share/doc/papers/diskperf/results.ms

   1 .\" Copyright (c) 1983 The Regents of the University of California.
   2 .\" All rights reserved.
   3 .\"
   4 .\" Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5 .\" modification, are permitted provided that the following conditions
   6 .\" are met:
   7 .\" 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   8 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
   9 .\" 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  10 .\"    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  11 .\"    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  12 .\" 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  13 .\"    must display the following acknowledgement:
  14 .\"     This product includes software developed by the University of
  15 .\"     California, Berkeley and its contributors.
  16 .\" 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  17 .\"    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18 .\"    without specific prior written permission.
  19 .\"
  20 .\" THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  21 .\" ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22 .\" IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23 .\" ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  24 .\" FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25 .\" DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26 .\" OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27 .\" HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28 .\" LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29 .\" OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30 .\" SUCH DAMAGE.
  31 .\"
  32 .\"     @(#)results.ms  6.2 (Berkeley) 4/16/91
  33 .\"
  34 .ds RH Results
  35 .NH
  36 Results
  37 .PP
  38 The following tables indicate the results of our
  39 test runs.
  40 Note that each table contains results for tests run
  41 on two varieties of 4.2BSD file systems.
  42 The first set of results is always for a file system
  43 with a basic blocking factor of eight Kilobytes and a
  44 fragment size of 1 Kilobyte. The second sets of measurements
  45 are for file systems with a four Kilobyte block size and a
  46 one Kilobyte fragment size.
  47 The values in parenthesis indicate the percentage of CPU
  48 time used by the test program.
  49 In the case of the two disk arm tests,
  50 the value in parenthesis indicates the sum of the percentage
  51 of the test programs that were run.
  52 Entries of ``n. m.'' indicate this value was not measured.
  53 .DS
  54 .TS
  55 box,center;
  56 c s s s s
  57 c s s s s
  58 c s s s s
  59 l | l s | l s
  60 l | l s | l s
  61 l | l l | l l
  62 l | c c | c c.
  63 4.2BSD File Systems Tests - \fBVAX 11/750\fR
  64 =
  65 Logically Sequential Transfers
  66 from an \fB8K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
  67 _
  68 Test    Emulex SC750/Eagle      UDA50/RA81
  69
  70         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
  71 _
  72 read_8192       490 (69%)       620 (96%)       310 (44%)       520 (65%)
  73 write_4096      380 (99%)       370 (99%)       370 (97%)       360 (98%)
  74 write_8192      470 (99%)       470 (99%)       320 (71%)       410 (83%)
  75 rewrite_8192    650 (99%)       620 (99%)       310 (50%)       450 (70%)
  76 =
  77 .T&
  78 c s s s s
  79 c s s s s
  80 l | l s | l s
  81 l | l s | l s
  82 l | l l | l l
  83 l | c c | c c.
  84 Logically Sequential Transfers
  85 from \fB4K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
  86 _
  87 Test    Emulex SC750/Eagle      UDA50/RA81
  88
  89         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
  90 _
  91 read_8192       300 (60%)       400 (84%)       210 (42%)       340 (77%)
  92 write_4096      320 (98%)       320 (98%)       220 (67%)       290 (99%)
  93 write_8192      340 (98%)       340 (99%)       220 (65%)       310 (98%)
  94 rewrite_8192    450 (99%)       450 (98%)       230 (47%)       340 (78%)
  95 .TE
  96 .DE
  97 .PP
  98 Note that the rate of write operations on the VAX 11/750 are ultimately
  99 CPU limited in some cases.
 100 The write rates saturate the CPU at a lower bandwidth than the reads
 101 because they must do disk allocation in addition to moving the data
 102 from the user program to the disk.
 103 The UDA50/RA81 saturates the CPU at a lower transfer rate for a given
 104 operation than the SC750/Eagle because
 105 it causes more memory contention with the CPU.
 106 We do not know if this contention is caused by
 107 the UNIBUS controller or the UDA50.
 108 .PP
 109 The following table reports the results of test runs on a VAX 11/780
 110 with 4 Megabytes of main memory.
 111 .DS
 112 .TS
 113 box,center;
 114 c s s s s s s
 115 c s s s s s s
 116 c s s s s s s
 117 l | l s | l s | l s
 118 l | l s | l s | l s
 119 l | l l | l l | l l
 120 l | c c | c c | c c.
 121 4.2BSD File Systems Tests - \fBVAX 11/780\fR
 122 =
 123 Logically Sequential Transfers
 124 from an \fB8K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 125 _
 126 Test    Emulex SC780/Eagle      UDA50/RA81      Sys. Ind. 9900/Eagle
 127
 128         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 129 _
 130 read_8192       560 (70%)       480 (58%)       360 (45%)       540 (72%)       340 (41%)       520 (66%)
 131 write_4096      440 (98%)       440 (98%)       380 (99%)       480 (96%)       490 (96%)       440 (84%)
 132 write_8192      490 (98%)       490 (98%)       220 (58%)*      480 (92%)       490 (80%)       430 (72%)
 133 rewrite_8192    760 (100%)      560 (72%)       220 (50%)*      180 (52%)*      490 (60%)       520 (62%)
 134 =
 135 .T&
 136 c s s s s s s
 137 c s s s s s s
 138 l | l s | l s | l s
 139 l | l s | l s | l s
 140 l | l l | l l | l l
 141 l | c c | c c | c c.
 142 Logically Sequential Transfers
 143 from an \fB4K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 144 _
 145 Test    Emulex SC780/Eagle      UDA50/RA81      Sys. Ind. 9900/Eagle
 146
 147         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 148 _
 149 read_8192       490 (77%)       370 (66%)       n.m.    n.m.    200 (31%)       370 (56%)
 150 write_4096      380 (98%)       370 (98%)       n.m.    n.m.    200 (46%)       370 (88%)
 151 write_8192      380 (99%)       370 (97%)       n.m.    n.m.    200 (45%)       320 (76%)
 152 rewrite_8192    490 (87%)       350 (66%)       n.m.    n.m.    200 (31%)       300 (46%)
 153 .TE
 154 * the operation of the hardware was suspect during these tests.
 155 .DE
 156 .PP
 157 The dropoff in reading and writing rates for the two drive SC780/Eagle
 158 tests are probably due to the file system using insufficient
 159 rotational delay for these tests.
 160 We have not fully investigated these times.
 161 .PP
 162 The following table compares data rates on VAX 11/750s directly
 163 with those of VAX 11/780s using the UDA50/RA81 storage system.
 164 .DS
 165 .TS
 166 box,center;
 167 c s s s s
 168 c s s s s
 169 c s s s s
 170 l | l s | l s
 171 l | l s | l s
 172 l | l l | l l
 173 l | c c | c c.
 174 4.2BSD File Systems Tests - \fBDEC UDA50 - 750 vs. 780\fR
 175 =
 176 Logically Sequential Transfers
 177 from an \fB8K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 178 _
 179 Test    VAX 11/750 UNIBUS       VAX 11/780 UNIBUS
 180
 181         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 182 _
 183 read_8192       310 (44%)       520 (84%)       360 (45%)       540 (72%)
 184 write_4096      370 (97%)       360 (100%)      380 (99%)       480 (96%)
 185 write_8192      320 (71%)       410 (96%)       220 (58%)*      480 (92%)
 186 rewrite_8192    310 (50%)       450 (80%)       220 (50%)*      180 (52%)*
 187 =
 188 .T&
 189 c s s s s
 190 c s s s s
 191 l | l s | l s
 192 l | l s | l s
 193 l | l l | l l
 194 l | c c | c c.
 195 Logically Sequential Transfers
 196 from an \fB4K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 197 _
 198 Test    VAX 11/750 UNIBUS       VAX 11/780 UNIBUS
 199
 200         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 201 _
 202 read_8192       210 (42%)       342 (77%)       n.m.    n.m.
 203 write_4096      215 (67%)       294 (99%)       n.m.    n.m.
 204 write_8192      215 (65%)       305 (98%)       n.m.    n.m.
 205 rewrite_8192    227 (47%)       336 (78%)       n.m.    n.m.
 206 .TE
 207 * the operation of the hardware was suspect during these tests.
 208 .DE
 209 .PP
 210 The higher throughput available on VAX 11/780s is due to a number
 211 of factors.
 212 The larger main memory size allows a larger file system cache.
 213 The block allocation routines run faster, raising the upper limit
 214 on the data rates in writing new files.
 215 .PP
 216 The next table makes the same comparison using an Emulex controller
 217 on both systems.
 218 .DS
 219 .TS
 220 box, center;
 221 c s s s s
 222 c s s s s
 223 c s s s s
 224 l | l s | l s
 225 l | l s | l s
 226 l | l l | l l
 227 l | c c | c c.
 228 4.2BSD File Systems Tests - \fBEmulex - 750 vs. 780\fR
 229 =
 230 Logically Sequential Transfers
 231 from an \fB8K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 232 _
 233 Test    VAX 11/750 CMI Bus      VAX 11/780 SBI Bus
 234
 235         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 236 _
 237 read_8192       490 (69%)       620 (96%)       560 (70%)       480 (58%)
 238 write_4096      380 (99%)       370 (99%)       440 (98%)       440 (98%)
 239 write_8192      470 (99%)       470 (99%)       490 (98%)       490 (98%)
 240 rewrite_8192    650 (99%)       620 (99%)       760 (100%)      560 (72%)
 241 =
 242 .T&
 243 c s s s s
 244 c s s s s
 245 l | l s | l s
 246 l | l s | l s
 247 l | l l | l l
 248 l | c c | c c.
 249 Logically Sequential Transfers
 250 from an \fB4K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 251 _
 252 Test    VAX 11/750 CMI Bus      VAX 11/780 SBI Bus
 253
 254         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 255 _
 256 read_8192       300 (60%)       400 (84%)       490 (77%)       370 (66%)
 257 write_4096      320 (98%)       320 (98%)       380 (98%)       370 (98%)
 258 write_8192      340 (98%)       340 (99%)       380 (99%)       370 (97%)
 259 rewrite_8192    450 (99%)       450 (98%)       490 (87%)       350 (66%)
 260 .TE
 261 .DE
 262 .PP
 263 The following table illustrates the evolution of our testing
 264 process as both hardware and software problems effecting
 265 the performance of the Emulex SC780 were corrected.
 266 The software change was suggested to us by George Goble
 267 of Purdue University.
 268 .PP
 269 The 4.2BSD handler for RH750/RH780 interfaced disk drives
 270 contains several constants which to determine how
 271 much time is provided between an interrupt signaling the completion
 272 of a positioning command and the subsequent start of a data transfer
 273 operation. These lead times are expressed as sectors of rotational delay.
 274 If they are too small, an extra complete rotation will often be required
 275 between a seek and subsequent read or write operation.
 276 The higher bit rate and rotational speed of the 2351A Fujitsu
 277 disk drives required
 278 increasing these constants.
 279 .PP
 280 The hardware change involved allowing for slightly longer
 281 delays in arbitrating for cycles on the SBI bus by
 282 starting the bus arbitration cycle a little further ahead of
 283 when the data was ready for transfer.
 284 Finally we had to increase the rotational delay between consecutive
 285 blocks in the file because
 286 the higher bandwidth from the disk generated more memory contention,
 287 which slowed down the processor.
 288 .DS
 289 .TS
 290 box,center,expand;
 291 c s s s s s s
 292 c s s s s s s
 293 c s s s s s s
 294 l | l s | l s | l s
 295 l | l s | l s | l s
 296 l | l s | l s | l s
 297 l | c c | c c | c c
 298 l | c c | c c | c c.
 299 4.2BSD File Systems Tests - \fBEmulex SC780 Disk Controller Evolution\fR
 300 =
 301 Logically Sequential Transfers
 302 from an \fB8K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 303 _
 304 Test    Inadequate Search Lead  OK Search Lead  OK Search Lead
 305         Initial SBI Arbitration Init SBI Arb.   Improved SBI Arb.
 306
 307         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 308 _
 309 read_8192       320     370     440 (60%)       n.m.    560 (70%)       480 (58%)
 310 write_4096      250     270     300 (63%)       n.m.    440 (98%)       440 (98%)
 311 write_8192      250     280     340 (60%)       n.m.    490 (98%)       490 (98%)
 312 rewrite_8192    250     290     380 (48%)       n.m.    760 (100%)      560 (72%)
 313 =
 314 .T&
 315 c s s s s s s
 316 c s s s s s s
 317 l | l s | l s | l s
 318 l | l s | l s | l s
 319 l | l s | l s | l s
 320 l | c c | c c | c c
 321 l | c c | c c | c c.
 322 Logically Sequential Transfers
 323 from an \fB4K/1K\fR 4.2BSD File System (Kbytes/sec.)
 324 _
 325 Test    Inadequate Search Lead  OK Search Lead  OK Search Lead
 326         Initial SBI Arbitration Init SBI Arb.   Improved SBI Arb.
 327
 328         1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives        1 Drive 2 Drives
 329 _
 330 read_8192       200     220     280     n.m.    490 (77%)       370 (66%)
 331 write_4096      180     190     300     n.m.    380 (98%)       370 (98%)
 332 write_8192      180     200     320     n.m.    380 (99%)       370 (97%)
 333 rewrite_8192    190     200     340     n.m.    490 (87%)       350 (66%)
 334 .TE
 335 .DE
 336 .ds RH Conclusions
 337 .bp