Мы много пишем о решении для организации отказоустойчивых хранилищ на базе хостов ESXi - платформе VMware vSAN. Сегодня мы расскажем о дисковых группах на основе вот этого поста на блогах VMware.
Архитектура vSAN включает в себя два яруса - кэш (cache tier) и пространство постоянного хранения (capacity tier). Такая структура дает возможность достичь максимальной производительности по вводу-выводу, которая абсолютно необходима в кластере хранилищ на базе хостов.
Чтобы управлять отношениями устройств кэша и дисков хранения, решение vSAN использует дисковые группы:
У дисковых групп есть следующие особенности:
Каждый хост, который дает емкость кластеру vSAN, должен содержать как минимум одну дисковую группу.
Дисковая группа содержит как минимум одно устройство для кэша и от 1 до 7 устройств хранения.
Каждый хост ESXi в кластере vSAN может иметь до 5 групп, а каждая группа - до 7 устройств хранения. То есть на хосте может быть до 35 устройств хранения, чего вполне достаточно для подавляющего большинства вариантов использования.
Неважно, используете ли вы гибридную конфигурацию (SSD и HDD диски) или All-Flash, устройство кэширования должно быть Flash-устройством.
В гибридной конфигурации устройства кэша на 70% используются как кэш на чтение (read cache) и на 30% как кэш на запись (write buffer).
В конфигурации All-Flash 100% устройства кэша выделено под write buffer.
Write buffer и capacity tier
В принципе, всем понятно, что гибридная конфигурация хостов ESXi в кластере vSAN более дешевая (HDD стоит меньше SSD), но менее производительная, чем All-Flash. Но когда-то наступит время, и все будет All-Flash (в них, кстати, еще и нет нужды организовывать кэш на чтение, так как все читается с SSD с той же скоростью). Поэтому и выделяется 100% под write buffer.
При этом если операция чтения в All-Flash хосте находит блок в кэше - то он читается именно оттуда, чтобы не искать его в capacity tier. Максимальный размер write buffer на одной дисковой группе хоста ESXi - 600 ГБ. При этом если сам диск более 600 ГБ, то его емкость будет использоваться с пользой (см. комментарий к этой статье).
Для гибридных конфигураций 70% емкости кэша выделяется под кэш на чтение, чтобы быстро получать данные с производительных SSD-устройств, при этом vSAN старается поддерживать коэффициент попадания в кэш на чтение (cache hit rate) на уровне 90%.
Write buffer (он же write-back buffer) подтверждает запись на устройство хранения еще до актуальной записи блоков на сapacity tier. Такой подход дает время и возможность организовать операции записи наиболее эффективно и записать их на сapacity tier уже пачкой и более эффективно. Это дает существенный выигрыш в производительности.
SSD-устройства бывают разных классов, в зависимости от их выносливости (среднее число операций записи до его отказа). Все понятно, что для кэширования нужно использовать устройства высоких классов (они дорогие), так как перезапись там идет постоянно, а для хранения - можно использовать недорогие SSD-диски.
Вот сравнительная таблица этих классов (колонка TBW - это terabytes written, то есть перезапись скольких ТБ они переживут):
vSAN содержит в себе несколько алгоритмов, которые учитывают, как часто write buffer сбрасывает данные на сapacity tier. Они учитывают такие параметры, как емкость устройств, их близость к кэшу по времени записи, число входящих операций ввода-вывода, очереди, использование дискового устройства и прочее.
Организация дисковых групп
При планировании хостов ESXi в кластере vSAN можно делать на нем одну или более дисковых групп. Несколько дисковых групп использовать предпочтительнее. Давайте рассмотрим пример:
Одна дисковая группа с одним кэшем и 6 устройств хранения в ней.
Две дисковых группы с двумя устройствами кэша, в каждой по 3 устройства хранения.
Если в первом случае ломается SSD-устройство кэша, то в офлайн уходит вся дисковая группа из 6 дисков, а во втором случае поломка одного девайса приведет к выходу из строя только трех дисков.
Надо понимать, что этот кейс не имеет прямого отношения к доступности данных виртуальных машин, которая определяется политикой FTT (Failures to tolerate) - о ней мы подробно рассказывали тут, а также политиками хранилищ SPBM. Между тем, размер домена отказа (failure domain) во втором случае меньше, а значит и создает меньше рисков для функционирования кластера. Также восстановление и ребилд данных на три диска займет в два раза меньше времени, чем на шесть.
Кстати, некоторые думают, что в случае отказа дисковой группы, кластер vSAN будет ждать 60 минут (настройка Object Repair Timer) до начала восстановления данных на другие диски согласно политике FTT (ребилд), но это неверно. Если вы посмотрите наш пост тут, то поймете, что 60 минут vSAN ждет в случае APD (All Paths Down - например, временное выпадение из сети), а вот в случае PDL (Physical Device Loss) восстановление данных на другие дисковые группы начнется немедленно.
С точки зрения производительности, иметь 2 дисковые группы также выгоднее, чем одну, особенно если разнести их по разным контроллерам хранилищ (storage controllers). Ну и это более гибко в обслуживании и размещении данных на физических устройствах (например, замена диска во втором примере пройдет быстрее).
Работа операций ввода-вывода (I/O)
Как уже было сказано, в гибридной конфигурации есть кэши на чтение и на запись, а в All-Flash - только на запись:
При этом хост ESXi работает так, чтобы операции чтения с дисков попадали в кэш на чтение в 90% случаев. Остальные 10% операций чтения затрагивают HDD-диски и вытаскивают блоки с них. Но и тут применяются оптимизации - например, одновременно с вытаскиванием запрошенного блока, vSAN подтягивает в кэш еще 1 МБ данных вокруг него, чтобы последовательное чтение проходило быстрее.
Для All-Flash конфигурации кэш на чтение не нужен - все данные вытаскиваются с примерно одинаковой скоростью, зато все 100% кэша используются под write buffer, что дает преимущество в скорости обработки большого входящего потока операций ввода-вывода.
Ну и напоследок отметим, что vSAN при записи на флэш-диски распределяет операции записи равномерно между ячейками независимо от размера диска. Это позволяет диску изнашиваться равномерно и иметь бОльшую наработку на отказ.
RSS
