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Benchmarking delle prestazioni SSD locali

I limiti di prestazioni degli SSD locali forniti nella sezione Scegli un'opzione di archiviazione sono stati raggiunti utilizzando impostazioni specifiche nell'istanza SSD locale. Se la tua istanza di macchina virtuale (VM) ha difficoltà a raggiungere questi limiti di prestazioni e l'hai già configurata utilizzando le impostazioni consigliate per gli SSD locali, puoi confrontare i tuoi limiti di prestazioni con quelli pubblicati replicando le impostazioni utilizzate dal team di Compute Engine.

Queste istruzioni presuppongono che tu stia utilizzando un sistema operativo Linux con il gestore dei pacchetti apt installato.

Crea una VM con un dispositivo SSD locale

Il numero di SSD locali che una VM può avere si basa sul tipo di macchina utilizzato per crearla. Per maggiori dettagli, consulta Scegliere un numero valido di SSD locali.

Crea un'istanza SSD locale con quattro o otto vCPU per ogni dispositivo, a seconda del tuo workload.

Ad esempio, 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, specifica il numero di SSD locali da collegare alla VM utilizzando il flag --local-ssd. Il comando seguente crea una VM N2 con 8 vCPU e 1 SSD locale che utilizza l'interfaccia del disco NVMe:
```
gcloud compute instances create ssd-test-instance \
    --machine-type "n2-standard-8" \
    --local-ssd interface=nvme
```

Esegui lo script seguente sulla VM. Lo script replica le impostazioni impiegate per ottenere i dati sulle prestazioni degli SSD forniti nella sezione sul rendimento. Tieni presente che il parametro --bs definisce la dimensione del blocco, 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 \
--filename=/dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 --bs=1M --nrfiles=1 \
--direct=1 --sync=0 --randrepeat=0 --rw=write --end_fsync=1 \
--iodepth=128 --ioengine=libaio

# rand read - measures max read IOPS with 4k blocks
sudo fio --time_based --name=readbenchmark --runtime=30 --ioengine=libaio \
--filename=/dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0  --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=writebenchmark  --runtime=30 --ioengine=libaio \
--filename=/dev/disk/by-id/google-local-nvme-ssd-0 --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

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

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

Collega l'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 i tipi di macchine -lssd

Le serie di macchine più recenti offrono tipi di macchine -lssd dotati di un numero predefinito di dischi SSD locali. Ad esempio, per eseguire il benchmark di 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"

Installa lo strumento mdadm. Il processo di installazione di mdadm include un prompt all'utente che interrompe gli script, pertanto esegui manualmente il processo:
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
```

Utilizza il comando find per identificare tutte le unità 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 ordinamento preciso. I dispositivi possono essere elencati in un altro ordine, ma il numero di righe di output deve corrispondere al numero previsto di partizioni dell'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-#.

Utilizza lo strumento mdadm per combinare più dispositivi SSD locali in un singolo 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 verificare i dettagli dell'array con mdadm --detail. L'aggiunta del flag --prefer=by-id elenca i dispositivi che utilizzano i percorsi /dev/disk/by-id.

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

L'output dovrebbe essere simile a questo per ogni dispositivo dell'array.

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

Esegui lo script seguente sulla VM. Lo script replica le impostazioni utilizzate per ottenere i dati sulle prestazioni degli SSD forniti nella sezione sul rendimento. Il parametro --bs definisce la dimensione del blocco, 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 \
--filename=/dev/md0 --bs=1M --nrfiles=1 \
--direct=1 --sync=0 --randrepeat=0 --rw=write --end_fsync=1 \
--iodepth=128 --ioengine=libaio

# rand read - measures max read IOPS with 4k blocks
sudo fio --time_based --name=benchmark  --runtime=30 \
--filename=/dev/md0 --ioengine=libaio --randrepeat=0 \
--iodepth=128 --direct=1 --invalidate=1 --verify=0 --verify_fatal=0 \
--numjobs=48 --rw=randread --blocksize=4k --group_reporting --norandommap

# rand write - measures max write IOPS with 4k blocks
sudo fio --time_based --name=benchmark  --runtime=30 \
--filename=/dev/md0 --ioengine=libaio --randrepeat=0 \
--iodepth=128 --direct=1 --invalidate=1 --verify=0 --verify_fatal=0 \
--numjobs=48 --rw=randwrite --blocksize=4k --group_reporting --norandommap

Eseguire il benchmark delle VM ottimizzate per l'archiviazione

Il benchmark delle VM ottimizzate per l'archiviazione (come la famiglia Z3) deve essere eseguito direttamente sulle partizioni del dispositivo. Puoi ottenere i nomi delle partizioni con lsblk

lsblk -o name,size -lpn | grep 2.9T | awk '{print $1}'

L'output è simile al seguente:

/dev/nvme1n1
/dev/nvme2n1
/dev/nvme3n1
/dev/nvme4n1
/dev/nvme5n1
/dev/nvme6n1
/dev/nvme7n1
/dev/nvme8n1
/dev/nvme9n1
/dev/nvme10n1
/dev/nvme11n1
/dev/nvme12n1

Esegui direttamente i benchmark sulle partizioni SSD locali separandole con delimitatori a due punti.

# install benchmarking tools
sudo apt-get -y update
sudo apt-get install -y fio util-linux

# Full Write Pass.
# SOVM achieves max read performance on previously written/discarded ranges.
sudo  fio --readwrite=write --blocksize=1m --iodepth=4 --ioengine=libaio \
--direct=1 --group_reporting \
--name=job1 --filename=/dev/nvme1n1 --name=job2 --filename=/dev/nvme2n1 \
--name=job3 --filename=/dev/nvme3n1 --name=job4 --filename=/dev/nvme4n1 \
--name=job5 --filename=/dev/nvme5n1 --name=job6 --filename=/dev/nvme6n1 \
--name=job7 --filename=/dev/nvme7n1 --name=job8 --filename=/dev/nvme8n1 \
--name=job9 --filename=/dev/nvme9n1 --name=job10 --filename=/dev/nvme10n1 \
--name=job11  --filename=/dev/nvme11n1 --name=job12 --filename=/dev/nvme12n1

# rand read - measures max read IOPS with 4k blocks
sudo fio --readwrite=randread --blocksize=4k --iodepth=128  \
--numjobs=4 --direct=1 --runtime=30 --group_reporting  --ioengine=libaio \
--name=job1 --filename=/dev/nvme1n1 --name=job2 --filename=/dev/nvme2n1 \
--name=job3 --filename=/dev/nvme3n1 --name=job4 --filename=/dev/nvme4n1 \
--name=job5 --filename=/dev/nvme5n1 --name=job6 --filename=/dev/nvme6n1 \
--name=job7 --filename=/dev/nvme7n1 --name=job8 --filename=/dev/nvme8n1 \
--name=job9 --filename=/dev/nvme9n1 --name=job10 --filename=/dev/nvme10n1 \
--name=job11  --filename=/dev/nvme11n1 --name=job12 --filename=/dev/nvme12n1

# rand write - measures max write IOPS with 4k blocks
sudo fio --readwrite=randwrite --blocksize=4k --iodepth=128 \
--numjobs=4 --direct=1 --runtime=30 --group_reporting --ioengine=libaio \
--name=job1 --filename=/dev/nvme1n1 --name=job2 --filename=/dev/nvme2n1 \
--name=job3 --filename=/dev/nvme3n1 --name=job4 --filename=/dev/nvme4n1 \
--name=job5 --filename=/dev/nvme5n1 --name=job6 --filename=/dev/nvme6n1 \
--name=job7 --filename=/dev/nvme7n1 --name=job8 --filename=/dev/nvme8n1 \
--name=job9 --filename=/dev/nvme9n1 --name=job10 --filename=/dev/nvme10n1 \
--name=job11  --filename=/dev/nvme11n1 --name=job12 --filename=/dev/nvme12n1

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