Donnerstag Mrz 27, 2014

Ein paar Gedanken zu Single Thread Performance

Eines werde ich immer wieder gefragt: Wie misst man Single Thread Performance ?

So gerne ich auch wollte, die Antwort ist leider nicht so einfach wie die Frage.  Und leider auch ein wenig laenger.

Selbst die Definition von Single Thread Performance ist nicht immer die gleiche, weswegen ich damit anfangen moechte.  In diesem Blog ist Single Thread Performance die Menge an Arbeit die eine Software, die als einzelner Instruktions-Strom ablaeuft, in einer gewissen Zeit erledigt.

Das alles dient natuerlich dazu, die Leistung (schon wieder ein schwammiger Begriff..) eines Computersystems, oder manchmal einer Komponente davon, in Bezug auf die zu erwartende Single Thread Performance zu bewerten.

Genug der Vorrede, was uns jetzt interessiert sind die Moeglichkeiten, Single Thread Performance zu messen und natuerlich zu vergleichen.

Das erste, was einem hierzu einfaellt ist ein kleines Testprogramm.  Irgend etwas, von dem wir wissen dass es single threaded  ist und eine Weile dauert.  Je nachdem, was man im taeglichen Leben so macht, koennte das ein kleines Shell-Skript sein, das von 1 bis 1 Million zaehlt, ein SQL-Loop der Fibonacci-Zahlen berechnet oder ein kleines Programm zur Erzeugung kryptographischer Hashes.  Aber bekommen wir damit, was wir wirklich wollen - ein zuverlaessiges Mass der allgemeinen Single Thread Performance eines Systems?  Immerhin sind die Anforderungen all dieser Micro-Benchmarks sehr unterschiedlich.  Manche bevorzugen grosse Caches um die Memory-Latenz zu verstecken.  Andere brauchen hohen Memory-Durchsatz, wieder andere skalieren einfach mit der CPU-Taktrate.  Wie wuerden wir daher die allgemeine Single Thread Leistung eines Systems fuer diese sehr unterschiedlichen Anforderungen bewerten?  Hier ein Beispiel.  Das Diagram zeigt die Leistung verschiedener Tests einer kleinen Testsuite, die ich auf jedem SPARC-System laufen lasse, das ich in die Finger bekomme.  Was die Tests machen, ist nicht interessant.  Wichtig ist, dass sie alle single threaded laufen und nur CPU-gebunden sind

Folgendes ist dabei wichtig:

  1. Test 1 scheint sehr cache-freundlich zu sein - die 3 CPUs mit Caches groesser als 8MB liegen deutlich vorn.  Auch scheint dieser Test von Cache mehr zu profitieren als von Taktrate, da die 1.8 GHz CPU knapp vor der 2.66 GHz CPU liegt. 
  2. All die anderen Tests skalieren ungefaehr mit der Taktrate, das 3.6 GHz System liegt daher vorn.
  3. Es gibt kein festes Verhaeltnis von Leistung und Taktrate.  In Test 1 liegen alle Ergebnisse sehr nahe beinander, waehrend die Unterschiede in Tests 3 und 4 stark schwanken.

Das alles fuehrt letzten Endes zu der Erkenntnis: Single Thread Performance haengt in erster Linie von der Anwendung und den Daten ab - es gibt keine allein selig machende Antwort.  Das sollte natuerlich keine Ueberraschung sein, letztlich ist das bei jedem Benchmark so.  Bei der Bewertung von Single Thread Performance ist es jedoch besonders wichtig, da hier die Unterschiede besonders stark zu Tage treten.  Ein letzter Blick auf das obige Diagramm:  In Test 1 ist das 2.66 GHz System ca. 1/3 schneller als das 2.85 GHz System, und ungefaehr gleich schnell wie das mit 1.8 GHz.  Gemaess Tests 2 und 3 jedoch ist das 1.8 GHz System deutlich schneller als das 2.66 GHz System, aber alle anderen sind schneller als diese beiden.  Das Problem bei der ganzen Sache ist: Man weiss nie, welchen Fall man mit dem jeweils bevorzugten Testprogramm gerade erwischt.  Egal was man testet, egal wie die Resultate ausfallen, es ist zumindest sehr schwierig, damit Performancevorhersagen zu treffen.

Aber vielleicht helfen ja die "offiziellen" Benchmarks weiter.  Der einzige einigermassen relevante, der sich (noch) mit Single Thread Performance beschaeftigt ist SPECcpu2006.  Der Einfachheit halber beschraenke ich mich in dieser Betrachtung auf CINT2006.  Es gibt zwei Varianten davon, den single threaded SPECint_2006 und die Durchsatzvariante SPECint_rate2006.  Da uns Single Thread Performance interessiert, ist SPECint_2006 die natuerliche Wahl.  Leider gibt es auch hier zwei Probleme:
  1. SPECint_2006 ist nicht wirklich single threaded.  Einige der Teilbenchmarks koennen von modernen Compilern sehr gut parallelisiert werden.  Das wird von den Benchmark-Regeln erlaubt und natuerlich oft benutzt.
  2. Nicht alle Hersteller veroeffentlichen SPECint_2006.  Es gibt sehr viele Veroeffentlichungen von SPECint_rate2006 aber sehr viel weniger Veroeffentlichungen der entsprechenden single thread Variante des gleichen Systems.

Wegen dieser Probleme scheint auch SPEC CPU2006 nicht die Antwort auf unsere Frage zu liefern.  Es gibt jedoch viele die meinen, dieses Problem umgehen zu koennen.  Sie argumentieren ungefaehr so:

"SPECint_rate2006 ist nichts anderes als ein paralleler Lauf vieler Kopien von SPECint_2006 auf einem groesseren System.  Wenn ich also die Single Thread Performance dieses Systems wissen moechte, muss ich einfach nur das SPECint_rate2006 Ergebnis durch die Anzahl der CPU Threads oder evtl. durch die Anzahl der verwendeten Kopien, die in der Veroeffentlichung dokumentiert sind teilen, um das Single Thread Ergebnis zu bekommen."

Das klingt eigentlich ganz einfach.  Aber funktioniert es?  Das laesst sich anhand einiger Beispiele ueberpruefen, bei denen es gluecklicher Weise Ergebnisse fuer SPECint_2006 und SPECint_rate2006 gibt.  Um die Betrachtung einfach zu halten, werde ich hier nur den Sub-Benchmark perlbench betrachten, nicht das Gesamtergebnis.  Wer moechte, kann das gerne mit anderen Sub-Benchmarks ueberpruefen.

System SPECint_2006 perlbench SPECint_rate2006 perlbench Number of copies SPECint_rate2006 perlbench / Anzahl der Kopien
Genauigkeit der Single Thread Schaetzung
M3000 16.4 83.5 8 10.4 64%
Power780 4.14 GHz 28.1 1120 128 8.75 31%
Sun Fire X4-2
(Intel Xeon E5-2697 v2 2.7GHz)
41
894
96 9.3
23%

Alle diese Werte sind von spec.org vom 17. Maerz 2014.  Die jeweiligen Werte sind mit ihren Gesamt-Veroeffentlichungen auf spec.org verlinkt.

Es wird sehr deutlich, dass eine Abschaetzung der Single Thread Performance mit diesem einfachen Vorgehen nicht funktioniert.  Warum nicht?  Weil die heutigen CPUs alle multi-threading CPUs sind.  Sie haben nicht nur alle mehrere Kerne, die sich L2 oder L3 Caches und die Memory-Bandbreite teilen.  Sie haben darueber hinaus mehrere Threads, die sich einen Kern teilen.  Der Sinn dieser Threads liegt in einer hoeheren Kernauslastung:  Ein einzelner Thread ist nicht in der Lage, die modernen, schnell laufenden Kerne auch nur annaehernd auszulasten, hauptsaechlich weil die Memory-Latenz mit der Entwicklung der CPU-Taktraten nicht schrittgehalten hat.  Das bedeutet, dass ein zweiter, dritter oder vierter Thread in der Lage ist, zusaetzliche Arbeit zu verrichten ohne die anderen auf diesem Kern laufenden Threads wesentlich zu beeinflussen.  Natuerlich gibt es den Punkt, ab dem der Kern im Wesentlichen ausgelastet ist und daher die zusaetzliche Arbeit, die durch weitere Threads ausgefuehrt wird, mit zunehmender Threadanzahl abnehmen wird.  Das Diagram rechts stellt diesen Zusammenhang idealisiert dar.  Je nach Charakteristik der Rechenlast variiert die optimale Anzahl von Threads zwischen 1 und 8.  Das ist normal und im taeglichen Betrieb eines Rechenzentrums liefern diese CPUs daher hervorragenden Durchsatz.  Allerdings ist es fuer die Kapazitaetsplanung manchmal eine Herausforderung.  Im Falle einer Benchmark-Konfiguration fuer einen Durchsatz-Benchmark wie SPECint_rate2006 jedoch ist maximaler Durchsatz das einzige Ziel.  Daher sind auch die bspw. 2%, die ein weiterer Thread zum Gesamtergebnis noch beitraegt willkommen.  Durchsatz-Benchmarks wie SPECint_rate2006 oder SAP SD 2 Tier werden fuer maximalen Durchsatz optimiert. 

Das bedeutet jedoch zwingend, dass die durchschnittliche Leistung pro Thread deutlich unter der potentiellen Maximalleistung eines Threads liegt.  Und deswegen kann dieser Durchschnitt nicht zur Bewertung der Single Thread Performance herangezogen werden.

Aber welchen anderen Ausweg gibt es?  Hier hilft eine Rueckbesinnung auf das, was wir wirklich wissen wollen.  Single Thread Performance ist ja kein Wert an sich.  Sie hat einen Zweck.  In den meisten Faellen geht es um die Antwortzeit einer Anwendung - Antwortzeit, die unsere Erwartungen erfuellt oder unterschreitet.  Gluecklicher Weise gibt es einen Benchmark, der genau diese Anforderungen stellt:  SPECjbb2013.  Nun weiss ich natuerlich, dass dieser Benchmark sich speziell mit den Anforderungen an einen Application Server befasst.  Was sich stark von denen an bspw. ein Datawarehouse unterscheidet.  Nichts desto Trotz liefert er uns zuverlaessige Hinweise ueber die Single Thread Performance und, noch wichtiger, liefert er uns Hilfen zum Verstaendnis von Single Thread Performance im Vergleich verschiedener Systeme (wenn denn Ergebnisse vorhanden sind...)

Daher also nun ein kurzer Blick auf SPECjbb2013 und wie dieser Benchmark uns vielleicht helfen kann, unsere Frage zu beantworten:

Die Ergebnisse von SPECjbb2013 werden in zwei Werten gemessen:  max-jOPS und critical-jOPS.  max-jOPS ist dabei ein reiner Durchsatz-Wert, der diese Diskussion nicht weiter bringt.  critical-jOPS hingegen ist "a metric that measures critical throughput under service level agreements (SLAs) specifying response times ranging from 10ms to 500ms." (Zitat aus der Benchmark Beschreibung von SPEC.)  Es wird also Durchsatz unter einer Antwortzeiten-Bedingung gemessen.  Damit entsteht ein hoher Druck sowohl auf das System als auch auf die Benchmark-Teams.  Sie muessen das System fuer die sehr realistische Anforderung optimieren, niedrig-latente Antworten bei gleichzeitig hohem Durchsatz zu liefern.  Wie hilft uns das nun auf unserer Suche nach einem Vergleich der Single Thread Performance weiter?  Nun, angenommen wir haben zwei Systeme mit vergleichbarer Konfiguration und Preis.  System A liefert 10000 max-jOPS und 5000 critical-jOPS.  System B liefert 7500 max-jOPS und 6000 critical-jOPS.  System A schafft also einen hoeheren Durchsatz, allerdings nur, solange wir die Antwortzeiten ignorieren.  Der Durchsatz mit System B ist dagegen nicht so hoch, das System schafft jedoch mehr critical-jOPS als System A.  Das ist fuer uns ein Hinweis, dass die Single Thread Performance von System B besser ist als die von System A - es schafft einen hoeheren Durchsatz unter Antwortzeit-Bedingungen.  Zugegeben, auch das ist nicht die "allein selig machende" Antwort auf die Frage nach der absoluten Single Thread Performance, die wir evtl. gesucht haben.  Eine Aussage der Art "System A hat eine 3x hoehere Single Thread Performance als System B" wird es nicht geben.  Das liegt u.A. daran, dass Durchsatz und die Art und Weise wie ein System skaliert und mit einer hoch skalierenden Last umgeht eine grosse Rolle in diesem Benchmark spielt.  Es ist jedoch ein sehr realistisches Szenario das uns einige belastbare Hinweise gibt, was wir bzgl. der Single Thread Performance von verschiedenen Maschinen erwarten koennen.  Wie mit jedem anderen Benchmark auch, muessen diese Schlussfolgerungen natuerlich spezifisch fuer die jeweilige Anwendung, die verwendeten Daten, die Test-Umstaende und aehnliches sein.  Aber SPECjbb2013 ist ein gutest Beispiel dafuer, wie man Hinweise auf Single Thread Performance bekommen kann.

Eine letzte Bemerkung zu SPECjbb2013:  Die Benchmark Teams der verschiedenen Hersteller fangen gerade erst an, diesen neuen Benchmark zu verstehen.  So gibt es bspw. 3 Resultate fuer die Oracle SPARC T5-2, mit critical-jOPS Werte von 23334 bis 43963.  Das macht deutlich, dass man hier vorsichtig vorgehen sollte, moechte man nicht Aepfel mit Birnen vergleichen.  Der Loewenanteil an diesen Unterschieden ist auf die verwendete Java-Version zurueck zu fuehren.  Das erste Ergebnis wurde mit JDK 7u17 erzielt, das zweite, 1.89x bessere mit dem kuerzlich angekuendigten Java 8 JDK.  Das zeigt nicht nur, dass man bei Vergleichen die Software Version beruecksichtigen muss sondern auch, wie Vorteilhaft es sein kann, eine neue Version einzusetzen.  Gluecklicher Weise gibt es zunehmend mehr Einreichungen fuer diesen Benchmark, so dass es in Zukunft hoffentlich einfacher wird, Vergleiche anzustellen.

Geschafft - das war eine etwas lange Antwort auf eine kurze Frage...  Fuer all diejenigen, die noch mehr wissen moechte, hier noch ein paar Vorschlaege:

Vielen Dank an Ruud van der Pas und Patrick McGehearty fuer Ihre Beitraege zu diesem Eintrag!

Benchmark Disclosures:
SPEC and the benchmark names SPECjbb2013 and SPECint are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Results as of March 17, 2014 from www.spec.org

Dienstag Okt 01, 2013

CPU-DR fuer Zonen

In meinem letzten Beitrag habe ich beschrieben, wie man die Memory-Konfiguration einer Zone im laufenden Betrieb veraendert.  Die naheliegende Frage ist natuerlich, ob das auch mit einer eventuellen CPU-Begrenzung funktioniert.  Die Antwort lautet natuerlich "Ja".

Manch einer wird sich fragen, warum das ueberhaupt notwendig ist, kann man Zonen doch bspw. mit dem Fair-Share Scheduler ganz hervoragend mit CPU versorgen und gleichzeitig unter Kontrolle halten.  Es gibt jedoch auch Gruende, Zonen mit exklusiven CPUs auszustatten - Lizenzierung oder  SLAs, die eine eher physische Partitionierung der Resourcen vorschreiben.  In solchen Faellen werden Zonen mit einer festen Anzahl von CPUs (oder vielmehr Strands) konfiguiert.  Und dann kann es natuerlich auch wuenschenswert sein, diese Konfiguration zu aendern, ohne die Zone dabei zu booten.  Wie das geht, soll hier beschrieben werden.

Grundsaetzlich gibt es zwei Moeglichkeiten, eine Zone mit einer festen Anzahl von CPUs zu betreiben.  Die klassische ist ein Resource Pool mit einem dazu gehoerenden Prozessorset, an den die Zone gebunden wird.  Eleganter geht das mit der Einstellung "dedicated-cpu" direkt in der Zonenkonfiguration.  In diesem zweiten Fall wird beim Start der Zone ein temporaerer Pool angelegt.  D.h. in beiden Faellen ist die Umsetzung die gleiche.  Und damit ist auch klar, wie die Loesung in beiden Faellen aussieht:  Die Konfiguration des Pools wird geaendert.  In der klassischen Variante ist diese Aenderung persistent.  In der zweiten Variante muss zusaetzlich die Konfiguration der Zone angepasst werden, damit die neue Anzahl von CPUs auch nach einem Zonen-Neustart erhalten bleibt.

Wird eine Zone mit "dedicated-cpu" konfiguriert, wird beim Start der Zone ein temporaerer Pool angelegt.  Dieser, und auch das dazu gehoerende Prozessorset, heisst idR. SUNWtmp_<zonenname>.  Das weitere Vorgehen ist damit fuer beide Faelle gleich:

Nehmen wir an, unsere Zone heisst orazone und hat derzeit 1 CPU.  Sie soll auf 2 CPUs erweitert werden.  Die aktuelle Pool-Konfiguration sieht wie folgt aus:

root@benjaminchen:~# pooladm                

system default
	string	system.comment 
	int	system.version 1
	boolean	system.bind-default true
	string	system.poold.objectives wt-load

	pool pool_default
		int	pool.sys_id 0
		boolean	pool.active true
		boolean	pool.default true
		int	pool.importance 1
		string	pool.comment 
		pset	pset_default

	pool SUNWtmp_orazone
		int	pool.sys_id 5
		boolean	pool.active true
		boolean	pool.default false
		int	pool.importance 1
		string	pool.comment 
		boolean	pool.temporary true
		pset	SUNWtmp_orazone

	pset pset_default
		int	pset.sys_id -1
		boolean	pset.default true
		uint	pset.min 1
		uint	pset.max 65536
		string	pset.units population
		uint	pset.load 687
		uint	pset.size 3
		string	pset.comment 

		cpu
			int	cpu.sys_id 1
			string	cpu.comment 
			string	cpu.status on-line

		cpu
			int	cpu.sys_id 3
			string	cpu.comment 
			string	cpu.status on-line

		cpu
			int	cpu.sys_id 2
			string	cpu.comment 
			string	cpu.status on-line

	pset SUNWtmp_orazone
		int	pset.sys_id 2
		boolean	pset.default false
		uint	pset.min 1
		uint	pset.max 1
		string	pset.units population
		uint	pset.load 478
		uint	pset.size 1
		string	pset.comment 
		boolean	pset.temporary true

		cpu
			int	cpu.sys_id 0
			string	cpu.comment 
			string	cpu.status on-line
Wir sehen in der Definition von pset SUNWtmp_orazone, dass CPU #0 diesem zugeordnet ist. Um den Pool um CPU #1 zu erweitern, sind folgende Kommandos notwendig:
root@benjaminchen:~# poolcfg -dc 'modify pset SUNWtmp_orapset \
                     (uint pset.max=2)' 
root@benjaminchen:~# poolcfg -dc 'transfer to pset \
                     orapset (cpu 1)'

Um umgekehrt diese CPU wieder aus dem Pool zu entfernen, diese Kommandos:

root@benjaminchen:~# poolcfg -dc 'transfer to pset pset_default \
                     (cpu 1)'
root@benjaminchen:~# poolcfg -dc 'modify pset SUNWtmp_orapset \
                     (uint pset.max=1)' 

Nun bleibt nur noch, die korrekte Anzahl von CPUs fuer den naechsten Zonen-Neustart in die Zonenkonfiguration einzutragen.

Fuer den Fall eines eigenen Pools fuer die Zone (klassische Variante) ist in diesem Verfahren lediglich der entsprechende Poolname zu verwenden.

Literatur:

Montag Aug 19, 2013

Memory-DR fuer Zonen

Zonen bieten unter Anderem die Moeglichkeit, den Hauptspeicher zu begrenzen.  Das geht idR. mit dem Zonen-Parameter "capped-memory", bei dem man die drei Werte "physical", "swap" und "locked" jeweils einzeln setzen kann.  "Physical" entspricht dabei der Resource-Control "zone.max-rss", also dem tatsaechlich belegten Hauptspeicher.  "Swap" entspricht "zone.max-swap" - dem belegten Swapspace und "locked" entspricht "zone.max-locked-memory", dem nicht pagebaren Speicher, typischerweise sind das shared memory Segmente.  Swap und Locked Memory sind dabei recht harte Grenzen, beim physischen Speicher ist es etwas "weicher".   Der physische Speicher wird durch rcapd ueberwacht, der ggf. versucht, Speicherseiten jenseits der erlaubten Menge auf das Swapdevice auszulagern.  Je nach Aktivitaet der Prozesse, die diesen Speicher verwenden, ist das mehr oder weniger erfolgreich, hat aber in jedem Fall zur Folge, dass diese Prozesse durch Paging stark beeintraechtigt werden.

Aendert man diese Werte mittels zonecfg, werden die neuen Werte erst nach einem Neustart der Zone wirksam.  Wirklich dynamisch, wie man das z.B. bei LDoms gewohnt ist, ist das nicht.  Es geht aber auch anders, wie ich an einem kleinen Beispiel zeigen moechte:

Gegeben sei eine kleine Zone, deren Speicherkonfiguration wie folgt aussieht:

root@benjaminchen:~# zonecfg -z orazone info capped-memory
capped-memory:
    physical: 512M
    [swap: 256M]
    [locked: 512M]

Um diese Werte im Betrieb zu aendern, muss an zwei verschiedenen Stellen eingegriffen werden.  Fuer den physischen Speicher beim rcapd, der diesen verwaltet.  Fuer swap und locked memory mit dem normalen Resource Control Kommando prctl.  Um also bspw. alle drei Grenzen zu verdoppeln, brauche ich folgende Kommandos:

root@benjaminchen:~# prctl -n zone.max-swap -v 512m -r -i zone orazone
root@benjaminchen:~# prctl -n zone.max-locked-memory -v 1g -r -i zone orazone
root@benjaminchen:~# rcapadm -z orazone -m 1g

Diese neuen Werte werden sofort, bzw. nach dem naechsten Rekonfigurations-Intervall des rcapd wirksam. Dieses kann man ebenfalls mit rcapadm veraendern. Wichtig ist dabei, dass diese Aenderungen nicht persistent sind. D.h. fuer den naechsten Zonen-Neustart gelten die Werte, die mittels zonecfg gesetzt wurden. Will man beides - persistente Aenderung und sofortige Wirkung, muss man an beiden Stellen eingreifen.

Literatur:

  • Solaris Admin Guide:
    http://docs.oracle.com/cd/E19683-01/817-1592/rm.rcapd-1/index.html

Donnerstag Jul 04, 2013

What's up with LDoms: Eine Artikel-Reihe zum Thema Oracle VM Server for SPARC

Unter dem Titel "What's up with LDoms" habe ich soeben den ersten Artikel einer ganzen Reihe veroeffentlicht.  Ziel der Artikelreihe ist es, das vollstaendige Feature-Set der LDoms zu betrachten.  Da das ganze recht umfangreich ist, werde ich hier von der Zweisprachigkeit abweichen und die Artikel ausschliesslich auf Englisch verfassen.  Ich bitte hierfuer um Verstaendnis.

Den ersten Artikel gibt es hier: What's up with LDoms: Part 1 - Introduction & Basic Concepts

Viel Spass beim Lesen!

2012-07-13 Update:

2012-11-06 Update:

2013-07-04 Update:

Montag Jun 24, 2013

Das T5-4 TPC-H Ergebnis naeher betrachtet

Inzwischen haben vermutlich viele das neue TPC-H Ergebnis der SPARC T5-4 gesehen, das am 7. Juni bei der TPC eingereicht wurde.  Die wesentlichen Punkte dieses Benchmarks wurden wie gewohnt bereits von unserer Benchmark-Truppe auf  "BestPerf" zusammengefasst.  Es gibt aber noch einiges mehr, das eine naehere Betrachtung lohnt.

Skalierbarkeit

Das TPC raet von einem Vergleich von TPC-H Ergebnissen in unterschiedlichen Groessenklassen ab.  Aber auch innerhalb der 3000GB-Klasse ist es interessant:

  • SPARC T4-4 mit 4 CPUs (32 Cores mit 3.0 GHz) liefert 205,792 QphH.
  • SPARC T5-4 mit 4 CPUs (64 Cores mit 3.6 GHz) liefert 409,721 QphH.

Das ist nicht ganz 100% Skalierbarkeit, wenn man davon ausgeht, dass die doppelte Anzahl Kerne das doppelte Ergebnis liefern sollte.  Etwas anspruchsvoller, koennte man natuerlich auch einen Faktor von 2.4 erwarten, wenn man die hoehere Taktrate mit beruecksichtigt.   Da das TPC keine Schaetzungen und andere Zahlenspielereien erlaubt, ueberlasse ich das dem Leser.  Jetzt jedoch ein Blick auf einige Details, die eine moegliche Erklaerung liefern koennen:

Plattenspeicher

Im Bericht auf BestPerf und auch im Full Disclosure Report der TPC stehen einige interessante Details zum Plattenspeicher und der Konfiguration.   In der Konfiguration der SPARC T4-4 wurden 12 2540-M2 Arrays verwendet, die jeweils ca. 1.5 GB/s Durchsatz liefert, insgesamt also eta 18 GB/s.  Dabei waren die Arrays offensichtlich mit jeweils 2 Kabeln pro Array direkt an die 24 8GBit FC-Ports des Servers angeschlossen.  Mit den 2x 8GBit Ports pro Array koennte man so ein theoretisches Maximum von 2GB/s erreichen.  Tatsaechlich wurden 1.5GB/s geliefert, was so ziemlich dem realistischen Maximum entsprechen duerfte.

Fuer den Lauf mit der SPARC T5-4 wurden doppelt so viele Platten verwendet.  Dafuer wurden die 2540-M2 Arrays mit je einem zusaetzlichen Plattentray erweitert.  Mit dieser Konfiguration wurde dann (laut BestPerf) ein Maximaldurchsatz von 33 GB/s erreicht - nicht ganz das doppelte des SPARC T4-4 Laufs.  Um tatsaechlich den doppelten Durchsatz (36 GB/s) zu liefern, haette jedes der 12 Arrays 3 GB/s ueber seine 4 8GBit Ports liefern muessen.  Im FDR stehen nur 12 dual-port FC HBAs, was die Verwendung der Brocade FC Switches erklaert: Es wurden alle 4 8GBit ports jedes Arrays an die Switches angeschlossen, die die Datenstroeme dann in die 24 16GBit HBA ports des Servers buendelten.  Diese Konfiguration liefert ein theoretisches Maximum von 48x8GBbit FC Bandbreite von den Arrays an die 24 FC Ports des Servers.  Das theoretische Maximum jedes Storage-Arrays waere nun 4 GB/s.  Wenn man jedoch den Protokoll- und "Realitaets"-Overhead mit einrechnet, sind die tatsaechlich gelieferten 2.75 GB/s gar nicht schlecht.  Mit diesen Zahlen im Hinterkopf ist die Verdopplung des SPARC T4-4 Ergebnisses eine gute Leistung - und gleichzeitig eine moegliche Erklaerung, warum nicht bis zum 2.4-fachen skaliert wurde.  Aber natuerlich koennte es auch andere Gruende wie bspw. Software-Skalierbarkeit geben, die hier eine Rolle spielten.

Nebenbei bemerkt: Weder die SPARC T4-4 noch die SPARC T5-4 hatten in der gemessenen Konfiguration irgendwelche Flash-Devices.

Mitbewerb

Seit die T4 Systeme auf dem Markt sind, bemuehen sich unsere Mitbewerber redlich darum, ueberall den Eindruck zu hinterlassen, die Leistung des SPARC CPU-Kerns waere weiterhin mangelhaft.  Auch scheinen sie ueberzeugt zu sein, dass (ueber)grosse Caches und hohe Taktraten die einzigen Schluessel zu echter Server Performance seien.  Wenn ich mir nun jedoch die oeffentlichen TPC-H Ergebnisse ansehe, sehe ich dies:

TPC-H @3000GB, Non-Clustered Systems
System QphH
SPARC T5-4
3.6 GHz SPARC T5
4/64 – 2048 GB
409,721.8
SPARC T4-4
3.0 GHz SPARC T4
4/32 – 1024 GB
205,792.0
IBM Power 780
4.1 GHz POWER7
8/32 – 1024 GB
192,001.1
HP ProLiant DL980 G7
2.27 GHz Intel Xeon X7560
8/64 – 512 GB
162,601.7

Kurz zusammengefasst: Mit 32 Kernen (mit 3 GHz und 4MB L3 Cache), liefert die SPARC T4-4 mehr QphH@3000GB ab als IBM mit ihrer 32 Kern Power7 (bei 4.1 GHz und 32MB L3 Cache) und auch mehr als HP mit einem 64 Kern Intel Xeon System (2.27 GHz und 24MB L3 Cache).  Ich frage mich, wo genau SPARC hier mangelhaft ist?

Nun koennte man natuerlich argumentieren, dass beide Ergebnisse nicht gerade neu sind.  Nun, in Ermangelung neuerer Ergebnisse kann man ja mal ein wenig spekulieren:

IBMs aktueller Performance Report listet die o.g. IBM Power 780 mit einem rPerf Wert von 425.5.  Ein passendes Nachfolgesystem mit Power7+ CPUs waere die Power 780+ mit 64 Kernen, verfuegbar mit 3.72 GHz.  Sie wird mit einem rPerf Wert von  690.1 angegeben, also 1.62x mehr.  Wenn man also annimmt, dass Plattenspeicher nicht der limitierende Faktor ist (IBM hat mit 177 SSDs getestet, sie duerfen das gerne auf 400 erhoehen) und IBMs eigene Leistungsabschaetzung zugrunde legt, waere IBM dennoch nicht in der Lage, die Leistung des Power7 Systems zu verdoppeln.  Und sie wuerden ja mehr als das brauchen, um an die Leistung der T5-4 heran zu kommen.  Das ist insbesondere in der von IBM so geschaetzten "per core" Metric schmerzlich.

In der x86-Welt sieht es nicht besser aus.  Leider gibt es von Intel keine so praktischen rPerf-Tabellen.  Daher muss ich hier fuer eine Schaetzung auf SPECint_rate2006 zurueckgreifen.  (Ich bin kein grosser Fan von solchen Kreuz- und Querschaetzungen.  Insb. SPECcpu ist nicht besonders geeignet, um Datenbank-Leistung abzuschaetzen, da fast kein IO im Spiel ist.)  Das o.g. HP System wird bei SPEC mit 1580 CINT2006_rate gelistet.  Das bis einschl. 2013-06-14 beste Resultat fuer den neuen Intel Xeon E7-4870 mit 8 CPUs ist 2180 CINT2006_rate.  Das ist immerhin 1.38x besser.  (Wenn man nur die Taktrate beruecksichtigen wuerde, waere man bei 1.32x.)  Hier weiter zu rechnen, ist muessig und ich ueberlasse das gern dem Leser.  Die Ergebnisse sind fuer x86 nicht gerade ermutigend...

Natuerlich sind IBM oder HP herzlich eingeladen, diese Werte zu widerlegen.  Aber stand heute warte ich noch auf aktuelle Benchmark Veroffentlichungen in diesem Datensegment.

Was koennen wir also zusammenfassen?

  • Es gibt einige Hinweise, dass der Plattenspeicher der begrenzende Faktor sein koennte, der die SPARC T5-4 daran hinderte, auf jenseits von 2x zu skalieren
  • Der Mythos, dass SPARC Kerne keine Leistung bringen, ist genau das - ein Mythos.  Wie sieht es umgekehrt eigentlich mit einem TPC-H Ergebnis fuer die Power7+ aus?
  • Cache ist nicht der magische Performance-Schalter, fuer den ihn manche Leute offenbar halten.
  • Ein System, eine CPU-Architektur und ein Betriebsystem jenseits einer gewissen Grenze zu skalieren ist schwer.  In der x86-Welt scheint es noch ein wenig schwerer zu sein.

Was fehlt?  Nun, das Thema Preis/Leistung ueberlasse ich gerne den Verkaeufern ;-)

Und zu guter Letzt: Nein, ich habe mich nicht ins Marketing versetzen lassen.  Aber manchmal kann ich mich einfach nicht zurueckhalten...


Disclosure Statements

The views expressed on this blog are my own and do not necessarily reflect the views of Oracle.

TPC-H, QphH, $/QphH are trademarks of Transaction Processing Performance Council (TPC). For more information, see www.tpc.org, results as of 6/7/13. Prices are in USD. SPARC T5-4 409,721.8 QphH@3000GB, $3.94/QphH@3000GB, available 9/24/13, 4 processors, 64 cores, 512 threads; SPARC T4-4 205,792.0 QphH@3000GB, $4.10/QphH@3000GB, available 5/31/12, 4 processors, 32 cores, 256 threads; IBM Power 780 QphH@3000GB, 192,001.1 QphH@3000GB, $6.37/QphH@3000GB, available 11/30/11, 8 processors, 32 cores, 128 threads; HP ProLiant DL980 G7 162,601.7 QphH@3000GB, $2.68/QphH@3000GB available 10/13/10, 8 processors, 64 cores, 128 threads.

SPEC and the benchmark names SPECfp and SPECint are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Results as of June 18, 2013 from www.spec.org. HP ProLiant DL980 G7 (2.27 GHz, Intel Xeon X7560): 1580 SPECint_rate2006; HP ProLiant DL980 G7 (2.4 GHz, Intel Xeon E7-4870): 2180 SPECint_rate2006,

Mittwoch Jun 12, 2013

Den root pool erweitern

Zwischendurch mal ein wenig Laptop-Erfahrung...  Ich habe endlich entschieden, dieses zweite OS von der Platte zu verbannen (Ich hatte es so selten benutzt, dass ich regelmaessig das Passwort zuruecksetzen musste...).  Der Ertrag waren 50g wertvoller Laptop-Plattenplatz - gluecklicher Weise an der richtigen Stelle auf der Platte.  In der Theorie muesste ich also nur die Solaris-Partition erweitern, ZFS Bescheid sagen und den Platz geniessen.  Aber natuerlich gibt es da so verschiedene kleine Fallen.

Um Verwirrung vorzubeugen - es geht hier um x86.  Bei einem normalen SPARC Server hat man die Probleme, fuer die ich hier Loesungen beschreibe gar nicht.

Erste Lektion: Man sollte nicht versuchen, mit fdisk die Partition zu veraendern solange Solaris darauf noch laeuft.  Das funktioniert zwar, aber es gibt freundlichere Varianten des Shutdowns.  (Was hier passiert ist, dass fdisk nicht nur die Partition neu anlegt, sondern auch ein dazu passendes Label schreibt.  Das bedeutet allerdings, dass ZFS den Slice fuer den rpool nicht mehr findet.  Und das wiederum fuehrt zu einem sehr introvertierten Solaris...)  Richtig macht man das, indem man von irgendetwas anderem bootet (PXE, USB, DVD, etc) und dann die Partition veraendert.  Danach nicht vergessen, den Slice fuer den ZFS pool wieder anzulegen.  Wichtig dabei ist, dass dieser Slice wieder mit genau dem gleichen Zylinder anfaengt.  Die Laenge ist natuerlich eine andere.  (Ich zumindest musste das so machen, da  mein rpool in s0 lag.)

Danach ging es weiter wie im Handbuch:  Solaris booten und entweder  "zpool set autoexpand=on rpool" oder zpool online -e rpool c0t0d0s0" und schon waren da 50g mehr Platz.

Habe ich vergessen zu erwaehnen, dass ich doch tatsaechlich vor all dem ein volles Backup gemacht habe?  Ich werde doch langsam alt...

Donnerstag Apr 04, 2013

Ein paar Bemerkungen zur T5

Inzwischen wird fast jeder die Ankündigung der neuen T5 und M5 Systeme gesehen haben.  Ich möchte hier nichts wiederholen, aber doch ein paar erste Gedanken dazu loswerden.  Meine Gedanken, wohlgemerkt, nicht notwendiger Weise die von Oracle.

Bei der Ankündigung war es recht offensichtlich, dass wir in Zukunft noch mehr Freude am Wettbewerb mit IBM haben werden.  Ich werde mich an diesem Krieg der Worte nicht beteiligen sondern nur auf eine sehr lesenswerte Zusammenfassung (der bisherigen Scharmützel) hinweisen, die man bei Forbes findet.  Die zwei Minuten Lesezeit lohnen sich - ich finde es sehr interessant, wie IBM plötzlich das Interesse an Performance verliert...

Da ein Großteil der Aufmerksamkeit die die Ankündigung erregt hat sich auf Performance-Behauptungen bezieht, möchte ich hier einfach eine knappe, übersichtliche Zusammenfassung der gebräuchlicheren Benchmarks angeben, die wir veröffentlicht haben.  Vergleiche mit anderen Systemen überlasse ich anderen - ich will niemanden den Spass nehmen ;-)

Es gibt noch ettliche weitere Veröffentlichungen zum Thema Performance, insbesondere auf dem BestPerf blog.  Manche davon sind recht interessant, weil sie T5 mit x86 vergleichen, etwas was ich all denen empfehlen moechte, die ab und zu ihr Weltbild überdenken wollen.  Ich habe hier diejenigen aufgeführt, die meist als "unabhängig" betrachtet werden.  Nun wissen wir ja alle, dass ein Weltrekord nur so lange gilt, bis der nächste veröffentlicht wird.  Bleibt die Frage, wer der nächste sein wird.  (Wir haben ab und zu auch unsere eigenen Rekorde eingestellt...)   Und zu guter letzt möchte ich erwähnen, dass Performance ja nicht immer alles ist.  Price/Performance ist oft mindestens genauso wichtig.  Im Benchmark-Spiel kann man idR. nur Listenpreise vergleichen.  Wer Lust hat, kann sich damit ja mal amüsieren!  Larry meint dazu lediglich:   “You can go faster, but only if you are willing to pay 80% less than what IBM charges.”

Wettbewerb ist spannend, oder nicht?

Montag Jan 14, 2013

LDoms IO Best Practices & T4 Red Crypto Stack

Die DOAG Konferenz & Ausstellung 2012 war ja bereits im November.  Endlich finde ich die Zeit, die Slides zu den beiden Vortraegen auch hier zugaenglich zu machen.

  • In "LDoms IO Best Practices" geht es darum, die verschiedenen Varianten von Disk- und Netzwerk-IO darzustellen, zu vergleichen und Anhaltspunkte fuer einen optimalen Einsatz zu geben.  Der eine oder andere Performance-Hinweis ist natuerlich auch dabei.
  • In "T4 & the Red Crypto Stack" zeige ich, zusammen mit meinem Kollegen Heinz-Wilhelm Fabry, wie man Verschluesselung und andere Sicherheitsmechanismen in den verschiedenen Schichten des Red Stack benutzen kann, um eine recht gut abgesicherte Datenbank zu implementieren.

Ich hoffe, die Slides sind hilfreich und nuetzlich!

Mittwoch Nov 07, 2012

20 Jahre Solaris - 25 Jahre SPARC!

Normalerweise wiederhole ich ja nicht einfach das, was woanders schon steht.  Hier mache ich eine Ausnahme...

20 Jahre Solaris - Und wer hat die ganzen Innovationspreise bekommen?
25 Jahre SPARC - und kein bisschen muede :-)

Wie die Geschichte weiter geht, steht ganz unten auf diesen Seite - also schnell nachsehen...

Und wer's lieber als Video mag: 20 Jahre Solaris - 25 Jahre SPARC

(Kaum zu glauben, ich habe nur die ersten 4 Jahre von Solaris "verpasst".  Die Zeit vergeht wohl doch...)

Montag Sep 10, 2012

Secure Deployment of Oracle VM Server for SPARC - aktualisiert

Vor einiger Zeit hatte ich ein Papier mit Empfehlungen fuer den sicheren Einsatz von LDoms veroeffentlicht.  In der Zwischenzeit hat sich so manche veraendert - eine Aktualisierung des Papiers wurde noetig.  Neben einigen kleineren Rechtschreibkorrekturen waren auch ettliche Links veraltet oder geandert.  Der Hauptgrund fuer eine Ueberarbeitung war jedoch das Aufkommen eines zweiten Betriebsmodels fuer LDoms.  Ein einigen wenigen kurzen Worten:  Insbesondere mit dem Erfolg der T4-4 kam es immer oefter vor, dass die Moeglichkeiten zur Hardware-Partitionierung, die diese Platform bietet, genutzt wurden.  Aehnlich wie bei den Dynamic System Domains werden dabei ganze PCIe Root-Komplexe an eine Domain vergeben.  Diese geaenderte Verwendung machte eine Behandlung in diesem Papier notwendig.  Die aktualisierte Version gibt es hier:

Secure Deployment of Oracle VM Server for SPARC
Second Edition

Ich hoffe, sie ist hilfreich!

Freitag Jun 29, 2012

Oracle VM Server for SPARC Demo Videos

Gerade bin ich ueber einige recht gut gemachte Demos neuerer LDom Features gestolpert.  Man findet sie im Youtube Kanal "Oracle VM Server for SPARC".  Insbesondere die beiden Videos ueber Cross-CPU Migration und Powermanagement sind sehenswert :-)

Donnerstag Mai 24, 2012

OVM Server for SPARC 2.2 verfuegbar!

Schon laenger erwartet, ist sie jetzt da:  Die neue Version 2.2 von Oracle VM Server for SPARC. Ohne hier die Dinge nur zu wiederholen, das wichtigste in Kuerze:

Eine gute Zusammenfassung gibt es im Oracle Virtualization Blog. Zusaetzlich natuerlich:

Froehliches Virtualisieren!

Dienstag Mai 15, 2012

T4 Crypto Spickzettel

Wie man die T4 Crypto-Beschleuniger fuer Oracle TDE nutzbar macht, habe ich ja bereits in einem frueheren Beitrag erwaehnt.  Daran hat sich nichts geaendert, auch der Patch fuer Solaris 10 ist immer noch in Entwicklung.  Es gibt ja aber noch reichlich andere Verwendungsmoeglichkeiten fuer die Crypto-Hardware der T4.  Da sich die Implementierung gegenueber frueheren CPUs deutlich veraendert hat, ist auch die Verwendung und das Monitoring etwas anders geworden.  Daher hier eine kurze Zusammenfassung dieser Aenderungen:

Verwendung:

 Feature / Software consumer
 T3 und frueher*
 T4 / Solaris 10
T4 / Solaris 11
 SSH

Automatisch aktiv seit Solaris 10 5/09.

(De-) aktivieren mit der "UseOpenSSLEngine" Klausel in /etc/ssh/sshd_config

Automatisch aktiv, benoetigt Patch 147707-01

(De-) aktivieren mit der "UseOpenSSLEngine" Klausel in /etc/ssh/sshd_config

Automatisch aktiv.

(De-) aktivieren mit der "UseOpenSSLEngine" Klausel in /etc/ssh/sshd_config

 Java / JCE

Automatisch aktiv.

Konfiguration in $JAVA_HOME/jre/lib/security/java.security

Automatisch aktiv.

Konfiguration in $JAVA_HOME/jre/lib/security/java.security

Automatisch aktiv.

Konfiguration in $JAVA_HOME/jre/lib/security/java.security

 ZFS Crypto
Nicht verfuegbar
Nicht verfuegbar HW crypto automatisch aktiv, falls Dataset verschluesselt.
 IPsec

Automatisch aktiv.

Automatisch aktiv.

Automatisch aktiv.

OpenSSL

Aktiv mit "-engine pkcs11"

Requires patch 147707-01

Aktiv mit "-engine pkcs11"

Die Engine "t4" wird automatisch verwendet.  Optional "-engine pkcs11" angeben.

Pkcs11 derzeit empfohlen fuer RSA/DSA.

KSSL (Kernel SSL proxy)

Automatisch aktiv.

Automatisch aktiv.

Automatisch aktiv.

Oracle TDE

Nicht supported

Patch in Entwicklung.

Automatisch aktiv mit Oracle DB 11.2.0.3 und ASO

Apache SSL
Konfiguration mit "SSLCryptoDevice pkcs11"
Konfiguration mit "SSLCryptoDevice pkcs11"
Konfiguration mit "SSLCryptoDevice pkcs11"
Logical Domains
Crypto Units (MAUs) den Domains zuweisen.
Immer verfuegbar, keine Konfiguration notwendig.
Immer verfuegbar, keine Konfiguration notwendig.

* T1 CPUs kennen noch keine Unterstuetzung fuer symetrische Chiffren wie AES.  Anwendungen wie SSH verwenden daher auf T1 Software Crypto.

Monitoring:
  • Anders als bei T3 und frueher wird bei T4 kein Kernel-Modul wie ncp oder n2cp benoetigt.  Entsprechend ist die Crypto-Hardware weder mit kstat noch mit cryptoadm sichtbar.
  • T4 stellt jedoch Hardware Zaehler fuer Crypto-Operationen zur Verfuegung.  Diese kann man mit cpustat auswerten:
    cpustat -c pic0=Instr_FGU_crypto 5
    
  • Die Verfuegbarkeit der Engine fuer OpenSSL kann man mit dem Kommando "openssl engine" pruefen.  Die grundsaetzliche Verfuegbarkeit der Crypto-Operationen mit dem Kommando "isainfo -v".
  • Die Crypto-Operationen sind bei T4 als normale Assemblerbefehle verfuegbar.  Daher gibt es keine speziellen "Crypto Units" mehr, die bspw. mit cryptoadm verwaltbar waeren.  Aus dem gleichen Grund sieht auch der LDom Manager keine "Crypto Units".  Die Funktionalitaet ist immer und ueberall verfuegbar und muss nicht separat konfiguriert werden.  Fuer den LDom Manager sollte man dennoch den neuesten LDoms Patch 147507 installiert haben.
Weiterfuehrende Links:

Montag Mai 14, 2012

Benchware Test der T4

Es gibt einen recht gruendlichen Leistungsvergleich zwischen M5000 und T4-2, den ich jedem nur empfehlen kann der sich immer noch fragt, ob diese TPC-H Weltrekorde wirklich moeglich sind:

Den Testbericht gibt es auf der Benchware Webseite - dort unter "Benchmarks" nach T4 suchen.

Und hier natuerlich der Link zu den TPC-H Ergebnissen.  Interessant wird es bei 1000GB und 3000GB ;-)

(Nein, ich wurde nichts ins Marketing versetzt.  Ich denke nur, dass dieser Test es verdient hat auf einem Blog erwaehnt zu werden, bei dem es unter Anderem um Performance geht.)

Dienstag Apr 17, 2012

Solaris Zones: Virtualisierung beschleunigt Benchmarks!

Wenn ich mich mit Kunden ueber Virtualisierung unterhalte ist eine der ersten Fragen oft die nach dem Overhead.  Nun wissen wir ja alle, dass Virtualisierung mit Hypervisoren nicht ohne Overhead zu machen ist.  Was wir ebenfalls alle wissen sollten ist, dass es stark vom Lastprofil und dem verwendeten Hypervisor abhaengt, wie gross dieser Overhead jeweils ausfaellt.  Zwar gab es schon einige Versuche, dies in standardisierten Benchmarks zu quantifizieren.  Dennoch bleibt die Antwort auf diese Frage noch immer in den Nebeln von Marketing und Benchmark-Unschaerfe verborgen.  Erstaunen erlebe ich jedoch regelmaessig, wenn ich zu Solaris Zonen (bei Solaris 10 hiessen sie noch Container) als Alternative zur Virtualisierung mit Hypervisoren komme. Solaris Zonen sind, grob vereinfacht, nichts weiter sind als eine Menge von Unix Prozessen, abgegrenzt durch einen Regelsatz der vom Solaris Kernel durchgesetzt wird.  Daher ist es einleuchtend, dass hier nicht besonders viel Overhead anfallen kann.  Dennoch wird die Behauptung von "Zero Overhead" oft angezweifelt, gerade auch weil vielen heute Virtualisierung per Hypervisor sehr nahe ist.  Und so sehr ich die Erklaerung mit technischen Details ueberzeugend finde, so sehr verstehe ich auch, dass sehen viel besser ist als glauben.   Daher:

Die Benchmark-Teams bei Oracle sind so ueberzeugt von den Vorteilen der Solaris Zonen, dass sie diese fuer die veroeffentlichten Benchmarks verwenden.  Das Solaris Resource Management funktioniert natuerlich auch ohne Zonen, aber Zonen machen es so viel einfacher, insb. in Verbindung mit den teilweise recht komplexen Benchmark-Konfigurationen.  Es gibt zahlreiche Benchmark-Veroeffentlichungen bis zurueck in die Tage der T5440, in denen Solaris Container zur Anwendung kommen.  Einige aktuelle Beispiele, alles Weltrekorde, sind:

Die genaue verwendung der Zonen ist in der jeweiligen Benchmark-Beschreibung dokumentiert.

Darueber hinaus hat das Benchmark-Team in einem Blogeintrag beschrieben, wie sie das Solaris Resource Management und Zonen verwenden, um die Anwendungsleistung zu erhoehen.  Das verleitet fast dazu, von "negativem Overhead" zu sprechen, waere der Begriff nicht so irrefuehrend.

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