Qsan XCubeSAN 存储系统中自动分层的特点

继续考虑应用于存储系统的加速 I/O 操作的技术，始于 以前的文章，人们不禁会想到自动分层这样一个非常流行的选项。 尽管各个存储系统制造商的这一功能的思想非常相似，但我们将通过一个示例来了解分层实现的特点 QSAN存储系统.

尽管存储系统上存储的数据多种多样，但相同的数据可以根据其需求（使用频率）分为几组。 最流行的（“热”）数据需要尽快访问，而较少使用的（“冷”）数据可以以较低的优先级处理。

为了组织这样的方案，使用了分层功能。 本例中的数据阵列不是由相同类型的磁盘组成，而是由形成不同存储层的多组驱动器组成。 使用特殊的算法，数据在级别之间自动移动，以确保最大的整体性能。

SHD 奇桑 最多支持三个存储级别：

• 第 1 层：SSD，最高性能
• 第 2 层：HDD SAS 10K/15K，高性能
• 第 3 层：HDD NL-SAS 7.2K，最大容量

自动分层池可以包含所有三个级别，也可以仅包含两个级别的任意组合。 在每个层中，驱动器被组合到熟悉的 RAID 组中。 为了获得最大的灵活性，每个层中的 RAID 级别可以不同。 也就是说，例如，没有什么可以阻止您组织像 4x SSD RAID10 + 6x HDD 10K RAID5 + 12 HDD 7.2K RAID6 这样的结构

创建卷（虚拟磁盘）后 自动分层 它的池开始在后台收集有关所有 I/O 操作的统计信息。 为此，空间被“切割”成 1GB 块（所谓的子 LUN）。 每次访问这样的块时，都会为其分配一个系数 1。然后，随着时间的推移，该系数会减小。 24 小时后，如果该块没有 I/O 请求，则它已经等于 0.5，并且将在随后的每个小时继续下降。

在某个时间点（默认为每天午夜），收集的结果根据子 LUN 的活动系数进行排序。 在此基础上，决定移动哪些块以及朝哪个方向移动。 事实上，此后会发生级别之间的数据重新定位。

Qsan存储系统通过很多参数完美地实现了分层过程的管理，使您可以非常灵活地配置阵列的最终性能。

为了确定数据的初始位置及其移动的优先方向，使用为每个卷单独设置的策略：

• 自动分层 – 默认策略、初始放置和移动方向是自动确定的，即“热”数据趋于顶层，“冷”数据向下移动。 初始放置位置是根据每个级别的可用空间来选择的。 但您需要了解系统主要致力于最大限度地利用最快的驱动器。 因此，如果有空闲空间，数据将被放置在上层。 该策略适用于大多数无法提前预测数据需求的场景。
• 从高开始，然后自动分层 – 与上一个的区别仅在于数据的初始位置（最快级别）
• 最高等级 – 数据总是力争占据最快的水平。 如果它们在操作过程中被向下移动，则尽快将它们移回原处。 此策略适用于需要尽可能最快访问的数据。
• 最低级别 – 数据总是倾向于占据最低层。 此策略非常适合很少使用的数据（例如档案）。
• 不许动 – 系统自动确定数据的原始位置并且不会移动它。 然而，统计数据将继续收集，以防随后需要搬迁。

值得注意的是，虽然策略是在创建每个卷时定义的，但它们可以在整个系统的生命周期中动态地反复更改。

除了分层机制的策略之外，还配置了级别之间数据移动的频率和速度。 您可以设置特定的出行时间：每天或一周中的某些天，还可以将统计数据收集间隔缩短到几个小时（最小频率 - 2 小时）。 如果需要限制完成数据移动操作所需的时间，可以设置时间范围（移动窗口）。 此外，还标明了重定位速度——3种模式：快、中、慢。

如果需要立即进行数据迁移，可以根据管理员的命令随时手动执行。

显然，数据在级别之间移动的频率越高、速度越快，存储系统就越能灵活地适应当前的操作条件。 但同时，值得记住的是，移动是一种额外的负载（主要在磁盘上），因此除非绝对必要，否则不应“驱动”数​​据。 最好在负载最小时计划运动。 如果存储系统的运行不断需要高性能24/7，那么将重定位率降低到最低是值得的。

丰富的拍摄设置无疑会让高级用户满意。 然而，对于那些第一次接触此类技术的人来说，没有什么可担心的。 很有可能信任默认设置（自动分层策略，每天晚上以最大速度移动一次），并且随着统计数据的积累，调整某些参数以达到所需的结果。

将撕裂与同样流行的提高生产率的技术进行比较 SSD缓存，你应该记住他们算法的不同运行原理。

SSD缓存
自动分层

效果起效速度
几乎是瞬间。 但只有在缓存“预热”后（几分钟到几小时）才会产生明显的效果
收集统计数据后（2 小时，最好是一天）加上移动数据的时间

效果持续时间
直到数据被新部分取代（分钟-小时）
当数据有需求时（XNUMX 小时或更长时间）

适用症状
即时短期性能提升（数据库、虚拟化环境）
长期提高生产力（文件、网络、邮件服务器）

此外，分层的特点之一是不仅可以用于“SSD + HDD”等场景，还可以用于“快 HDD + 慢 HDD”甚至所有三个级别，而这在使用 SSD 缓存时基本上是不可能的。

测试

为了测试分层算法的性能，我们进行了一个简单的测试。 创建了两级 SSD (RAID 1) + HDD 7.2K (RAID1) 的池，并在其上放置了具有“最低级别”策略的卷。 那些。 数据应始终位于慢速磁盘上。

管理界面清楚地显示了级别之间数据的放置

用数据填充卷后，我们将放置策略更改为自动分层并运行 IOmeter 测试。

经过几个小时的测试，当系统能够积累统计数据时，搬迁过程就开始了。

数据移动完成后，我们的测试卷完全“爬行”到顶层（SSD）。

判决书

自动分层是一项出色的技术，它允许您通过更密集地使用高速驱动器，以最少的材料和时间成本提高存储系统的性能。 应用于 奇桑 唯一的投资是许可证，它是一次性购买的，对磁盘/架子的数量/数量没有限制。 该功能配备了如此丰富的设置，几乎可以满足任何业务任务。 界面中流程的可视化将使您能够有效地管理设备。

来源： habr.com