Wie testen wir?

Testumgebung

Lesern, die sich nicht intensiv mit Aufbau und Überlegungen bezüglich Testverfahren auseinander setzen möchten, empfehlen wir die folgende Seiten zu überspringen und direkt zu den Testresultaten zu springen.
 

Modell	Intel X25-E SSD	32 GByte
Mainboard	Gigabyte X38-DQ6
Chipsatz	Intel X38	1066 MHz
CPU	Intel Xeon 3060	2.4 GHz
Speicher	Corsair Dominator 9136 DDR2	2 GByte
Grafikkarte	Gigabyte GeForce 7200
Storage (System)	Maxtor	160 GByte
Betriebssysteme	Ubuntu 8.04.1 Hardy	Kernel 2.6.24-19-server
Dateisystem	XFS

Wer kennt das nicht? Man kauft sich eine Festplatte, die gemäss Spezifikationen 120 MB/s lesen soll, in den Reviews ca. 110 MB/s effektiv liefert und, sobald eingebaut, viel langsamer wirkt, als alle behauptet haben. Führt man selbst einen Test durch und kommt zu der Stelle, an der 4 KByte-Blöcke zufällig geschrieben werden, sinkt die Datenrate nicht selten auf 2 - 3 MB/s.

Wir haben uns daher entschieden, nicht die üblichen Screenshots von Testprogrammen zu liefern, sondern die Tests so durchzuführen, dass sie

• reproduzierbar,
• akkurat,
• aussagekräftig und
• vielseitig

sind.

Getestet wird grundsätzlich mit Verwendung von Caches und NCQ (diese sind im täglichen Gebrauch auch aktiviert). Die zu schreibenden Datenmengen übersteigen aber immer den im System vorhandenen Arbeitsspeicher um mindestens das Doppelte.

Aufgefallen ist, dass sich der Messfehler konstant bei etwa ±2% bewegt, bei allen Tests. Deshalb wird dieser auch nicht überall angegeben. Bei den angegebenen Testwerten handelt es sich um Durchschnittswerte.

Datenbanken hängen fundamental vom benutzten Speichersystem ab. Mit der richtigen Wahl des Speichersystems kann die Performance von Datenbanken auf einer konventionellen Festplatte deutlich gesteigert werden. Um dies aufzuzeigen benutzen wir PostgreSQL in der Verison 8.3.3 in Kombination mit dem Script pgbench.

Wir werten nach dem Test zusätzlich die S.M.A.R.T. Daten aus, um festzustellen, ob bereits Fehler gemeldet wurden und welche Informationen überhaupt gesammelt werden.

Folgende Tabelle fasst zusammen, vorauf wir bei den Tests unser Augenmerk legen:

Test	Beobachtungen
Sequential Read/Write Tests	Werden die angegebenen Werte (Spezifikationen) wirklich erreicht? Welchen Einfluss hat die Blockgrösse? Welchen Einfluss hat die Blockgrösse des Dateisystems?
Random Read/Write Tests	Wie stark ist der Einfluss auf die tdeoretisch mögliche (sequentielle) Datenrate? Welchen Einfluss hat die Blockgrösse? Welchen Einfluss hat die Blockgrösse des Dateisystems?

Linux, XFS, wieso?

Es gibt verschiedene Gründe, warum für den Test ein Betriebssystem mit Linux-Kernel verwendet wird, statt des klassischen, frisch installierten Windows XP mit allen Service Packs:

• Das Dateisystem (XFS) lässt sich wesentlich flexibler konfigurieren als das proprietäre NTFS.
• Das verwendete Testprogramm iozone läuft unter Linux nativ und es lassen sich vielfältigere Arten des Zugriffs auf das Drive einsetzen.
• Der Test zielt unter anderem auf die Verwendung im Server-Bereich ab.
• Das gewählte Testprogramm liefert Daten auf statistischer Basis (Fehler, Varianz, etc.)

Das Dateisystem wurde folgendermassen erstellt:

mkfs.xfs -f -d sunit=128 -d swidth=4096 /dev/sdb

Gemountet wurde mit den Optionen:

mount -o rw,noatime,logbufs=8 /dev/sdb /mnt/ssd

Der Durchsatz wird mit den folgenden Parametern ermittelt:

iozone -Rb test_xk.out -i0 -i1 -i2 -+n -r xk -s4g -t2 

Die Operationen pro Sekunde werden mit den folgenden Parametern ermittelt:

iozone -Rb test_xk.out -i0 -i1 -i2 -+n -r xk -s4g -t2 -O

Das "x" steht jeweils für die Blockgrösse in KByte.

Wieso werden verschiedene Blockgrössen getestet?

Es ist wichtig, die alltagsnahen Szenarien bei einem Test zu reproduzieren. Gewisse Parameter müssen während der Tests variabel sein, damit eine Aussage über das Produkt gemacht werden kann. In unserem Test ist dies die Blockgrösse. Sie bestimmt die Grösse in KB an Daten, die pro Transaktion auf das Drive geschrieben oder davon gelesen werden.

Damit kann man das Lesen und Schreiben von kleinen und grossen Dateien testen. Kleinere Files als 16 KB kommen im Desktop-Bereich eher selten vor. Mailserver und Datenbankserver haben aber einen viel grösseren Anteil an kleinen Dateien. Somit ist besonders bei Datenbanken ein Test mit kleinen Blockgrössen interessant, da die Datenbank nach jeder beendeten Transaktion die Daten sofort auf die Platte speichert (damit garantiert ist, dass alles wie beabsichtigt gespeichert wurde — auch nach einem Stromausfall).

Bei grösseren RAID-Verbünden ist der Festplatten-Cache normalerweise deaktiviert. Stattdessen übernehmen die RAID-Controller die Caching-Arbeit. Gerade in solchen Setups müssen Festplatten bezüglich kleinen Datenmengen trumpfen können. Sequentieller Durchsatz ist fast nicht von Bedeutung.

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