QSAN XCubeSAN સ્ટોરેજ સિસ્ટમમાં SSD કેશીંગનું અમલીકરણ

SSD ના ઉપયોગ પર આધારિત અને સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી કામગીરીમાં સુધારો કરવા માટેની તકનીકોની લાંબા સમયથી શોધ કરવામાં આવી છે. સૌ પ્રથમ, તે સ્ટોરેજ સ્પેસ તરીકે SSD નો ઉપયોગ છે, જે 100% અસરકારક છે, પરંતુ ખર્ચાળ છે. તેથી, કંટાળાજનક અને કેશીંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જ્યાં SSD નો ઉપયોગ ફક્ત સૌથી વધુ લોકપ્રિય ("હોટ") ડેટા માટે થાય છે. "ગરમ" ડેટાના લાંબા ગાળાના (દિવસ-અઠવાડિયા) ઉપયોગના દૃશ્યો માટે ટિયરિંગ સારું છે. કેશીંગ, તેનાથી વિપરીત, ટૂંકા ગાળાના (મિનિટ-કલાક) ઉપયોગ માટે છે. આ બંને વિકલ્પો સ્ટોરેજ સિસ્ટમમાં લાગુ કરવામાં આવે છે QSAN XCubeSAN. આ લેખમાં આપણે બીજા અલ્ગોરિધમના અમલીકરણને જોઈશું - SSD કેશીંગ.

SSD કેશીંગ ટેક્નોલોજીનો સાર એ SSD નો ઉપયોગ હાર્ડ ડ્રાઈવો અને કંટ્રોલરની RAM વચ્ચે મધ્યવર્તી કેશ તરીકે થાય છે. SSD નું પ્રદર્શન, અલબત્ત, નિયંત્રકના પોતાના કેશના પ્રદર્શન કરતા ઓછું છે, પરંતુ વોલ્યુમ વધુ તીવ્રતાનો ઓર્ડર છે. તેથી, અમને ઝડપ અને વોલ્યુમ વચ્ચે ચોક્કસ સમાધાન મળે છે.

વાંચવા માટે SSD કેશનો ઉપયોગ કરવા માટેના સંકેતો:

• લેખન ઑપરેશન્સ પર રીડ ઑપરેશન્સનું વર્ચસ્વ (મોટાભાગે ડેટાબેઝ અને વેબ એપ્લિકેશન્સ માટે લાક્ષણિક);
• હાર્ડ ડ્રાઈવ એરેના પ્રદર્શનના સ્વરૂપમાં અડચણની હાજરી;
• જરૂરી ડેટાની માત્રા SSD કેશના કદ કરતાં ઓછી છે.

રીડ+રાઇટ એસએસડી કેશનો ઉપયોગ કરવા માટેના સંકેતો સમાન છે, સિવાય કે ઓપરેશનની પ્રકૃતિ - મિશ્ર પ્રકાર (ઉદાહરણ તરીકે, ફાઇલ સર્વર).

મોટાભાગના સ્ટોરેજ વિક્રેતાઓ તેમના ઉત્પાદનોમાં ફક્ત વાંચવા માટેના SSD કેશનો ઉપયોગ કરે છે. મૂળભૂત તફાવત QSAN તેઓ લખવા માટે પણ કેશનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. QSAN સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સમાં SSD કેશીંગ કાર્યક્ષમતાને સક્રિય કરવા માટે, તમારે એક અલગ લાઇસન્સ ખરીદવું આવશ્યક છે (ઇલેક્ટ્રોનિક રીતે પૂરું પાડવામાં આવેલ).

XCubeSAN માં SSD કેશ ભૌતિક રીતે અલગ SSD કેશ પૂલના રૂપમાં લાગુ કરવામાં આવે છે. સિસ્ટમમાં તેમાંથી ચાર સુધી હોઈ શકે છે. દરેક પૂલ, અલબત્ત, તેના પોતાના SSD ના સેટનો ઉપયોગ કરે છે. અને વર્ચ્યુઅલ ડિસ્કના પ્રોપર્ટીઝમાં પહેલેથી જ અમે નક્કી કરીએ છીએ કે તે કેશ પૂલનો ઉપયોગ કરશે અને કયો. વોલ્યુમો માટે કેશ ઉપયોગને સક્ષમ અને અક્ષમ કરવાનું I/O રોક્યા વિના ઓનલાઇન કરી શકાય છે. તમે પૂલમાં SSD ને ગરમ ઉમેરી શકો છો અને તેમને ત્યાંથી દૂર કરી શકો છો. SSD પૂલ કેશ બનાવતી વખતે, તમારે તે કયા મોડમાં કાર્ય કરશે તે પસંદ કરવાની જરૂર છે: ફક્ત વાંચવા માટે અથવા વાંચવા માટે + લખો. તેની શારીરિક સંસ્થા આના પર નિર્ભર છે. ત્યાં ઘણા બધા કેશ પુલ હોઈ શકે છે, તેમની કાર્યક્ષમતા અલગ હોઈ શકે છે (એટલે ​​કે, સિસ્ટમમાં એક જ સમયે વાંચવા અને વાંચવા + લખવા કેશ પુલ બંને હોઈ શકે છે).

જો ફક્ત વાંચવા માટેના કેશ પૂલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો તેમાં 1-8 SSDનો સમાવેશ થઈ શકે છે. ડિસ્ક સમાન ક્ષમતા અને સમાન વિક્રેતાની હોવી જરૂરી નથી, કારણ કે તે NRAID+ માળખામાં જોડાયેલી છે. પૂલમાં તમામ SSDs વહેંચાયેલ છે. મહત્તમ કામગીરી હાંસલ કરવા માટે સિસ્ટમ સ્વતંત્ર રીતે તમામ SSDs વચ્ચે આવનારી વિનંતીઓને સમાંતર બનાવવાનો પ્રયાસ કરે છે. જો SSDsમાંથી એક નિષ્ફળ જાય, તો કંઈપણ ખરાબ થશે નહીં: છેવટે, કેશમાં હાર્ડ ડ્રાઇવ્સના એરે પર સંગ્રહિત ડેટાની માત્ર એક નકલ હોય છે. તે માત્ર એટલું જ છે કે ઉપલબ્ધ SSD કેશની માત્રામાં ઘટાડો થશે (અથવા જો એક ડ્રાઇવમાંથી મૂળ SSD કેશનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો શૂન્ય થઈ જશે).

જો કેશનો ઉપયોગ રીડ + રાઇટ ઓપરેશન્સ માટે થાય છે, તો પૂલમાં SSD ની સંખ્યા બેના ગુણાંકમાં હોવી જોઈએ, કારણ કે સામગ્રીઓ ડ્રાઈવની જોડી પર પ્રતિબિંબિત થાય છે (NRAID 1+ માળખું વપરાય છે). કેશનું ડુપ્લિકેટ કરવું જરૂરી છે કારણ કે તેમાં ડેટા હોઈ શકે છે જે હજી સુધી હાર્ડ ડ્રાઈવો પર લખાયો નથી. અને આ કિસ્સામાં, કેશ પૂલમાંથી SSD ની નિષ્ફળતા માહિતીની ખોટ તરફ દોરી જશે. NRAID 1+ ના કિસ્સામાં, SSD ની નિષ્ફળતા કેશને ફક્ત વાંચી શકાય તેવી સ્થિતિમાં સ્થાનાંતરિત કરવા તરફ દોરી જશે, જેમાં અલિખિત ડેટા હાર્ડ ડ્રાઇવ એરે પર ડમ્પ કરવામાં આવશે. ખામીયુક્ત SSD ને બદલ્યા પછી, કેશ તેના મૂળ ઓપરેટિંગ મોડ પર પાછા આવશે. જો કે, વધુ સુરક્ષા માટે, તમે રીડ + રાઇટ કેશને સમર્પિત હોટ સ્પેર અસાઇન કરી શકો છો.

XCubeSAN માં SSD કેશીંગ ફંક્શનનો ઉપયોગ કરતી વખતે, સ્ટોરેજ કંટ્રોલર્સની મેમરીની માત્રા માટે સંખ્યાબંધ આવશ્યકતાઓ છે: વધુ સિસ્ટમ મેમરી, કેશ પૂલ જેટલો મોટો હશે.

મોટાભાગના સ્ટોરેજ સિસ્ટમ ઉત્પાદકોથી વિપરીત, જેઓ ફક્ત SSD કેશને ચાલુ/બંધ કરવાનો વિકલ્પ આપે છે, QSAN વધુ વિકલ્પો પ્રદાન કરે છે. ખાસ કરીને, તમે લોડની પ્રકૃતિના આધારે કેશ ઓપરેટિંગ મોડ પસંદ કરી શકો છો. ત્યાં ત્રણ પ્રીસેટ નમૂનાઓ છે જે અનુરૂપ સેવાઓની તેમની કામગીરીમાં સૌથી નજીક છે: ડેટાબેઝ, ફાઇલ સિસ્ટમ, વેબ સેવા. વધુમાં, એડમિનિસ્ટ્રેટર જરૂરી પેરામીટર મૂલ્યો સેટ કરીને પોતાની પ્રોફાઇલ બનાવી શકે છે:

• બ્લોક સાઈઝ (કેશ બ્લોક સાઈઝ) – 1/2/4 MB
• બ્લોક વાંચવા માટેની વિનંતીઓની સંખ્યા કે જેથી તે કેશમાં કૉપિ થાય (પૉપ્યુલેટ-ઑન-રીડ થ્રેશોલ્ડ) – 1..4
• બ્લોક લખવા માટેની વિનંતીઓની સંખ્યા કે જેથી તે કેશમાં કોપી થાય (પોપ્યુલેટ-ઓન-રાઈટ થ્રેશોલ્ડ) – 0..4

પ્રોફાઇલ્સ ફ્લાય પર બદલી શકાય છે, પરંતુ, અલબત્ત, કેશ રીસેટની સામગ્રી અને તેના નવા "વોર્મિંગ અપ" સાથે.

SSD કેશના સંચાલનના સિદ્ધાંતને ધ્યાનમાં લેતા, અમે તેની સાથે કામ કરતી વખતે મુખ્ય કામગીરીને પ્રકાશિત કરી શકીએ છીએ:

• ડેટા વાંચવું જ્યારે તે કેશમાં ન હોય;
• ડેટા વાંચો જ્યારે તે કેશમાં હાજર હોય;
• રીડ કેશનો ઉપયોગ કરતી વખતે ડેટા લખવો;
• રીડ + રાઇટ કેશનો ઉપયોગ કરતી વખતે ડેટા લખવો.

જ્યારે ડેટા કેશમાં ન હોય ત્યારે વાંચવું

1. હોસ્ટ તરફથી એક વિનંતી નિયંત્રક પર આવે છે;
2. વિનંતી કરેલ SSD કેશમાં ન હોવાથી, તે હાર્ડ ડ્રાઈવોમાંથી વાંચવામાં આવે છે;
3. વાંચેલ ડેટા હોસ્ટને મોકલવામાં આવે છે. તે જ સમયે, આ બ્લોક્સ "ગરમ" છે કે કેમ તે જોવા માટે તપાસ કરવામાં આવે છે;
4. જો હા, તો તે વધુ ઉપયોગ માટે SSD કેશમાં કોપી કરવામાં આવે છે.

ડેટા વાંચો જ્યારે તે કેશમાં હાજર હોય

1. હોસ્ટ તરફથી એક વિનંતી નિયંત્રક પર આવે છે;
2. વિનંતી કરેલ ડેટા SSD કેશમાં હોવાથી, તે ત્યાંથી વાંચવામાં આવે છે;
3. વાંચેલ ડેટા હોસ્ટને મોકલવામાં આવે છે.

રીડ કેશનો ઉપયોગ કરતી વખતે ડેટા લખવો

1. હોસ્ટ તરફથી લખવાની વિનંતી નિયંત્રક પર આવે છે;
2. ડેટા હાર્ડ ડ્રાઈવો પર લખવામાં આવે છે;
3. સફળ રેકોર્ડિંગ દર્શાવતો પ્રતિભાવ યજમાનને પરત કરવામાં આવે છે;
4. તે જ સમયે, તે તપાસવામાં આવે છે કે શું બ્લોક "ગરમ" છે (પોપ્યુલેટ-ઓન-રાઈટ થ્રેશોલ્ડ પરિમાણની તુલના કરવામાં આવે છે). જો હા, તો પછીના ઉપયોગ માટે તેને SSD કેશમાં કૉપિ કરવામાં આવે છે.

રીડ+રાઇટ કેશનો ઉપયોગ કરતી વખતે ડેટા લખવો

1. હોસ્ટ તરફથી લખવાની વિનંતી નિયંત્રક પર આવે છે;
2. ડેટા SSD કેશમાં લખવામાં આવે છે;
3. સફળ રેકોર્ડિંગ દર્શાવતો પ્રતિભાવ યજમાનને પરત કરવામાં આવે છે;
4. SSD કેશમાંથી ડેટા પૃષ્ઠભૂમિમાં હાર્ડ ડ્રાઈવો પર લખવામાં આવે છે;

ક્રિયામાં તપાસો

ટેસ્ટ બેન્ચ

2 સર્વર્સ (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4Hz / RAM: 32GB) ફાઇબર ચેનલ 16G દ્વારા સીધા XCubeSAN XS5224D સ્ટોરેજ સિસ્ટમ (16GB RAM/કંટ્રોલર) સાથે બે પોર્ટ દ્વારા જોડાયેલા છે.

અમે ડેટા એરે માટે RAID16 (500+0001) માં સંયોજિત 500 x Seagate Constellation ES, ST6NM5, ST15NM1, 8GB, SAS 800Gb/s નો ઉપયોગ કર્યો અને 8010 x HGST અલ્ટ્રાસ્ટાર SSD200MH.B, HUSMH100BSS12, SXNUMXGBsXNUMX, SASXNUMX

2 વોલ્યુમો બનાવવામાં આવ્યા હતા: દરેક સર્વર માટે એક.

ટેસ્ટ 1. 1-8 SSD માંથી ફક્ત વાંચવા માટે SSD કેશ

એસએસડી કેશ

• I/O પ્રકાર: કસ્ટમાઇઝેશન
• કેશ બ્લોકનું કદ: 4MB
• પૉપ્યુલેટ-ઑન-રીડ થ્રેશોલ્ડ: 1
• લખવા પર વસવાટ થ્રેશોલ્ડ: 0

I/O પેટર્ન

• સાધન: IOmeter V1.1.0
• કામદારો: 1
• ઉત્કૃષ્ટ (કતાર ઊંડાઈ): 128
• ઍક્સેસ સ્પષ્ટીકરણો: 4KB, 100% વાંચો, 100% રેન્ડમ

સિદ્ધાંતમાં, કેશ પૂલમાં વધુ SSDs, ઉચ્ચ પ્રદર્શન. વ્યવહારમાં, આની પુષ્ટિ થઈ છે. ઓછી સંખ્યામાં વોલ્યુમો સાથે SSD ની સંખ્યામાં માત્ર નોંધપાત્ર વધારો વિસ્ફોટક અસર તરફ દોરી જતો નથી.

ટેસ્ટ 2. 2-8 SSD સાથે રીડ + રાઇટ મોડમાં SSD કેશ

એસએસડી કેશ

• I/O પ્રકાર: કસ્ટમાઇઝેશન
• કેશ બ્લોકનું કદ: 4MB
• પૉપ્યુલેટ-ઑન-રીડ થ્રેશોલ્ડ: 1
• લખવા પર વસવાટ થ્રેશોલ્ડ: 1

I/O પેટર્ન

• સાધન: IOmeter V1.1.0
• કામદારો: 1
• ઉત્કૃષ્ટ (કતાર ઊંડાઈ): 128
• ઍક્સેસ સ્પષ્ટીકરણો: 4KB, 100% લખો, 100% રેન્ડમ

સમાન પરિણામ: SSD ની સંખ્યામાં વધારો થતાં વિસ્ફોટક પ્રદર્શન વૃદ્ધિ અને સ્કેલિંગ.

બંને પરીક્ષણોમાં, કાર્યકારી ડેટાની માત્રા કુલ કેશ કદ કરતાં ઓછી હતી. તેથી, સમય જતાં, બધા બ્લોક્સ કેશમાં કૉપિ કરવામાં આવ્યા હતા. અને કાર્ય, હકીકતમાં, પહેલેથી જ SSDs સાથે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું, વ્યવહારીક રીતે હાર્ડ ડ્રાઈવોને અસર કર્યા વિના. આ પરીક્ષણોનો હેતુ SSD ની સંખ્યાના આધારે કેશને ગરમ કરવાની અને તેના પ્રભાવને માપવાની અસરકારકતા સ્પષ્ટપણે દર્શાવવાનો હતો.

હવે ચાલો પૃથ્વી પર પાછા આવીએ અને વધુ વાસ્તવિક પરિસ્થિતિ તપાસીએ, જ્યારે ડેટાનો જથ્થો કેશના કદ કરતા મોટો હોય. ટેસ્ટ વાજબી સમયમાં પસાર થાય તે માટે (કેશ "વોર્મ-અપ" સમયગાળો જેમ જેમ વોલ્યુમનું કદ વધે છે તેમ તેમ મોટા પ્રમાણમાં વધે છે), અમે વોલ્યુમનું કદ 120GB સુધી મર્યાદિત કરીશું.

ટેસ્ટ 3. ડેટાબેઝ ઇમ્યુલેશન

એસએસડી કેશ

• I/O પ્રકાર: ડેટાબેઝ
• કેશ બ્લોકનું કદ: 1MB
• પૉપ્યુલેટ-ઑન-રીડ થ્રેશોલ્ડ: 2
• લખવા પર વસવાટ થ્રેશોલ્ડ: 1

I/O પેટર્ન

• સાધન: IOmeter V1.1.0
• કામદારો: 1
• ઉત્કૃષ્ટ (કતાર ઊંડાઈ): 128
• ઍક્સેસ સ્પષ્ટીકરણો: 8KB, 67% વાંચો, 100% રેન્ડમ

ચુકાદો

સ્પષ્ટ નિષ્કર્ષ, અલબત્ત, કોઈપણ સ્ટોરેજ સિસ્ટમના પ્રદર્શનને સુધારવા માટે SSD કેશનો ઉપયોગ કરવાની સારી કાર્યક્ષમતા છે. પર લાગુ QSAN XCubeSAN આ વિધાન સંપૂર્ણ રીતે લાગુ પડે છે: SSD કેશીંગ ફંક્શન સંપૂર્ણ રીતે લાગુ થયેલ છે. આ વાંચવા અને વાંચવા + લેખન મોડ્સ, કોઈપણ ઉપયોગના દૃશ્ય માટે લવચીક સેટિંગ્સ, તેમજ સમગ્ર સિસ્ટમના એકંદર પ્રદર્શન માટેના સમર્થનની ચિંતા કરે છે. તેથી, ખૂબ જ વાજબી કિંમત માટે (લાઇસન્સની કિંમત 1-2 SSD ની કિંમત સાથે તુલનાત્મક છે), તમે એકંદર કામગીરીમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકો છો.

સોર્સ: www.habr.com