SSD no banco de dados é bom mesmo?

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Trilha banco de dados - SSD no
banco de dados é bom mesmo?
Dr. Mauro Pichiliani
mauro@pichiliani.com.br

Quem sou eu
Mestre e doutor em computação pelo ITA
Escritor da SQL Magazine, .NET e Java Magazine
Colaborador do iMasters há 15 anos
Autor do livro “Conversando sobre banco de dados”
Co-produtor do DatabaseCast
Consultor independente e autor de cursos on-line

Agenda
Subsistema de armazenamento
SSD: opções de mercado
Vale a pena? Show me the money!
Análise dos resultados
Conclusão

Subsistema de armazenamento
Possui vários componentes: conheça todos!
Simplificando:
Tecnologia de transferência
Hardware/Software
Tecnologias de transferência comuns:
USB 2.0: 480 Mbit/s
SATA (Seria AT Attachment): 6 Gbit/s
SAS (Serial Attached SCSI): 12 Gbit/s

Hardware – HD magnética
HD (Hard Disk) magnética
Também chamada de HDD (High-capacity hard disk
drive)
Componentes mecânicos (sujeito a falhas)
Grande quantidade de dados (Terabytes)
Memória cache interna
Característica RPM (rotações por minuto):
5.400 rpm: notebooks
7.200 rpm: desktops
15.000 (15k) rpm: servidores

Hardware – SSD
SSD (Solid State Drive): “revolução” na área
Também chamado de flash drive
Sem componentes mecânicos: memória flash + memória
cache interna
Média quantidade de dados (Gigabytes)
Alta taxa de transferência de dados
Requer alguns cuidados especiais
Velocidades variam muito de acordo com cada fabricante
Relação custo x benefício
Nota: não se esqueça do tempo de vida!

Hardware/Software - Ramdrive
Ramdrive: mapear memória RAM em um drive
Tecnologia “antiga”, mas com novidades
Reserva memória RAM de forma exclusiva
Reduz memória para processos do SO
Volátil, porém pode-se exportar drive (ISO)
Alta velocidade (barramento interno)
Baixa quantidade de armazenamento (gigabytes)
Não é limitado pela tecnologia de transferência
Exemplo: SoftPerfect RAM Disk

Hardware/Software - Nuvem
 Utilizam ambiente virtualizado: hypervisor (Xen, KVM,
Virtual PC, etc)
 Custo por uso ou valor fixo mensal
 Possibilidade de adição de recursos (modelo de
escalonamento horizontal/banco distribuído)
 Componentes virtualizados
 Ambiente com recursos compartilhados
 Baixa velocidade
 Quantidade de armazenamento variável
 SLA de IOPS em alguns casos

SSD: Opções de mercado
Geralmente storage híbrido ou completo (all-flash)
Cuidado com DAS (direto) e NAS/SAN (remoto)
Fatores: IOPS, latência e throughput
Preço varia de acordo com componentes e contrato
Linhas de produtos específicos para bancos de dados
Dica: canais do YouTube contêm muita informação!
Exemplos:
EMC Unity 300F All-flash
http://bit.ly/299bxHJ
Dell PowerVault MD1220
Híbrido
http://dell.to/2989YxX

Vale a pena? Comparando
desempenho
Comparação empírica: medir taxa de acesso para (1) importar/exportar
dados; (2) backup/restore; e (3) executar transações
Comparação justa e prática: ambientes devem realizar a mesma tarefa (ler e
gravar dados por meio do banco de dados)
Opções comparadas:
HD magnética 5400 rpm mSATA (notebook): HD 5400
HD magnética 7200 rpm SATA (desktop): HD 7200
SSD 250 GB SATA (desktop): SSD
Ramdrive 10 GB (desktop): ramdrive
Nuvem fornecedor X com HD normal: Cloud normal
Nuvem fornecedor X com HD SSD: Cloud SSD
Comparação apenas com uma instância (sem ambiente distribuído)
Testes realizados sem opções de paralelismo e RAID

Ambiente: Hardware e software
Hardware:
Desktop Intel Core i950 (4 cores @ 3.06 GHZ), 16GB RAM: HD 7200, SSD, ramdrive
Notebook Dell Inspiron 14 (i3, 2 cores @ 1.7Ghz), 4 GB RAM: HD 5400
CPU virtual (Intel Xeon 2 cores @ 2.6 Ghz): Cloud normal e Cloud SSD
Software:
Crystal Disk Mark 64 bits (baseline)
SQL Server 2014 Standard
Windows Server 2008
Sistema de arquivos NTFS com opções padrão
Ambiente, protoloco do experimento, dados e análises disponíveis futuramente
no site da revista SQL Magazine

Ambiente: Dados
Arquivos/Tabela com 11 colunas: 1 int + 10 float
Coluna int (sequêncial) + valores float aleatórios (entre 1,00 e 100.000,00)
Arquivo CSV com linhas (N) variando de 1.000.000 a 10.000.000
Quantidade de transações (N) variando de 10.000 a 100.000
Medição da taxa de transferência em Megabytes por segundo (MB/s):
Crystal Disk Mark: informado pela ferramenta
Backup/Restore: informado pelo comando
Importação/Exportação: tamanho do arquivo dividido pelo tempo
Medição de transações pelo tempo total gasto em segundos
Cada teste foi realizado 10 vezes e obtida a média
Arquivos de dados, transaction log e arquivos CSV no mesmo drive
Espaço em disco alocado previamente para arquivos de dados e log
Sem configurações de cache, lock e parâmetros específicos
Recovery model: bulk-logged

Baseline: Crystal Disk Mark
Testes com o Crystal Disk Mark mediram taxa de transferência de
dados em MB/s: quanto maior, melhor
4 testes internos para leitura e gravação:
Seq Q32T1: Leitura/Gravação sequencial (tam. bloco = 128KB) com múltiplas filas
(queues) e threads
4K Q32T1: Leitura/Gravação randômica (tam. do bloco = 4KB) com múltiplas filas
(queues) e threads
Seq: Leitura/Gravação sequencial (tam. do bloco = 1MB) com uma única thread
4K: Leitura/Gravação randômica (tam. do bloco = 4KB) com uma thread e uma fila
(queue)

Crystal Disk Mark – Resultado leitura
Na média geral SSD foi 73% mais rápido que HD 7200

Crystal Disk Mark – Resultado
gravação

(1) Testes de backup/restore
Testes de backup/restore mediram taxa de transferência de dados em
MB/s: quanto maior, melhor
Backup e restore completo (full) do banco
Somente um backup por arquivo (backup device)
Checagem de arquivo não computada no valor de MB/s retornado

Testes de restore (leitura)

Testes de backup (gravação)
Na média geral SSD foi 78% vezes mais rápido que HD 7200

(2) Testes de importação e
exportação
Testes de importação/exportação mediram taxa de transferência de
dados em MB/s: quanto maior, melhor
Testes de importação/exportação divididos em dois grupos:
Importação/exportação linha a linha de arquivos CSV (BCP)
Importação/exportação direta binária dos arquivos (BULK)
Importação BCP: utilitário de linha de comando bcp
Importação BULK: SELECT com função OPENROWSET()
Exportação BCP: utilitário de linha de comando bcp
Exportação BULK: utilitário de linha de comando bcp com parâmetro -c
A cada operação de importação/exportação:
Limpeza do cache
Backup de transaction log

Testes de importação BCP (leitura)
Na média geral SSD e HD 7200 foram praticamente iguais no teste

Testes de exportação BCP (gravação)

Testes de importação BULK (leitura)

Testes de exportação BULK (gravação)

(3) Testes de transações
Testes de transações mediram o tempo de execução: quanto menor,
melhor
Testes de transação divididos em dois grupos:
Individuais: cada instrução é uma transação
Agrupadas: todas as instruções dentro de uma única transação
Uso do comando INSERT dentro de script com loop: mesmos dados
dos arquivos CSV
N variando de 10.000 a 100.000 por motivos de duração de testes
A cada teste de transação:
Limpeza do cache
Backup de transaction log

Testes de transações individuais

Testes de transações agrupadas
Na média geral RAMDRIVE, SSD, HD 7200, HD 5400 foram praticamente
iguais no teste

Tabela de resultados
Tipo de
teste
Detalhe do
teste
Último
colocado
Valor
Médio
último
colocado
(MB/s)
Primeiro
colocado
Valor médio
primeiro
colocado
(MB/s)
Crystal
Disk Mark -
Leitura
4K HD 5400 0,3 ramdrive 1.216,4
SEQ Cloud SSD 25,2 ramdrive 5.778,6
4K Q32T1 HD 5400 0,5 ramdrive 1.079,1
SEQ Q32T1 Cloud SSD 25,2 ramdrive 3.905,8
Crystal
Disk Mark -
Gravação
4K HD 5400 0,7 ramdrive 937
SEQ Cloud SSD 25,2 ramdrive 6.592,5
4K Q32T1 HD 5400 0,7 ramdrive 910,7
SEQ Q32T1 Cloud SSD 25,2 ramdrive 5.504,1
Restore
(leitura)
Restore
Cloud SSD 3,5 ramdrive 1.024,7
Backup
(gravação)
Backup
Cloud SSD 13 ramdrive 2.332,2
Importação
(leitura)
BCP HD 5400 5,8 ramdrive 20,4
Bulk insert Cloud SSD 52,3 ramdrive 4.071,5
Exportação
(gravação)
BCP HD 5400 5,5 ramdrive 11,2
Bulk export Cloud SSD 8,8 ramdrive 115,9
Transações Individual Cloud SSD 37,3s ramdrive 1,7s
Agrupado HD 5400 0,6s
SSD,
HD 7200,
ramdrive
0,4s

Análise dos resultados
ramdrive teve melhor desempenho seguido de SSD
SSD é mais rápido ou igual que HD 7200
em todos os testes (média de 63% mais rápida)
Opções na nuvem deixaram muito a desejar:
Em alguns casos, resultados piores que HD 5400
Diferença de preço de Cloud SSD para Cloud HD não possui boa relação custo x
benefício
Opções na nuvem apresentaram muita variações nos testes (fatores
externos?)
Memória virtual não foi usada em nenhum dos cenários de testes
Críticas:
Poucas opções de nuvem testadas
Sem uso de RAID e storage específico
Ambiente Windows e SQL Server apenas

Conclusão
P: SSD no banco de dados é bom mesmo?
R: Sim, mas o quão bom depente da tarefa!
Não esqueça de colocar custos na discussão!
Há evidências empíricas que sugerem melhor desempenho de opções
em memória (ramdrive e SSD) em relação às demais
Há evidência que sugerem que opção na nuvem não é a mais “rápida”
Muitas técnicas podem ser aplicadas para melhorar taxas de
transferências e tempos de execução
Não concorda com os resultados?
Replique o experimento
Me contrate para uma consultoria! 

Perguntas?
Dr. Mauro Pichiliani
mauro@pichiliani.com.br
@pichiliani
@databasecast

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