Benchmarking delle prestazioni degli SSD locali

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I limiti di prestazioni degli SSD locali forniti nella sezione Scegli un'opzione di archiviazione sono stati raggiunti utilizzando impostazioni specifiche sull'istanza SSD locale. Se l'istanza di macchina virtuale (VM) non riesce a raggiungere questi limiti di prestazioni e hai già configurato l'istanza utilizzando le impostazioni SSD locali consigliate, puoi confrontare i limiti delle prestazioni con i limiti pubblicati replicando le impostazioni utilizzate dal team di Compute Engine.

Avviso: lo script utilizzato in questa sezione è pensato solo per il benchmarking e il confronto delle prestazioni, non per ottimizzare le prestazioni del disco. Sconsigliamo vivamente di eseguire questo script su una VM con un'unità SSD locale in cui vuoi conservare i dati perché questo script elimina i dati sull'SSD locale.

Queste istruzioni presuppongono che tu stia utilizzando un sistema operativo Linux su cui è installato il gestore di pacchetti apt.

Nota: queste istruzioni creano SSD locali connesse a un'istanza utilizzando l'interfaccia di NVMe. Se utilizzi invece l'interfaccia SCSI, sostituisci la posizione del disco /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 con /dev/disk/by-id/google-local-ssd-0 nei comandi seguenti.

Crea una VM con un dispositivo SSD locale

Il numero di SSD locali di una VM si basa sul tipo di macchina utilizzato per creare la VM. Per saperne di più, consulta la sezione Scegliere un numero valido di SSD locali.

1. Creare un'istanza SSD locale con 4 o 8 vCPU per ciascun dispositivo, a seconda del carico di lavoro.

   Per le VM di terza generazione (tranne la M3), scegli il tipo di macchina -lssd per creare la tua VM. Questo tipo di macchina configura automaticamente un numero predeterminato di SSD locali al momento della creazione della VM.

   Il seguente comando crea una VM C3 con 4 vCPU e 1 SSD locale.

   gcloud compute instances create c3-ssd-test-instance \
       --machine-type "c3-standard-4-lssd" \
   

   Per i tipi di macchine di seconda generazione e precedenti, devi specificare il numero di SSD locali da collegare alla VM utilizzando il flag --local-ssd. Il seguente comando crea una VM N2 con 8 vCPU e 1 SSD locale:

   gcloud compute instances create ssd-test-instance \
       --machine-type "n2-standard-8" \
       --local-ssd interface=nvme
   

2. Esegui lo script seguente sulla tua VM. Lo script replica le impostazioni utilizzate per raggiungere i valori delle prestazioni SSD forniti nella sezione sulle prestazioni. Tieni presente che il parametro --bs definisce la dimensione del blocco, il che influisce sui risultati per diversi tipi di operazioni di lettura e scrittura.

   # install tools
   sudo apt-get -y update
   sudo apt-get install -y fio util-linux
   
   # discard Local SSD sectors
   sudo blkdiscard /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0
   
   # full write pass - measures write bandwidth with 1M blocksize
   sudo fio --name=writefile --size=100G --filesize=100G \
   --filename=/dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 --bs=1M --nrfiles=1 \
   --direct=1 --sync=0 --randrepeat=0 --rw=write --refill_buffers --end_fsync=1 \
   --iodepth=200 --ioengine=libaio
   
   # rand read - measures max read IOPS with 4k blocks
   sudo fio --time_based --name=benchmark --size=100G --runtime=30 \
   --filename=/dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 --ioengine=libaio --randrepeat=0 \
   --iodepth=128 --direct=1 --invalidate=1 --verify=0 --verify_fatal=0 \
   --numjobs=4 --rw=randread --blocksize=4k --group_reporting
   
   # rand write - measures max write IOPS with 4k blocks
   sudo fio --time_based --name=benchmark --size=100G --runtime=30 \
   --filename=/dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 --ioengine=libaio --randrepeat=0 \
   --iodepth=128 --direct=1 --invalidate=1 --verify=0 --verify_fatal=0 \
   --numjobs=4 --rw=randwrite --blocksize=4k --group_reporting
   

Crea una VM con il numero massimo di SSD locali

1. Se vuoi collegare 24 o più dispositivi SSD locali a un'istanza, utilizza un tipo di macchina con 32 o più vCPU.

   I comandi seguenti creano una VM con il numero massimo consentito di dischi SSD locali utilizzando l'interfaccia NVMe:

   Collega SSD locale alla VM

   gcloud compute instances create ssd-test-instance \
       --machine-type "n1-standard-32" \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme \
       --local-ssd interface=nvme
   

   Utilizza tipi di macchina -lssd

   Le serie di macchine più recenti offrono tipi di macchine -lssd dotati di un numero predeterminato di dischi SSD locali. Ad esempio, per confrontare una VM con 32 SSD locali (capacità di 12 TiB), utilizza il seguente comando:

   gcloud compute instances create ssd-test-instance \
       --machine-type "c3-standard-176-lssd"
   

2. Installa lo strumento mdadm. Il processo di installazione di mdadm include un messaggio dell'utente che blocca gli script, quindi esegui il processo manualmente:

   Debian e Ubuntu

   sudo apt update && sudo apt install mdadm --no-install-recommends
   

   CentOS e RHEL

   sudo yum install mdadm -y
   

   SLES e openSUSE

   sudo zypper install -y mdadm
   

3. Utilizza il comando find per identificare tutte le SSD locali che vuoi montare insieme:

   find /dev/ | grep google-local-nvme-ssd
   

   L'output è simile al seguente:

   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-23
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-22
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-21
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-20
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-19
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-18
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-17
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-16
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-15
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-14
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-13
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-12
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-11
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-10
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-9
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-8
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-7
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-6
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-5
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-4
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-3
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-2
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-1
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0
   

   find non garantisce un ordine. I dispositivi sono elencati in un ordine diverso, purché il numero di righe di output corrisponda al numero previsto di partizioni SSD.

   Se utilizzi dispositivi SCSI, utilizza il seguente comando find:

   find /dev/ | grep google-local-ssd
   

   I dispositivi NVMe devono essere tutti nel formato google-local-nvme-ssd-# e i dispositivi SCSI devono essere tutti nel formato google-local-ssd-#.

4. Utilizza lo strumento mdadm per combinare più dispositivi SSD locali in un unico array denominato /dev/md0. L'esempio seguente unisce ventiquattro dispositivi SSD locali che utilizzano l'interfaccia NVMe. Per i dispositivi SSD locali che utilizzano SCSI, utilizza i nomi dei dispositivi restituiti dal comando find nel passaggio 3.

   sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=24 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-1 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-2 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-3 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-4 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-5 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-6 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-7 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-8 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-9 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-10 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-11 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-12 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-13 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-14 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-15 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-16 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-17 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-18 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-19 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-20 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-21 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-22 \
   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-23
   

   La risposta è simile alla seguente:

   mdadm: Defaulting to version 1.2 metadata
   mdadm: array /dev/md0 started.
   

   Puoi confermare i dettagli dell'array con mdadm --detail. Se aggiungi il flag --prefer=by-id, verranno elencati i dispositivi che utilizzano i percorsi /dev/disk/by-id.

    sudo mdadm --detail --prefer=by-id /dev/md0
   

   L'output dovrebbe essere simile al seguente per ogni dispositivo nell'array.

    ...
    Number   Major   Minor   RaidDevice State
    0     259        0        0      active sync   /dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0
    ...
   

5. Esegui lo script seguente sulla tua VM. Lo script replica le impostazioni utilizzate per ottenere i valori delle prestazioni SSD fornite nella sezione sulle prestazioni. Il parametro --bs definisce la dimensione del blocco, il che influisce sui risultati per diversi tipi di operazioni di lettura e scrittura.

   # install tools
   sudo apt-get -y update
   sudo apt-get install -y fio util-linux
   
   # full write pass - measures write bandwidth with 1M blocksize
   sudo fio --name=writefile --size=100G --filesize=100G \
   --filename=/dev/md0 --bs=1M --nrfiles=1 \
   --direct=1 --sync=0 --randrepeat=0 --rw=write --refill_buffers --end_fsync=1 \
   --iodepth=200 --numjobs=32 --ioengine=libaio
   
   # rand read - measures max read IOPS with 4k blocks
   sudo fio --time_based --name=benchmark --size=100G --runtime=30 \
   --filename=/dev/md0 --ioengine=libaio --randrepeat=0 \
   --iodepth=128 --direct=1 --invalidate=1 --verify=0 --verify_fatal=0 \
   --numjobs=32 --rw=randread --blocksize=4k --group_reporting --norandommap
   
   # rand write - measures max write IOPS with 4k blocks
   sudo fio --time_based --name=benchmark --size=100G --runtime=30 \
   --filename=/dev/md0 --ioengine=libaio --randrepeat=0 \
   --iodepth=128 --direct=1 --invalidate=1 --verify=0 --verify_fatal=0 \
   --numjobs=32 --rw=randwrite --blocksize=4k --group_reporting --norandommap
   

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