{"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 di aumento delle prestazioni basate sull'uso degli SSD e ampiamente utilizzate negli array di archiviazione esistono da tempo. Innanzitutto, si tratta dell'uso degli SSD come spazio di archiviazione, il che \u00e8 efficace al 100%, ma costoso. Pertanto, si ricorrono a tecnologie di tiering e caching, dove gli SSD vengono utilizzati solo per i dati pi\u00f9 richiesti ('caldi'). Il tiering \u00e8 utile in scenari di utilizzo a lungo termine (giorni-settimane) dei dati 'caldi'. Il caching, al contrario, \u00e8 per utilizzo a breve termine (minuti-ore). Entrambe queste opzioni sono implementate nel sistema di archiviazione. <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\">cache 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>La tecnologia della cache SSD consiste nell'utilizzare gli SSD come cache intermedia tra i dischi rigidi e la memoria operativa del controller. Le prestazioni degli SSD, naturalmente, sono inferiori a quelle della cache interna del controller, ma il loro volume \u00e8 di un ordine superiore. Quindi otteniamo un certo compromesso tra velocit\u00e0 e capacit\u00e0.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><b>Condizioni per l'uso della cache SSD in lettura:<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Prevalenza delle operazioni di lettura rispetto a quelle di scrittura (caratteristica comune per database e applicazioni web);<\/li>\n<li>Presenza di un collo di bottiglia dovuto alle prestazioni del array di dischi rigidi;<\/li>\n<li>Volume dei dati richiesti inferiore a quello della cache SSD.<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<p>Le motivazioni per utilizzare la cache SSD per lettura e scrittura sono le stesse, tranne per il tipo di operazioni \u2013 tipo misto (ad esempio, server di file).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>La maggior parte dei fornitori di storage utilizza la cache SSD nei propri prodotti solo per operazioni di lettura. La principale differenza <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.qsan.su\/\">QSAN <\/a><\/noindex>\u00e8 la possibilit\u00e0 di utilizzare la cache anche per scrittura. Per attivare la funzionalit\u00e0 di caching SSD nello storage QSAN \u00e8 necessaria l'acquisto di una licenza separata (consegnata in formato elettronico).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>La cache SSD in XCubeSAN \u00e8 fisicamente realizzata come insiemi separati di pool di cache SSD. Nel sistema possono esserci fino a quattro pool. Ogni pool utilizza, ovviamente, il proprio set di SSD. Nelle propriet\u00e0 del disco virtuale possiamo determinare se utilizzer\u00e0 il pool di cache e quale. L'attivazione e la disattivazione dell'uso della cache per i volumi possono essere effettuate in modalit\u00e0 online senza fermare l'input\/output. Inoltre, \u00e8 possibile aggiungere e rimuovere SSD dal pool senza fermare il sistema. 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 diversi pool di cache, le loro funzionalit\u00e0 possono variare (ovvero nel sistema possono coesistere pool di cache per lettura e per lettura+scrittura).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Se si utilizza un pool cache solo in lettura, esso pu\u00f2 essere composto da 1 a 8 SSD. I dischi non devono necessariamente avere la stessa capacit\u00e0 o provenire dallo stesso produttore, poich\u00e9 vengono combinati in una struttura NRAID+. Tutti gli SSD nel pool vengono utilizzati congiuntamente. Il sistema cerca autonomamente di parallelizzare le richieste in arrivo tra tutti gli SSD per raggiungere le massime prestazioni. In caso di guasto di uno degli SSD, non succeder\u00e0 nulla di grave: infatti, la cache contiene solo una copia dei dati memorizzati nel array di dischi rigidi. Semplicemente, la capacit\u00e0 della cache SSD disponibile diminuir\u00e0 (o diventer\u00e0 zero se si utilizza inizialmente una cache SSD formata da un solo disco).<\/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 il caching \u00e8 utilizzato per operazioni di lettura e scrittura, il numero di SSD nel pool deve essere un multiplo di due, poich\u00e9 il contenuto \u00e8 specchiato su coppie di dischi (si utilizza la struttura NRAID 1+). La duplicazione della cache \u00e8 necessaria poich\u00e9 essa pu\u00f2 contenere dati che non sono ancora stati scritti sui dischi rigidi. In questo caso, un guasto di un SSD nel pool di cache porterebbe alla perdita di informazioni. Con NRAID 1+, il guasto di un SSD comporterebbe semplicemente il passaggio della cache a uno stato di funzionamento \"solo lettura\", con il ripristino dei dati non scritti sul array di dischi rigidi. Dopo la sostituzione dell'SSD difettoso, la cache torner\u00e0 alla sua modalit\u00e0 di funzionamento originale. A proposito, per una maggiore sicurezza, alla cache che opera in lettura e scrittura, \u00e8 possibile 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>Quando si utilizza la funzione di caching SSD in XCubeSAN, ci sono alcuni requisiti per la quantit\u00e0 di memoria dei controller SAN: maggiore \u00e8 la memoria di sistema, maggiore sar\u00e0 la quantit\u00e0 disponibile per il pool di cache.<\/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 sistemi di archiviazione, che offrono solo la funzione di attivazione\/disattivazione per la configurazione della cache SSD, QSAN fornisce maggiore flessibilit\u00e0. In particolare, \u00e8 possibile scegliere il modo in cui funziona la cache in base al tipo di carico. Sono disponibili tre modelli preimpostati, che corrispondono a servizi specifici: database, sistema di file e servizio web. Inoltre, l'amministratore pu\u00f2 creare un proprio profilo personalizzato, impostando i valori richiesti per i 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 per leggere un blocco affinch\u00e9 venga copiato nella cache (Populate-on-Read Threshold) \u2013 1..4<\/li>\n<li>Numero di richieste per scrivere un 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 \u00abal volo\u00bb, ma, naturalmente, ci\u00f2 comporta l'azzeramento del contenuto della cache e il suo nuovo \u00abriscaldamento\u00bb.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Considerando il principio di funzionamento della cache SSD, \u00e8 possibile evidenziare le operazioni principali durante il suo utilizzo:<\/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 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 dal 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, si verifica se questi blocchi sono 'caldi';<\/li>\n<li>Se s\u00ec, vengono copiati nella cache SSD per un uso 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 dal 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>Viene restituita all'host una risposta sulla scrittura avvenuta con successo;<\/li>\n<li>Contemporaneamente si verifica se il blocco \u00e8 'caldo' (viene confrontato il parametro Populate-on-Write Threshold). Se s\u00ec, viene copiato nella cache SSD per un uso futuro.<\/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 lettura+scritura<\/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>Viene restituita all'host una risposta sulla scrittura avvenuta con successo;<\/li>\n<li>I dati dalla cache SSD vengono scritti in background sui dischi rigidi;<\/li>\n<\/ol>\n<h2>Controllo in corso <\/h2>\n<p>\n<b class=\"spoiler_title\">Banchi di prova<\/b><\/p>\n<p>2 server (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4GHz \/ RAM: 32GB) collegati tramite due porte direttamente a XCubeSAN XS5224D (16GB RAM \/ controller) tramite Fibre Channel 16G.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Sono stati utilizzati 16 x Seagate Constellation ES, ST500NM0001, 500GB, SAS 6Gb\/s, raggruppati 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>Cache SSD<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Tipo I\/O: Personalizzazione<\/li>\n<li>Dimensione Blocco Cache: 4MB<\/li>\n<li><b>Soglia di popolamento in lettura: 1<\/b><\/li>\n<li>Soglia di popolamento in scrittura: 0<\/li>\n<\/ul>\n<p><b>Pattern 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 di 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, maggiore \u00e8 la prestazione. Nella pratica, ci\u00f2 \u00e8 stato confermato. L'unica cosa \u00e8 che un significativo aumento del numero di SSD con un numero ridotto 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>Cache SSD<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li> Tipo I\/O: Personalizzazione<\/li>\n<li>Dimensione Blocco Cache: 4MB<\/li>\n<li>Soglia di popolamento in lettura: 1<\/li>\n<li><b>Soglia di popolamento in scrittura: 1 <\/b><\/li>\n<\/ul>\n<p><b>Pattern 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 di 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>Stesso risultato: crescita esplosiva delle prestazioni e scalabilit\u00e0 con l'aumento del numero di SSD.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>In entrambi i test, il volume dei dati lavorativi \u00e8 stato inferiore al totale della cache. Pertanto, nel tempo, tutti i blocchi sono stati copiati nella cache. E il lavoro si svolgeva essenzialmente con l'SSD, senza praticamente coinvolgere i dischi rigidi. L'obiettivo di questi test era mostrare visivamente l'efficacia del riscaldamento della cache e la scalabilit\u00e0 delle sue prestazioni in base al 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 venga completato in un tempo ragionevole (il tempo di \"riscaldamento\" della cache aumenta notevolmente all'aumentare delle dimensioni del volume), ci limiteremo a un volume di 120GB. <\/p>\n<p><\/p>\n<h3>Test 3. Emulazione del funzionamento di un database <\/h3>\n<p><\/p>\n<p><b>Cache SSD<\/b><\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li> <b>Tipo I\/O: Database<\/b><\/li>\n<li>Dimensione del blocco della cache: 1MB<\/li>\n<li>Soglia di popolamento alla lettura: 2<\/li>\n<li>Soglia di popolamento in scrittura: 1 <\/li>\n<\/ul>\n<p><b>Pattern 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 di 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 conclusione ovvia, emerge chiaramente una buona efficacia nell'utilizzo della cache SSD per migliorare le prestazioni di qualsiasi SAN. Riguardo a <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.qsan.su\/goods\/sistemyi-xraneniya-dannyix\/\">QSAN XCubeSAN<\/a><\/noindex> questa affermazione si applica pienamente: la funzionalit\u00e0 di caching SSD \u00e8 implementata in modo eccellente. Ci\u00f2 riguarda il supporto delle modalit\u00e0 di lettura e lettura + scrittura, la configurazione flessibile per qualsiasi scenario d'uso e le prestazioni complessive del sistema. Pertanto, per un costo molto ragionevole (il prezzo della licenza \u00e8 comparabile a quello di 1-2 SSD), \u00e8 possibile migliorare notevolmente le prestazioni generali.<\/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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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, in cui gli SSD vengono utilizzati solo per i dati pi\u00f9 richiesti (\u2018caldi\u2019). 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