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本文将提供有关如何配置ftScalableTM 存储阵列 (以下简称 ftScalable)以优化其性能的建议。通过了解您的 I/O 工作负载和模式,并遵循一些简单准则,您可以配置 ftScalable 以满足可用性和性能要求。

术语

术语“逻辑磁盘”指VOS逻辑磁盘,其由一个或多个成员磁盘组成。VOS将数据条带化分布于所有成员磁盘。在引入ftScalable之前,每个成员磁盘均由一对物理磁盘驱动器构成。 随着ftScalable的出现,每个成员磁盘现在都关联到单个LUN。LUN(逻辑单元)是ftScalable上虚拟磁盘(VDISK)的子分区。

VDISK是由一个或多个物理磁盘驱动器组成的集合,通过特定的RAID类型组织成虚拟磁盘。

“降级模式”指的是当VDISK的一个物理磁盘驱动器发生故障后,但在恢复操作开始之前,该VDISK的运行状态。

“恢复模式”指的是在驱动器故障后,VDISK进行重建时的运行状态。

RAID 类型

虽然ftScalable支持多种RAID类型,但本文仅介绍其中常用类型。

RAID-0:RAID-0虚拟磁盘将数据条带化分布于所有物理磁盘驱动器。它提供最高级别的I/O性能,但完全不具备容错能力。任何物理磁盘驱动器的损坏都将导致数据彻底丢失。此外,ftScalable无法自动将边缘物理驱动器移出服务,也无法主动利用备用驱动器重建数据。此RAID类型绝不应在关键任务环境中使用。

RAID-1:RAID-1虚拟磁盘由一对简单的镜像物理磁盘驱动器组成。它提供良好的读写性能,并能承受单盘故障。读取操作可由任意物理驱动器处理,而写入操作必须同时写入两块驱动器。故障磁盘的恢复过程简单,仅需从存活的镜像驱动器重新建立镜像。在降级模式或恢复模式下运行时,通常对性能的影响极小。

RAID-10:RAID-10虚拟磁盘由多组RAID-1磁盘组成,支持将数据跨所有RAID-1磁盘对进行条带化存储。此类虚拟磁盘兼具高性能与高容错性,可承受多个物理磁盘故障而不丢失数据。在降级模式或恢复模式下运行时,其性能影响与RAID-1虚拟磁盘相当。

RAID-5/RAID-6:这些RAID类型采用基于奇偶校验的算法和条带化技术,相较于镜像方案能以更低的成本提供高可用性。RAID-5虚拟磁盘(VDISK)需消耗相当于单个物理磁盘容量的空间用于奇偶校验,而RAID-6则需消耗相当于两个磁盘的空间。 RAID-5虚拟磁盘可承受单个磁盘驱动器故障而无数据丢失,而RAID-6虚拟磁盘可承受两个驱动器故障。  两种类型均提供卓越的读取性能,但写入性能会受到影响——不仅需要写入数据块,还需执行校验块的读取/修改/重写操作。磁盘故障(降级模式)对吞吐量影响中等,而恢复模式则会显著降低吞吐量。

选择RAID类型

每种RAID类型都有其独特的优势和局限性。通过理解这些特性,您可以选择最适合您环境的RAID类型。

对于写入速度不重要,或无需追求最高访问速度的数据和应用程序,RAID-5是理想选择。通过接受较低的写入吞吐量和更高的延迟,您可以在相同容量下使用更少的磁盘,同时仍能实现高度的容错能力。 但需同时考量降级状态(即磁盘故障)对应用程序的影响。相较于镜像型RAID,基于奇偶校验的RAID类型在降级模式和恢复模式下,其I/O性能与延迟表现更为显著。

对于性能依赖于优化写入速度和延迟的数据与应用程序,或写入操作多于读取操作的数据与应用程序,或在驱动器故障时必须避免性能下降的数据与应用程序,基于镜像的RAID类型(RAID-1或RAID-10)提供了更优解决方案。这两种RAID类型均消除了RAID-5或RAID-6中"写前读"的性能开销,使数据写入成为简单操作。 相较于RAID-1,RAID-10通常是更优选项,因其支持将数据跨多个物理驱动器条带化,可显著提升整体读写性能。(但请参阅下文标题为"VOS多成员逻辑磁盘与ftScalable RAID-10 VDISK的对比"的章节说明)。

若您无法决定选择基于奇偶校验还是基于镜像的RAID类型,那么最稳妥的选择是采用基于镜像的RAID类型之一。

将逻辑单元号(LUN)分配给虚拟磁盘(VDISK)

回顾一下,一个或多个物理磁盘构成一个虚拟磁盘(VDISK)。一个虚拟磁盘可划分为一个或多个逻辑单元号(LUN)。每个逻辑单元号被分配给特定的虚拟操作系统(VOS)成员磁盘。一个或多个成员磁盘组合成单个VOS逻辑磁盘。

我强烈建议您将单个LUN分配给VDISK。虽然ftScalable支持将VDISK分割为多个LUN,但使用此选项会导致性能显著下降,影响I/O吞吐量和延迟。

这些性能损失有多重原因,但根本原因不难理解。在每块VDISK包含多个LUN的配置中,每次ftScalable访问其中某个LUN时,都必须驱动磁盘驱动器磁头寻道。构成VDISK的LUN数量越多,磁头移动次数就越多。磁头移动次数越多,延迟就越大。 请注意,所有I/O操作最终都必须由构成VDISK的物理驱动器处理;阵列的缓存内存无法替代这种物理I/O操作。

Stratus 表明,4-LUN虚拟磁盘的总I/O吞吐量仅为相同虚拟磁盘配置为单一LUN时性能的一半,而延迟却可能高出四倍以上!

将VOS逻辑磁盘分配给LUN

最简单的方法是为每个逻辑单元号(LUN)分配一个VOS逻辑磁盘。若需要创建大于单个LUN的VOS逻辑磁盘,或希望利用条带化带来的性能优势,则可创建VOS多成员逻辑磁盘,其中每个成员磁盘对应一个独立的LUN。

VOS多成员逻辑磁盘与ftScalable RAID-10虚拟磁盘的对比

您可以在VOS层级实现条带化(通过创建VOS多成员逻辑磁盘),或在ftScalable层级实现(通过创建RAID-10虚拟磁盘),甚至可结合两种方法(例如将多个LUN——每个LUN均为RAID-5虚拟磁盘——组合成单个VOS多成员逻辑磁盘)。 若需采用条带化方案,建议为VDISK配置RAID-1或RAID-5,每个VDISK对应1个LUN,再将这些LUN组合成VOS多成员逻辑磁盘。VOS为每个LUN分配独立的磁盘请求队列,因此最大化LUN数量可提升吞吐量并降低延迟。

将文件分配到VOS逻辑磁盘

在可能的情况下,将随机访问文件和顺序访问文件分配到不同的逻辑磁盘。将这两种文件访问方式混合在同一逻辑磁盘上,会增加访问随机访问文件所需的最坏情况时间,并降低顺序文件的最大可能吞吐量。

摘要

遵循这些简单指南,您即可实现可靠、高吞吐量、低延迟的磁盘访问。

若您认为有充分理由采用与我们在此推荐不同的配置方案,请联系您的客户经理团队。我们随时可协助审查现有ftScalable配置,并针对客户的具体情况提供指导建议。

希望这些信息对您有所帮助。如有疑问或建议,请回复本帖。

致谢

乔·桑齐奥在本篇博文撰写过程中提供了宝贵协助。文中若有任何疏漏,责任均由我承担。