Im Rahmen unserer Betrachtung der Technologien zur Beschleunigung von Ein-/Ausgabeoperationen in Bezug auf Speicherlösungen ist es wichtig, einen Blick auf die weit verbreitete Funktion des Auto Tiering zu werfen. Trotz der Àhnlichen Arbeitsweise dieser Funktion bei verschiedenen Speicheranbietern, werden wir die Besonderheiten der Implementierung von Tiering am Beispiel von Qsan .
Um solchen Zugriff zu organisieren, wird die FunktionalitÀt des Tierings eingesetzt. Der Datensatz besteht in diesem Fall nicht aus uniformen Festplatten, sondern aus mehreren Gruppen von Speichermedien, die verschiedene Speicherstufen (Tier) bilden. Mit einem speziellen Algorithmus werden die Daten automatisch zwischen den Ebenen verschoben, um eine maximale Gesamtleistung zu gewÀhrleisten.
Qsan
Speicher-System unterstĂŒtzt bis zu drei Speicherebenen:
- Stufe 1: SSD, maximale Leistung
- Stufe 2: HDD SAS 10K/15K, hohe Leistung
- Stufe 3: HDD NL-SAS 7.2K, maximale KapazitÀt
Der Auto-Tiering-Pool kann entweder alle drei Stufen oder nur zwei in beliebigen Kombinationen enthalten. Innerhalb jeder Stufe werden die Speicher in gĂ€ngige RAID-Gruppen zusammengefasst. FĂŒr maximale FlexibilitĂ€t kann der RAID-Level in jeder Stufe unterschiedlich sein. Das heiĂt, zum Beispiel steht es Ihnen frei, eine Struktur wie 4x SSD RAID10 + 6x HDD 10K RAID5 + 12 HDD 7.2K RAID6 zu organisieren.
Nach der Erstellung von Volumes (virtuellen Disks) auf beginnt der Hintergrundprozess zur Sammlung von Statistiken ĂŒber alle Ein-/Ausgabeoperationen. Dazu wird der Speicher in Blöcke von 1 GB (sog. Sub LUNs) unterteilt. Bei jedem Zugriff auf einen solchen Block wird ihm ein Koeffizient von 1 zugewiesen. Im Laufe der Zeit verringert sich dieser Koeffizient. Nach 24 Stunden, ohne dass Ein-/Ausgabew requests an diesem Block gestellt werden, betrĂ€gt er bereits 0,5 und wird weiterhin stĂŒndlich fallen.
Zu einem festgelegten Zeitpunkt (standardmĂ€Ăig tĂ€glich um Mitternacht) erfolgt die Rangordnung der gesammelten Ergebnisse nach der AktivitĂ€t der Sub-LUNs basierend auf ihren Koeffizienten. Daraus wird entschieden, welche Blöcke verschoben werden und in welche Richtung. AnschlieĂend erfolgt die Relokation der Daten zwischen den Ebenen.
In der Qsan-Speicherlösung ist das Management des Tiering-Prozesses hervorragend umgesetzt, sodass viele Parameter flexibel konfiguriert werden können, was die endgĂŒltige Leistung des Arrays erheblich optimiert.
Um den ursprĂŒnglichen Standort der Daten und die bevorzugte Richtung ihrer Bewegung zu bestimmen, kommen Richtlinien zum Einsatz, die separat fĂŒr jedes Volume festgelegt werden:
- Auto-Tiering â Standardrichtlinie: Die ursprĂŒngliche Platzierung und Verschiebung von Daten erfolgt automatisch, d.h. 'heiĂe' Daten werden bevorzugt auf der obersten Ebene platziert, wĂ€hrend 'kalte' Daten weiter nach unten verschoben werden. Die ursprĂŒngliche Platzierung erfolgt basierend auf dem verfĂŒgbaren Speicherplatz in jeder Ebene. Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass das System in erster Linie darauf abzielt, die schnellsten SpeichergerĂ€te bestmöglich zu nutzen. Daher werden Daten, wenn Speicherplatz vorhanden ist, auf den oberen Ebenen abgelegt. Diese Richtlinie eignet sich fĂŒr die meisten Szenarien, in denen die Nachfrage nach Daten nicht im Voraus vorhersehbar ist.
- Von oben anfangen und dann Auto-Tiering verwenden â Der Unterschied zur vorherigen besteht nur in der ursprĂŒnglichen Platzierung der Daten (auf der schnellsten Ebene)
- Maximale obere Ebene â Daten streben stets danach, die schnellste Ebene einzunehmen. Wenn sie wĂ€hrend des Betriebs nach unten verschoben werden, kehren sie bei der ersten Gelegenheit zurĂŒck. Diese Richtlinie ist fĂŒr Daten geeignet, die einen möglichst schnellen Zugriff erfordern.
- Minimaler Level â Daten streben immer nach dem niedrigsten Level. Diese Richtlinie eignet sich hervorragend fĂŒr selten genutzte Daten (z. B. Archive).
- Ohne Verschiebung â das System erkennt automatisch den ursprĂŒnglichen Speicherort der Daten und fĂŒhrt keine Verschiebung durch. Dennoch werden Statistiken weiterhin gesammelt, fĂŒr den Fall, dass eine Relokation spĂ€ter erforderlich wird.
Es ist erwĂ€hnenswert, dass, obwohl die Richtlinien beim Erstellen jedes Volumes festgelegt werden, sie wĂ€hrend des Lebenszyklus des Systems mehrfach âon-the-flyâ geĂ€ndert werden können.
Neben den Richtlinien fĂŒr den Tiering-Mechanismus wird auch die HĂ€ufigkeit und das Tempo der Datenbewegung zwischen den Ebenen konfiguriert. Es ist möglich, eine spezifische Zeit fĂŒr die Verschiebung festzulegen: tĂ€glich oder an bestimmten Wochentagen, und das Intervall zur Statistiksammlung kann auf mehrere Stunden verkĂŒrzt werden (die minimale HĂ€ufigkeit betrĂ€gt 2 Stunden). Wenn es notwendig ist, die AusfĂŒhrungszeit fĂŒr die Datenverschiebung zu begrenzen, können Zeitfenster (Migrationsfenster) festgelegt werden. DarĂŒber hinaus wird auch die Relokationsgeschwindigkeit angegeben â 3 Modi: schnell, mittel, langsam.
Wenn es notwendig ist, Daten sofort zu verlagern, kann dies jederzeit manuell auf Befehl des Administrators durchgefĂŒhrt werden.
Es ist klar, dass je hĂ€ufiger und schneller die Daten zwischen den Ebenen verschoben werden, desto flexibler wird das SAN auf die aktuellen Betriebsbedingungen reagieren. Gleichzeitig sollte man jedoch auch bedenken, dass jede Verlagerung eine zusĂ€tzliche Belastung (vor allem fĂŒr die Festplatten) darstellt. Daher ist es nicht ratsam, Daten ohne zwingenden Grund stĂ€ndig zu verlagern. Es ist besser, die Verlagerung in Zeiten mit minimaler Last zu planen. Wenn das SAN jedoch stĂ€ndig hohe Leistungen im 24/7-Betrieb erfordert, sollte das Tempo der Verlagerung auf ein Minimum reduziert werden.
Die Vielzahl der Tiering-Einstellungen wird zweifellos erfahrene Benutzer erfreuen. Aber auch fĂŒr diejenigen, die mit dieser Technologie zum ersten Mal in BerĂŒhrung kommen, ist es nichts Schlimmes. Sie können den Standardeinstellungen (Auto Tiering-Politik, Ăbertragung mit maximaler Geschwindigkeit einmal tĂ€glich nachts) vertrauen und die Parameter im Laufe der Zeit anpassen, um die gewĂŒnschten Ergebnisse zu erzielen.
Im Vergleich zu anderen beliebten Technologien zur Leistungssteigerung wie , sollte man die unterschiedlichen Algorithmen, die dahinterstehen, beachten.
SSD-Caching
Auto-Tiering
Schnelligkeit des Effekts
Fast sofort. Der merkliche Effekt tritt jedoch erst nach dem âAufwĂ€rmenâ des Caches (Minuten bis Stunden) ein.
Nach einer Statistiksammlung (mindestens 2 Stunden, idealerweise 24 Stunden) plus Zeit fĂŒr die Datenverschiebung.
Dauer des Effekts
Solange die Daten nicht durch eine neue Menge ersetzt werden (Minuten bis Stunden).
Solange die Nachfrage nach den Daten besteht (24 Stunden und mehr).
Indikationen fĂŒr den Einsatz
Sofortige Leistungssteigerung fĂŒr kurze ZeitrĂ€ume (Datenbanken, Virtualisierungsumgebungen).
Leistungssteigerung ĂŒber lĂ€ngere ZeitrĂ€ume (Datei-, Web- und Mailserver).
Eine weitere Besonderheit des Tiering ist die Möglichkeit, es nicht nur fĂŒr Szenarien wie âSSD + HDDâ zu verwenden, sondern auch fĂŒr âschnelle HDDs + langsame HDDsâ oder sogar alle drei Ebenen, was bei der Verwendung von SSD-Caching grundsĂ€tzlich unmöglich ist.
Testen
Um die Funktionsweise der Tiering-Algorithmen zu ĂŒberprĂŒfen, haben wir einen einfachen Test durchgefĂŒhrt. Es wurde ein Pool aus zwei Ebenen SSD (RAID 1) + HDD 7,2K (RAID 1) erstellt, auf dem ein Volume mit der "Minimal Level"-Politik platziert wurde. Das bedeutet, dass die Daten immer auf den langsameren Laufwerken gespeichert werden mĂŒssen.
Das Verwaltungsinterface zeigt anschaulich die Datenplatzierung zwischen den Ebenen.
Nachdem das Volume mit Daten gefĂŒllt war, haben wir die Platzierungspolitik auf Auto Tiering geĂ€ndert und den IOmeter-Test gestartet.
Nach mehreren Stunden Test, in denen das System Statistik sammeln konnte, begann der Relokationsprozess.
Nach Abschluss der Datenverschiebung war unser Testvolume vollstÀndig auf die oberste Ebene (SSD) "gewandert".
Urteil
Auto Tiering ist eine hervorragende Technologie, die es ermöglicht, mit minimalen materiellen und zeitlichen Aufwendungen die Leistung des Speichersystems durch intensivere Nutzung schneller SpeichergerĂ€te zu steigern. BezĂŒglich Die einzige Investition ist eine Lizenz, die einmalig erworben wird und keine BeschrĂ€nkungen hinsichtlich der Anzahl oder des Umfangs von Festplatten, Regalen usw. aufweist. Diese FunktionalitĂ€t bietet eine so umfassende Einstellungsmöglichkeiten, dass sie nahezu alle geschĂ€ftlichen Anforderungen erfĂŒllen kann. Zudem ermöglicht die Visualisierung der Prozesse im Interface eine effiziente Steuerung des GerĂ€ts.
Quelle: habr.com
