[译文]什么是I/O 竞争?如何消除I/O竞争?

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前面的一篇文章(应用于vSphereHyper-VLUN存储管理http://virtual.51cto.com/art/201310/413306.htm )提到了在虚拟化环境中有一个”I/O blender”效应,那什么是”I/O blender”呢?

百科的解释,来源于这里,https://searchvirtual.techtarget.com.cn/whatis/10-22037/

I/O blender effect是一种在虚拟环境下存储性能下降的现象,发生在多个虚拟机(VM)共同向管理程序发送I/O数据流的情况下。

I/O blender effect是一种在虚拟环境下存储性能下降的现象,也称I/O竞争。

I/O blender effect发生在多个虚拟机(VM)共同向管理程序发送I/O数据流的情况下。在繁重的工作负载下,I/O数据流可能会连续产生,也比较随机。这会增加磁头的读写活动,反过来,会增加延迟。这种随机性可能发生在所有虚拟平台中。

降低I/O blender effect的常用方法有预留空间(overprovisioning),或增加SSD作为缓存。

 

StarWind官网有一篇文章解释了I/O竞争的来源以及如何解决这个问题

 

英文原文链接:https://www.starwindsoftware.com/resource-library/lsfs-eliminating-io-blender

英文原文PDFhttps://www.starwindsoftware.com/whitepapers/eliminating-io-blender.pdf

LSFS:消除”I / O Blender

LSFSLog-Structured File System 日志结构化文件系统

发布时间:201475

 

介绍

 

通用的主存储解决方案无法有效地处理VM特定的I / O工作负载。
在虚拟化环境中以虚拟机为中心的存储是必须的,因为90%的应用程序现在已经虚拟化。

 

问题

 

I / O Blender是由于多个虚拟化工作负载变为小型随机I / O流而导致的显着存储性能下降的负面影响。单个应用程序可以生成大量的随机或顺序读/写。
同时,在实际生产环境中有大量虚拟机可以使IOPS完全随机化。
这导致传统存储系统的显着性能下降。

只有以VM为中心的主存储才能正确处理生成的工作负载,而不是面向吞吐量,而是面向IOPS。解决传统主存储系统这一问题的常用方法是为其配备所有闪存。然而,由此产生的存储系统价格却一路飙升。

解决方案

为了对抗随机读取,StarWind使用RAM和Flash的组合作为多层缓存,从而实现了主要的性能提升。为了对抗随机写入问题,使用了一种不同的方法:StarWind将多个较小的随机写入合并为一个连续的大写I / O. StarWind允许在文件系统级别实现高达90%的原始顺序写入性能,与传统文件系统(即NTFS,ZFS等)相比,这大约提高了10%。 这种名为Log Structuring的技术用于代表Log-Structured File系统的StarWind LSFS。

 

StarWind LSFS为主要的以VM为中心的存储系统带来了独特的功能和特性:

    将随机写入转换为完全顺序写入可显着提高性能。因此,100%随机I / O主导的典型VM工作负载将不再是系统性能的瓶颈。

    能够有效使用奇偶校验和条带化RAIDRAID0RAID 4RAID4DPRAID5RAID6等),因为不再使用readmodify-write序列,并且条带阵列的所有主轴同时处理写入。这是通过仅将大块写入磁盘来实现的,从而覆盖多个条带。

    Flash FriendlyStarWind可延长所有闪存的使用寿命,从而降低CapExOpEx。这是通过减少擦除周期的数量来实现的,这是将多个小写入聚合成一个大写入的结果,因此没有斑点烧伤。结合空间缩减技术(在线重复数据删除,即时压缩等)可减少写入的实际数据量。结果,Flash磨损减少了。

 

结 论

“I / O Blender”效果完全被StarWind Log-Structuring技术所消除,该技术将多个小型随机写入转换为单个顺序写入流。 因此,主存储系统可以使用特定于VM的工作负载类型和更高的使用Flash的能力来达到出色的性能数据,从而实现奇偶校验和条带化RAID。 此外,MLC闪存短生命周期问题不再是StarWind改进的重复数据删除技术和日志结构的问题,它显着减少了擦除周期和重写操作的数量,因此没有点烧毁。

 

 


 

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