HPE Smart Array kontrolieri pieejami ar 2 veidu cache atmiņām – FBWC un Smart-Cache. FBWC ir uz kontroliera bāzēta DDR atmiņa ar flash moduli, savukārt Smart-Cache kešošanai izmanto SSD.
FBWC
Uz kontroliera atrodas ātrs DDR modulis, kas pilda primārā cache funkciju. Šī cache lielākā īpašība ir Write-back un Read-ahead caching. Ar write-back palīdzību aplikācijas saņem paziņojumu par ieraksta pabeigšanu tiklīdz tas nonāk kontrolierī, šie dati tiek uzglabāti energo-atkarīgā ātrā DDR. Šādi aplikācijas ieraksta operācija kopā ar DDR atmiņu aizņem mikrosekundēs, atšķirībā no milisekundēm kā tas ir parasti. Pēc tam notiek datu ierakstīšana diskā.
Read-ahead caching savukārt ar algoritmu palīdzību mēģina paredzēt sekvenciālus lasāmos datus no diska un tad tos ielādē sevī, nodrošinot paātrinātu datu nolasi. Šis cache ir iekļauts P (performance) sērijas kontrolieros un tā vienīgā prasība, lai šo funkciju izmantotu ir Smart Cache Battery. Enerģijas padeves pārrāvuma gadījumā izmantojot baterijas enerģiju dati no energoatkarīgās DDR atmiņas tiks pārrakstīti flash atmiņā pasargājot no datu zudumiem. Šis cache tiek izmantots vienmēr, kamēr sistēmā ir pieejama Smart Cache baterija.
Smart-Cache
Scenārijos, kad tiek izmantoti tikai HDD, var gadīties, ka HDD ir par lēnu, lai pietiekami ātri ierakstītu sevī kontroliera cache datus, ko darīt šādā gadījumā?
Šeit palīgā nāk smart cache. Salīdzinājumā ar Cache module zemāka ātruma taču daudz augstākas ietilpības (rekomendācija 10% no kopējās HDD vietas). Tas kešo write un visbiežāk izmantotos datus, ātrākas darbības SSD diskos, nodrošinot daudz ātrāku datu apstrādi turpmākajos datu pieprasījumus. Šo izmanto jauktu disku (SSD kopā ar HDD) serveru gadījumā, efektīvai datu apstrādei.
Visbiežāk izmantotie dati atrodas uz SSD paātrinātai to piekļuvei, kur “aukstie” dati tiek glabāti uz lētāka HDD storage. Efektīvi un ekonomiski uzlabojot storage darbību. Šī ir opcionāla licence un nav nepieciešama Smart storage baterija.
Varam secināt, ka cache module darbojas kā pirmā līmeņa cache, nodrošina aplikācijas ar momentāniem read/write pieprasījumiem. Pēc tam, lai nodrošinātu pietiekami ātru datu nolasi un ierakstīšanu no HDD izmanto Smart-cache kopā ar SSD. Šāds “combo” ļoti uzlabo kopējo storage sistēmas veiktspēju.
Tātad – kāpēc neizdodas ieslēgt Smart Cache? To var ieslēgt tikai tad, ja serverī tiek kopā izmantoti SSD ar HDD diskiem un ir aktivizēta Smart-Cache licence (atsevišķos modeļos jau iekļauta).
Testi
Lai apskatītu kā šis darbojas dabā un kādus rezultātus ir iespējams sagaidīt veiksim šādus testus:
- HDD Storage darbojas izmantojot abus FBWC un SSD Smart-Cache
- HDD Storage darbojas bez jebkāda cache
- HDD Storage pieejams tikai SSD Smart-Cache
- HDD Storage pieejams tikai kontroliera FBWC
Testu veikšanai tika izmantots:
- P816i-a kontrolieris ar 4GB FBWC + HPE Smart Storage Battery FBWC nodrošināšanai
- 2x 800GB HPE SAS 10K HDD kā VM storage masīvs
- 2x 120GB HPE SATA SSD RAID-1 konfigurācijā kā Smart-Cache priekš storage masīva
Veiktspējas mērīšanai izmantots Iometer ar parametriem:
- Block size – 4K, 100% Random, 50-50 Read/Write.
Pirmajā best-case-scenario gadījumā apskatīsim storage performanci gadījumā, kad serverim ir pieejami abi cache veidi, ir nodrošināta Smart Storage Baterija.
Rezultāti ir ļoti labi, šeit ir jāatceras, ka visus pieprasījumus apstrādā DDR FBWC, kas ir ļoti ātrs, pēc tam ieraksti tiek pārvirzīti uz Smart-Cache SSD un visbeidzot tie nonāk HDD.
Tomēr, kā minēts – FBWC DDR atmiņas apjoms ir 4GB, kad šis cache tiek piepildīts ieraksti tiek pārvirzīti uz SSD Smart-Cache. Šeit ir rezultāti kas uzņemti 30 minūtes pēc testa sākšanas.
Rādītāji ir kritušies, tomēr kā redzēsim tie joprojām ir daudz labāki nekā ja šāda cache mums nebūtu un ierakstus apstrādātu tikai HDD. Šeit iespējams secināt to, ka FBWC lieliski noder nelielu pieprasījumu ātrai apstrādei uzlabojot aplikāciju datu apstrādi. Šo ļoti novērtēs tādas aplikācijas kā datubāzes, kurām ir svarīga ātra storage reakcija.
Tālāk – 2. testā pārbaudīsim kas notiek, pazūdot FBWC. No servera tiek izņemta Smart Cache baterija efektīvi izslēdzot kontroliera cache. Visi ieraksti notiek “pa taisno” diskos. Šeit arī varam novērot ietekmi uz storage performance failed baterijas gadījumā.
Redzams ka rezultāts ir līdzīgs no tā kad FBWC bija pilns, tomēr ar daudz augstāku latency laiku. Šis ir izskaidrojams ar to, ka FBWC būdams pilns datus tomēr atbrīvo uz diskiem un ir gatavs pieņemt jaunos pieprasījums tik un tā samazinot latency uz pusi. Visbiežākais gadījums kāpēc netiek izmantots FBWC ir bojātas baterijas dēļ, ir svarīgi bateriju mainīt šādos gadījumos, lai neietekmētu storage performanci.
3. scenārijā tiks pievienota atpakaļ Smart Storage baterija un noņemts Smart-Cache SSD. Visi ieraksti iet cauri FBWC un nonāk HDD.
Neizmantojot Smart-Cache performance ir pasliktinājusies 10 reizes, tomēr Write latency rezultāts ir ļoti labs, šeit redzama datu apstrāde no FBWC.
Pēdējā testā aplūkosim, kas notiek, kad serveris zaudē abus cache veidus FBWC un Smart-Cache, worst-case gadījums.
Rādītāji ir dramatiski nokritušies, mēs iegūstam tikai ap 750IOPS. Tomēr šis rezultāts ir sagaidāms tā kā tests tiek veikts uz 2 spinning-media diskiem. Kam šajā rezultātā ir jāpievērš uzmanība ir augstie latency rādījumi. Ja atminamies atpakaļ Testa specifikācijas sadaļā # of Outstanding I/Os tika iestatīts 16, ko ļoti labi spēj izmantot SSD diski ierakstu paralelazācijas rezultātā. Tomēr šo funkcionalitāti nespēj izmantot HDD diski fizisko limitāciju dēļ, vienlaicīgi tie ir spējīgi veikt tikai 1 darbību (1 Outstanding I/O). Saņemot 32 pieprasījumus reizē HDD disks netiek ar to galā, no tā rodas augsts latency. Samazinot Outstanding I/Os uz 1 latency atgriežas normas robežās.
Salīdzinot šo rezultātus ar iepriekšējo testu (FBWC un HDD) tad iespējams secināt, ka izmantojot HDD ar FBWC iespējams iegūt ļoti uzlabotus Write latency laikus un aptuveni 3x vairāk IOPS kā neizmantojot FBWC cache. Tomēr šie skaitļi nav pat tuvu, kad tiek izmantoti abi cache.
FBWC kopā ar Smart-Cache ir lielisks un efektīvs veids kā uzlabot kopējo storage darbību vienkārši pievienojot pāris SSD. Vairs nav nepieciešams dalīt diskus Tier’os, veidot volumes ātros mazos un lielos lēnos apgabalos, kad iespējams izvēlēties labāko no abām pusēm – ātrumu un ietilpību.