Viena no tēmām, par kurām es runāju ar Satyam un Murali Vilayannur, bija failu sistēma, kas tiek izmantota datu saglabāšanai uz zibspuldzes ierīcēm. Jāatceras šādi ievērojamie fakti: Satyam izveidoja VMFS3, Murali bija vadošais VMFS5 izstrādātājs. No šī viedokļa VMFS izmantošana šķiet acīmredzama. Tomēr mans lielais pārsteigums bija tas, ka flash ierīcēm mēs neizmantojam VMFS, vēl lielāks pārsteigums bija tas, ka mēs vispār neizmantojam failu sistēmu.

Kāpēc ne VMFS?
Failu sistēmas nodrošina funkcijas, kas nav nepieciešamas un dažkārt pat pretrunā ar platformas prasībām, kas apstrādā aktīvās I / O uz zibspuldzes ierīcēm. Viena no lielākajām problēmām, lietojot failu sistēmu, kas līdzīga VMFS, uz flash ierīcēm ir tā, ka tā ir optimizēta SAN uzglabāšanas sistēmām un to datu pārvaldības modeļiem; Darbojoties VMware, Satyam rakstīja rakstu par to ACM. Diemžēl tas padara failu sistēmu par nepiemērotu rīku FVP uzdevumiem.

Tiešo adrešu failu pārslodzes zibspuldzes ierīces, kas samazina to kalpošanas laiku, optimāli neapstrādā patvaļīgas I / O operācijas, pārbauda to (bieži vien ļoti trauslo) atkritumu savākšanas algoritmus izturībai, un to objekti (faili un direktoriji) ir mazāk piemēroti virtuālās mašīnas līmenis un pakalpojumu pārvaldības kvalitāte, kas ir ārkārtīgi svarīga FVP uzdevumiem. Nākamajā sadaļā tiks izskaidrota problēma, kas saistīta ar datu pārvaldību zibspuldzes ierīcēs, bet tagad īss secinājums: ja jūsu zibspuldzes ierīce ir dārga, neievietojiet tiešo adrešu failu sistēmu.

Failu sistēmas nodrošina arī iespējas, kas ievērojami pārsniedz FVP vajadzības. Piemēram, disku slēdzenes. VMFS ir uzlabots izplatīts bloķēšanas pārvaldnieks, kas kontrolē dažādu ESXi resursdatoru piekļuvi diskiem. FVP pārvalda resursdatora lokālos diskus un neprasa bloķēšanu citos resursos, kā rezultātā sadalītais bloķēšanas pārvaldnieks kļūst pilnīgi lieks. To pašu var teikt par POSIX saderību un izplatītiem darījumiem. Un tā tālāk.

Zema līmeņa zibspuldzes darbības
Lūk, piemērs tam, kā rakstīšana uz zibatmiņas ierīcēm būtiski atšķiras no ierakstiem cietajos diskos. Flash nevar pārrakstīt esošos datus. Zibatmiņas datus var rakstīt tikai tukšā lapā. Zibatmiņas funkcija ir tāda, ka ierakstu var veikt lapas, un dzēšanu var veikt tikai blokos. Kas ir lapa un kas ir bloks? Flash saglabā datus šūnās; šūnas tiek apvienotas lapās (4 KB); lapas ir sagrupētas blokos. Lielākā daļa ražotāju apvieno 128 lapas vienā blokā. Ja vēlaties izdzēst lapu, jums ir jāizdzēš viss bloks. Visi nepieciešamie dati no citām lapām ir jāsaglabā kaut kur citur. Ir plaši zināms, ka zibspuldzēm ir ierobežots rakstīšanas un dzēšanas ciklu skaits.

Līdz ar to izlases I / O rakstīšanai var būt lielāka ietekme, nekā jūs domājāt. Problēma ir tā, ka lielākā daļa failu sistēmu tika izstrādātas 80. un 90. gados un kopš tā laika nav progresējušas. Failu sistēmās netiek ņemta vērā veiktspēja pasliktināšanās, ko tās izraisa zibspuldzēm, kurās izmanto zema līmeņa operācijas, kas paredzētas cietajiem diskiem; Lielākā daļa zibspuldzes ierīču ražotāju īsteno dažādus mehānismus, lai ņemtu vērā progresīvo veiktspējas pasliktināšanos. Ar vairāku shēmu palīdzību mēs apsveram šos mehānismus un uzzinām, kāpēc sadrumstalotībai ir šāda ietekme uz zibspuldzes ierīcēm.

Nodiluma vadība
Ņemiet vērā, ka vienkāršības labad es nolēmu parādīt 9 lapas vienā blokā, nevis 128 lappuses vienā blokā.

Sāksim ar nodiluma pārvaldības procesu. Šajā piemērā lietojumprogramma jau ir izveidojusi datus un ierakstījusi to 1., 1., 3., 6., A un B lappusē. Tiek saņemti jauni dati (2. solis), kas tiek ierakstīts D, E un F lapās. Programma atjaunina iepriekšējos datus (AC) un tā vietā, lai izmantotu iepriekšējās lapas, zibspuldzes ierīce turpina izmantot jaunās lapas. Šie jaunie dati ir marķēti ar A-1, B-1 un C-1. Ierakstu izplatīšanu pēc iespējas vienmērīgāk sauc par „nodiluma pārvaldību”. Vecās lapas tagad ir atzīmētas kā beidzies.

Atkritumu savākšana un vairākkārtēja ievešana
Šajā piemērā A bloks ir pilns, kas notiek, ja ir beidzies lietotāja rīcībā esošā vieta ierakstīšanai, un tiek saņemti jauni dati?

Flash kopēs pašreizējos datus uz tukšām šūnām. Faktiskie dati blokā tiek lasīti un rakstīti citā blokā. Kavētie dati paliks tās lapās un tiks izdzēsti kopā ar pārējām bloka lapām. Šo procesu sauc par atkritumu savākšanu.

Atkritumu savākšana ir laba, bet vairākkārtējā ievadīšana, kas notiek tās darbības laikā, rada ievērojamu kaitējumu zibatmiņas ierīcēm. Lai ierakstītu 3 lappuses, zibspuldzei ir jāizlasa 6 lappuses un jāievada sešas lapas citā vietā, pirms tā var uzrakstīt jaunus datus. Un neaizmirstiet par dzēšanas ciklu. Pieņemsim, ka scenārijs, kurā disks ir pilns, kur mēs (īslaicīgi) pārvietosim datus pirms jaunu datu ierakstīšanas? Manā diagrammā šai opcijai pievienoju B bloku. Lai to izdarītu reālā situācijā (lietojot failu sistēmu), jums ir nepieciešams piešķirt pārmērīgu telpu, ko rezervē kontrolieris.

Pārmērīga telpa
Zibspuldzes ietilpību var rezervēt procesiem, ko pārvalda zibspuldzes kontrolleris. To var izdarīt gan zibspuldzes ražotājs, gan lietotājs. Piemēram, pērkot 160 GB lielu flash PCIe paātrinātāju, jūs saņemat 192 GB karti. 160 GB ir pieejami lietotājam un 32 GB ir rezervēti papildus zibspuldzes līmeņa vadības darbībām, piemēram, atkritumu savākšanai, kļūdu labošanai un kontroliera programmaparatūrai. Iegādājoties nestandarta SSD diskdzini, parasti saņemat mazliet rezervētu lieko telpu. Formatējot šo zibspuldzes ierīci jebkurā failu sistēmā, jums jāapzinās šīs funkcijas un, iespējams, jārezervē papildu vieta ārpus pieejamās jaudas. Pašlaik nav standartizētu mērogošanas ieteikumu, tāpēc jums ir jāizvēlas, balstoties uz savu pieredzi. Sliktākajā gadījumā jūs atradīsiet sev sadrumstalotu disku, un SSD būs pastāvīgi jāpārsūta dati, lai uzrakstītu jaunus. Iedomājieties, ka bērni spēlē tagu, tikai kustības modelis ir nedaudz sarežģītāks.

Pārskatīt datu pārvaldību zibspuldzes ierīcēs
PernixData inženieri ir izstrādājuši jaunu formātu FVP zibspuldzes datu pārvaldībai. Sīkāka informācija tiks atklāta turpmākajos pantos un tagad dažos pamatjautājumos.

Optimizēts zibspuldzei
Formāts ir paredzēts, lai saglabātu pagaidu I / O datus ar minimālu iespējamo metadatu kopumu un strādātu ar zibspuldzi ar maksimālo pieejamo veiktspēju. Tā pārvērš nejaušos ierakstus pēc kārtas, lai izmantotu lielāku zibspuldzes veiktspēju secīgā rakstīšanas režīmā. Tas samazina lieko datu pārrakstīšanas un dzēšanas ciklu skaitu. Un algoritms nesatur iedzimtos ierobežojumus failu sistēmām, piemēram, lieliem bloku izmēriem, direktorijiem, failiem, gariem darījumiem, atslēgu pārvaldniekiem utt.

Dinamiski dalīta kapacitāte starp virtuālajām mašīnām
Paldies dziļa integrācija Ar VMkernel FVP var izsekot datu blokus un noteikt, vai viņu virtuālā mašīna lasa vai raksta. Neatkarīgi sekojot šādām darbībām, platforma var mērīt lasīšanas un rakstīšanas buferus virtuālajā mašīnā piešķirtajā telpā. FVP var saglabāt kešatmiņu vai dzēst patvaļīgu virtuālo mašīnu datu kopu no kešatmiņas. Turpretim datu evakuācijas politika parastajai flash sistēmai paredzētā failu sistēmā būs neoptimāla un radīs vairākus pārrakstījumus, jo failu sistēma var rakstīt datus tikai faila beigās vai arī dzēst blokus no gala.

Tas nozīmē arī to, ka jums nav nepieciešams piešķirt statisku kešatmiņas konfigurāciju katrai virtuālajai mašīnai, kā tas būtu, ja lietotu failu sistēmu ar tiešu adresēšanu. Tas mums bija lielisks lēmums; lietotāja pieredzei no produkta jābūt pēc iespējas intuitīvākai.

Es citēju mūsu produktu menedžeri Balu: "Produkta elegance, pēc manām domām, ir tā, ka tā veic pamatuzdevumus, kam nav nepieciešamas jaunas vai neparastas darbības no lietotāja."

Kas attiecas uz ikdienas darbu, tas ir lieliski: katras virtuālās mašīnas kešatmiņu nav nepieciešams iepriekš mērogot. Tas nozīmē, ka jums nav nepieciešams zināt un paredzēt, ka nākotnē tiks izmantota zibspuldze - FVP darīs visu jūsu labā. Cieto resursu nepietiekamība nozīmē to, ka nepietiekami tiek izmantotas zibspuldzes, kas nav izkrautas virtuālās mašīnas, un lieku bloka tīrīšanas ciklu parādīšanās aktīvajām virtuālajām mašīnām ar nepietiekamu flash cache izmēru. Tas samazina vairāku ierakstu problēmu un nodrošina maksimālo flash ierīču veiktspēju un uzticamību.

Oriģinālais raksts .

Kopš 2016. gada FVP izstājās no pārdošanas.