На блогах VMware появилась интересная статья о том, как работает связка кэширующего яруса (Cache tier) с ярусом хранения данных (Capacity tier) на хостах кластера VMware vSAN в контексте производительности. Многие пользователи задаются вопросом - а стоит ли ставить более быстрые устройства на хосты ESXi в Capacity tier и стоит ли увеличивать их объем? Насколько это важно для производительности?
Системы кэширования работают в датацентре на всех уровнях - это сетевые коммутаторы, процессоры серверов и видеокарт, контроллеры хранилищ и т.п. Основная цель кэширования - предоставить высокопроизводительный ярус для приема операций ввода-вывода с высокой интенсивностью и малым временем отклика (это обеспечивают дорогие устройства), после чего сбросить эти операции на постоянное устройство хранения или отправить в нужный канал (для этого используются уже более дешевые устройства).
В кластере vSAN это выглядит вот так:
Второе преимущество двухъярусной архитектуры заключается в возможности манипуляции данными не на лету (чтобы не затормаживать поток чтения-записи), а уже при их сбрасывании на Capacity tier. Например, так работают сервисы компрессии и дедупликации в VMware vSAN - эти процессы происходят уже на уровне яруса хранения, что позволяет виртуальной машине не испытывать просадок производительности на уровне яруса кэширования.
Общая производительность двухъярусной системы зависит как от производительности яруса хранения, так и параметров яруса кэширования (а именно скорость работы и его объем). Ярус кэширования позволяет в течение определенного времени принимать операции ввода-вывода с очень большой интенсивностью, превышающей возможности приема яруса хранения, но по прошествии этого времени буфер очищается, так как требуется время для сброса данных на уровень постоянного хранения.
С точки зрения производительности это можно представить так (слева система с ярусом кэширования и хранения, справа - только с ярусом хранения):
Оказывается, в реальном мире большинство профилей нагрузки выглядят именно как на картинке слева, то есть система принимает большую нагрузку пачками (burst), после чего наступает некоторый перерыв, который устройства кэширования кластера vSAN используют для сброса данных на постоянные диски (drain).
Если вы поставите более производительное устройство кэширования и большего объема, то оно сможет в течение большего времени и быстрее "впитывать" в себя пачки операций ввода-вывода, которые возникают в результате всплесков нагрузки:
Но более быстрое устройство при равном объеме будет "наполняться" быстрее при большом потоке ввода-вывода, что уменьшит время, в течение которого оно сможет обслуживать такие всплески на пиковой скорости (зато во время них не будет проблем производительности). Здесь нужно подбирать устройства кэширования именно под ваш профиль нагрузки.
С точки зрения устройств кэширования и хранения, кластер VMware vSAN представлен дисковыми группами, в каждой из которых есть как минимум одно устройство кэширования и несколько дисков хранения:
Для устройств кэширования на уровне одной дисковой группы установлен лимит в 600 ГБ. Однако это не значит, что нельзя использовать ярус большего объема. Мало того, некоторые пользователи vSAN как раз используют больший объем, так как в этом случае запись происходит во все доступные ячейки SSD (но суммарный объем буфера все равно не превышает лимит), что приводит к меньшему изнашиванию устройств в целом. Например, так происходит в кластере All-flash - там все доступная свободная емкость (но до 600 ГБ) резервируется для кэша.
Надо еще понимать, что если вы поставите очень быстрые устройства кэширования, но небольшого объема - они будут быстро заполняться на пиковой скорости, а потом брать "паузу" на сброс данных на ярус хранения. Таким образом, здесь нужен компромисс между объемом и производительностью кэша.
На базе сказанного выше можно дать следующие рекомендации по оптимизации производительности двухъярусной системы хранения в кластерах VMware vSAN:
Старайтесь использовать устройства кэширования большего объема, чтобы они могли впитывать большой поток ввода-вывода в течение большего времени. Производительность устройств уже рассматривайте во вторую очередь, только если у вас уж очень большой поток во время всплесков, который нужно обслуживать очень быстро.
Добавляйте больше дисковых групп, каждую из которых может обслуживать свое устройство кэширования. На уровне дисковой группы установлен лимит в 600 ГБ, но всего на хосте может быть до 3 ТБ буфера, поделенного на 5 дисковых групп.
Используйте более производительные устройства в ярусе хранения - так сброс данных буфера (destage rate) на них будет происходить быстрее, что приведет к более быстрой готовности оного обслуживать пиковую нагрузку.
Увеличивайте число устройств хранения в дисковой группе - это увеличит скорость дестейджинга данных на них в параллельном режиме.
Отслеживайте производительность кластера с помощью vSAN Performance Service, чтобы увидеть моменты, когда ярус кэширования захлебывается по производительности. Это позволит соотнести поведение буфера и профиля нагрузки и принять решения по сайзингу яруса кэширования и яруса хранения.
Используйте самые последнии версии VMware vSAN. Например, в vSAN 6.7 Update 3 было сделано множество программных оптимизаций производительности, особенно в плане компрессии и дедупликации данных. Всегда имеет смысл быть в курсе, что нового появилось в апдейте и накатывать его своевременно.
RSS
