Tkperf fasst mehrere Linux-Tools unter einem Dach zusammen, die SSDs vor dem ersten Einsatz untersuchen und ihre Performance messen und vergleichen. Hilfreiche Grafiken generiert das Tool auch noch.

Linux bietet mehrere Low-Level-Werkzeuge an, die SSDs auf den Zahn fühlen. Die sollte der Admin gleich beim ersten Kontakt einsetzen, weil sie alle Daten überschreiben, was bei produktiv eingesetzten SSDs ein Problem wäre. Fio [1] zum Beispiel ist ein I/O-Benchmarking-Tool von Jens Axboe, das auf Wunsch den Pagecache von Linux umgeht, mehrere Jobs parallel startet und mit verschiedenen I/O-Tiefen und Workloads läuft. Sogar den Segen von Linus Torvalds darf das Tool beanspruchen. “Es macht einige Dinge richtig, inklusive des Schreibens von tatsächlichem Pseudo-Content, der zeigt, ob die Festplatte dedupliziert (aka ,für Benchmarks optimiert’)”, schrieb der Kernelchef 2012 auf Google Plus. Bonnie oder andere traditionelle Tools könne man damit getrost vergessen, legte Torvalds nach.

Auch Hdparm [2] ist ein alter Bekannter: Die Software hat schon an die 20 Jahre auf dem Buckel, kann für (S)ATA-Festplatten Parameter setzen und auslesen, was neuerdings auch Solid State Drives einschließt. Sie ist nicht nur in der Lage, Informationen über SSD zu holen, sondern beherrscht auch Secure Erase, das die Inhalte der Pages löscht und so SSDs zeitweilig beschleunigt.

The helpful Six

Diese beiden und noch vier weitere Tools hat Hosting-Anbieter Thomas Krenn in dem textbasierten Open-Source-Tool namens Tkperf [3] zusammengeschnürt, das dieser Artikel vorstellt. Es absolviert mehrere langatmige Performancetests für die angeschlossenen SSDs und spuckt am Ende Grafiken und Dateien mit den Ergebnissen der Latenz- und Datendurchsatz-Messungen aus.

Im Tkperf-Bündel stecken die »sg3-utils« (für Serial Attached SCSI), »nvme-cli« (für NVMe-Geräte, [4]) und die »fusion« -Tools, die sich um Apples Fusion-Drives kümmern. Im Test tauschte der Autor (siehe Kasten “Tkperf installieren”) die Festplatte eines Laptops gegen eine SSD aus. Tkperf ließ er auf einem USB-Stick (8 GByte) mit einem Ubuntu-14.04-Live-System und 3 GByte permanentem Speicher laufen. Wie erwähnt, sollten auf der SSD keine wichtigen Daten mehr liegen, da Tkperf diese überschreibt.

wget -O - http://archive.thomas-krenn.com/tk-archive.gpg.pub | sudo apt-key add -
cd /etc/apt/sources.list.d
sudo wget http://archive.thomas-krenn.com/tk-main-trusty.list
sudo wget http://archive.thomas-krenn.com/tk-optional-trusty.list
# die /etc/apt/sources.list eventuell manuell um die Einträge "universe" und "multiverse" ergänzen
sudo apt-get update
sudo apt-get install tkperf screen rst2pdf

Unverfroren

Beim Aufruf des Tools erschien im Test zunächst eine Warnmeldung, laut der Tkperf sämtliche Daten löscht. Kurz nach dem Start brach es seine Tätigkeit jedoch ab. Ein Blick ins Log förderte die Nachricht zu Tage, das Gerät sei im Frozen-Modus. Dieser dient als Schutz vor unwillkürlichen Löschungen. Um ihn auszuhebeln, gilt es, die Festplatte im laufenden Betrieb auszustecken und dann wieder in den Slot zu schieben. Das ein wenig unkonventionelle Vorgehen funktionierte und scheint bei jedem erstmaligen Einsatz in einem neuen Rechner nötig zu sein. Admins sollten das vor dem Einbau einer SSD einkalkulieren.

Was messen?

Doch was ist bei einer SSD zu messen? Fio, das im Hintergrund läuft, lässt sich mit ganz verschiedenen Workloads und Konfigurationen betreiben [5]. Es orientiert sich an der Solid State Storage Performance Test Specification (SSS PTS) Enterprise v1.0 [6] einer Organisation namens Snia, die mehrere Testszenarien entwirft.

Der Admin testet komplette Laufwerke oder schiebt nur einzelne Dateien hoch. Egal ob sequenzielles Lesen (»–rw=read« ) und Schreiben (»–rw=write« ), zufälliges Lesen (»–rw=randread« ) und Schreiben (»–rw=randwrite« ) oder ein gemischtes sequenzielles (»–rw=readwrite,rw« ) oder zufälliges (»–rw=randrw« ) Arbeitspensum – die Software beherrscht mehrere Arten von I/O-Tests. Nach dem ersten Aufruf über

sudo tkperf ssd samsung850pro /dev/sda -nj 2 -iod 16 -rfb

zeigt sich recht konkret, welche Tests [7] das Tool mit der SSD durchexerziert. Es misst Latenzen bei durchschnittlichen und maximalen Workloads (»lat« ), Eingabe- und Ausgabe-Operationen pro Sekunde (»iops« ), die Write Saturation (»writesat« ) und den Datendurchsatz (»tp« , Throughput).

In der obigen Befehlszeile gibt der Parameter »-nj« die Nummer der Jobs an, während die Option »-iod« die I/O-Tiefe [8] festlegt. Der Parameter »-rfb« füllt nach jedem Durchlauf die Puffer neu, damit die Laufwerke (im Beispiel unter »/dev/sda« ) nicht anfangen zu komprimieren. Den Namen »samsung850pro« legt der Nutzer selbst fest.

Die Software arbeitete nach dem Start mehrere Stunden vor sich hin, schön wäre eine optionale Laufzeitanzeige, da sich nach dem Start erst einmal lange nichts tut. Der Anwender kann die Zeit aber manuell über »–runtime« und »–times_based« begrenzen.

Kurvendiskussion

Am Ende erzeugt die Software zahlreiche Dateien, die den für die SSD angegebenen Namen tragen (»samsung850pro« ). Dazu gehören Diagramme, die Messergebnisse gleich in Grafiken umsetzen (Abbildung 1). Auch eine XML-Datei mit den wichtigsten Testdaten ist dabei und eignet sich für Vergleiche mit den XML-Dateien anderer SSDs. Um etwa einen Vergleich mit einer Intel DC S3700 anzustoßen und entsprechende Grafiken zu generieren, gibt der Admin

Abbildung 1: Die Eingabe- und Ausgabe-Operationen pro Sekunde für verschieden große Workloads in einer 3-D-Ansicht.

tkperf-cmp ssd intelDCS3700.xml  samsung850pro.xml

ein. Das Werkzeug »tkperf-cmp« ist seit Version 1.3 an Bord und generiert Vergleichsgrafiken. Schließlich purzelt noch eine »RST« Datei heraus. Ein beherztes

rst2pdf samsung850pro.rst

erzeugt ein PDF mit einem Report zum Test, der auch Grafiken enthält.

Abgesehen von den Vorarbeiten und der langen Testlaufzeit bietet Tkperf einen einfachen Einstieg, um aussagekräftige Daten über SSDs zu erheben. SSD-Herstellertools wie Samsungs Magician [9] oder Intels SSD Toolbox [10] braucht der Admin dann nicht mehr.