[產品介紹] Virtualized NonStop效能實測分享

作者/王宜倫

作者簡歷 作者擁有22年IT服務資歷，現職凌群電腦NSK服務總處總處長，主要負責台灣證券交易所交易系統與維運系統、NonStop系統維運服務、軟體產品整合服務。專長為HPE NonStop系統、系統整合、系統網路監控管理及專案管理。 前言 HPE於2017年推出採用OpenStack虛擬化技術的Virtualized NonStop (vNonStop) 1.0，並於2018年推出採用VMware虛擬化技術的vNonStop 2.0，可讓用戶依據本身環境需求，選擇適當的虛擬化平台。 凌群電腦也在2018年使用VMware技術建置一套vNonStop 2.0測試系統。此篇效能實測以凌群電腦vNonStop 2.0和HPE新加坡亞太區測試中心的vNonStop 1.0、NS7X1進行效能實測。 測試環境介紹 此次參與測試的三套系統硬體規格與作業系統版本如下： 一、NS7X1 (Gen8/3.5GHz)

• OS : L16.05
• Storage : internal disk (HDD)
• 後續以NS7X1表示

二、vNonStop 1.0 OpenStack (G9/2.0GHz)

• OS : L17.02.00
• Storage : HPE VSA (HDD)
• 後續以vNS1.0表示

三、vNonStop 2.0 VMware (G10/3.5GHz)

• OS : L18.02.00
• Storage : HPE 3par (SSD)
• 後續以vNS2.0表示

凌群電腦vNS2.0 VM佈署說明 VM分配如上圖所示，採用2個compute node (DL380Gen10)，並使用Intel Xeon Scalable Gold 6144處理器，各VM說明如下： 測試案例與結果說明 一、IPC (Inter Process Communication) latency效能測試

• 依照不同CPU、IPU(core)以及訊息長度進行測試
• 每次測試訊息傳送量為10,000筆
• 以C語言編譯，native mode
• 測試變數，分別依照CPU、IPU以及訊息長度做測試驗證

1. 相同CPU及IPU(core)
   
   《圖三》
   如上圖所示，此測試案例中，Request和Server process執行於相同CPU中的同一IPU。
   
   《圖四》
   測試結果如上圖表，因process均位於相同IPU且沒有任何I/O，受到VM的干擾最低，效能取決於處理器運算速度，因vNS2.0採用最新且時脈最高的處理器，每筆IPC處理延遲時間最短；而vNS1.0時脈最低，每筆IPC處理延遲時間最長。
2. 相同CPU及不同IPU(core)
   
   《圖五》
   如上圖所示，此測試案例中，Request和Server process執行於相同CPU中，但位於不同IPU。
   
   《圖六》
   測試結果如上圖表，因process位於不同IPU (vCPU)，雖然沒有任何I/O，但仍受到VM的影響，雖然vNS2.0每筆IPC處理延遲時間仍然最短，但與NS7X1相較差距沒有相同IPU的測試大；而vNS1.0每筆IPC處理延遲時間仍最長。
3. 相同CPU及不同IPU(core)
   
   《圖七》
   如上圖所示，此測試案例中，Request和Server process執行於不同CPU中，IPC會跨過兩台實體compute node。
   
   《圖八》
   測試結果如上圖表，因process位於不同CPU，IPC會經過實體網路，vNS2.0 IPC為small message (<8KB)時，處理延遲時間仍然最短，但當IPC為large message (>8KB)時，會有顯著拉高，反而最長；此原因為vNS2.0使用的interconnect網卡設定有變動，需配合使用不同的參數，HPE後續會配合調整。

二、TCP/IP通訊傳輸效能測試

• 以C語言編譯，native mode
• 測試變數，分別依照不同訊息長度做測試驗證
• 使用Informatica Ultra Messaging(UM)作為測試工具 (Informatica UM為低延遲高處理容量middleware，提供通訊底層訊息傳輸的控制，用戶可以無需考量socket底層管理，僅需依middleware的回覆作相對應的控制，一方面滿足低延遲高處理容量的需求，另一方面簡化程式開發者的處理)。
• NonStop CLIM端作loopback，不走實體Ethernet網路，單純驗證NonStop TCP/IP與IP vCLIM傳輸效能。

1. TCP/IP Latency效能測試
   
   《圖九》
   如上圖所示，此測試案例中，採用Informatica UM的測試工具 - ping/pong來量測延遲時間(RTT)，每次測試訊息傳送量為10,000筆。
   
   《圖十》
   測試結果如上圖表，因vNS2.0的CPU與IP vCLIM均採用最新且時脈最高的處理器，每筆通訊傳輸處理延遲時間(RTT)最短；而vNS1.0時脈最低，每筆通訊傳輸處理延遲時間最長。
2. TCP/IP Throughput效能測試
   
   《圖十一》
   如上圖所示，此測試案例中，採用Informatica UM的測試工具 - lbmsrc/lbmrcv來量測每秒傳輸處理容量。每次測試訊息傳送量為100,000筆。
   
   《圖十二》
   測試結果如上圖表，因vNS2.0的CPU與IP vCLIM均採用最新且時脈最高的處理器，每秒傳輸量最高；另外，vNS1.0、vNS2.0與NS7X1在傳輸資料長度4KB以上時，每秒傳輸量無顯著增加，已達上限(單一process/session傳輸上限)。

三、Disk I/O

• 針對audit key file隨機存取
• 測試10,000次I/O數
• Record size為100 bytes
• 僅計算I/O時間(不含READ/WRITE process執行時間)

測試結果如上表，vNS1.0儲存設備採用iSCSI與HDD，無論在READ/與WRITE均表現最差；vNS2.0儲存設備採用iSCSI與SSD，在READ表現略差於NS7X1，但在WRITE表現優於NS7X1；NS7X1儲存設備採用Direct Attach Storage (HDD)。 四、期貨風控處理時間

• 連續送委託進風控處理，計算風控處理每筆委託時間
• 委託量為5,000筆

《圖十四》
依據實際應用系統進行測試，vNS2.0效能最佳，每筆風控處理延遲時間約為667us，vNS1.0最差，約為1433us。依據HPE說明，採用相等硬體設備時，vNS1.0的效能約是NS7的0.9倍，vNS2.0的效能約是0.8x倍。此實測數據與HPE的測試數據相符。

結論 測試案例一~三為基礎效能測試，驗證CPU、IPC、disk I/O與TCP/IP通訊傳輸處理能力，可作為相關效能評估參考；實際上，仍應該以應用系統測試當作主要效能參考依據。此次測試驗證經驗分享如下：

1. vNonStop與實際硬體配置有高度相關性，VM會有影響，但採用新一代的硬體技術可提高效能。
2. NS7採用56Gbps FDR技術，vNonStop採用40Gbps RoCE (RDMA over Converged Ethernet)技術，雖然vNonStop低於NS7，但並無明顯影響。
3. 此次測試結果，Disk I/O會是採用vNonStop要調校的重點，vNonStop不具備NS7的write cache enable (WCE)功能，若採用all flash storage，可有效提升效能、降低影響。
4. 此次測試結果符合HPE公佈的效能比較數據。

參考資料

1. Navneet Aurora, "Performance best practices for vNonStop", 2017 NonStop TBC
2. Navneet Aurora, "NonStop 2018 Performance Update", 2018 NonStop TBC