Speziell zur Beschleunigung von SQL-Servern ist die Flash-Lösung »ZD-XL SQL Accelerator« von OCZ konzipiert. Die Algorithmen der PCIe-Karte steigern Datenbankzugriffe um das bis zu 25-fache. Die höhere Performance entwickelt das System sowohl in SAN-losen wie auch in SAN-basierten Umgebungen.

Von Dr. Allon Cohen, OCZ Technology

OCZ »ZD-XL SQL Accelerator«

IT-Manager sehen sich der Herausforderung gegenüber, den besten Lösungsweg zu finden und durch den Einsatz von Flash-Speichern im Rechenzentrum Performance-Engpässe für Anwendungen zu überwinden, ohne bewährte Nutzungsmodelle für Enterprise-Anwendungen zu unterbrechen. Obwohl eine niedrige Latenz als auch hohe Input/Output-Operationen pro Sekunde (IOPS) kritische Erfolgsfaktoren sind, ist die Aussage zur Leistung von Solid-State-Drives (SSDs) »je höher die erreichbaren IOPS, desto schneller wird eine Anwendung ausgeführt« nicht korrekt und an sich auch nicht das einzige Werkzeug um Anwendungen effizient zu beschleunigen. Die optimale Lösung für die Beschleunigung einer Anwendung, wie beispielsweise Microsoft »SQL Server«, erfordert die Fähigkeit, sich nahtlos in die Benutzer-Umgebungen einzupassen und gleichzeitig die Kollektion wichtiger Bestandteile durch optimierte Soft-und Hardware-Elemente anzubieten. Idealerweise sollte die Gesamtlösung auch eine optimierte Management-GUI für die Anwendungsumgebung bieten, um IT-Manager einfach und sicher hindurchzuführen.

Der SSD-Flash-Speicher ist der beste Ort, um jene »Hot Data« zu speichern, auf die häufig zugegriffen wird, da sie im Gegensatz zu Festplatten ohne bewegliche Teile auskommen und dadurch Random Datenzugriffe in Datenbanken (DB) mühelos handhaben. Eine einzige Host-basierte Flash-Beschleunigungskarte kann Tausende von Festplatten in einem SAN-Array überflüssig machen um die gleiche IOPS-Leistung zu erzeugen. Mit der ständigen Flut neuer Daten, welche von Datenbanken erstellt und gesammelt werden, häuft ein durchschnittlich großes, modernes Rechenzentrum täglich TBytes an Daten an, die sich auf Festplatten kostengünstiger speichern lassen. Daher ist die Kunst bei der Beschleunigung der Datenbank-Performance, herauszufinden, welche Daten wichtig und es wert sind, auf der SSD zwischengespeichert zu werden. In anderen Worten: auf SSDs gespeicherte Daten müssen schnell erreichbar sein, sowie richtig und relevant für die Anforderungen der Datenbank-Anwendung. Hier greift die neue OCZ-Speicherlösung »ZD-XL SQL Accelerator«, als Plug-and-Play-Lösung zur Beschleunigung von SQL-Servern. Sie stellt jene richtigen und relevanten Daten leicht zugänglich auf PCIe-basierten Flash zur Verfügung.

Es werden die Schlüsselelemente adressiert, auf die speziell bei der Entwicklung der ZD-XL-SQL-Accelerator-Lösung eingegangen wurde, um SQL-Server-Anwendungen effizient zu beschleunigen:

• Flash-Volumen: Vorrübergehende Kalkulationstabellen, wie »tempDB«, lassen sich effizient auf den Flash-Volumen im Server platzieren. Wenn eine hohe Verfügbarkeit sichergestellt ist, können auch zusätzliche Dateien wie Protokolle von der extrem hohen Lese-/Schreib-Performance des Host On-Flash-Datenträgers profitieren.
• Flash-Caching: Größere Datenbank-Volumen haben möglicherweise keinen Platz auf dem Flash-Speicher im Server. Allerdings ermöglicht die optimierte Nutzung des Flash-Cachings für Hot-Data sogar mit kleineren Flash-Kapazitäten eine effiziente Beschleunigung von sehr großen Datenbanken.
• Optimierung der Caching-Policy: Die Verwendung von Anwendungs-optimierter Policy sorgt dafür, dass hohe Trefferquoten erzielt werden und die richtigen Daten zum richtigen Zeitpunkt für SQL-Server zur Verfügung stehen, sowohl für Online Transaktionen (OLTP) als auch Analyse-Workloads.
• Dynamisches Vorwärmen des Caches: Die Fähigkeit, den Cache im Vorfeld automatisch für wichtige und anspruchsvolle Aufgaben vorzuwärmen, stellt sicher, dass sich die richtigen und relevanten Daten pünktlich im Cache befinden und dem SQL-Server zur Verfügung stehen.

Die effiziente Kombination dieser vier Elemente, beschleunigt SQL-Server-Datenbanken um das bis zu 25-fache.

Das Leben von DBAs vereinfachen

Obwohl durch den neuen ZD-XL-Accelerator hinter den Kulissen jede Menge an Intelligenz und Optimierung geschaffen wurde, hat die eng integrierte Hard-/Software-Lösung noch einen Trumpf im Ärmel. Sie nutzt Implementierungs-Assistenten, welche Datenbank-Administratoren (DBAs) für eine effiziente Beschleunigung und ein schnelles Plug-and-Play-Set-Up in bestehende SQL-Server durch Best-Practice-Modelle ihrer Flash-basierten Ressourcen führen. Der ZD-XL-SQL-Accelerator-Management-Assistent überwacht auch die verbesserte Performance, die den SQL-Servern zur Verfügung gestellt wird.

25x schnellere Performance

Da SQL-Server-Anwendungen Datenzugriffs-intensiv sind, ist ihre Leistung stark von I/O-Latenzzeiten und Bandbreiten abhängig. Die Geschwindigkeit des Datenzugriffs beinhaltet die benötigte Zeit, um Daten zu lokalisieren, analysieren und verarbeiten, um Nutzern den benötigten Geschäftseinblick zu gewähren, wann sie ihn brauchen. Damit eine große Anzahl an Nutzern ohne Probleme bedient werden kann und um die Benutzerfreundlichkeit der SQL-Server-Anwendungen zu maximieren, muss die zugrunde liegende Speicherlatenz und die transaktionalen IOPS optimale Performance liefern.

Als ersten Schritt zur SQL-Server-Beschleunigung sollten IT-Manager sicherstellen, dass die SSD-Karte die Fähigkeit besitzt, Datenbanken (wie tempDB) parallel auf einem Flash-Volumen zu hosten. Gleichzeitig sollen andere Datenbanken den Flash als Cache nutzen können.

Die Transaktionsleistung für neue Zugriffe konnte sowohl bei SAN-basierten als auch SAN-losen Umgebungen gesteigert werden. In der SAN-basierten Umgebung generierte die ZD-XL-SQL-Karte über 115.000 neue Zugriffe für 50 Nutzer, wohingegen die gleiche Konfiguration ohne die ZD-XL-Lösung nur um die 12.000 Zugriffe erreichte.

Ähnliche Ergebnisse wurden in der SAN-losen Umgebung erreicht. Hier generierte der ZD-XL SQL Accelerator über 180.000 neue Zugriffe für 50 Nutzer, wohingegen die gleiche Konfiguration ohne ZD-XL nur rund 35.000 produzieren konnte.

Abbildung 2 fasst die Ergebnisse zusammen und zeigt die höchste Transaktionsrate der SAN-losen HDD-, der SAN-basierten und der SAN-losen HDD-Konfiguration, letztere durch den ZD-XL Accelerator beschleunigt. Die Zugabe des ZD-XL SQL Accelerators hat die Transaktionsleistung nicht nur deutlich erhöht, sondern zeigt auch, dass die internen HDDs deutlich besser beschleunigt werden als es in einer SAN-Umgebung der Fall ist. Daher könnten IT-Verantwortliche interne Server-Festplatten mit dem ZD-XL Accelerator beschleunigen und den Bedarf für kostenintensive Back-End-SANs eliminieren

Fazit: »Ausgezeichneter SQL-Beschleuniger

Im Mai 2013 wurde der OCZ ZD-XL SQL Accelerator mit dem Award »Best of Interop« in der Kategorie DataCenter & Storage ausgezeichnet. Diese prestigeträchtige Auszeichnung einer Jury, bestehend aus etablierten IT-Redakteuren und Analysten, würdigt die Innovationskraft und den technologischen Fortschritt. Statement von Interop-Hauptjuror Steven Hill: »OCZ Technology hat ein interessantes und einzigartiges Konzept für seine neue, SSD-basierte, Speicher/Caching-Lösung. Anstatt ein allgemeines Caching-Verfahren zu nutzen, wie es die meisten anderen PCIe-SSD-Optionen tun, zielt der ZD-XL SQL Accelerator darauf ab, die Leistung von SQL-Servern zu verbessern. Diese PCIe-Karte beinhaltet eine starke Kombination: eine hochentwickelte, SQL-optimierte `Entscheidungsmaschine´, blitzschneller Flash-Speicher und eine geniale Implementierungs-Software. Administratoren von Datenbanken können die Caching-Variablen fein einstellen und somit die Leistung einer Vielzahl von Workloads optimieren.«

Die Geheimzutat ist hier ein Data-Path-Cache-Director mit niedriger Latenz, der die Datenanforderungen zum Flash hin filtert. Dies passiert im Gleichschritt mit einer Cache-Analyse-Funktionseinheit, die erweiterte und statistisch optimierte Entscheidungen trifft, welche Daten zwischengespeichert werden. Das System überwacht und stimmt nicht nur ständig dynamisch die aktuellen Caching-Bedürfnisse ab, sondern bietet auch eine regelbasierte Funktion zum Vorwärmen des Cache. Hier können Administratoren jene Cache-Inhalte im Vorfeld hochladen lassen, die für bestimmte Workloads benötigt werden, um diese zu bestimmten Zeiten auszuführen. Viele Datenbank-Aufgaben können sehr speicherintensiv sein, so dass es für SQl-Server-Kunden offensichtlich ist, wie sich die ZD-XL-SQL-Accelerator-Lösung von anderen SSDs und deren angewandten Caching-Algorithmen abhebt. Laut OCZ kann die Performance von Datenbanken mit dem ZD-XL SQL Accelerator um das drei bis 20-fache verbessert werden. Natürlich kann die individuelle Leistung variieren.