{"id":31305,"date":"2019-10-31T21:40:34","date_gmt":"2019-10-31T18:40:34","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/realizatsiya-ssd-keshirovaniya-v-shd-qsan-xcubesan\/"},"modified":"2019-10-31T21:40:34","modified_gmt":"2019-10-31T18:40:34","slug":"realizatsiya-ssd-keshirovaniya-v-shd-qsan-xcubesan","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/realizatsiya-ssd-keshirovaniya-v-shd-qsan-xcubesan","title":{"rendered":"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Le tecnologie per migliorare le prestazioni basate sull'uso degli SSD e ampiamente utilizzate negli storage SCS sono state inventate da tempo. Prima di tutto, si tratta dell'uso degli SSD come spazio di archiviazione, che \u00e8 efficace al 100% ma costoso. Pertanto, vengono utilizzate tecnologie di tiering e caching, dove gli SSD vengono utilizzati solo per i dati pi\u00f9 richiesti (\"caldi\"). Il tiering \u00e8 adatto per scenari di utilizzo a lungo termine (giorni-settimane) di dati \"caldi\". Il caching, al contrario, \u00e8 per l'uso a breve termine (minuti-ore). Entrambe queste opzioni sono implementate nello SCS. <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.qsan.su\/goods\/sistemyi-xraneniya-dannyix\/\">QSAN XCubeSAN<\/a><\/noindex>. In questo articolo esamineremo l'implementazione del secondo algoritmo \u2013 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.qsan.su\/soft\/san-os-4.0\/ssd-keshirovanie-(qcache-2.0).html\">caching SSD<\/a><\/noindex>.<\/p>\n<p>\n<img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/e2e97119a949509f4a3fe8e17a4238ac.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p>Il principio della tecnologia di caching SSD \u00e8 utilizzare SSD come cache temporanea tra i dischi rigidi e la memoria RAM del controller. Le prestazioni degli SSD sono naturalmente inferiori rispetto a quelle della cache interna del controller, ma il loro volume \u00e8 di gran lunga superiore. Pertanto, si ottiene un certo compromesso tra velocit\u00e0 e capacit\u00e0.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><b>Indicazioni per l'uso del caching SSD in lettura:<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>L predominanza delle operazioni di lettura su quelle di scrittura (caratteristico pi\u00f9 frequentemente per database e applicazioni web);<\/li>\n<li>La presenza di un collo di bottiglia nella prestazione dell'array di dischi rigidi;<\/li>\n<li>Il volume dei dati richiesti \u00e8 inferiore a quello della cache SSD.<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<p>Le indicazioni per l'uso del caching SSD in lettura e scrittura sono le stesse, ad eccezione del tipo di operazioni \u2013 di tipo misto (ad esempio, server file).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>La maggior parte dei fornitori di SCS utilizza il caching SSD nei propri prodotti solo per operazioni di lettura. La differenza fondamentale <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.qsan.su\/\">QSAN <\/a><\/noindex>\u00e8 la possibilit\u00e0 di utilizzare la cache anche per la scrittura. Per attivare la funzionalit\u00e0 di caching SSD nello SCS QSAN \u00e8 richiesta l'acquisto di una licenza separata (fornita in formato elettronico).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>La cache SSD in XCubeSAN \u00e8 fisicamente realizzata sotto forma di pool di SSD cache separati. Nel sistema possono esserci fino a quattro pool. Ogni pool, ovviamente, utilizza il proprio set di SSD. E nelle propriet\u00e0 del disco virtuale definiamo se utilizzer\u00e0 il pool di cache e quale esattamente. L'attivazione e la disattivazione dell'uso della cache per i volumi possono essere effettuate online senza fermare l'input\/output. Inoltre, \u00e8 possibile aggiungere e rimuovere SSD dal pool anche a caldo. Durante la creazione del pool di cache SSD, \u00e8 necessario scegliere in quale modalit\u00e0 operer\u00e0: solo lettura o lettura+scrittura. Questo influisce sulla sua organizzazione fisica. Poich\u00e9 possono esserci pi\u00f9 pool di cache, le loro funzionalit\u00e0 possono essere diverse (cio\u00e8 nel sistema possono esserci contemporaneamente pool di cache per lettura e per lettura+scrittura).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Nel caso in cui il pool di cache venga utilizzato solo per la lettura, pu\u00f2 essere composto da 1 a 8 SSD. I dischi non devono necessariamente avere la stessa capacit\u00e0 e lo stesso vendor, poich\u00e9 vengono uniti in una struttura NRAID+. Tutti gli SSD nel pool sono utilizzati in modo congiunto. Il sistema cerca autonomamente di parallelizzare le richieste in arrivo tra tutti gli SSD per raggiungere la massima prestazione. In caso di guasto di uno degli SSD, non succeder\u00e0 nulla di grave: poich\u00e9 la cache contiene solo una copia dei dati memorizzati nell'array di dischi rigidi. Semplicemente, il volume disponibile della cache SSD diminuir\u00e0 (o diventer\u00e0 nullo nel caso di utilizzo iniziale di una cache SSD da un solo dispositivo).<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/1e592445ff41335c844e0a47b2e664c3.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>Se la cache \u00e8 utilizzata per operazioni di lettura + scrittura, il numero di SSD nel pool deve essere un multiplo di due, poich\u00e9 il contenuto \u00e8 mirrorato su coppie di dispositivi (si utilizza la struttura NRAID 1+). La duplicazione della cache \u00e8 necessaria perch\u00e9 pu\u00f2 contenere dati che non sono stati ancora scritti sui dischi rigidi. In questo caso, il guasto di un SSD del pool di cache porterebbe alla perdita di informazioni. Tuttavia, in caso di NRAID 1+, il guasto di un SSD porter\u00e0 semplicemente a cambiare la cache in uno stato di funzionamento \"solo lettura\" con il ripristino dei dati non scritti sull'array di dischi rigidi. Dopo la sostituzione dell'SSD guasto, la cache torner\u00e0 alla sua modalit\u00e0 operativa iniziale. A proposito, per una maggiore sicurezza della cache che opera in lettura + scrittura, si pu\u00f2 assegnare un hot spare dedicato.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/61c6ba4b29ab31c3ded112b12f8103ce.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>Nell'utilizzo della funzione di caching SSD in XCubeSAN ci sono una serie di requisiti relativi alla quantit\u00e0 di memoria dei controller SAN: maggiore \u00e8 la memoria di sistema, maggiore sar\u00e0 la capacit\u00e0 del pool di cache disponibile.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/40da0dba6094c55adaa54b8d9cbc1bcd.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>A differenza della maggior parte dei produttori di SAN, che offrono solo l'opzione di attivare\/disattivare il caching SSD come impostazione, QSAN fornisce maggiori possibilit\u00e0. In particolare, \u00e8 possibile scegliere la modalit\u00e0 di funzionamento della cache in base alla natura del carico di lavoro. Sono disponibili tre modelli preimpostati, che operano in modo simile ai servizi corrispondenti: database, file system, servizio web. Inoltre, l'amministratore pu\u00f2 creare il proprio profilo, impostando i valori richiesti dei parametri: <\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Dimensione del blocco (Cache Block Size) \u2013 1\/2\/4 MB<\/li>\n<li>Numero di richieste di lettura del blocco affinch\u00e9 venga copiato nella cache (Populate-on-Read Threshold) \u2013 1..4<\/li>\n<li>Numero di richieste di scrittura del blocco affinch\u00e9 venga copiato nella cache (Populate-on-Write Threshold) \u2013 0..4<\/li>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/b584e87c4b067ac06a4b78063007f31f.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><\/p>\n<p>I profili possono essere cambiati \"al volo\", ma naturalmente con l'azzeramento del contenuto della cache e il suo nuovo \"riscaldamento\".<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Considerando il principio di funzionamento della cache SSD, si possono evidenziare le operazioni principali nella sua gestione:<\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"#1\">Lettura dei dati quando non sono presenti nella cache;<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"#2\">Lettura dei dati quando sono presenti nella cache;<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"#3\">Scrittura dei dati utilizzando la cache per la lettura;<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"#4\">Scrittura dei dati utilizzando la cache per la lettura + scrittura.<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"1\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/c9f70934f1d9bed5ad60c716bcd3ed30.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Lettura dei dati quando non sono presenti nella cache<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<ol>\n<li>La richiesta dall'host arriva al controller;<\/li>\n<li>Poich\u00e9 i dati richiesti non sono nella cache SSD, vengono letti dai dischi rigidi;<\/li>\n<li>I dati letti vengono inviati all'host. Contemporaneamente, viene verificato se questi blocchi sono \"caldi\";<\/li>\n<li>Se s\u00ec, vengono copiati nella cache SSD per un utilizzo successivo.<\/li>\n<\/ol>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"2\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/9eac4b4cf003fb310101b3981dfed177.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Lettura dei dati quando sono presenti nella cache<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<ol>\n<li>La richiesta dall'host arriva al controller;<\/li>\n<li>Poich\u00e9 i dati richiesti sono nella cache SSD, vengono letti da l\u00ec;<\/li>\n<li>I dati letti vengono inviati all'host.<\/li>\n<\/ol>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"3\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/ae1f52f5882f19916f0b49b0619dae41.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Scrittura dei dati utilizzando la cache per la lettura <\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<ol>\n<li>La richiesta di scrittura dall'host arriva al controller;<\/li>\n<li>I dati vengono scritti sui dischi rigidi;<\/li>\n<li>All'host viene restituita una risposta di avvenuta scrittura;<\/li>\n<li>Contemporaneamente, viene verificato se il blocco \u00e8 \"caldo\" (viene confrontato il parametro Populate-on-Write Threshold). Se s\u00ec, viene copiato nella cache SSD per future utilizzi.<\/li>\n<\/ol>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"4\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/b69debdc836e3c1d93f64aa8724dd322.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Scrittura dei dati utilizzando la cache per la lettura + scrittura<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<ol>\n<li>La richiesta di scrittura dall'host arriva al controller;<\/li>\n<li>I dati vengono scritti nella cache SSD;<\/li>\n<li>All'host viene restituita una risposta di avvenuta scrittura;<\/li>\n<li>I dati della cache SSD vengono scritti in background sui dischi rigidi;<\/li>\n<\/ol>\n<h2>Verifica nel caso <\/h2>\n<p>\n<b class=\"spoiler_title\">Banchina di test<\/b><\/p>\n<p>2 server (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4Hz \/ RAM: 32GB) sono collegati tramite due porte tramite Fibre Channel 16G direttamente all'array XCubeSAN XS5224D (16GB RAM \/ controller).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Sono stati utilizzati 16 x Seagate Constellation ES, ST500NM0001, 500GB, SAS 6Gb\/s, combinati in RAID5 (15+1), per l'array dati e 8 x HGST Ultrastar SSD800MH.B, HUSMH8010BSS200, 100GB, SAS 12Gb\/s come cache<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Sono stati creati 2 volumi: uno per ogni server. <\/p>\n<h3>Test 1. Cache SSD solo in lettura con 1-8 SSD<\/h3>\n<p><\/p>\n<p><b>SSD Cache<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Tipo di I\/O: Personalizzazione<\/li>\n<li>Dimensione del blocco cache: 4MB<\/li>\n<li><b>Soglia di popolazione in lettura: 1<\/b><\/li>\n<li>Soglia di popolazione in scrittura: 0<\/li>\n<\/ul>\n<p><b>Modello di I\/O<\/b> <\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Strumento: IOmeter V1.1.0<\/li>\n<li>Lavoratori: 1<\/li>\n<li>In attesa (Profondit\u00e0 della coda): 128<\/li>\n<li><b>Specifiche di accesso: 4KB, 100% Lettura, 100% Casuale<\/b><\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/6d9f4d3912d066662067fba52eb0e938.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/665aa2f35d5d78bdb4a128eaea55faf2.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>In teoria, pi\u00f9 SSD ci sono nel pool di cache, maggiori saranno le prestazioni. In pratica, questo \u00e8 stato confermato. L'unica nota, un aumento significativo del numero di SSD con un basso numero di volumi non porta a un effetto esplosivo. <\/p>\n<p><\/p>\n<h3>Test 2. Cache SSD in modalit\u00e0 lettura + scrittura con 2-8 SSD<\/h3>\n<p><\/p>\n<p><b>SSD Cache<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li> Tipo di I\/O: Personalizzazione<\/li>\n<li>Dimensione del blocco cache: 4MB<\/li>\n<li>Soglia di popolazione in lettura: 1<\/li>\n<li><b>Soglia di popolazione in scrittura: 1 <\/b><\/li>\n<\/ul>\n<p><b>Modello di I\/O<\/b> <\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Strumento: IOmeter V1.1.0<\/li>\n<li>Lavoratori: 1<\/li>\n<li>In attesa (Profondit\u00e0 della coda): 128<\/li>\n<li><b>Specifiche di accesso: 4KB, 100% Scrittura, 100% Casuale <\/b><\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/6177fe7ef2c74045d760ba94598acb34.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/2e1f749b827d43dd3fa8dcd33243bd9e.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>Lo stesso risultato: crescita esplosiva delle prestazioni e scalabilit\u00e0 all'aumentare del numero di SSD.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>In entrambi i test, il volume dei dati di lavoro era inferiore al volume totale della cache. Pertanto, nel tempo, tutti i blocchi sono stati copiati nella cache. E il lavoro si svolgeva gi\u00e0, di fatto, con gli SSD, senza coinvolgere praticamente i dischi rigidi. L'obiettivo di questi test era dimostrare chiaramente l'efficacia del preriscaldamento della cache e la scalabilit\u00e0 delle sue prestazioni a seconda del numero di SSD.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Ora torniamo con i piedi per terra e verifichiamo una situazione pi\u00f9 realistica, in cui il volume dei dati \u00e8 maggiore della dimensione della cache. Affinch\u00e9 il test si svolga in un tempo ragionevole (il periodo di \"preriscaldamento\" della cache aumenta notevolmente con l'aumento delle dimensioni del volume), limiteremo la dimensione del volume a 120GB. <\/p>\n<p><\/p>\n<h3>Test 3. Simulazione del funzionamento di un database <\/h3>\n<p><\/p>\n<p><b>SSD Cache<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li> <b>Tipo di I\/O: Database<\/b><\/li>\n<li>Dimensione del blocco cache: 1MB<\/li>\n<li>Soglia di popolazione in lettura: 2<\/li>\n<li>Soglia di popolazione in scrittura: 1 <\/li>\n<\/ul>\n<p><b>Modello di I\/O<\/b> <\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Strumento: IOmeter V1.1.0<\/li>\n<li>Lavoratori: 1<\/li>\n<li>In attesa (Profondit\u00e0 della coda): 128<\/li>\n<li><b>Specifiche di accesso: 8KB, 67% Lettura, 100% Casuale<\/b><\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Implementazione della cache SSD nel sistema di archiviazione QSAN XCubeSAN\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/04\/949b9fc604cf3a932ebf308d19fc9ff1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<h2>Verdetto <\/h2>\n<p><\/p>\n<blockquote><p>Come ovvio, si evince una buona efficacia nell'uso della cache SSD per migliorare le prestazioni di qualsiasi storage. <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.qsan.su\/goods\/sistemyi-xraneniya-dannyix\/\">QSAN XCubeSAN<\/a><\/noindex> questa affermazione si applica pienamente: la funzione di caching SSD \u00e8 implementata in modo eccellente. Ci\u00f2 riguarda il supporto per modalit\u00e0 di lettura e lettura + scrittura, la configurazione flessibile per qualsiasi scenario d'uso, oltre alle prestazioni complessive del sistema. Pertanto, per un costo molto ragionevole (il prezzo della licenza \u00e8 comparabile al costo di 1-2 SSD) \u00e8 possibile migliorare notevolmente le prestazioni globali.<\/p><\/blockquote>\n<p>Fonte: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/skilline\/blog\/432366\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0422\u0435\u0445\u043d\u043e\u043b\u043e\u0433\u0438\u0438 \u043f\u043e\u0432\u044b\u0448\u0435\u043d\u0438\u044f \u043f\u0440\u043e\u0438\u0437\u0432\u043e\u0434\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438, \u043e\u0441\u043d\u043e\u0432\u0430\u043d\u043d\u044b\u0435 \u043d\u0430 \u0438\u0441\u043f\u043e\u043b\u044c\u0437\u043e\u0432\u0430\u043d\u0438\u0438 SSD \u0438 \u0448\u0438\u0440\u043e\u043a\u043e \u043f\u0440\u0438\u043c\u0435\u043d\u044f\u0435\u043c\u044b\u0435 \u0432 \u0421\u0425\u0414, \u0443\u0436\u0435 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