Jau seniai buvo išrastos našumo gerinimo technologijos, pagrįstos SSD naudojimu ir plačiai naudojamos saugojimo sistemose. Visų pirma, tai yra SSD naudojimas kaip saugykla, kuris yra 100% efektyvus, bet brangus. Todėl naudojamos varginančios ir talpyklos technologijos, kai SSD naudojami tik populiariausiems („karštam“) duomenims. Pakopų nustatymas yra tinkamas ilgalaikio (dienos-savaitės) „karštų“ duomenų naudojimo scenarijams. Priešingai, talpyklos kaupimas yra skirtas trumpalaikiam (minutės-valandos) naudojimui. Abi šios parinktys yra įdiegtos saugojimo sistemoje . Šiame straipsnyje apžvelgsime antrojo algoritmo įgyvendinimą - .
SSD talpyklos technologijos esmė yra SSD naudojimas kaip tarpinė talpykla tarp standžiųjų diskų ir valdiklio RAM. SSD našumas, žinoma, yra mažesnis nei paties valdiklio talpyklos našumas, tačiau garsumas yra eilės tvarka didesnis. Todėl gauname tam tikrą kompromisą tarp greičio ir garsumo.
SSD talpyklos naudojimo skaitymui indikacijos:
- Skaitymo operacijų vyravimas prieš rašymo operacijas (dažniausiai būdingas duomenų bazėms ir žiniatinklio programoms);
- Kliūties buvimas dėl standžiojo disko masyvo veikimo;
- Reikalingų duomenų kiekis yra mažesnis nei SSD talpyklos dydis.
Skaitymo ir rašymo SSD talpyklos naudojimo indikacijos yra vienodos, išskyrus operacijų pobūdį – mišrus tipas (pavyzdžiui, failų serveris).
Dauguma saugyklos pardavėjų savo gaminiuose naudoja tik skaitomą SSD talpyklą. Esminis skirtumas Jie suteikia galimybę naudoti talpyklą ir rašymui. Norėdami suaktyvinti SSD talpyklos funkciją QSAN saugojimo sistemose, turite įsigyti atskirą licenciją (tiekiama elektroniniu būdu).
SSD talpykla XCubeSAN yra fiziškai įdiegta atskirų SSD talpyklos telkinių pavidalu. Sistemoje jų gali būti iki keturių. Kiekvienas baseinas, žinoma, naudoja savo SSD rinkinį. Ir jau virtualaus disko ypatybėse nustatome, ar jis naudos talpyklos telkinį ir kurį. Įjungti ir išjungti talpyklos naudojimą tomams galima atlikti prisijungus, nestabdant įvesties / išvesties. Taip pat galite karštai pridėti SSD į baseiną ir pašalinti juos iš ten. Kuriant SSD baseino talpyklą, reikia pasirinkti, kokiu režimu ji veiks: tik skaitymo ar skaitymo+rašymo. Nuo to priklauso jo fizinė organizacija. Kadangi gali būti keli talpyklos telkiniai, jų funkcionalumas gali būti skirtingas (tai yra, sistema gali turėti ir skaitymo, ir skaitymo+rašymo talpyklos telkinius vienu metu).
Jei naudojamas tik skaitymo talpyklos telkinys, jį gali sudaryti 1–8 SSD. Diskai nebūtinai turi būti tos pačios talpos ir to paties pardavėjo, nes jie yra sujungti į NRAID+ struktūrą. Visi baseine esantys SSD diskai yra bendri. Sistema savarankiškai bando lygiagretinti gaunamas užklausas tarp visų SSD, kad pasiektų maksimalų našumą. Sugedus vienam iš SSD, nieko blogo nenutiks: juk talpykloje yra tik standžiųjų diskų masyve saugomų duomenų kopija. Tiesiog sumažės turimos SSD talpyklos kiekis (arba taps nuliu, jei naudosite originalią SSD talpyklą iš vieno disko).
Jei talpykla naudojama skaitymo ir rašymo operacijoms, SSD diskų skaičius telkinyje turėtų būti kartotinis iš dviejų, nes turinys atspindimas diskų porose (naudojama NRAID 1+ struktūra). Dubliuoti talpyklą būtina, nes joje gali būti duomenų, kurie dar nebuvo įrašyti į standųjį diską. Ir šiuo atveju SSD gedimas iš talpyklos baseino sukeltų informacijos praradimą. NRAID 1+ atveju, sugedus SSD, talpykla tiesiog perkeliama į tik skaitymo būseną, o nerašyti duomenys iškeliami į standžiojo disko masyvą. Pakeitus sugedusį SSD, talpykla grįš į pradinį darbo režimą. Beje, siekiant didesnio saugumo, skaitymo ir rašymo talpyklai galite priskirti specialias karštąsias atsargines dalis.
Naudojant SSD talpyklos funkciją XCubeSAN, saugojimo valdiklių atminties kiekiui keliami keli reikalavimai: kuo daugiau sistemos atminties, tuo didesnis bus talpyklos baseinas.
Skirtingai nuo daugelio saugojimo sistemų gamintojų, kurie siūlo tik įjungti/išjungti SSD talpyklą, QSAN suteikia daugiau galimybių. Visų pirma, galite pasirinkti talpyklos veikimo režimą, atsižvelgdami į apkrovos pobūdį. Yra trys iš anksto nustatyti šablonai, kurie savo veikimu yra arčiausiai atitinkamų paslaugų: duomenų bazė, failų sistema, žiniatinklio paslauga. Be to, administratorius gali susikurti savo profilį nustatydamas reikiamas parametrų reikšmes:
- Bloko dydis (Cache Block Size) – 1/2/4 MB
- Užklausų skaičius nuskaityti bloką, kad jis būtų nukopijuotas į talpyklą (užpildymas skaitymo slenkstis) – 1...4
- Prašymų įrašyti bloką, kad jis būtų nukopijuotas į talpyklą, skaičius (Populate-on-Write Threshold) – 0..4
Profilius galima keisti skrydžio metu, tačiau, žinoma, iš naujo nustatant talpyklos turinį ir naujai „įšilus“.
Atsižvelgiant į SSD talpyklos veikimo principą, galime pabrėžti pagrindines operacijas dirbant su ja:
Duomenų skaitymas, kai jų nėra talpykloje
- Valdytojas gauna užklausą iš šeimininko;
- Kadangi prašomų nėra SSD talpykloje, jie nuskaitomi iš standžiųjų diskų;
- Nuskaityti duomenys siunčiami pagrindiniam kompiuteriui. Tuo pačiu metu patikrinama, ar šie blokai yra „karšti“;
- Jei taip, tada jie nukopijuojami į SSD talpyklą tolesniam naudojimui.
Skaityti duomenis, kai jie yra talpykloje
- Valdytojas gauna užklausą iš šeimininko;
- Kadangi prašomi duomenys yra SSD talpykloje, jie nuskaitomi iš ten;
- Nuskaityti duomenys siunčiami pagrindiniam kompiuteriui.
Duomenų rašymas naudojant skaitymo talpyklą
- Į valdiklį ateina šeimininko prašymas rašyti;
- Duomenys įrašomi į kietuosius diskus;
- Atsakymas, nurodantis sėkmingą įrašymą, grąžinamas pagrindiniam kompiuteriui;
- Tuo pačiu metu patikrinama, ar blokas yra „karštas“ (lyginamas parametras „Populate-on-Write Threshold“). Jei taip, tada jis nukopijuojamas į SSD talpyklą, kad būtų galima naudoti vėliau.
Duomenų rašymas naudojant skaitymo ir rašymo talpyklą
- Į valdiklį ateina šeimininko prašymas rašyti;
- Duomenys įrašomi į SSD talpyklą;
- Atsakymas, nurodantis sėkmingą įrašymą, grąžinamas pagrindiniam kompiuteriui;
- Duomenys iš SSD talpyklos įrašomi į kietuosius diskus fone;
Patikrinkite veiksmą
Bandymo stendas
2 serveriai (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4Hz / RAM: 32GB) yra sujungti dviem prievadais per Fibre Channel 16G tiesiai prie XCubeSAN XS5224D saugojimo sistemos (16GB RAM/valdiklis).
Duomenų masyvei naudojome 16 x Seagate Constellation ES, ST500NM0001, 500GB, SAS 6Gb/s, sujungtus RAID5 (15+1), ir 8 x HGST Ultrastar SSD800MH.B, HUSMH8010BSS200, 100GB S/AS12Gb, ass,
Buvo sukurti 2 tomai: po vieną kiekvienam serveriui.
1 testas. Tik skaitoma SSD talpykla iš 1–8 SSD
SSD talpykla
- I/O tipas: pritaikymas
- Talpyklos bloko dydis: 4 MB
- Užpildymo ir skaitymo slenkstis: 1
- Užpildymo rašant slenkstis: 0
I/O modelis
- Įrankis: IOmeter V1.1.0
- Darbuotojai: 1
- Išskirtinis (eilės gylis): 128
- Prieigos specifikacijos: 4KB, 100 % skaitymas, 100 % atsitiktinis
Teoriškai kuo daugiau SSD yra talpyklos telkinyje, tuo didesnis našumas. Praktikoje tai pasitvirtino. Vienintelis reikšmingas SSD su nedideliu tūriu skaičiaus padidėjimas nesukelia sprogstamojo poveikio.
2 testas. SSD talpykla skaitymo + rašymo režimu su 2-8 SSD
SSD talpykla
- I/O tipas: pritaikymas
- Talpyklos bloko dydis: 4 MB
- Užpildymo ir skaitymo slenkstis: 1
- Užpildymo rašant slenkstis: 1
I/O modelis
- Įrankis: IOmeter V1.1.0
- Darbuotojai: 1
- Išskirtinis (eilės gylis): 128
- Prieigos specifikacijos: 4KB, 100% rašymo, 100% atsitiktinių
Tas pats rezultatas: spartus našumo augimas ir mastelis didėjant SSD skaičiui.
Abiejuose bandymuose darbinių duomenų kiekis buvo mažesnis nei bendras talpyklos dydis. Todėl laikui bėgant visi blokai buvo nukopijuoti į talpyklą. O darbas, tiesą sakant, jau buvo atliktas su SSD, praktiškai nepažeidžiant standžiųjų diskų. Šių testų tikslas buvo aiškiai parodyti talpyklos pašildymo ir jos našumo didinimo, atsižvelgiant į SSD skaičių, efektyvumą.
Dabar grįžkime į žemę ir patikrinkime realesnę situaciją, kai duomenų kiekis yra didesnis nei talpyklos dydis. Kad testas praeitų per protingą laiką (didėjant apimties talpyklos „apšilimo“ laikotarpis labai padidėja), apribosime tomo dydį iki 120 GB.
3 testas. Duomenų bazės emuliacija
SSD talpykla
- I/O tipas: duomenų bazė
- Talpyklos bloko dydis: 1 MB
- Užpildymo ir skaitymo slenkstis: 2
- Užpildymo rašant slenkstis: 1
I/O modelis
- Įrankis: IOmeter V1.1.0
- Darbuotojai: 1
- Išskirtinis (eilės gylis): 128
- Prieigos specifikacijos: 8KB, 67 % skaitymas, 100 % atsitiktinis
Nuosprendis
Žinoma, akivaizdi išvada yra geras SSD talpyklos naudojimo efektyvumas siekiant pagerinti bet kurios saugojimo sistemos veikimą. Pritaikyta Šis teiginys galioja visiškai: SSD talpyklos funkcija įdiegta puikiai. Tai susiję su skaitymo ir skaitymo + rašymo režimų palaikymu, lanksčiais bet kokio naudojimo scenarijaus nustatymais, taip pat bendru visos sistemos veikimu. Todėl už labai priimtiną kainą (licencijos kaina panaši į 1–2 SSD kainą) galite žymiai padidinti bendrą našumą.
Šaltinis: www.habr.com