كيف تؤدي تقسيم ذاكرة التخزين Ceph؟

المقدمة:
في هذا المنشور، نشارك اختبار مقايسة لإظهار كيف يمكن لتقسيم ذاكرة التخزين Ceph تحسين أداء حوض القرص الصلب من خلال إعداد طبقة ذاكرة مدعومة بحوض NVMe.

14 Apr, 2023 Ambedded

ما هو طبقة ذاكرة التخزين المؤقتة في Ceph وكيف يعمل؟

تسمح طبقة ذاكرة التخزين المؤقت لـ Ceph باستخدام أجهزة تخزين أسرع كذاكرة تخزين مؤقتة للأجهزة الأبطأ. يتضمن ذلك إنشاء مجموعة من أجهزة التخزين السريعة / المكلفة (مثل أقراص NVMe SSD) المكونة لتعمل كطبقة ذاكرة تخزين مؤقتة، ومجموعة أخرى من الأجهزة البطيئة / الأرخص (مثل أقراص HDD) المكونة لتعمل كطبقة تخزين اقتصادية. تخزينة الذاكرة المؤقتة تخزن البيانات المستخدمة بشكل متكرر من الطبقة الخلفية وتلبي طلبات القراءة والكتابة من العملاء. يقوم وكيل تصنيف الذاكرة المؤقتة بتفريغ أو إخراج الكائنات من طبقة الذاكرة المؤقتة بشكل دوري بناءً على سياسات معينة.

عرض توضيحي لطبقة ذاكرة التخزين المؤقتة لـ Ceph

في الماضي، عند استخدام وحدة تخزين SATA SSD كطبقة ذاكرة مؤقتة، كان تحسين الأداء باستخدام طبقة الذاكرة المؤقتة غير ملحوظ. في الوقت الحاضر، انخفضت تكلفة وحدة تخزين NVMe SSD بشكل كبير مقارنة بعدة سنوات مضت، وأداء وحدة تخزين NVMe SSD أسرع بكثير من وحدة تخزين HDD. نرغب في معرفة ما إذا كان استخدام وحدة تخزين NVMe SSD كطبقة ذاكرة مؤقتة يمكن أن يساعد بشكل كبير في حوض HDD.

لاختبار فعالية طبقة الذاكرة NVMe، قمنا بإعداد اختبار لرؤية ما إذا كانت طبقة الذاكرة تحسن أداء حوض تخزين مستند إلى القرص الصلب.

إعداد العنقود

مضيفات NVME	3 x Ambedded Mars500 Ceph Appliances
مواصفات كل جهاز Mars 500
وحدة المعالجة المركزية	1x أمبير ألترا آرم 64-نواة 3.0 جيجاهرتز
الذاكرة	96 جيبي بايت DDR4
الشبكة	2 منافذ بسرعة 25 جيجابت في الثانية Mellanox ConnectX-6
محركات تخزين OSD	8 x Micron 7400 960 جيجابايت

مضيفات الأقراص الصلبة HDD	3 x Ambedded Mars400 Ceph Appliances
مواصفات كل جهاز Mars 400
وحدة المعالجة المركزية	8 أجهزة بمعالج رباعي النواة Arm64 بسرعة 1.2 جيجاهرتز
الذاكرة	4 جيجابايت لكل جهاز. 32 جيجابايت لكل جهاز
الشبكة	2 x 2.5 جيجابت في الثانية لكل جهاز. 2x 10 جيجابت ربط صعودي عبر مفتاح داخل الشاسيه.
محركات تخزين OSD	8 x 6 تيرابايت أقراص صلبة Seagate Exos

معلومات عن مجموعة Ceph

24 x OSD على NVMe SSD (3x أجهزة Ambedded Mars500)
24x OSD على HDD (3x أجهزة Ambedded Mars400)
يتم وضع خوادم HDD و NVMe في جذور CRUSH منفصلة.

عملاء الاختبار

2 x خوادم فيزيائية. 2x بطاقة شبكة 25Gb
يعمل كل خادم بـ 7x VMs.
كل VM يحتوي على 4x نواة و 8 جيجابايت ذاكرة

إعداد طبقة الذاكرة المؤقتة بواسطة Ambedded مدير UVS

1. قم بإنشاء مجموعة أساسية باستخدام وحدة تخزين HDD.

2. قم بإنشاء مجموعة NVMe باستخدام وحدة تخزين NVMe SSD.

3. أضف حوض NVMe كطبقة ذاكرة التخزين المؤقت لحوض HDD.
تكوينات طبقة ذاكرة التخزين المؤقت الافتراضية:

وضع التخزين المؤقت: الكتابة الفورية

عدد مجموعات الضرب = 12

فترة مجموعة الضرب = 14400 ثانية (4 ساعات)

الحد الأقصى للبايت المستهدف = 2 تيرابايت

الحد الأقصى للكائنات المستهدفة = 1 مليون

الحد الأدنى لتراكم القراءة للترقية والحد الأدنى لتراكم الكتابة للترقية = 2

نسبة الأوساخ المستهدفة للتخزين المؤقت = 0.4

نسبة الأوساخ المستهدفة العالية للتخزين المؤقت = 0.6

نسبة الأوساخ المستهدفة الكاملة للتخزين المؤقت = 0.8

عمر التجاوز الأدنى للتخزين المؤقت = 600 ثانية

cache_min_evict_age = 1800 ثانية.

تم اختبار مجموعة أقراص الهارد ديسك قبل وبعد إضافة طبقة الذاكرة المؤقتة، باستخدام ما يصل إلى 14 عميلًا لتوليد أحمال الاختبار. قام كل عميل بتركيب RBD لاختبار fio. بدأت عملية الاختبار بعميل واحد وزاد عدد العملاء بعد اكتمال كل وظيفة اختبار. استمرت كل دورة اختبار لمدة خمس دقائق وتم التحكم فيها تلقائيًا بواسطة جنكينز. أداء وظيفة الاختبار كان مجموع نتائج جميع العملاء. قبل اختبار تدرج التخزين المؤقت، قمنا بكتابة البيانات إلى الأقراص الثابتة المتوزعة حتى امتلأت حوض التخزين المؤقت فوق نسبة الاكتمال المستهدفة للتخزين المؤقت في سيف (0.8).

أظهرت الرسوم البيانية أن أداء مجموعة الأقراص الصلبة النقية تحسن بشكل كبير بعد إضافة مجموعة ذاكرة التخزين العشوائي غير القابلة للتحويل.

خلال اختبار طبقة الذاكرة المؤقتة، لاحظنا إحصائيات المجموعة باستخدام الأمر ceph osd pool stats. كانت هناك أنشطة للتفريغ، الإخلاء، والترقية في المجموعات المؤقتة والأساسية. قمنا بتسجيل إحصائيات المجموعة في أوقات مختلفة خلال اختبار طبقة الذاكرة المؤقتة.

تمت كتابة البيانات إلى الذاكرة المؤقتة
مجموعة الذاكرة المؤقتة رقم 84
سرعة الإدخال/الإخراج للعميل 21 ميجابايت/ثانية للكتابة، 0 عملية/ثانية للقراءة، 5.49 ألف عملية/ثانية للكتابة

مجموعة mars400_rbd رقم 86
لا يوجد أي نشاط

تم تعزيز وإخراج الذاكرة المؤقتة
هوية ذاكرة التخزين المؤقت للمجموعة 84
معدل إدخال/إخراج العميل 42 ميجابايت/ثانية للكتابة، 0 عملية/ثانية للقراءة، 10.79 ألف عملية/ثانية للكتابة
معدل إدخال/إخراج طبقة التخزين المؤقت 179 ميجابايت/ثانية للإخراج، 17 عملية/ثانية للتعزيز

هوية ذاكرة التخزين المؤقت للمجموعة mars400_rbd 86
معدل إدخال/إخراج العميل 0 بايت/ثانية للقراءة، 1.4 ميجابايت/ثانية للكتابة، 18 عملية/ثانية للقراءة، 358 عملية/ثانية للكتابة

تم تفريغ الذاكرة المخبأة
معرف ذاكرة مخبأة 84
معدل الإدخال/الإخراج للعميل 3.2 جيبا بايت/ثانية قراءة، 830 عملية/ثانية قراءة، 0 عملية/ثانية كتابة
معدل الإدخال/الإخراج للطبقة المخبأة 238 ميجا بايت/ثانية تفريغ، 14 عملية/ثانية ترقية، 1 مجموعة تفريغ

معرف ذاكرة مخبأة mars400_rbd 86
معدل الإدخال/الإخراج للعميل 126 ميجا بايت/ثانية قراءة، 232 ميجا بايت/ثانية كتابة، 44 عملية/ثانية قراءة، 57 عملية/ثانية كتابة

تم طرد PG
تم تطهير حافظة حوض البيانات 84
معدل الإدخال/الإخراج للعميل 2.6 جيبا بايت/ثانية قراءة، 0 بايت/ثانية كتابة، 663 عملية/ثانية قراءة، 0 عملية/ثانية كتابة
معدل الإدخال/الإخراج للطبقة المؤقتة 340 ميبا بايت/ثانية تفريغ، 2.7 ميبا بايت/ثانية طرد، 21 عملية/ثانية ترقية، 1 PG يتم طرده (ممتلئ)

تم تطهير حوض البيانات mars400_rbd 86
معدل الإدخال/الإخراج للعميل 768 ميبا بايت/ثانية قراءة، 344 ميبا بايت/ثانية كتابة، 212 عملية/ثانية قراءة، 86 عملية/ثانية كتابة

تفريغ PG وإدخال العميل مباشرة إلى حوض البيانات الأساسي.(كان العملاء يكتبون البيانات)
معرف ذاكرة التخزين المؤقت للمجموعة 84
إدخال العميل 0 بايت/ثانية كتابة، 0 عملية/ثانية قراءة، 1 عملية/ثانية كتابة
إدخال طبقة التخزين المؤقت 515 ميجابايت/ثانية تفريغ، 7.7 ميجابايت/ثانية إخراج، 1 مجموعة تفريغ

معرف ذاكرة التخزين المؤقت للمجموعة mars400_rbd 86
إدخال العميل 613 ميجابايت/ثانية كتابة، 0 عملية/ثانية قراءة، 153 عملية/ثانية كتابة

بعد الاختبار المستمر، أعدنا تشغيل الكتلة لعدة ساعات وأعدنا اختبار الكتابة العشوائية 4 كيلوبايت. حققنا أداءً أفضل بكثير. هذا بسبب تحرير مساحة الذاكرة المؤقتة للكتابة الجديدة.

من خلال هذا الاختبار، نحن متأكدون أن استخدام مجموعة NVMe كطبقة ذاكرة مؤقتة لمجموعة HDD يمكن أن يحقق تحسينًا كبيرًا في الأداء.

يجب الإشارة إلى أنه لا يمكن ضمان أداء طبقة الذاكرة المؤقتة. الأداء يعتمد على حالة النجاح في الوصول إلى الذاكرة المؤقتة في ذلك الوقت، ولا يمكن تحقيق نفس الأداء عن طريق تكرار الاختبارات مع نفس التكوين والأحمال العملية.

إذا كان تطبيقك يحتاج إلى أداء ثابت، استخدم مجموعة SSD NMMe الخالصة.

منتجات ذات صلة: جهاز تخزين Ceph بتقنية Mars500 NVME All Flash
Mars 500

تم تصميم جهاز Mars 500 Ceph لتلبية احتياجات تخزين البيانات الأصلية للسحابة عالية الأداء....
تفاصيل

جهاز تخزين Ceph Storage Appliance Mars 400PRO
Mars 400PRO

تم تصميم جهاز Mars 400 Ceph لتلبية احتياجات تخزين البيانات السحابية عالية السعة. يستخدم القرص...
تفاصيل