Utekelezaji wa uhifadhi wa SSD katika mfumo wa uhifadhi wa QSAN XCubeSAN

Teknolojia za kuboresha utendaji kulingana na matumizi ya SSD na kutumika sana katika mifumo ya uhifadhi zimevumbuliwa kwa muda mrefu. Kwanza kabisa, ni matumizi ya SSD kama nafasi ya kuhifadhi, ambayo ni 100% yenye ufanisi, lakini ya gharama kubwa. Kwa hiyo, teknolojia za uchovu na caching hutumiwa, ambapo SSD hutumiwa tu kwa data maarufu zaidi ("moto"). Tiering ni nzuri kwa matukio ya matumizi ya muda mrefu (siku-wiki) ya data "moto". Caching, kinyume chake, ni kwa matumizi ya muda mfupi (dakika-saa). Chaguzi hizi zote mbili zinatekelezwa katika mfumo wa uhifadhi QSAN XCubeSAN. Katika makala hii tutaangalia utekelezaji wa algorithm ya pili - Uhifadhi wa SSD.

Kiini cha teknolojia ya uhifadhi wa SSD ni matumizi ya SSD kama kashe ya kati kati ya diski ngumu na RAM ya kidhibiti. Utendaji wa SSD ni, bila shaka, chini kuliko utendaji wa cache ya mtawala mwenyewe, lakini kiasi ni amri ya ukubwa wa juu. Kwa hiyo, tunapata maelewano fulani kati ya kasi na kiasi.

Dalili za kutumia cache ya SSD kwa kusoma:

• Utawala wa shughuli za kusoma juu ya shughuli za uandishi (mara nyingi kawaida kwa hifadhidata na programu za wavuti);
• Uwepo wa chupa kwa namna ya utendaji wa safu ya gari ngumu;
• Kiasi cha data inayohitajika ni chini ya saizi ya kashe ya SSD.

Dalili za kutumia cache ya SSD ya kusoma + kuandika ni sawa, isipokuwa kwa asili ya shughuli - aina ya mchanganyiko (kwa mfano, seva ya faili).

Wachuuzi wengi wa hifadhi hutumia akiba ya SSD ya kusoma tu katika bidhaa zao. Tofauti ya kimsingi QSAN Wanatoa uwezo wa kutumia kache kwa uandishi pia. Ili kuwezesha utendakazi wa kuweka akiba ya SSD katika mifumo ya hifadhi ya QSAN, lazima ununue leseni tofauti (inayotolewa kwa njia ya kielektroniki).

Cache ya SSD katika XCubeSAN inatekelezwa kimwili kwa namna ya mabwawa tofauti ya cache ya SSD. Kunaweza kuwa na hadi nne kati yao kwenye mfumo. Kila bwawa, bila shaka, hutumia seti yake ya SSD. Na tayari katika mali ya diski ya kawaida tunaamua ikiwa itatumia bwawa la cache na ni ipi. Kuwasha na kuzima matumizi ya akiba kwa wingi kunaweza kufanywa mtandaoni bila kusimamisha I/O. Unaweza pia kuongeza SSD kwenye bwawa na kuziondoa hapo. Wakati wa kuunda cache ya bwawa la SSD, unahitaji kuchagua ni hali gani itafanya kazi: kusoma tu au kusoma + kuandika. Shirika lake la kimwili linategemea hili. Kwa kuwa kunaweza kuwa na mabwawa kadhaa ya kache, utendaji wao unaweza kuwa tofauti (yaani, mfumo unaweza kuwa na mabwawa ya kusoma na kusoma + kuandika kwa wakati mmoja).

Ikiwa hifadhi ya kache ya kusoma tu inatumiwa, inaweza kujumuisha SSD 1-8. Diski sio lazima ziwe na uwezo sawa na muuzaji sawa, kwani zimeunganishwa katika muundo wa NRAID +. SSD zote kwenye bwawa zinashirikiwa. Mfumo hujaribu kwa kujitegemea kusawazisha maombi yanayoingia kati ya SSD zote ili kufikia utendaji wa juu zaidi. Ikiwa moja ya SSD inashindwa, hakuna kitu kibaya kitatokea: baada ya yote, cache ina nakala tu ya data iliyohifadhiwa kwenye safu ya anatoa ngumu. Ni kwamba kiasi cha cache ya SSD inapatikana itapungua (au kuwa sifuri ikiwa unatumia cache ya awali ya SSD kutoka kwenye gari moja).

Ikiwa cache inatumiwa kwa shughuli za kusoma + kuandika, basi idadi ya SSD kwenye bwawa inapaswa kuwa nyingi ya mbili, kwani yaliyomo yanaonekana kwenye jozi za anatoa (muundo wa NRAID 1+ hutumiwa). Kurudia cache ni muhimu kwa sababu inaweza kuwa na data ambayo bado haijaandikwa kwenye anatoa ngumu. Na katika kesi hii, kushindwa kwa SSD kutoka kwa bwawa la cache kunaweza kusababisha kupoteza habari. Katika kesi ya NRAID 1+, kushindwa kwa SSD kutasababisha tu cache kuhamishiwa kwenye hali ya kusoma tu, na data isiyoandikwa inatupwa kwenye safu ya gari ngumu. Baada ya kuchukua nafasi ya SSD mbaya, cache itarudi kwenye hali yake ya awali ya uendeshaji. Kwa njia, kwa usalama zaidi, unaweza kugawa vipuri vya moto vilivyojitolea kwenye cache ya kusoma + kuandika.

Wakati wa kutumia kazi ya caching ya SSD katika XCubeSAN, kuna idadi ya mahitaji ya kiasi cha kumbukumbu ya watawala wa kuhifadhi: kumbukumbu zaidi ya mfumo, bwawa kubwa la cache litapatikana.

Tofauti na watengenezaji wengi wa mfumo wa uhifadhi, ambao hutoa tu chaguo la kuwasha/kuzima kashe ya SSD, QSAN hutoa chaguo zaidi. Hasa, unaweza kuchagua hali ya uendeshaji ya cache kulingana na asili ya mzigo. Kuna templeti tatu zilizowekwa tayari ambazo ziko karibu zaidi katika operesheni yao kwa huduma zinazolingana: hifadhidata, mfumo wa faili, huduma ya wavuti. Kwa kuongeza, msimamizi anaweza kuunda wasifu wake mwenyewe kwa kuweka maadili ya vigezo vinavyohitajika:

• Ukubwa wa kuzuia (Ukubwa wa Kizuizi cha Cache) - 1/2/4 MB
• Idadi ya maombi ya kusoma kizuizi ili kunakiliwe kwenye kashe (Populate-on-Soma Kizingiti) - 1..4
• Idadi ya maombi ya kuandika kizuizi ili kunakiliwa kwenye kashe (Kizingiti cha Kuandika-Populate-on-Write) - 0..4

Profaili zinaweza kubadilishwa kwa kuruka, lakini, bila shaka, na yaliyomo kwenye upya wa cache na "joto" lake jipya.

Kuzingatia kanuni ya uendeshaji wa kashe ya SSD, tunaweza kuonyesha shughuli kuu wakati wa kufanya kazi nayo:

• Kusoma data wakati haipo kwenye kashe;
• Soma data wakati iko kwenye kashe;
• Kuandika data wakati wa kutumia cache ya kusoma;
• Kuandika data wakati wa kutumia kache ya kusoma + kuandika.

Kusoma data wakati haipo kwenye kache

1. Ombi kutoka kwa mwenyeji hufika kwa kidhibiti;
2. Kwa kuwa wale walioombwa hawako kwenye cache ya SSD, wanasoma kutoka kwa anatoa ngumu;
3. Data iliyosomwa inatumwa kwa mwenyeji. Wakati huo huo, hundi inafanywa ili kuona ikiwa vitalu hivi ni "moto";
4. Ikiwa ndio, basi hunakiliwa kwenye cache ya SSD kwa matumizi zaidi.

Soma data wakati iko kwenye kache

1. Ombi kutoka kwa mwenyeji hufika kwa kidhibiti;
2. Kwa kuwa data iliyoombwa iko kwenye kashe ya SSD, inasomwa kutoka hapo;
3. Data iliyosomwa inatumwa kwa mwenyeji.

Kuandika data wakati wa kutumia kache ya kusoma

1. Ombi la kuandika kutoka kwa mwenyeji hufika kwa mtawala;
2. Data imeandikwa kwa anatoa ngumu;
3. Jibu linaloonyesha kurekodi kwa mafanikio hurejeshwa kwa mwenyeji;
4. Wakati huo huo, inaangaliwa ikiwa kizuizi ni "moto" (parameter ya Kizingiti cha Idadi ya Watu-on-Write inalinganishwa). Ikiwa ndiyo, basi inakiliwa kwenye cache ya SSD kwa matumizi ya baadaye.

Kuandika data wakati wa kutumia kache ya kusoma+kuandika

1. Ombi la kuandika kutoka kwa mwenyeji hufika kwa mtawala;
2. Data imeandikwa kwenye cache ya SSD;
3. Jibu linaloonyesha kurekodi kwa mafanikio hurejeshwa kwa mwenyeji;
4. Data kutoka kwa cache ya SSD imeandikwa kwa anatoa ngumu nyuma;

Angalia kwa vitendo

benchi ya mtihani

Seva 2 (CPU: 2 x Xeon E5-2620v3 2.4Hz / RAM: 32GB) zimeunganishwa na bandari mbili kupitia Fiber Channel 16G moja kwa moja kwenye mfumo wa hifadhi wa XCubeSAN XS5224D (RAM/controller 16GB).

Tulitumia 16 x Seagate Constellation ES, ST500NM0001, 500GB, SAS 6Gb/s, iliyojumuishwa katika RAID5 (15+1), kwa safu ya data na 8 x HGST Ultrastar SSD800MH.B, HUSMH8010BSS200, 100G SAS cache, 12GB

Kiasi 2 kiliundwa: moja kwa kila seva.

Jaribu 1. Akiba ya SSD ya kusoma pekee kutoka SSD 1-8

Cache ya SSD

• Aina ya I/O: Kubinafsisha
• Ukubwa wa Kizuizi cha Akiba: 4MB
• Kiwango cha idadi ya watu-kwa-kusoma: 1
• Idadi ya watu-kwa-kuandika: 0

Muundo wa I/O

• Chombo: IOmeter V1.1.0
• Wafanyikazi: 1
• Bora (Kina cha Foleni): 128
• Maelezo ya Ufikiaji: 4KB, 100% Soma, 100% Nasibu

Kinadharia, kadiri SSD zinavyozidi kwenye kache, ndivyo utendaji unavyoongezeka. Kwa mazoezi, hii imethibitishwa. Ongezeko kubwa pekee la idadi ya SSD na idadi ndogo ya kiasi haileti athari ya kulipuka.

Mtihani 2. Cache ya SSD katika hali ya kusoma + kuandika na SSD 2-8

Cache ya SSD

• Aina ya I/O: Kubinafsisha
• Ukubwa wa Kizuizi cha Akiba: 4MB
• Kiwango cha idadi ya watu-kwa-kusoma: 1
• Idadi ya watu-kwa-kuandika: 1

Muundo wa I/O

• Chombo: IOmeter V1.1.0
• Wafanyikazi: 1
• Bora (Kina cha Foleni): 128
• Maelezo ya Ufikiaji: 4KB, 100% Andika, 100% Nasibu

Matokeo sawa: ukuaji wa utendaji wa kulipuka na kuongeza kadri idadi ya SSD inavyoongezeka.

Katika majaribio yote mawili, kiasi cha data ya kufanya kazi kilikuwa chini ya saizi ya jumla ya kache. Kwa hiyo, baada ya muda, vitalu vyote vilinakiliwa kwenye cache. Na kazi, kwa kweli, ilikuwa tayari imefanywa na SSD, kivitendo bila kuathiri anatoa ngumu. Madhumuni ya majaribio haya yalikuwa kuonyesha wazi ufanisi wa kuongeza joto kwenye kashe na kuongeza utendaji wake kulingana na idadi ya SSD.

Sasa hebu turudi duniani na tuangalie hali ya kweli zaidi, wakati kiasi cha data ni kikubwa kuliko ukubwa wa cache. Ili mtihani upite kwa muda unaofaa (kipindi cha "joto-up" cha cache kinaongezeka sana kadiri ukubwa wa sauti unavyoongezeka), tutapunguza ukubwa wa sauti hadi 120GB.

Mtihani wa 3. Uigaji wa hifadhidata

Cache ya SSD

• Aina ya I/O: Hifadhidata
• Ukubwa wa Kizuizi cha Akiba: 1MB
• Kiwango cha idadi ya watu-kwa-kusoma: 2
• Idadi ya watu-kwa-kuandika: 1

Muundo wa I/O

• Chombo: IOmeter V1.1.0
• Wafanyikazi: 1
• Bora (Kina cha Foleni): 128
• Maelezo ya Ufikiaji: 8KB, 67% Soma, 100% Nasibu

Uamuzi

Hitimisho dhahiri, bila shaka, ni ufanisi mzuri wa kutumia cache ya SSD ili kuboresha utendaji wa mfumo wowote wa kuhifadhi. Imetumika kwa QSAN XCubeSAN Taarifa hii inatumika kikamilifu: kazi ya caching ya SSD inatekelezwa kikamilifu. Hii inahusu usaidizi wa hali za kusoma na kusoma + kuandika, mipangilio inayoweza kunyumbulika kwa hali yoyote ya matumizi, pamoja na utendaji wa jumla wa mfumo kwa ujumla. Kwa hiyo, kwa gharama nzuri sana (bei ya leseni inalinganishwa na gharama ya SSD 1-2), unaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa utendaji wa jumla.

Chanzo: mapenzi.com