In diesem Beitrag gebe ich Ihnen Ratschläge, wie Sie Ihr ftScalableTM Storage Array (im Folgenden mit ftScalable abgekürzt) konfigurieren können, um seine Leistung zu optimieren. Wenn Sie Ihre E/A-Arbeitslast und -Muster verstehen und einige einfache Richtlinien befolgen, können Sie Ihr ftScalable so konfigurieren, dass es Ihre Anforderungen an Verfügbarkeit und Leistung erfüllt.
Terminologie
Der Begriff "logische Platte" bezieht sich auf eine logische VOS-Platte, die aus einer oder mehreren Mitgliedsplatten besteht. VOS strippt Daten über alle Platten hinweg. Vor der Einführung von ftScalable war jede Mitgliedsplatte ein Paar physischer Plattenlaufwerke. Mit der Einführung von ftScalable ist nun jede Mitgliedsplatte mit einer einzelnen LUN verbunden. Eine LUN oder "logische Einheit" ist eine Unterteilung einer virtuellen Festplatte ("VDISK") auf ftScalable.
Eine VDISK ist eine Sammlung von einem oder mehreren physischen Laufwerken, die unter Verwendung eines bestimmten RAID-Typs in einer virtuellen Festplatte organisiert sind.
"Degraded mode" bezieht sich auf den Betrieb der VDISK nach dem Ausfall eines ihrer physischen Laufwerke, aber vor Beginn des Wiederherstellungsvorgangs.
Der "Wiederherstellungsmodus" bezieht sich auf den Betrieb der VDISK, während sie nach einem Laufwerksausfall wiederhergestellt wird.
RAID-Typen
Es gibt zwar viele RAID-Typen, die vom ftScalable unterstützt werden, aber ich werde hier nur die am häufigsten verwendeten beschreiben.
RAID-0: Eine RAID-0-VDISK verteilt die Daten auf alle physischen Laufwerke im Satz. Es bietet den höchsten Grad an E/A-Leistung, aber KEINE Fehlertoleranz. Der Verlust eines beliebigen physischen Laufwerks führt zu einem vollständigen Datenverlust. Darüber hinaus kann ftScalable nicht automatisch physische Laufwerke außer Betrieb nehmen und die Daten proaktiv mit einem Ersatzlaufwerk wiederherstellen. Dieser RAID-Typ sollte niemals in unternehmenskritischen Umgebungen eingesetzt werden.
RAID-1: Eine RAID-1-VDISK ist ein einfaches Paar gespiegelter physischer Laufwerke. Es bietet eine gute Lese- und Schreibleistung und kann den Verlust eines einzelnen Laufwerks überstehen. Lesevorgänge können von einem der beiden physischen Laufwerke ausgeführt werden, während Schreibvorgänge auf beide Laufwerke geschrieben werden müssen. Die Wiederherstellung eines ausgefallenen Laufwerks ist einfach und erfordert lediglich eine erneute Spiegelung vom überlebenden Partner. Die Leistung wird in der Regel nur minimal beeinträchtigt, wenn das System im Degraded- oder Recovery-Modus läuft.
RAID-10: Eine RAID-10-VDISK besteht aus mehreren Sätzen von RAID-1-Platten, so dass Daten über alle RAID-1-Paare verteilt werden können. Eine RAID-10-VDISK bietet hohe Leistung und die Möglichkeit, mehrere physische Laufwerksausfälle ohne Datenverlust zu überstehen. Die Auswirkungen auf die Leistung im degradierten oder Wiederherstellungsmodus sind ähnlich wie bei einer RAID-1-VDISK.
RAID-5/RAID-6: Diese RAID-Typen verwenden paritätsbasierte Algorithmen und Striping, um hohe Verfügbarkeit bei geringeren Kosten im Vergleich zur Spiegelung zu bieten. Eine RAID-5-VDISK verwendet das Äquivalent einer physischen Festplattenkapazität für die Parität, während ein RAID-6 das Äquivalent von zwei Festplatten verwendet. Eine RAID-5-VDISK kann den Ausfall eines einzelnen Laufwerks ohne Datenverlust überstehen, während eine RAID-6-VDISK zwei Laufwerksausfälle überstehen kann. Beide Typen bieten eine hervorragende Leseleistung, aber die Schreibleistung wird dadurch beeinträchtigt, dass nicht nur der Datenblock geschrieben werden muss, sondern auch die für den/die Paritätsblock/-blöcke erforderlichen Lese-, Änderungs- und Neuschreibvorgänge. Der Ausfall eines Laufwerks (degraded mode) hat einen mittleren Einfluss auf den Durchsatz, während der Wiederherstellungsmodus einen hohen Einfluss auf den Durchsatz hat.
Auswählen eines RAID-Typs
Jeder RAID-Typ hat spezifische Vor- und Nachteile. Wenn Sie diese kennen, können Sie den RAID-Typ auswählen, der für Ihre Umgebung am besten geeignet ist.
Für Daten und Anwendungen, bei denen die Schreibgeschwindigkeit nicht wichtig ist, oder bei denen es nicht auf eine möglichst hohe Zugriffsgeschwindigkeit ankommt, ist RAID-5 eine gute Wahl. Als Gegenleistung für die Inkaufnahme eines geringeren Schreibdurchsatzes und einer höheren Latenzzeit können Sie weniger Festplatten für eine bestimmte Kapazität verwenden und dennoch ein hohes Maß an Fehlertoleranz erreichen. Sie müssen jedoch auch die Auswirkungen eines beeinträchtigten RAID-Sets (d. h. eines ausgefallenen Laufwerks) auf Ihre Anwendung berücksichtigen. Die E/A-Leistung und die Latenz bei paritätsbasierten RAID-Typen werden im degradierten Modus und im Wiederherstellungsmodus stärker beeinträchtigt als bei spiegelbasierten RAID-Typen.
Für Daten und Anwendungen, deren Leistung von der Optimierung der Geschwindigkeit und Latenzzeit von Schreibvorgängen abhängt, die mehr Schreibvorgänge als Lesevorgänge durchführen oder bei denen die Leistung im Falle eines Festplattenausfalls nicht beeinträchtigt werden darf, bieten spiegelbasierte RAID-Typen (RAID-1 oder RAID-10) eine bessere Lösung. Bei beiden RAID-Typen entfällt der Nachteil von RAID-5 oder RAID-6, dass die Daten erst gelesen und dann geschrieben werden müssen, so dass das Schreiben von Daten ein einfacher Vorgang ist. RAID-10 ist im Allgemeinen die bessere Wahl als RAID-1, da es Ihnen ermöglicht, die Daten über mehrere physische Laufwerke zu verteilen, was die gesamte Lese- und Schreibleistung erheblich steigern kann. (Lesen Sie aber bitte den Abschnitt "VOS Multi-Member Logical Disks versus ftScalable RAID-10 VDISKs", weiter unten).
Wenn Sie sich nicht entscheiden können, ob Sie einen paritätsbasierten oder einen spiegelbasierten RAID-Typ wählen sollen, dann ist es am sichersten, einen der spiegelbasierten RAID-Typen zu verwenden.
Zuweisung von LUNs zu VDISKS
Eine oder mehrere physische Festplatten bilden eine VDISK. Eine VDISK kann in eine oder mehrere LUNs unterteilt werden. Jede LUN ist einer bestimmten VOS-Mitgliedsplatte zugewiesen. Ein oder mehrere Mitgliedslaufwerke werden zu einem einzigen logischen VOS-Laufwerk kombiniert.
Ich empfehle Ihnen dringend, einer VDISK eine einzige LUN zuzuweisen. Obwohl ftScalable die Aufteilung einer VDISK in mehrere LUNs unterstützt, kann die Verwendung dieser Option zu erheblichen Leistungseinbußen führen, die sich sowohl auf den E/A-Durchsatz als auch auf die Latenz auswirken.
Es gibt mehrere Gründe für diese Nachteile, aber der grundlegende ist einfach zu verstehen. Jedes Mal, wenn ftScalable auf eine der LUNs in einer Konfiguration mit mehreren LUNs pro VDISK zugreifen muss, muss es die Laufwerksköpfe suchen. Je mehr LUNs eine VDISK umfasst, desto mehr Köpfe werden bewegt. Je mehr Kopfbewegungen, desto größer die Latenzzeiten. Denken Sie daran, dass alle E/A letztendlich von den physischen Laufwerken, aus denen die VDISK besteht, verarbeitet werden müssen; der Cache-Speicher des Arrays kann diese physische E/A nicht ersetzen.
Stratus hat Benchmarks durchgeführt, die zeigen, dass der gesamte E/A-Durchsatz einer VDISK mit 4 LUNs nur etwa halb so hoch ist wie die Leistung derselben VDISK, die als einzelne LUN konfiguriert ist, während die Latenzzeit mehr als viermal so hoch sein kann!
Zuweisung von logischen VOS-Platten zu LUNs
Der einfachste Ansatz besteht darin, jeder LUN ein logisches VOS-Laufwerk zuzuweisen. Wenn Sie ein logisches VOS-Laufwerk benötigen, das größer als eine einzelne LUN ist, oder wenn Sie die Leistungsvorteile des Striping nutzen möchten, können Sie ein logisches VOS-Laufwerk mit mehreren Mitgliedern erstellen, bei dem jedes Mitglied eine einzelne LUN ist.
VOS Multi-Member Logical Disks versus ftScalable RAID-10 VDISKs
Sie können Striping auf der VOS-Ebene implementieren (indem Sie eine logische VOS-Multimember-Platte erstellen) oder auf der ftScalable-Ebene (indem Sie eine RAID-10-VDISK erstellen) oder sogar eine Kombination aus beiden Methoden (z. B. indem Sie mehrere LUNs, von denen jede eine RAID-5-VDISK ist, zu einer einzigen logischen VOS-Multimember-Platte kombinieren). Wenn Sie Striping verwenden möchten, empfehle ich die Verwendung von RAID-1 oder RAID-5 für die VDISKS, mit 1 LUN pro VDISK, und die Kombination dieser LUNs zu logischen VOS-Multimember-Platten. VOS verwendet für jede LUN eine eigene Warteschlange für Festplattenanforderungen, so dass die Maximierung der Anzahl der LUNs den Durchsatz maximiert und die Latenzzeit minimiert.
Zuweisung von Dateien zu logischen VOS-Platten
Weisen Sie, wenn möglich, Dateien mit wahlfreiem Zugriff und Dateien mit sequentiellem Zugriff getrennten logischen Laufwerken zu. Wenn Sie die beiden Arten des Dateizugriffs auf derselben logischen Platte mischen, erhöht sich die Zeit, die im schlimmsten Fall für den Zugriff auf Dateien mit wahlfreiem Zugriff benötigt wird, und der maximal mögliche Durchsatz von Dateien mit sequentiellem Zugriff wird verringert.
Zusammenfassung
Mit diesen einfachen Richtlinien können Sie einen zuverlässigen Festplattenzugriff mit hohem Durchsatz und geringer Latenz erreichen.
Wenn Sie der Meinung sind, dass es gute Gründe für die Verwendung einer anderen Konfiguration als der hier empfohlenen gibt, wenden Sie sich bitte an Ihr Account-Team. Wir stehen jederzeit zur Verfügung, um bestehende ftScalable-Konfigurationen zu überprüfen und Ratschläge für spezifische Kundensituationen zu geben.
Ich hoffe, diese Informationen sind nützlich. Wenn Sie Fragen oder Kommentare haben, antworten Sie bitte auf diesen Beitrag.
Danksagung
Joe Sanzio leistete beim Verfassen dieses Beitrags unschätzbare Hilfe. Alle verbleibenden Fehler sind meine.
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