Guía de características de SmartCache en la serie OceanStor T

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Visión general



SmartCache aprovecha la ventaja de los discos de estado sólido (SSD) en su acceso rápido a pequeñas E / S aleatorias. Combina uno o más SSD en un grupo de caché de alta velocidad para almacenar pequeñas E / S aleatorias de punto de acceso en el sistema de almacenamiento. De esta manera, se mejoran el rendimiento de lectura y la eficiencia de acceso de las pequeñas E / S aleatorias.


Contexto

El desarrollo de la tecnología de CPU multi-core mejora en gran medida la capacidad de procesamiento de la CPU, que es mucho más fuerte que la capacidad de procesamiento de los discos duros. La brecha de rendimiento entre los servidores de aplicaciones front-end y los sistemas de almacenamiento de back-end se amplía. El tiempo de respuesta de los sistemas de almacenamiento se convierte en el cuello de botella del procesamiento del servicio. Por lo tanto, el rendimiento de un sistema de servicio no se puede optimizar solo mejorando la capacidad de procesamiento de la CPU de los servidores de aplicaciones. La primera solución para acortar la brecha de rendimiento anterior fue agregar recursos de caché costosos. Sin embargo, como la capacidad de los sistemas de almacenamiento de back-end aumenta constantemente, esta solución ya no es efectiva.


Los SSD ofrecen un tiempo de respuesta corto y su capacidad es mucho mayor que los recursos de caché ordinarios. Debido a estos aspectos destacados, los SSD se convierten gradualmente en un medio de caché de datos convencional para los sistemas de almacenamiento. Los recursos de caché hechos de SSD ofrecen un tiempo de respuesta más corto y una mayor eficiencia de acceso a los datos.


Definición

SmartCache es una nueva tecnología de almacenamiento en caché que utiliza SSD como recursos de caché. El sistema de almacenamiento genera estadísticas sobre las frecuencias de acceso de los bloques de datos y promueve los datos de lectura del hotspot a los que frecuentemente se accede aleatoriamente pequeñas E / S desde unidades de disco duro tradicionales (HDD) al grupo de caché de alta velocidad de SSD. La velocidad de lectura de datos de los SSD es mucho más rápida que la de los discos duros, por lo que SmartCache reduce considerablemente el tiempo de respuesta del sistema y mejora el rendimiento del sistema. SmartCache no interrumpe los servicios existentes ni compromete la confiabilidad de los datos.


Disponibilidad



SmartCache es una característica con licencia. Es compatible con todas las demás funciones del sistema de almacenamiento.


Requisito de licencia

Un archivo de licencia define el permiso para usar SmartCache.


Antes de usar SmartCache, inicie sesión en Integrated Storage Manager (ISM) para confirmar que la licencia activada ya permite SmartCache y que el permiso no ha caducado.


Si desea comprar un archivo de licencia de SmartCache, comuníquese con Huawei Technologies Co., Ltd.


Versiones aplicables


Producto

Versión aplicable

S2600T/S5500T/S5600T/S5800T/S6800T

V100R005


Requisito de capacidad

SmartCache mejora el rendimiento de lectura de pequeñas E / S aleatorias en función de cada LUN. Por lo tanto, la capacidad de LUN debe cumplir con el requisito para usar SmartCache. La Tabla 1 enumera los límites superiores de la capacidad total de los LUN en los que se puede habilitar SmartCache.


Tabla 1 Límites superiores de la capacidad total de los LUN


Producto

Capacidad total de  LUNs (TB)

S2600T

16

S5500T

32

S5600T

32

S5800T

64

S6800T

64


SmartCache también impone un límite superior en la capacidad total de los SSD en los grupos de SmartCache. La Tabla 2 enumera los límites superiores de la capacidad total de los grupos de SmartCache.



Tabla 2 Límites superiores de la capacidad total de las agrupaciones de SmartCache


Producto

Capacidad total de los SmartCache Pools (GB)

S2600T

1200

S5500T

1200

S5600T

2400

S5800T

3600

S6800T

4800


Principios



Esta sección presenta el principio de implementación de SmartCache y los procesos de lectura de datos.



Estadísticas de rendimiento

El sistema de almacenamiento organiza bloques de datos en LUN según sus tamaños y supervisa los bloques de datos dentro de un período específico en tiempo real. De esta manera, el sistema de almacenamiento descubre la frecuencia de acceso a cada bloque de datos dentro de ese período.


Rendimiento *** ysis

El sistema de almacenamiento clasifica los bloques de datos según sus frecuencias de acceso y considera los bloques de datos con altas frecuencias de acceso como datos de punto de acceso.


Copia de datos

El sistema de almacenamiento copia los datos del punto de acceso en las agrupaciones de SmartCache en segundo plano.

 NOTA:

Los datos de origen de los datos del punto de acceso todavía se almacenan en discos duros en el sistema de almacenamiento. Los datos almacenados en los grupos de SmartCache son solo copias de respaldo. Por lo tanto, incluso si un disco de estado sólido (SSD) en un grupo de SmartCache es defectuoso, la confiabilidad de los datos no se ve comprometida.


En el siguiente período de estadísticas, el sistema de almacenamiento inicia otras estadísticas sobre las frecuencias de acceso a los bloques de datos y actualiza el rango de los bloques de datos. Esto asegura que los datos en las agrupaciones de SmartCache estén constantemente calientes.


Procedimiento de Procesamiento

    SmartCache utiliza SSD para mejorar los recursos de caché ordinarios y almacenar datos de puntos de acceso, mejorando en gran medida el rendimiento de lectura del sistema de almacenamiento.


La Figura 2 y la Figura 3 comparan los procesos de lectura de datos antes y después de habilitar SmartCache.




Figura 2 Proceso de lectura antes de que SmartCache esté habilitado



    Después de habilitar SmartCache, los datos calientes se mezclan con los datos fríos en las unidades de disco duro (HDD). Después de que el sistema de almacenamiento recibe una solicitud de lectura de un servidor de aplicaciones, envía la solicitud a las HDD para su procesamiento y devuelve los datos leídos de las HDD al servidor de aplicaciones. Las unidades de disco duro requieren tiempo de búsqueda para leer los datos, lo que afecta negativamente el rendimiento de lectura de los datos.



Figura 3 Proceso de lectura después de habilitar SmartCache



    Después de habilitar SmartCache, el sistema de almacenamiento comienza a detectar datos de puntos de acceso dentro de un período de estadísticas, y copia los datos de puntos de acceso en los SSD de los grupos de SmartCache. Después de que el sistema de almacenamiento recibe una lectura de un servidor de aplicaciones, lee directamente los datos de puntos de acceso de los SSD y luego los devuelve al servidor de aplicaciones. En comparación con las unidades de disco duro, las unidades SSD no requieren tiempo de búsqueda. Por lo tanto, el rendimiento en la lectura de datos de puntos de acceso se mejora notablemente.


Los datos que no son de punto de acceso todavía se pueden leer desde discos duros con SmartCache habilitado.



Escenarios de aplicación



    SmartCache es especialmente adecuado para escenarios de aplicaciones donde se procesan con frecuencia algunas E / S pequeñas aleatorias, y las operaciones de lectura son más que operaciones de escritura. En tal escenario, SmartCache puede mejorar mucho el rendimiento de lectura del sistema.


La Tabla 1 describe los escenarios de aplicación típicos de SmartCache.


Tabla 1 Escenarios típicos de aplicación de SmartCache

Escenario

Característica

Mejora del rendimiento

Aplicaciones de servidor web

· El tamaño de E /   S varía de 512 bytes a 32 KB.

Todas las   solicitudes son lecturas aleatorias.

Mejorado por cinco veces.

Aplicaciones de servidor de archivos

· El tamaño de E /   S varía de 512 bytes a 32 KB.

80% de las   solicitudes son lecturas aleatorias.

Mejorado por dos veces.


Por ejemplo, un sistema de comercio electrónico de una empresa proporciona las aplicaciones de registro de usuarios, navegación de productos y suscripción de pedidos. La tabla 2 enumera el porcentaje de cada tipo de aplicaciones.



Tabla 2 Porcentaje de aplicaciones.


Aplicación

I/O Clase

Porcentaje

Registro de usuario

Escribe I/Os

10%

Navegación del producto

Lee I/Os

50%

Suscripción de pedidos

Escribe I/Os

20%

Transacción de la orden

Escribe I/Os

10%

Orden de navegación

Lee I/Os

10%


La Tabla 2 muestra que la mayoría de las aplicaciones en el sistema de comercio electrónico son aplicaciones de lectura. Por lo tanto, se recomienda SmartCache para el sistema de comercio electrónico para mejorar el rendimiento de lectura de datos. El resultado demuestra que después de que SmartCache se haya estado ejecutando por un tiempo, los IOPS de datos y el tiempo de respuesta mejoraron considerablemente. La Figura 1 y la Figura 2 comparan los IOPS de datos y el tiempo de respuesta antes y después de habilitar SmartCache.


Una vez que SmartCache está habilitado, el sistema de almacenamiento comienza a recopilar estadísticas sobre los datos de puntos de acceso y copia gradualmente los datos de puntos de acceso a los grupos de SmartCache. Entonces, una parte de las E / S de lectura se puede golpear en los grupos de SmartCache, y el IOPS está aumentando. Después de que todos los datos del punto de acceso se copian en los grupos de SmartCache, la mayoría de las E / S leídas pueden ser golpeadas en los grupos de SmartCache. Luego, el IOPS se vuelve estable y es cuatro veces más grande que el IOPS antes de habilitar SmartCache. La mayoría de las E / S leídas se pueden golpear en las agrupaciones de SmartCache, por lo que el tiempo de respuesta se reduce considerablemente.


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