理论值相去不远，Snap Server 4500大约是其三分之二，这主要与硬件配置上的差异有一定关系。5、队列使硬盘驱动器能够重新优化排列命令请求的执行顺序（命令排队），提高随机访问的性能。增加队列深度（队列中命令请求数目），可以考察硬盘驱动器或磁盘阵列的命令排队能力，对多任务应用环境十分重要。测试环境和测试方法性能测试工作主要分为两个部分，一部分是被测设备的文件服务性能，另一部分是iSCSI性能。文件拷贝测试我们采用一台服务器（Windows Server 2003）作为客户端对存储服务器进行读写操作，该服务器配有千兆网卡，测试时，客户端与被测设备直接连接。 主要的测试项目有：向被测设备拷贝一个2.36GB的AVI文件；向被测设备拷贝151个文件夹中2090个文件，文件总大小为2.38GB；从被测设备中读取测试2所拷贝内容；向被测设备拷贝1680个文件夹中19787个文件，文件总大小为5.76GB。所有测试项目每款服务器均测试3遍取平均值。iSCSI性能在测试iSCSI性能时，本次参测的Snap Server 4500和HP ProLiant DL380 G4 Storage Server及测试平台浪潮英信NL230全部支持千兆以太网，测试的网络环境也是千兆以太网的，因此整个测试运行在1000Mbps级别的速度上。我们检验iSCSI性能的软件是Iometer 2004.07.30，主要进行三个项目的测试: 512字节随机读，队列深度从1开始，倍增至256，取IOPS（每秒I/O数）和CPU占用率的结果；顺序读，I/O块尺寸从512字节倍增至4MB及10MB，取MB/s和CPU占用率的结果; 顺序写，I/O块尺寸从512字节倍增至4MB及10MB，取MB/s和CPU占用率的结果。考虑写Cache的影响（为接近真实应用，没有关闭该功能），没有进行随机写的测试。在干净的Windows Server 2003操作系统上安装每一种iSCSI Initiator和Iometer，发现待测NAS设备上的iSCSI Target之后，重新启动NAS设备和服务器，之后才进行测试，以避免缓存数据的影响。功能测试 各有千秋存储服务器由于定位不尽相同，或者由于平台的某些限制，为用户提供了不同的功能。在功能考量方面我们主要是从下面几个方面进行的。物理功能在考察存储服务器的功能时最先需要考虑的就是物理功能，它不仅体现了设备的物理联接、扩展能力，还在某些方面解释性能的表现。Snap Server 4500的前面板后并排有4个3.5英寸硬盘槽位，这也是1U机架空间所能容纳的极限。Snap Server 4500采用并行ATA（PATA，俗称IDE）接口的硬盘驱动器，通过托架上的转换电路而支持热插拔（以后可能会支持SATA）。送测的这台机器配置了4个Ultra ATA/133接口的250GB MaXLine Plus 7200RPM硬盘，总容量1TB。Snap Server 4500支持400GB容量的硬盘，总容量1.6TB，接上两个容量1TB的Snap Disk 10（SD 10）扩展单元后可达3.6TB（或3.0TB）。当然，上面这些都是没有考虑RAID的“裸”容量。ProLiant DL380 G4 Storage Server配备的硬盘数量不多，质量却很高：两个36.4 GB Ultra320 SCSI 15000RPM硬盘组成镜像（RAID 1），主要保存操作系统；4个300GB Ultra320 SCSI 10000RPM硬盘提供数据空间，“裸”容量达1.2TB。集成在主板上的Smart Array 6i Plus带有128MB电池支持写高速缓存（BBWC），支持RAID 0, 1, 10, 5，具有很强的处理能力。把操作系统存放在速度最快的15000RPM硬盘上，而用大容量的10000RPM硬盘保存数据，HP的精心设计可见一斑。操作系统操作系统对NAS产品来讲至关重要，采用不同的操作系统能够实现不同的功能。由于NAS不需要执行一般的计算任务，它的操作系统只需具有支持处理文件服务和存储管理的必需功能。通过产品的操作系统我们可以看出它们的流派，各有优劣：有一些NAS产品使用了全部自行研发的嵌入式操作系统，从文件系统和TCP/IP堆栈设计上都为文件存储和传输进行优化；另外一些产品则采用微软的WSS 2003。Snap Server 4500采用基于Linux的GuardianOS v4.0，是Adaptec刚刚发布的最新操作系统，该操作系统同时提供NAS文件访问和iSCSI块级数据访问。ProLiant DL380 G4 Storage Server则采用WSS 2003。服务器功能正如前文提到的那样，有些中小用户希望存储服务器能够在某些方面当作服务器使用。尽管存储服务器的“主业”是提供文件服务，但是这些服务器功能在许多时候都为用户提供了更多的选择，在部署某些应用服务时获得更大的灵活性。从操作系统层面上讲，微软推出WSS 2003之后，仍然意识到自己还是更擅长做服务器，开始强调WSS 2003的存储服务器身份，采用WSS 2003的存储系统不仅可以向主机提供文件服务，还能够通过iSCSI和光纤通道连接外部存储，强化自身的能力。ProLiant DL380 G4 Storage Server本身的硬件平台就是HP ProLiant服务器，安装WSS 2003之后，仍然保留了大部分的服务器功能，比如Web服务器、视频流服务器等，当然还可以安装数据库。因此，那些完全使用微软平台的中小用户，某些应用服务器可以通过其他单独的服务器提供，也可以由ProLiant Storage Server提供。Snap Server 4500主要定位于为中小用户提供文件服务，因此在服务器方面提供的功能较少，它可以当作DHCP服务器和FTP服务器。管理功能有种观点认为存储服务器的管理功能要求要比SAN磁盘阵列的高很多，原因在于，从服务器对象方面考虑，前者的服务器对象主要是数量巨大的客户端，在大型用户那里有可能达到数百或者上千个客户端，而后者的服务对象主要是服务器，数量一般不超过数十个。因此，存储服务器在管理方面需要做更多工作，从而满足数量众多的客户端需求。Windows Storage Server 2003提供了时间点数据拷贝、复制、服务器集群以及实施软、硬件配额的管理功能。在HP ProLiant Storage Server的Web管理界面中，有许多管理项目，里面包括快照、镜像、复制、备份、集群和多路径等多种功能，不过都需要相应的许可才能够访问如果没有这个试用许可，我们连最基本的iSCSI功能都无法享受。另外，HP ProLiant Storage Server还免费自带了一系列服务器管理软件。HP全新的HP Systems Insight Manager可帮助实现最大的系统正常运行时间和最高性能，在问题可能导致意外停机或工作效率降低之前，提供前瞻性的问题通知，从而降低系统的维护成本。SmartStart是一款用于简化服务器设置的工具，它可提供快速的方法，来部署稳定可靠的服务器配置。管理代理（Management Agents）进行直接、基于浏览器的深入访问，在子系统或环境出现故障时，向HP Systems Insight Manager和其他企业管理应用发出告警。ProLiant Storage Server还可以通过iLO技术进行远程管理。Snap Server 4500可以通过简便易用的Web界面进行配置，分为服务器、网络、存储、安全、监测和维护等几大功能，“存储”下辖磁盘/单元、RAID组、卷、（容量）限额、快照和iSCSI等子功能。iSCSI的配置通常在3步之内即可完成（系统默认分配20%的容量用于快照），使用起来非常方便。我们为什么这样测试文件性能简单的事情简单办测试存储服务器时最重要的是考察它的文件读写性能。在测试高端设备时需要模拟大量客户端同时对设备进行读、写操作。而本次测试邀请的产品定位在中低端，因此我们采用了一种简单易行的方法。当然，这种方法存在很大局限性。许多用户认为NAS的管理要比SAN架构设备简单得多，其实在很多方面并不是这样，SAN磁盘阵列多数情况下只为少数服务器提供服务，而NAS则为数量众多的客户端提供服务，因此，最能够反映NAS性能的情况是这样的: 数量众多的客户端同时对NAS进行操作，有读文件的，有写文件的，还有对文件进行删除操作的。模拟这种情况十分复杂，目前还没有一种业界比较认可的性能测试工具。我们的方法虽然只有一台较高性能的服务器作为客户端，但是已经基本上可以反映出NAS的读、写文件性能。对于高端的存储服务器产品而言，这种方法可能还无法测试出极限性能，而对于我们此次组织的中低端存储服务器来说完全可以胜任。iSCSI构建SAN的起点记得大约5年前，存储市场在国内开始受到媒体关注的时候，关于NAS和SAN的争论吸引了很多人的关注，虽然得出的结论不尽相同，但最后基本上达成了两者“互补大于竞争”的共识。iSCSI就是能让NAS增强战斗力的援军它在目前分布最为广泛的以太网环境中，以TCP/IP封包SCSI指令及数据进行传输，可以构成IP SAN。因此，为NAS设备加入iSCSI支持简直是举手之劳，而所得到的是同时提供文件和块级数据服务的全面能力。于是，2003年2月IETF宣布正式通过iSCSI标准之后，NAS市场的领导厂商NetApp立即发布了其第一个本机iSCSI存储解决方案。微软也敏锐地抓住了这个难得的机会，2003年5月在其上市近1个月的Windows Server 2003 中，正式开始支持iSCSI，并提供iSCSI Initiator驱动程序的下载，极大地促进了iSCSI市场的发展。iSCSI HBA是采用内置SCSI指令编解及TOE（TCP/IP Offload Engine，TCP/IP卸载引擎）功能的ASIC芯片的适配卡，其作用是把协议处理全部从主机的CPU上“卸载”下来，Adaptec 7211C/F（铜缆/光纤接口）就是这样的产品。因此，在本次iSCSI测试中，我们分别使用微软Windows iSCSI Initiator v1.06/v2.0和Adaptec 7211C iSCSI HBA（1.2版驱动程序）进行了测试，供大家作为选择的参考。结合实际，各取所需在整个网络存储市场上，NAS的收入还不到SAN（包括iSCSI）的四分之一，与其只能提供文件服务有相当大的关系。随着中小型企业（SMB）IT应用水平的提高，他们已经不满足于单一的NAS功能，希望获得能够支持数据库等应用的网络存储解决方案。这样一来，在FC SAN成本仍然偏高的情况下，以iSCSI组建IP SAN就成为他们的首选。Windows系统在SMB用户中占据统治地位，而微软免费提供的iSCSI Initiator为iSCSI的普及铺平了道路。测试表明，当前主流的PC和服务器完全可以通过微软iSCSI Initiator访问iSCSI存储，接下来就要看iSCSI存储设备的表现了。NAS和iSCSI所存在的共同点使得一台存储设备（NAS或iSCSI阵列）无需添加任何硬件便可同时提供文件和块级数据服务，这意味着将会有越来越多的NAS设备具备iSCSI能力，而不这样做的厂商将逐渐被市场所淘汰。随着iSCSI的发展，将来iSCSI+NAS的市场规模超过FC SAN也未可知。此次参测的两款产品是不同风格存储服务器产品的代表，一个是大而全，一个是小而精。HP ProLiant Storage Server是采用微软WSS 2003的代表，在IBM放弃自己研发NAS产品之后，HP ProLiant Storage Server成了微软WSS最重要的合作伙伴。数月以前，微软对WSS 2003进行了升级，升级版包含了许多新的存储资源和存储区域网管理特性。因此，HP ProLiant Storage Server可以担负更多的功能。同时，它本身就是一台服务器，对于资金投入甚少的小型存储用户来说，它还可以作为一台普通服务器使用。Snap Server 4500则是专有的NAS产品，它的功能虽然比较单一，但是在文件性能方面拥有很强的优势，采用ATA硬盘能够达到如此高的性能，使我们的测试工程师很感以外。与HP ProLiant Storage Server主要依靠WSS 2003提供存储功能以外，Snap Server 4500自身集成各类丰富存储功能。它集成快照技术；可选S2S 和 Snap EDR复制软件；本地备份集成BakBone NetVault Workgroup Edition；带网络管理卡的APC UPS，支持系统软停机。在成本比较上，HP DL380-3.4G Storage Server Base的价格为64000元人民币（包括4块300GB SCSI硬盘价格），有效容量成本为71.1元/GB；Snap Server 4500的价格为3995美元（约32240元人民币），有效容量成本为43.0元/GB。Snap Server 4500较低的整体价格以及每GB成本都是它极具吸引力的地方。（本文作者为存储时代网站共同创办人）Adaptec Snap Server 45002004年7月，Adaptec斥资1亿美元收购了NAS市场出货量全球第一的供应商Snap Appliance，Snap Server 4500是后者最新的产品，定位在部门级应用。与同为1U机架规格的Adaptec iSA1500 iSCSI存储阵列相比，Snap Server首先是台NAS设备，组成IP SAN只是其众多功能之一。Snap Server采用Intel Pentium 4处理器（512KB L2 Cache/533MHz FSB），1TB型号对应2.4GHz。具有3个DIMM插槽，标配512MB DDR-266 ECC内存，最高可扩充至3GB。主板集成一颗Silicon Image的双通道Ultra ATA/133控制芯片SiI 0680A，系统支持RAID 5。Snap Server 4500的前面板非常简洁，除了“Snap Appliance Snap Server 4500”的标志外就是电源按钮和一些指示灯。后端有双千兆以太网接口和两个PS/2、两个USB、串口与VGA接口各一。系统有两个扩展槽，其中64位/33MHz插槽上有一块U2W SCSI（80MBps）卡用于外接磁带设备进行本地备份，另一个64位/133MHz PCI-X插槽留待以后的扩展。电源模块只有一个，无法实现冗余。Snap Server 4500采用基于Linux的GuardianOS，该操作系统同时提供NAS文件访问和iSCSI块级数据访问，能够即时扩展，集成BakBone NetVault工作组版备份软件，支持跨平台文件共享、RAID、全局热备援（hot spare）磁盘、快照和DHCP等高级功能。作为一款NAS设备，Snap Server 4500支持SMB/CIFS（微软网络）、NFS v2/3（UNIX）、AFP 2.0（Apple）、HTTP 1.1和FTP等网络文件协议。而在iSCSI方面，其所运行的GuardianOS v4.0提供了iSCSI Target支持。HP ProLiant DL380 G4 Storage Server2003年下半年Windows Storage Server 2003（WSS 2003）刚推出的时候，微软仍将其定位于NAS设备的操作系统。大约半年之后，微软好像突然意识到自己还是更擅长做服务器，开始强调WSS 2003的“Storage Server”（存储服务器）身份，采用WSS 2003的存储系统不仅可以向主机提供文件服务，还能够通过iSCSI和FC连接外部存储，强化自身的能力。不仅如此，ProLiant DL380 G4 Storage Server还可以通过外接多达13个磁盘柜提供大得多的存储容量：MSA30 SCSI磁盘柜（300GB硬盘）为50TB；MSA20 SATA磁盘柜（250GB）为40TB。可见扩展能力是相当强的。ProLiant DL380 G4 Storage Server采用Windows Storage Server 2003标准版操作系统，单IntelXeon 3.4GHz（800MHz FSB/2MB L2 Cache）处理器，1GB DDR2-400 SDRAM，可扩充至4GB。ProLiant Storage Server iSCSI Feature Pack包括FalconStor（飞康）iSCSI Server for Windows，这是一个iSCSI Target软件，能够将ProLiant DL380 G4 Storage Server这样的NAS设备变成一个iSCSI Target Portal（门户），供安装了iSCSI Initiator的服务器访问。该iSCSI Feature Pack支持的iSCSI Initiator包括微软iSCSI initiators（v1/v2，32位服务器）、Cisco Open Source Linux initiator、HP-UX（仅ProLiant DL380）、HP NC370T多功能千兆位服务器适配器和Adaptec 7211C iSCSI HBA。不同于iSCSI Initiator软件全部免费的做法，iSCSI Target软件基本都是要收费的，为了让我们的测试能够进行，HP提供了一个30天试用期的许可（License）。(责任编辑：buyi)