SSD дискілерін пайдалану негізінде өнімділікті жақсарту технологиялары және сақтау жүйелерінде кеңінен қолданылатын технологиялар бұрыннан ойлап табылған. Ең алдымен, бұл 100% тиімді, бірақ қымбат тұратын сақтау орны ретінде SSD пайдалану. Сондықтан, SSD дискілері тек ең танымал («ыстық») деректер үшін қолданылатын шаршау және кэштеу технологиялары қолданылады. Деңгейлеу «ыстық» деректерді ұзақ мерзімді (күндер-апталар) пайдалану сценарийлері үшін жақсы. Кэштеу, керісінше, қысқа мерзімді (минут-сағат) пайдалануға арналған. Бұл опциялардың екеуі де сақтау жүйесінде жүзеге асырылады . Бұл мақалада біз екінші алгоритмнің орындалуын қарастырамыз - .
SSD кэштеу технологиясының мәні қатты дискілер мен контроллердің жедел жады арасындағы аралық кэш ретінде SSD дискілерін пайдалану болып табылады. SSD өнімділігі, әрине, контроллердің жеке кэшінің өнімділігінен төмен, бірақ дыбыс деңгейі одан да жоғары. Сондықтан біз жылдамдық пен көлем арасында белгілі бір ымыраға қол жеткіземіз.
Оқу үшін SSD кэшін пайдалану көрсеткіштері:
- Жазу операцияларынан оқу операцияларының басым болуы (көбінесе деректер базасы мен веб-қосымшаларға тән);
- Қатты диск массивінің өнімділігі түріндегі кедергінің болуы;
- Қажетті деректер көлемі SSD кэшінің өлшемінен аз.
Оқыту+жазу SSD кэшін пайдалану көрсеткіштері бірдей, операциялардың сипатын қоспағанда – аралас типті (мысалы, файл сервері).
Жад сатушыларының көпшілігі өз өнімдерінде тек оқуға арналған SSD кэшін пайдаланады. Негізгі айырмашылық Олар кэшті жазу үшін де пайдалану мүмкіндігін береді. QSAN сақтау жүйелерінде SSD кэштеу функциясын белсендіру үшін бөлек лицензияны (электрондық түрде жеткізіледі) сатып алу керек.
XCubeSAN ішіндегі SSD кэш жеке SSD кэш пулдары түрінде физикалық түрде жүзеге асырылады. Жүйеде олардың төртеуі болуы мүмкін. Әрбір бассейн, әрине, өзінің SSD жиынтығын пайдаланады. Виртуалды дискінің қасиеттерінде біз оның кэш пулын қолданатын-қолданбайтынын және қайсысын анықтаймыз. Томдар үшін кэшті пайдалануды қосу және өшіру енгізу/шығаруды тоқтатпай онлайн режимінде орындалуы мүмкін. Сондай-ақ, SSD дискілерін бассейнге қосуға және оларды сол жерден жоюға болады. SSD пулының кэшін жасаған кезде оның қандай режимде жұмыс істейтінін таңдау керек: тек оқуға арналған немесе оқу+жазу. Оның физикалық ұйымдастырылуы осыған байланысты. Бірнеше кэш пулдары болуы мүмкін болғандықтан, олардың функционалдығы әртүрлі болуы мүмкін (яғни жүйеде бір уақытта оқу және оқу+жазу кэш пулдары болуы мүмкін).
Тек оқуға арналған кэш пулы пайдаланылса, ол 1-8 SSD дискісінен тұруы мүмкін. Дискілердің сыйымдылығы бірдей және жеткізуші болуы міндетті емес, өйткені олар NRAID+ құрылымына біріктірілген. Бассейндегі барлық SSD дискілері ортақ. Жүйе максималды өнімділікке қол жеткізу үшін барлық SSD дискілері арасында кіріс сұрауларын параллельділікке тәуелсіз түрде тырысады. Егер SSD дискілерінің біреуі сәтсіз болса, жаман ештеңе болмайды: ақыр соңында, кэш қатты дискілердің массивінде сақталған деректердің көшірмесін ғана қамтиды. Бұл жай ғана қол жетімді SSD кэшінің көлемі азаяды (немесе бір дискідегі бастапқы SSD кэшін пайдалансаңыз нөлге тең болады).
Егер кэш оқу + жазу операциялары үшін пайдаланылса, онда пулдағы SSD саны екіге еселі болуы керек, өйткені мазмұн жұп дискілерде көрсетіледі (NRAID 1+ құрылымы пайдаланылады). Кэшті көшіру қажет, себебі онда қатты дискілерге әлі жазылмаған деректер болуы мүмкін. Және бұл жағдайда кэш пулынан SSD ақаулығы ақпараттың жоғалуына әкеледі. NRAID 1+ жағдайында, SSD ақаулығы жай ғана кэштің тек оқуға арналған күйге ауыстырылуына әкеледі, ал жазылмаған деректер қатты диск массивіне тасталады. Ақаулы SSD ауыстырғаннан кейін кэш бастапқы жұмыс режиміне оралады. Айтпақшы, қауіпсіздікті арттыру үшін оқу + жазу кэшіне арнайы ыстық қосалқы бөлшектерді тағайындауға болады.
XCubeSAN жүйесінде SSD кэштеу функциясын пайдаланған кезде сақтау контроллерінің жады көлеміне бірқатар талаптар қойылады: жүйелік жады неғұрлым көп болса, кэш пулы соғұрлым үлкен болады.
SSD кэшін қосу/өшіру опциясын ұсынатын көптеген сақтау жүйелері өндірушілерінен айырмашылығы, QSAN қосымша опцияларды ұсынады. Атап айтқанда, жүктеменің сипатына байланысты кэштің жұмыс режимін таңдауға болады. Өз жұмысында сәйкес қызметтерге ең жақын үш алдын ала орнатылған үлгі бар: деректер қоры, файлдық жүйе, веб-қызмет. Сонымен қатар, әкімші қажетті параметр мәндерін орнату арқылы өз профилін жасай алады:
- Блок өлшемі (Кэш блогының өлшемі) – 1/2/4 МБ
- Блокты кэшке көшіру үшін оқуға сұраулар саны (Оқу шегіне толтыру) – 1..4
- Блокты кэшке көшіру үшін жазуға сұраныстар саны (Жазуда толтыру шегі) – 0..4
Профильдерді жылдам өзгертуге болады, бірақ, әрине, кэштің мазмұнын қалпына келтіру және оның жаңа «жылытуымен».
SSD кэшінің жұмыс принципін ескере отырып, онымен жұмыс істеу кезінде негізгі операцияларды бөліп көрсетуге болады:
Деректерді кэште болмаған кезде оқу
- Контроллерге хосттан сұраныс келеді;
- Сұралғандар SSD кэшінде болмағандықтан, олар қатты дискілерден оқылады;
- Оқылған деректер хостқа жіберіледі. Сонымен бірге бұл блоктардың «ыстық» екенін тексеру жүргізіледі;
- Егер иә болса, олар әрі қарай пайдалану үшін SSD кэшіне көшіріледі.
Деректерді кэште болған кезде оқыңыз
- Контроллерге хосттан сұраныс келеді;
- Сұралған деректер SSD кэшінде болғандықтан, ол сол жерден оқылады;
- Оқылған деректер хостқа жіберіледі.
Оқу кэшін пайдалану кезінде деректерді жазу
- Контроллерге хосттан жазу сұрауы келеді;
- Деректер қатты дискілерге жазылады;
- Сәтті жазуды көрсететін жауап хостқа қайтарылады;
- Бұл ретте блоктың «ыстық» екендігі тексеріледі (Жазуда толтыру шегі параметрі салыстырылады). Егер солай болса, ол кейінірек пайдалану үшін SSD кэшіне көшіріледі.
Оқу+жазу кэшін пайдалану кезінде деректерді жазу
- Контроллерге хосттан жазу сұрауы келеді;
- Деректер SSD кэшіне жазылады;
- Сәтті жазуды көрсететін жауап хостқа қайтарылады;
- SSD кэшінен деректер қатты дискілерге фондық режимде жазылады;
Әрекетті тексеру
сынақ стенді
2 сервер (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4 Гц / RAM: 32 ГБ) екі порт арқылы Fiber Channel 16G арқылы тікелей XCubeSAN XS5224D сақтау жүйесіне (16 ГБ жедел жады/контроллер) қосылған.
Біз деректер массиві үшін RAID16 (500+0001) жүйесінде біріктірілген 500 x Seagate Constellation ES, ST6NM5, 15 ГБ, SAS 1 Гб/с және 8 x HGST Ultrastar SSD800MH.B, HUSMH8010BSS200, S100Gb, S12 cash,
2 том жасалды: әр сервер үшін бір.
Сынақ 1. 1-8 SSD дискілерінен тек оқуға арналған SSD кэші
SSD кэш
- Енгізу/шығару түрі: теңшеу
- Кэш блогының өлшемі: 4 МБ
- Оқыған кезде толтыру шегі: 1
- Жазу бойынша толтыру шегі: 0
Енгізу/шығару үлгісі
- Құрал: IOmeter V1.1.0
- Жұмысшылар: 1
- Көрнекті (Кезек тереңдігі): 128
- Қатынас сипаттамалары: 4KB, 100% оқу, 100% кездейсоқ
Теориялық тұрғыдан, кэш пулындағы SSD дискілері неғұрлым көп болса, өнімділік соғұрлым жоғары болады. Іс жүзінде бұл расталды. Көлемі аз SSD санының бірден-бір айтарлықтай артуы жарылғыш әсерге әкелмейді.
Сынақ 2. 2-8 SSD дискілері бар оқу + жазу режиміндегі SSD кэші
SSD кэш
- Енгізу/шығару түрі: теңшеу
- Кэш блогының өлшемі: 4 МБ
- Оқыған кезде толтыру шегі: 1
- Жазу бойынша толтыру шегі: 1
Енгізу/шығару үлгісі
- Құрал: IOmeter V1.1.0
- Жұмысшылар: 1
- Көрнекті (Кезек тереңдігі): 128
- Қатынас сипаттамалары: 4KB, 100% жазу, 100% кездейсоқ
Бірдей нәтиже: SSD дискілерінің саны артқан сайын жарылыс өнімділігінің өсуі және масштабтау.
Екі сынақта да жұмыс деректерінің көлемі жалпы кэш өлшемінен аз болды. Сондықтан уақыт өте келе барлық блоктар кэшке көшірілді. Ал жұмыс, шын мәнінде, қатты дискілерге әсер етпестен, SSD дискілерімен жүзеге асырылды. Бұл сынақтардың мақсаты кэшті жылыту және SSD санына байланысты оның өнімділігін масштабтау тиімділігін нақты көрсету болды.
Енді жерге оралып, деректер көлемі кэш өлшемінен үлкенірек болған жағдайды тексерейік. Сынақ қолайлы уақыт ішінде өтуі үшін (кэштің «жылыту» кезеңі дыбыс көлемі ұлғайған сайын айтарлықтай артады), біз дыбыс көлемін 120 ГБ дейін шектейміз.
Тест 3. Мәліметтер базасын эмуляциялау
SSD кэш
- Енгізу/шығару түрі: Деректер қоры
- Кэш блогының өлшемі: 1 МБ
- Оқыған кезде толтыру шегі: 2
- Жазу бойынша толтыру шегі: 1
Енгізу/шығару үлгісі
- Құрал: IOmeter V1.1.0
- Жұмысшылар: 1
- Көрнекті (Кезек тереңдігі): 128
- Қатынас сипаттамалары: 8KB, 67% оқу, 100% кездейсоқ
Өкім
Айқын қорытынды, әрине, кез келген сақтау жүйесінің жұмысын жақсарту үшін SSD кэшін пайдаланудың жақсы тиімділігі болып табылады. Қолданылған Бұл мәлімдеме толығымен қолданылады: SSD кэштеу функциясы тамаша орындалған. Бұл оқу және оқу + жазу режимдерін қолдауға, кез келген пайдалану сценарийі үшін икемді параметрлерге, сондай-ақ тұтастай жүйенің жалпы өнімділігіне қатысты. Сондықтан өте қолайлы бағаға (лицензия бағасы 1-2 SSD құнымен салыстыруға болады) жалпы өнімділікті айтарлықтай арттыруға болады.
Ақпарат көзі: www.habr.com