QSAN XCubeSAN स्टोरेज सिस्टममध्ये SSD कॅशिंगची अंमलबजावणी

SSD च्या वापरावर आधारित कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी आणि स्टोरेज सिस्टममध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणार्‍या तंत्रज्ञानाचा शोध लावला गेला आहे. सर्व प्रथम, स्टोरेज स्पेस म्हणून SSD चा वापर आहे, जो 100% प्रभावी आहे, परंतु महाग आहे. म्हणून, थकवणारे आणि कॅशिंग तंत्रज्ञान वापरले जाते, जेथे SSDs फक्त सर्वात लोकप्रिय ("हॉट") डेटासाठी वापरले जातात. "हॉट" डेटाच्या दीर्घकालीन (दिवस-आठवडे) वापराच्या परिस्थितीसाठी टायरिंग चांगले आहे. त्याउलट कॅशिंग हे अल्पकालीन (मिनिट-तास) वापरासाठी आहे. हे दोन्ही पर्याय स्टोरेज सिस्टममध्ये लागू केले जातात QSAN XCubeSAN. या लेखात आपण दुसऱ्या अल्गोरिदमची अंमलबजावणी पाहू - SSD कॅशिंग.

एसएसडी कॅशिंग तंत्रज्ञानाचे सार म्हणजे एसएसडीचा हार्ड ड्राइव्ह आणि कंट्रोलरच्या रॅममधील इंटरमीडिएट कॅशे म्हणून वापर. SSD ची कार्यक्षमता अर्थातच कंट्रोलरच्या स्वतःच्या कॅशेच्या कार्यक्षमतेपेक्षा कमी आहे, परंतु व्हॉल्यूम हा क्रम जास्त आहे. म्हणून, आम्हाला वेग आणि व्हॉल्यूममध्ये एक विशिष्ट तडजोड मिळते.

वाचनासाठी SSD कॅशे वापरण्याचे संकेतः

• लेखन ऑपरेशन्सपेक्षा वाचन ऑपरेशन्सचे प्राबल्य (बहुतेकदा डेटाबेस आणि वेब अनुप्रयोगांसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण);
• हार्ड ड्राइव्ह अॅरेच्या कामगिरीच्या स्वरूपात अडथळेची उपस्थिती;
• आवश्यक डेटाची मात्रा SSD कॅशेच्या आकारापेक्षा कमी आहे.

रीड+राइट एसएसडी कॅशे वापरण्याचे संकेत समान आहेत, ऑपरेशन्सचे स्वरूप – मिश्रित प्रकार (उदाहरणार्थ, फाइल सर्व्हर).

बहुतेक स्टोरेज विक्रेते त्यांच्या उत्पादनांमध्ये केवळ-वाचनीय SSD कॅशे वापरतात. मूलभूत फरक QSAN ते लेखनासाठी कॅशे वापरण्याची क्षमता देखील प्रदान करतात. QSAN स्टोरेज सिस्टीममध्ये SSD कॅशिंग कार्यक्षमता सक्रिय करण्यासाठी, तुम्ही स्वतंत्र परवाना (इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने पुरवलेला) खरेदी करणे आवश्यक आहे.

XCubeSAN मधील SSD कॅशे स्वतंत्र SSD कॅशे पूलच्या रूपात प्रत्यक्षरित्या लागू केले जाते. प्रणालीमध्ये त्यापैकी चार असू शकतात. प्रत्येक पूल अर्थातच स्वतःचा SSD चा संच वापरतो. आणि आधीपासूनच व्हर्च्युअल डिस्कच्या गुणधर्मांमध्ये आम्ही निर्धारित करतो की ते कॅशे पूल वापरेल आणि कोणते. व्हॉल्यूमसाठी कॅशे वापर सक्षम आणि अक्षम करणे I/O न थांबवता ऑनलाइन केले जाऊ शकते. तुम्ही पूलमध्ये एसएसडी देखील गरम करू शकता आणि तेथून काढू शकता. एसएसडी पूल कॅशे तयार करताना, ते कोणत्या मोडमध्ये कार्य करेल ते निवडणे आवश्यक आहे: केवळ-वाचणे किंवा वाचन+लेखन. त्याची भौतिक संघटना यावर अवलंबून असते. तेथे अनेक कॅशे पूल असू शकतात, त्यांची कार्यक्षमता भिन्न असू शकते (म्हणजे, सिस्टममध्ये एकाच वेळी वाचणे आणि वाचणे + लेखन कॅशे पूल दोन्ही असू शकतात).

केवळ-वाचनीय कॅशे पूल वापरला असल्यास, त्यात 1-8 SSDs असू शकतात. डिस्क्स समान क्षमतेची आणि समान विक्रेता असणे आवश्यक नाही, कारण ते NRAID+ संरचनेत एकत्र केले जातात. पूलमधील सर्व SSD शेअर केले आहेत. जास्तीत जास्त कार्यप्रदर्शन साध्य करण्यासाठी सिस्टीम स्वतंत्रपणे सर्व SSD मध्ये येणार्‍या विनंत्या समांतर करण्याचा प्रयत्न करते. एसएसडीपैकी एक अयशस्वी झाल्यास, काहीही वाईट होणार नाही: सर्व केल्यानंतर, कॅशेमध्ये हार्ड ड्राइव्हच्या अॅरेवर संग्रहित डेटाची फक्त एक प्रत असते. उपलब्ध एसएसडी कॅशेचे प्रमाण कमी होईल (किंवा एका ड्राइव्हवरून मूळ एसएसडी कॅशे वापरल्यास शून्य होईल).

जर कॅशे रीड + राइट ऑपरेशन्ससाठी वापरला असेल, तर पूलमधील SSD ची संख्या दोनच्या पटीत असावी, कारण सामग्री ड्राईव्हच्या जोड्यांवर मिरर केली जाते (NRAID 1+ रचना वापरली जाते). कॅशे डुप्लिकेट करणे आवश्यक आहे कारण त्यात डेटा असू शकतो जो अद्याप हार्ड ड्राइव्हवर लिहिला गेला नाही. आणि या प्रकरणात, कॅशे पूलमधून एसएसडी अयशस्वी झाल्यामुळे माहितीचे नुकसान होईल. NRAID 1+ च्या बाबतीत, SSD च्या अपयशामुळे कॅशे फक्त वाचनीय स्थितीत हस्तांतरित केली जाईल, अलिखित डेटा हार्ड ड्राइव्ह अॅरेवर टाकला जाईल. सदोष SSD बदलल्यानंतर, कॅशे त्याच्या मूळ ऑपरेटिंग मोडवर परत येईल. तसे, अधिक सुरक्षिततेसाठी, तुम्ही वाचन + लेखन कॅशेला समर्पित हॉट स्पेअर्स नियुक्त करू शकता.

XCubeSAN मध्ये SSD कॅशिंग फंक्शन वापरताना, स्टोरेज कंट्रोलर्सच्या मेमरीच्या प्रमाणासाठी अनेक आवश्यकता आहेत: सिस्टम मेमरी जितकी जास्त असेल तितका मोठा कॅशे पूल उपलब्ध असेल.

बर्‍याच स्टोरेज सिस्टम उत्पादकांच्या विपरीत, जे फक्त SSD कॅशे चालू/बंद करण्याचा पर्याय देतात, QSAN अधिक पर्याय प्रदान करतो. विशेषतः, लोडच्या स्वरूपावर अवलंबून आपण कॅशे ऑपरेटिंग मोड निवडू शकता. तीन प्रीसेट टेम्पलेट्स आहेत जे त्यांच्या ऑपरेशनमध्ये संबंधित सेवांच्या सर्वात जवळ आहेत: डेटाबेस, फाइल सिस्टम, वेब सेवा. याव्यतिरिक्त, आवश्यक पॅरामीटर मूल्ये सेट करून प्रशासक स्वतःचे प्रोफाइल तयार करू शकतो:

• ब्लॉक आकार (कॅशे ब्लॉक आकार) – 1/2/4 MB
• ब्लॉक वाचण्यासाठी विनंत्यांची संख्या जेणेकरून ते कॅशेमध्ये कॉपी केले जाईल (पॉप्युलेट-ऑन-रीड थ्रेशोल्ड) – 1..4
• ब्लॉक लिहिण्याच्या विनंत्यांची संख्या जेणेकरून ते कॅशेमध्ये कॉपी केले जाईल (पॉप्युलेट-ऑन-राइट थ्रेशोल्ड) – 0..4

प्रोफाइल फ्लायवर बदलले जाऊ शकतात, परंतु, अर्थातच, कॅशे रीसेटच्या सामग्रीसह आणि नवीन "वॉर्मिंग अप" सह.

एसएसडी कॅशेच्या ऑपरेशनचे तत्त्व लक्षात घेऊन, आम्ही त्याच्यासह कार्य करताना मुख्य ऑपरेशन्स हायलाइट करू शकतो:

• कॅशेमध्ये नसताना डेटा वाचणे;
• जेव्हा तो कॅशेमध्ये असतो तेव्हा डेटा वाचा;
• वाचन कॅशे वापरताना डेटा लिहिणे;
• वाचन + लेखन कॅशे वापरताना डेटा लिहिणे.

डेटा कॅशेमध्ये नसताना वाचत आहे

1. होस्टकडून एक विनंती नियंत्रकाकडे येते;
2. विनंती केलेले एसएसडी कॅशेमध्ये नसल्यामुळे, ते हार्ड ड्राइव्हवरून वाचले जातात;
3. वाचलेला डेटा होस्टला पाठवला जातो. त्याच वेळी, हे ब्लॉक "गरम" आहेत की नाही हे तपासले जाते;
4. जर होय, तर पुढील वापरासाठी ते SSD कॅशेमध्ये कॉपी केले जातात.

डेटा कॅशेमध्ये उपस्थित असताना वाचा

1. होस्टकडून एक विनंती नियंत्रकाकडे येते;
2. विनंती केलेला डेटा SSD कॅशेमध्ये असल्याने, तो तेथून वाचला जातो;
3. वाचलेला डेटा होस्टला पाठवला जातो.

वाचन कॅशे वापरताना डेटा लिहित आहे

1. होस्टकडून एक लेखन विनंती नियंत्रकाकडे येते;
2. डेटा हार्ड ड्राइव्हवर लिहिला जातो;
3. यशस्वी रेकॉर्डिंग दर्शविणारा प्रतिसाद होस्टला परत केला जातो;
4. त्याच वेळी, ब्लॉक “हॉट” आहे की नाही हे तपासले जाते (पॉप्युलेट-ऑन-राइट थ्रेशोल्ड पॅरामीटरची तुलना केली जाते). होय असल्यास, नंतर वापरण्यासाठी ते SSD कॅशेमध्ये कॉपी केले जाते.

रीड+राइट कॅशे वापरताना डेटा लिहिणे

1. होस्टकडून एक लेखन विनंती नियंत्रकाकडे येते;
2. डेटा SSD कॅशेवर लिहिला जातो;
3. यशस्वी रेकॉर्डिंग दर्शविणारा प्रतिसाद होस्टला परत केला जातो;
4. एसएसडी कॅशेमधील डेटा पार्श्वभूमीतील हार्ड ड्राइव्हवर लिहिला जातो;

क्रिया तपासा

चाचणी स्टँड

2 सर्व्हर (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4Hz / RAM: 32GB) दोन पोर्टद्वारे फायबर चॅनल 16G द्वारे थेट XCubeSAN XS5224D स्टोरेज सिस्टीम (16GB RAM/कंट्रोलर) शी जोडलेले आहेत.

आम्ही डेटा अॅरेसाठी RAID16 (500+0001) मध्ये एकत्रित 500 x Seagate Constellation ES, ST6NM5, ST15NM1, 8GB, SAS 800Gb/s वापरले आणि 8010 x HGST अल्ट्रास्टार SSD200MH.B, HUSMH100BSS12/cabsXNUMX, SASXNUMX, SAS,

2 खंड तयार केले गेले: प्रत्येक सर्व्हरसाठी एक.

चाचणी 1. 1-8 SSD मधून फक्त-वाचनीय SSD कॅशे

SSD कॅशे

• I/O प्रकार: सानुकूलन
• कॅशे ब्लॉक आकार: 4MB
• पॉप्युलेट-ऑन-रीड थ्रेशोल्ड: 1
• पॉप्युलेट-ऑन-राइट थ्रेशोल्ड: 0

I/O नमुना

• साधन: IOmeter V1.1.0
• कामगार: 1
• थकबाकी (रांगेची खोली): 128
• प्रवेश तपशील: 4KB, 100% वाचन, 100% यादृच्छिक

सिद्धांतानुसार, कॅशे पूलमध्ये जितके अधिक SSDs तितके जास्त कार्यप्रदर्शन. सराव मध्ये, याची पुष्टी झाली आहे. लहान संख्येसह एसएसडीच्या संख्येत केवळ लक्षणीय वाढ झाल्यामुळे स्फोटक परिणाम होत नाही.

चाचणी 2. 2-8 SSD सह वाचन + लेखन मोडमध्ये SSD कॅशे

SSD कॅशे

• I/O प्रकार: सानुकूलन
• कॅशे ब्लॉक आकार: 4MB
• पॉप्युलेट-ऑन-रीड थ्रेशोल्ड: 1
• पॉप्युलेट-ऑन-राइट थ्रेशोल्ड: 1

I/O नमुना

• साधन: IOmeter V1.1.0
• कामगार: 1
• थकबाकी (रांगेची खोली): 128
• प्रवेश तपशील: 4KB, 100% लिहा, 100% यादृच्छिक

समान परिणाम: स्फोटक कामगिरी वाढ आणि SSD ची संख्या वाढते म्हणून स्केलिंग.

दोन्ही चाचण्यांमध्ये, कार्यरत डेटाचे प्रमाण एकूण कॅशे आकारापेक्षा कमी होते. म्हणून, कालांतराने, सर्व ब्लॉक कॅशेमध्ये कॉपी केले गेले. आणि कार्य, खरं तर, हार्ड ड्राइव्हवर परिणाम न करता, एसएसडी सह आधीच केले गेले होते. या चाचण्यांचा उद्देश एसएसडीच्या संख्येवर अवलंबून कॅशे वाढवणे आणि त्याचे कार्यप्रदर्शन स्केल करणे याची प्रभावीता स्पष्टपणे प्रदर्शित करणे हा होता.

आता पृथ्वीवर परत येऊ आणि अधिक वास्तववादी परिस्थिती तपासू, जेव्हा डेटाचे प्रमाण कॅशेच्या आकारापेक्षा मोठे असते. चाचणी वाजवी वेळेत उत्तीर्ण होण्यासाठी (कॅशे "वॉर्म-अप" कालावधी मोठ्या प्रमाणात व्हॉल्यूम आकार वाढतो), आम्ही व्हॉल्यूम आकार 120GB पर्यंत मर्यादित करू.

चाचणी 3. डेटाबेस अनुकरण

SSD कॅशे

• I/O प्रकार: डेटाबेस
• कॅशे ब्लॉक आकार: 1MB
• पॉप्युलेट-ऑन-रीड थ्रेशोल्ड: 2
• पॉप्युलेट-ऑन-राइट थ्रेशोल्ड: 1

I/O नमुना

• साधन: IOmeter V1.1.0
• कामगार: 1
• थकबाकी (रांगेची खोली): 128
• प्रवेश तपशील: 8KB, 67% वाचन, 100% यादृच्छिक

निर्णय

स्पष्ट निष्कर्ष, अर्थातच, कोणत्याही स्टोरेज सिस्टमची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी SSD कॅशे वापरण्याची चांगली कार्यक्षमता आहे. ला लागू केले QSAN XCubeSAN हे विधान पूर्णपणे लागू होते: SSD कॅशिंग फंक्शन उत्तम प्रकारे लागू केले आहे. हे वाचन आणि वाचा + लेखन मोडसाठी समर्थन, कोणत्याही वापराच्या परिस्थितीसाठी लवचिक सेटिंग्ज, तसेच संपूर्ण प्रणालीच्या एकूण कार्यप्रदर्शनाशी संबंधित आहे. म्हणून, अतिशय वाजवी किंमतीसाठी (परवान्याची किंमत 1-2 एसएसडीच्या किंमतीशी तुलना करता येते), आपण एकूण कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ करू शकता.

स्त्रोत: www.habr.com