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Medición del rendimiento en discos virtuales CacheCade y SSD (unidades de estado sólido)

Summary: En este artículo, se proporciona información sobre la "medición del rendimiento en discos virtuales CacheCade™ y SSD".

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Article Content


Instructions

Visión general de CacheCade

CacheCade proporciona escalamiento de rendimiento rentable para perfiles de aplicaciones de tipo base de datos en un entorno RAID basado en host mediante la extensión de la caché de la controladora RAID PERC con la adición de las SSD Enterprise certificadas por Dell.

CacheCade identifica las áreas a las que se accede con frecuencia dentro de un conjunto de datos y copia estos datos en una SSD Enterprise certificada por Dell (SATA o SAS), lo que brinda un tiempo de respuesta más rápido dirigiendo las consultas de lectura aleatoria populares a la SSD de CacheCade, en lugar de al HDD subyacente.

Todas las SSD de CacheCade, que soportan hasta 512 GB de caché extendida, deben tener la misma interfaz (SATA o SAS) y se incluirán en el servidor o el gabinete de almacenamiento en que reside el arreglo RAID. Las SSD de CacheCade no formarán parte del arreglo RAID.

CacheCade es una característica estándar en la controladora RAID PERC H710/H710P/H800 y la caché NV de 1 GB PERC H700/H800 y solo está disponible en ella.

Las SSD de CacheCade se pueden configurar mediante la utilidad de configuración del BIOS de PERC u OpenManage.

CacheCade utiliza unidades de estado sólido
 
Guía del usuario de Dell OpenManage Server Administrator Storage Management


CacheCade se utiliza para mejorar el rendimiento de lectura aleatoria de los discos virtuales basados en el disco duro (HDD). Una unidad de estado sólido (SSD) es un dispositivo de almacenamiento de datos que utiliza una memoria de estado sólido para almacenar datos persistentes. Las unidades SSD aumentan en forma considerable el rendimiento de E/S (IOPS) o la velocidad de escritura en Mbps desde un dispositivo de almacenamiento. Con controladoras Dell Storage, puede crear un CacheCade mediante el uso de unidades SSD. Luego, utiliza el CacheCade para mejorar el rendimiento de las operaciones de E/S de almacenamiento. Utilice las unidades SSD Serial Attached SCSI (SAS) o Serial Advanced Technology Attachment (SATA) para crear un CacheCade. 
 
CacheCade utiliza unidades de estado sólido
 
Guía del usuario de Dell OpenManage Server Administrator Storage Management


CacheCade se utiliza para mejorar el rendimiento de lectura aleatoria de los discos virtuales basados en el disco duro (HDD). Una unidad de estado sólido (SSD) es un dispositivo de almacenamiento de datos que utiliza una memoria de estado sólido para almacenar datos persistentes. Las unidades SSD aumentan en forma considerable el rendimiento de E/S (IOPS) o la velocidad de escritura en Mbps desde un dispositivo de almacenamiento. Con controladoras Dell Storage, puede crear un CacheCade mediante el uso de unidades SSD. Luego, utiliza el CacheCade para mejorar el rendimiento de las operaciones de E/S de almacenamiento. Utilice las unidades SSD Serial Attached SCSI (SAS) o Serial Advanced Technology Attachment (SATA) para crear un CacheCade.
 
Cree un CacheCade con unidades SSD en las siguientes situaciones:  
  • Rendimiento máximo de aplicaciones: cree un CacheCade con unidades SSD para obtener un mayor rendimiento sin desperdiciar capacidad.
  • Rendimiento máximo de aplicaciones y mayor capacidad: cree un CacheCade con unidades SSD para equilibrar la capacidad de CacheCade con las SSD de alto rendimiento.
  • Mayor capacidad: si no tiene ranuras vacías para HDD adicionales, utilice unidades SSD y cree un CacheCade. Esto reduce la cantidad de discos duros necesarios y aumenta el rendimiento de las aplicaciones.

La función CacheCade tiene las siguientes restricciones:  
  • Solo puede usar unidades SSD con los identificadores de Dell adecuados para crear un CacheCade.
  • Si crea un CacheCade con unidades SSD, las propiedades de SSD se mantienen. Posteriormente, puede utilizar el SSD para crear discos virtuales.
  • Un CacheCade puede contener unidades SAS o SATA, pero no ambas.
  • Cada SSD en el CacheCade no tiene que ser del mismo tamaño.
  • El tamaño del CacheCade se calcula automáticamente de la siguiente manera: Tamaño del CacheCade = capacidad de la SSD más pequeña x la cantidad de unidades SSD.
  • La parte no utilizada de la SSD se desperdicia y no se puede utilizar como un CacheCade adicional ni como un disco virtual basado en SSD.
  • La cantidad total del bloque de caché con CacheCade es de 512 GB. Si crea un CacheCade de más de 512 GB, la controladora de almacenamiento igual utiliza solo 512 GB.
  • El CacheCade se soporta solamente en controladoras Dell PERC H700 y H800 con NVRAM de 1 GB y versión de firmware 7.2 o posterior, y PERC H710, H710P y H810.
  • En un gabinete de almacenamiento, el número total de dispositivos lógicos, incluidos los discos virtuales y los CacheCade, no puede superar los 64.

 

Nota:
La función CacheCade está disponible desde la primera mitad del año calendario 2011.

     

 

Nota:
Para poder utilizar CacheCade para el disco virtual, la política de escritura y lectura del disco virtual basado en la unidad HDD debe estar configurada en Write Back o Force Write Back y la política de lectura debe establecerse en Read Ahead o Adaptive Read Ahead.
 

 

Documentación técnica y artículos relacionados:

Medición del rendimiento

Es posible que los usuarios no comprendan los métodos recomendados para probar los dispositivos SSD y CacheCade™, de modo que puedan analizar los beneficios del almacenamiento de estado sólido. En este artículo, se intenta proporcionar orientación sobre las especificaciones de rendimiento óptimo que se pueden aplicar de manera genérica a la mayoría de las herramientas de pruebas de rendimiento. 

El uso de herramientas de pruebas de rendimiento para lograr un rendimiento óptimo depende, por supuesto, del nivel de comprensión del usuario sobre cómo se supone que funciona el dispositivo sometido a prueba. 

Tamaño de bloque: Los dispositivos SSD y CacheCade se comportan de manera óptima cuando se utilizan con tamaños de bloques pequeños en lugar de bloques grandes. Cuando se lee o escribe la I/O, el proceso de selección de la celda activa es electrónico y no depende de un movimiento físico del cabezal, como con los discos mecánicos. Esto significa que los dispositivos de estado sólido pueden responder muy rápidamente a las I/O aleatorias de bloques pequeños y pueden lograr más de 10 000 IOPS, mientras que un disco mecánico tendría dificultades para alcanzar más de 200 IOPS. 

Profundidad de cola: Las SSD tienen una profundidad de cola extensa, con una capacidad máxima de 64 I/O pendientes, significativamente más que las de un disco SAS estándar, por lo general, con 16 I/O pendientes. Esta profundidad extensa de cola permite mucha más flexibilidad para el disco, ya que reduce la dependencia del disco en la controladora a fin de proporcionar I/O de manera oportuna. La controladora puede mantener la cola cuando tiene la capacidad de hacerlo, dejando que el disco funcione a través de ella sin tener que esperar en la controladora.

A medida que la tecnología cambia y las SSD realizan más tareas en paralelo, es probable que la profundidad de cola del disco vuelva a aumentar. La herramienta de pruebas de rendimiento se debe utilizar para sondear la profundidad de cola más eficaz, de modo que aumentar esta profundidad de cola de vez en cuando puede dar como resultado mejores cifras con diferentes dispositivos. 

Límite de caché: Es importante que la herramienta de rendimiento no esté vinculada a la caché, ya que toda la I/O reciba mantenimiento de la caché de la controladora. Esto ocurre cuando el tamaño del archivo de prueba se especifica incorrectamente y es capaz de encajar por completo en la caché de la controladora. Cuando esto ocurre, las I/O nunca llegan a los discos y el rendimiento devuelto para la I/O generalmente se limita por la velocidad del bus PCI; por lo tanto, se pueden observar cifras de rendimiento falsas de más de 3 GB/s. Siempre utilice en exceso la caché mediante la selección de un tamaño de archivo de prueba mayor que el de la caché de la controladora. 
  
 
CacheCade
 
CacheCade se debe referenciar de manera diferente con las unidades SSD estándar, ya que esta tecnología solo se utiliza para almacenar en caché las solicitudes de lectura, no las solicitudes de escritura. Por lo tanto, se crea un obstáculo cuando un usuario desea realizar un análisis comparativo de una solución CacheCade, ya que la metodología estándar de solo leer o escribir bloques no proporcionará los resultados esperados, a menos que la caché esté preparada.

Para describir más a fondo esta característica de CacheCade, considere una situación en que los discos mecánicos solo se lean en caché y desee ejecutar IOMeter para validar que CacheCade sea capaz de proporcionar el rendimiento esperado. IOMeter primero creará un archivo de prueba a partir del cual realizará las operaciones de I/O. Este archivo se escribe en el almacenamiento objetivo, por lo tanto, CacheCade no almacena el archivo en caché. IOMeter comenzará a llevar a cabo las operaciones de I/O en el archivo, pero como ya sabemos, no está actualmente en la caché, por lo que las operaciones de I/O iniciales se llevarán a cabo en los discos mecánicos. Esta pérdida de caché inicial (en que los datos solicitados no están disponibles en la caché) afecta negativamente a la primera parte del análisis de rendimiento, por lo que se deben realizar pasos para eliminar este impacto en el rendimiento de las estadísticas. CacheCade también implementa almacenamiento en caché solo en puntos de acceso de datos, lo que significa que se debe acceder con frecuencia a los datos antes de que se almacenen en caché; también debemos superar este efecto para medir el rendimiento en un nivel práctico.

Para cumplir con nuestras expectativas, debemos procurar que se acceda lo suficiente al archivo de prueba para que se almacene en caché. Para ello, deje el IOMeter en ejecución de una prueba de lectura durante un período prolongado. Tenga en cuenta que el tamaño del archivo de prueba y la velocidad de las operaciones de I/O en MD/s determinarán cuánto tiempo tarda el archivo en almacenarse en caché. El archivo se debe leer VARIAS veces antes de que se almacene en caché, por lo que el objetivo podría ser leer el archivo un equivalente a 5 veces dividiendo el tamaño del archivo por la velocidad en MB/s x 5.

Por ejemplo, un archivo de prueba de 4 GB, que se lee a 40 MB/s = 100 segundos x 5 = 500 segundos.

En este ejemplo, debería dejar una prueba de LECTURA en ejecución durante un mínimo de 8,5 minutos para que se realice el equivalente a 5 operaciones de lectura en todo el archivo. Este tiempo se denomina "tiempo de preparación" de la caché.

Después de completar más de 8,5 minutos de preparación, finalice la prueba de rendimiento. Así dejará el archivo objetivo de la prueba del IOMeter aún almacenado en caché, ya que no habrá ningún proceso para vaciar los datos de CacheCade, ya que el archivo se conserva después de que se cierra la aplicación. A continuación, reinicie la misma aplicación de rendimiento y seleccione las mismas unidades objetivo. Cuando IOMeter ahora comienza a leer desde el archivo, los datos ya estarán en la caché (un hit de caché) y el rendimiento debe ser similar al de CacheCade en un estado optimizado. 

Puntos clave:

Cuando se ejecutan otras herramientas de medición del rendimiento, se deben seguir algunas recomendaciones de configuración. 

En el caso de SSD y CacheCade:  

  • Tamaño de bloque: Para medir las IOPS, utilice un tamaño de bloque que coincida con el tamaño del sector del disco, ya que esto brindará el conteo más alto de transacciones eficientes. Este valor debe ser 4 kB. Si selecciona un tamaño de bloque más pequeño será ineficiente, ya que todo el sector de discos 4k aún se tendrá que leer/escribir; y si selecciona un tamaño de bloque más grande no proporcionará una medición válida de IOPS. 
  • Profundidad de cola: Proporcione al menos 64 I/O pendientes (también conocidas como "QD"). Escale la profundidad de cola hasta 96, 128 y 256, y vuelva a ejecutar la prueba cada vez para ver en qué punto disminuye el rendimiento.

En el caso específico de las SSD:

Tamaño de archivo de prueba: Seleccione un tamaño de archivo de prueba superior al de la caché de primer nivel. En una PERC H700 y H710, es de 512 MB o 1 GB; en una PERC H710p, es de 1 GB. Los tamaños de archivo más pequeños permitirán que la controladora realice todas las operaciones de I/O en la caché, lo que proporciona un resultado no válido. 

En el caso específico de CacheCade:

Preparación de caché: CacheCade solo almacena en caché las operaciones de lectura. Prepare la caché mediante la ejecución del mismo parámetro de referencia para crear una cantidad significativa de lecturas a partir del archivo de prueba antes de iniciar una prueba de rendimiento completa. Cuanto mayor sea el conjunto de datos (archivo de prueba), más largo será el período de preparación. Algunas herramientas de rendimiento, como fio en Linux, proporcionan una opción de tiempo de aumento para permitir esto. 

Article Properties


Affected Product

Servers

Last Published Date

22 Feb 2022

Version

7

Article Type

How To