Я новичок в ZFS, поэтому для начала подумал, что проведу несколько простых тестов, чтобы понять, как он себя ведет. Я хотел выйти за пределы его производительности, поэтому подготовил Amazon EC2 i2.8xlarge экземпляр (почти 7 долларов в час, время - деньги!). В этом экземпляре 8 твердотельных накопителей по 800 ГБ.
Я сделал fio протестировали на самих SSD и получили следующий результат (обрезанный):
$ sudo fio --name randwrite --ioengine=libaio --iodepth=2 --rw=randwrite --bs=4k --size=400G --numjobs=8 --runtime=300 --group_reporting --direct=1 --filename=/dev/xvdb
[trimmed]
write: io=67178MB, bw=229299KB/s, iops=57324, runt=300004msec
[trimmed]
57K IOPS для произвольной записи 4K. Респектабельный.
Затем я создал том ZFS, охватывающий все 8. Сначала у меня был один raidz1 vdev со всеми 8 твердотельными накопителями в нем, но я читал о причинах, по которым это плохо для производительности, поэтому я получил четыре mirror vdevs, вот так:
$ sudo zpool create testpool mirror xvdb xvdc mirror xvdd xvde mirror xvdf xvdg mirror xvdh xvdi
$ sudo zpool list -v
NAME SIZE ALLOC FREE EXPANDSZ FRAG CAP DEDUP HEALTH ALTROOT
testpool 2.91T 284K 2.91T - 0% 0% 1.00x ONLINE -
mirror 744G 112K 744G - 0% 0%
xvdb - - - - - -
xvdc - - - - - -
mirror 744G 60K 744G - 0% 0%
xvdd - - - - - -
xvde - - - - - -
mirror 744G 0 744G - 0% 0%
xvdf - - - - - -
xvdg - - - - - -
mirror 744G 112K 744G - 0% 0%
xvdh - - - - - -
xvdi - - - - - -
Я установил размер записи на 4K и провел тест:
$ sudo zfs set recordsize=4k testpool
$ sudo fio --name randwrite --ioengine=libaio --iodepth=2 --rw=randwrite --bs=4k --size=400G --numjobs=8 --runtime=300 --group_reporting --filename=/testpool/testfile --fallocate=none
[trimmed]
write: io=61500MB, bw=209919KB/s, iops=52479, runt=300001msec
slat (usec): min=13, max=155081, avg=145.24, stdev=901.21
clat (usec): min=3, max=155089, avg=154.37, stdev=930.54
lat (usec): min=35, max=155149, avg=300.91, stdev=1333.81
[trimmed]
Я получаю только 52K IOPS в этом пуле ZFS. На самом деле это немного хуже, чем сам SSD.
Я не понимаю, что я здесь делаю не так. Я неправильно настроил ZFS, или это плохой тест производительности ZFS?
Обратите внимание: я использую официальный 64-битный образ CentOS 7 HVM, хотя я обновился до ядра elrepo 4.4.5:
$ uname -a
Linux ip-172-31-43-196.ec2.internal 4.4.5-1.el7.elrepo.x86_64 #1 SMP Thu Mar 10 11:45:51 EST 2016 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
Я установил ZFS из репозитория zfs, указанного Вот. У меня версия 0.6.5.5 zfs пакет.
ОБНОВИТЬ: Предложение Per @ ewwhite, которое я пробовал ashift=12 и ashift=13:
$ sudo zpool create testpool mirror xvdb xvdc mirror xvdd xvde mirror xvdf xvdg mirror xvdh xvdi -o ashift=12 -f
и
$ sudo zpool create testpool mirror xvdb xvdc mirror xvdd xvde mirror xvdf xvdg mirror xvdh xvdi -o ashift=13 -f
Ни то, ни другое не имело никакого значения. Насколько я понимаю, последние биты ZFS достаточно умны, идентифицируют твердотельные накопители 4K и используют разумные значения по умолчанию.
Однако я заметил, что загрузка ЦП резко возрастает. @Tim предложил это, но я отклонил это, но я думаю, что не наблюдал за процессором достаточно долго, чтобы заметить. В этом экземпляре около 30 ядер ЦП, и загрузка ЦП возрастает до 80%. Голодный процесс? z_wr_iss, много примеров этого.
Я подтвердил, что компрессия отключена, так что это не двигатель сжатия.
Я не использую raidz, поэтому это не должно быть вычисление четности.
Я сделал perf top и показывает большую часть времени ядра, потраченного на _raw_spin_unlock_irqrestore в z_wr_int_4 и osq_lock в z_wr_iss.
Теперь я считаю, что в этом узком месте производительности есть компонент ЦП, хотя я еще не приблизился к тому, чтобы выяснить, что это может быть.
ОБНОВЛЕНИЕ 2: Предложение Per @ewwhite и других о том, что виртуализированная природа этой среды создает неопределенность производительности, я использовал fio для тестирования случайных операций записи 4K, распределенных между четырьмя твердотельными накопителями в среде. Каждый SSD сам по себе дает ~ 55 000 операций ввода-вывода в секунду, поэтому я ожидал около 240 000 операций ввода-вывода для четырех из них. Вот примерно то, что у меня получилось:
$ sudo fio --name randwrite --ioengine=libaio --iodepth=8 --rw=randwrite --bs=4k --size=398G --numjobs=8 --runtime=300 --group_reporting --filename=/dev/xvdb:/dev/xvdc:/dev/xvdd:/dev/xvde
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=4K-4K/4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=8
...
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=4K-4K/4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=8
fio-2.1.5
Starting 8 processes
[trimmed]
write: io=288550MB, bw=984860KB/s, iops=246215, runt=300017msec
slat (usec): min=1, max=24609, avg=30.27, stdev=566.55
clat (usec): min=3, max=2443.8K, avg=227.05, stdev=1834.40
lat (usec): min=27, max=2443.8K, avg=257.62, stdev=1917.54
[trimmed]
Это ясно показывает, что среда, хотя она может быть виртуализированной, может поддерживать IOPS намного выше, чем я вижу. Что-то в том, как реализована ZFS, не позволяет ей достичь максимальной скорости. Я просто не могу понять, что это такое.
Эта установка может быть неправильно настроена. Есть параметры, необходимые как для файла /etc/modprobe/zfs.conf, так и для значения ashift при использовании SSD.
Попробуйте ashift = 12 или 13 и повторите попытку.
Редактировать:
Это все еще виртуализированное решение, поэтому мы не слишком много знаем о базовом оборудовании или о том, как все взаимосвязано. Я не знаю, повысит ли производительность это решение.
Редактировать:
Думаю, я не вижу смысла пытаться оптимизировать облачный экземпляр таким образом. Ведь если бы целью была максимальная производительность, вы бы использовали оборудование, верно?
Но помните, что ZFS имеет много настраиваемых параметров, и то, что вы получаете по умолчанию, далеко не соответствует вашему варианту использования.
Попробуйте следующее в своем /etc/modprobe.d/zfs.conf и перезагрузитесь. Это то, что я использую в своих пулах данных на твердотельных накопителях для серверов приложений. Ваш ashift должен быть 12 или 13. Бенчмарк со сжатием = выкл, но используйте сжатие = lz4 в производстве. Установите atime = off. Я бы оставил размер записи по умолчанию (128 КБ).
options zfs zfs_vdev_scrub_min_active=48
options zfs zfs_vdev_scrub_max_active=128
options zfs zfs_vdev_sync_write_min_active=64
options zfs zfs_vdev_sync_write_max_active=128
options zfs zfs_vdev_sync_read_min_active=64
options zfs zfs_vdev_sync_read_max_active=128
options zfs zfs_vdev_async_read_min_active=64
options zfs zfs_vdev_async_read_max_active=128
options zfs zfs_top_maxinflight=320
options zfs zfs_txg_timeout=30
options zfs zfs_dirty_data_max_percent=40
options zfs zfs_vdev_scheduler=deadline
options zfs zfs_vdev_async_write_min_active=8
options zfs zfs_vdev_async_write_max_active=64
options zfs zfs_prefetch_disable=1
Кажется вероятным, что вы ожидаете блокировки мьютекса ядра Linux, которая, в свою очередь, может ожидать кольцевой буфер Xen. Я не могу быть уверен в этом без доступа к аналогичной машине, но я не заинтересован в том, чтобы платить Amazon 7 долларов в час за эту привилегию.
Более длинная рецензия здесь: https://www.reddit.com/r/zfs/comments/4b4r1y/why_is_zfs_on_linux_unable_to_fully_utilize_8x/d1e91wo ; Я бы предпочел быть в одном месте, чем в двух.
Я потратил приличное количество времени, пытаясь отследить это. Моя конкретная задача: сервер Postgres, и я хочу использовать ZFS для его объема данных. Базовый план - XFS.
Прежде всего, мои испытания говорят мне, что ashift=12 неправильно. Если есть какая-то магия ashift число это не 12. Я использую 0 и я получаю очень хорошие результаты.
Я также поэкспериментировал с кучей параметров zfs, и те, которые дали мне результаты ниже:
atime=off - Мне не нужно время доступа
checksum=off - Я чередую, а не зеркалирую
compression=lz4 - Производительность лучше со сжатием (компромисс с процессором?)
exec=off - Это данные, а не исполняемые файлы
logbias=throughput - Читайте в интернете, это лучше для Postgres
recordsize=8k - Размер блока 8k, специфичный для PG
sync=standard - пробовал отключить синхронизацию; не видел большой пользы
Мои тесты ниже показывают производительность лучше, чем XFS (прокомментируйте, если вы видите ошибки в моих тестах!).
Следующим шагом я попробую запустить Postgres в файловой системе ZFS с двумя EBS.
Моя конкретная настройка:
EC2: m4.xlarge пример
EBS: 250 ГБ gp2 тома
ядро: Linux [...] 3.13.0-105-generic # 152-Ubuntu SMP [...] x86_64 x86_64 x86_64 GNU / Linux *
Во-первых, я хотел протестировать чистую производительность EBS. Используя вариант fio команда выше, я придумал заклинание ниже. Примечание: я использую блоки размером 8 КБ, потому что я читал, что PostgreSQL пишет:
ubuntu@ip-172-31-30-233:~$ device=/dev/xvdbd; sudo dd if=/dev/zero of=${device} bs=1M count=100 && sudo fio --name randwrite --ioengine=libaio --iodepth=4 --rw=randwrite --bs=8k --size=400G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting --fallocate=none --filename=${device}
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB) copied, 0.250631 s, 418 MB/s
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=8K-8K/8K-8K/8K-8K, ioengine=libaio, iodepth=4
...
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=8K-8K/8K-8K/8K-8K, ioengine=libaio, iodepth=4
fio-2.1.3
Starting 4 processes
Jobs: 4 (f=4): [wwww] [100.0% done] [0KB/13552KB/0KB /s] [0/1694/0 iops] [eta 00m:00s]
randwrite: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=18109: Tue Feb 14 19:13:53 2017
write: io=3192.2MB, bw=54184KB/s, iops=6773, runt= 60327msec
slat (usec): min=2, max=805209, avg=585.73, stdev=6238.19
clat (usec): min=4, max=805236, avg=1763.29, stdev=10716.41
lat (usec): min=15, max=805241, avg=2349.30, stdev=12321.43
clat percentiles (usec):
| 1.00th=[ 15], 5.00th=[ 16], 10.00th=[ 17], 20.00th=[ 19],
| 30.00th=[ 23], 40.00th=[ 24], 50.00th=[ 25], 60.00th=[ 26],
| 70.00th=[ 27], 80.00th=[ 29], 90.00th=[ 36], 95.00th=[15808],
| 99.00th=[31872], 99.50th=[35584], 99.90th=[99840], 99.95th=[199680],
| 99.99th=[399360]
bw (KB /s): min= 156, max=1025440, per=26.00%, avg=14088.05, stdev=67584.25
lat (usec) : 10=0.01%, 20=20.53%, 50=72.20%, 100=0.86%, 250=0.17%
lat (usec) : 500=0.13%, 750=0.01%, 1000=0.01%
lat (msec) : 2=0.01%, 4=0.01%, 10=0.59%, 20=2.01%, 50=3.29%
lat (msec) : 100=0.11%, 250=0.05%, 500=0.02%, 750=0.01%, 1000=0.01%
cpu : usr=0.22%, sys=1.34%, ctx=9832, majf=0, minf=114
IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued : total=r=0/w=408595/d=0, short=r=0/w=0/d=0
Run status group 0 (all jobs):
WRITE: io=3192.2MB, aggrb=54184KB/s, minb=54184KB/s, maxb=54184KB/s, mint=60327msec, maxt=60327msec
Disk stats (read/write):
xvdbd: ios=170/187241, merge=0/190688, ticks=180/8586692, in_queue=8590296, util=99.51%
Исходная производительность для тома EBS составляет WRITE: io=3192.2MB.
Теперь тестируем XFS с тем же fio команда:
Jobs: 4 (f=4): [wwww] [100.0% done] [0KB/0KB/0KB /s] [0/0/0 iops] [eta 00m:00s]
randwrite: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=17441: Tue Feb 14 19:10:27 2017
write: io=3181.9MB, bw=54282KB/s, iops=6785, runt= 60024msec
slat (usec): min=3, max=21077K, avg=587.19, stdev=76081.88
clat (usec): min=4, max=21077K, avg=1768.72, stdev=131857.04
lat (usec): min=23, max=21077K, avg=2356.23, stdev=152444.62
clat percentiles (usec):
| 1.00th=[ 29], 5.00th=[ 40], 10.00th=[ 46], 20.00th=[ 52],
| 30.00th=[ 56], 40.00th=[ 59], 50.00th=[ 63], 60.00th=[ 69],
| 70.00th=[ 79], 80.00th=[ 99], 90.00th=[ 137], 95.00th=[ 274],
| 99.00th=[17024], 99.50th=[25472], 99.90th=[70144], 99.95th=[120320],
| 99.99th=[1564672]
bw (KB /s): min= 2, max=239872, per=66.72%, avg=36217.04, stdev=51480.84
lat (usec) : 10=0.01%, 20=0.03%, 50=15.58%, 100=64.51%, 250=14.55%
lat (usec) : 500=1.36%, 750=0.33%, 1000=0.25%
lat (msec) : 2=0.68%, 4=0.67%, 10=0.71%, 20=0.58%, 50=0.59%
lat (msec) : 100=0.10%, 250=0.02%, 500=0.01%, 750=0.01%, 1000=0.01%
lat (msec) : 2000=0.01%, >=2000=0.01%
cpu : usr=0.43%, sys=4.81%, ctx=269518, majf=0, minf=110
IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued : total=r=0/w=407278/d=0, short=r=0/w=0/d=0
Run status group 0 (all jobs):
WRITE: io=3181.9MB, aggrb=54282KB/s, minb=54282KB/s, maxb=54282KB/s, mint=60024msec, maxt=60024msec
Disk stats (read/write):
xvdbd: ios=4/50983, merge=0/319694, ticks=0/2067760, in_queue=2069888, util=26.21%
Наш базовый уровень WRITE: io=3181.9MB; действительно близка к необработанной скорости диска.
Теперь на ZFS с WRITE: io=3181.9MB как ссылка:
ubuntu@ip-172-31-30-233:~$ sudo zpool create testpool xvdbd -f && (for option in atime=off checksum=off compression=lz4 exec=off logbias=throughput recordsize=8k sync=standard; do sudo zfs set $option testpool; done;) && sudo fio --name randwrite --ioengine=libaio --iodepth=4 --rw=randwrite --bs=8k --size=400G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting --fallocate=none --filename=/testpool/testfile; sudo zpool destroy testpool
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=8K-8K/8K-8K/8K-8K, ioengine=libaio, iodepth=4
...
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=8K-8K/8K-8K/8K-8K, ioengine=libaio, iodepth=4
fio-2.1.3
Starting 4 processes
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
Jobs: 4 (f=4): [wwww] [100.0% done] [0KB/41328KB/0KB /s] [0/5166/0 iops] [eta 00m:00s]
randwrite: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=18923: Tue Feb 14 19:17:18 2017
write: io=4191.7MB, bw=71536KB/s, iops=8941, runt= 60001msec
slat (usec): min=10, max=1399.9K, avg=442.26, stdev=4482.85
clat (usec): min=2, max=1400.4K, avg=1343.38, stdev=7805.37
lat (usec): min=56, max=1400.4K, avg=1786.61, stdev=9044.27
clat percentiles (usec):
| 1.00th=[ 62], 5.00th=[ 75], 10.00th=[ 87], 20.00th=[ 108],
| 30.00th=[ 122], 40.00th=[ 167], 50.00th=[ 620], 60.00th=[ 1176],
| 70.00th=[ 1496], 80.00th=[ 2320], 90.00th=[ 2992], 95.00th=[ 4128],
| 99.00th=[ 6816], 99.50th=[ 9536], 99.90th=[30592], 99.95th=[66048],
| 99.99th=[185344]
bw (KB /s): min= 2332, max=82848, per=25.46%, avg=18211.64, stdev=15010.61
lat (usec) : 4=0.01%, 50=0.09%, 100=14.60%, 250=26.77%, 500=5.96%
lat (usec) : 750=5.27%, 1000=4.24%
lat (msec) : 2=20.96%, 4=16.74%, 10=4.93%, 20=0.30%, 50=0.08%
lat (msec) : 100=0.04%, 250=0.03%, 500=0.01%, 2000=0.01%
cpu : usr=0.61%, sys=9.48%, ctx=177901, majf=0, minf=107
IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued : total=r=0/w=536527/d=0, short=r=0/w=0/d=0
Run status group 0 (all jobs):
WRITE: io=4191.7MB, aggrb=71535KB/s, minb=71535KB/s, maxb=71535KB/s, mint=60001msec, maxt=60001msec
Обратите внимание, это работает лучше, чем XFS WRITE: io=4191.7MB. Я почти уверен, что это из-за сжатия.
Для удовольствия добавлю второй том:
ubuntu@ip-172-31-30-233:~$ sudo zpool create testpool xvdb{c,d} -f && (for option in atime=off checksum=off compression=lz4 exec=off logbias=throughput recordsize=8k sync=standard; do sudo zfs set $option testpool; done;) && sudo fio --name randwrite --ioengine=libaio --iodepth=4 --rw=randwrite --bs=8k --size=400G --numjobs=4 --runtime=60 --group_reporting --fallocate=none --filename=/testpool/testfile; sudo zpool destroy testpool
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=8K-8K/8K-8K/8K-8K, ioengine=libaio, iodepth=4
...
randwrite: (g=0): rw=randwrite, bs=8K-8K/8K-8K/8K-8K, ioengine=libaio, iodepth=4
fio-2.1.3
Starting 4 processes
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
randwrite: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 409600MB)
Jobs: 4 (f=4): [wwww] [100.0% done] [0KB/71936KB/0KB /s] [0/8992/0 iops] [eta 00m:00s]
randwrite: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=20901: Tue Feb 14 19:23:30 2017
write: io=5975.9MB, bw=101983KB/s, iops=12747, runt= 60003msec
slat (usec): min=10, max=1831.2K, avg=308.61, stdev=4419.95
clat (usec): min=3, max=1831.6K, avg=942.64, stdev=7696.18
lat (usec): min=58, max=1831.8K, avg=1252.25, stdev=8896.67
clat percentiles (usec):
| 1.00th=[ 70], 5.00th=[ 92], 10.00th=[ 106], 20.00th=[ 129],
| 30.00th=[ 386], 40.00th=[ 490], 50.00th=[ 692], 60.00th=[ 796],
| 70.00th=[ 932], 80.00th=[ 1160], 90.00th=[ 1624], 95.00th=[ 2256],
| 99.00th=[ 5344], 99.50th=[ 8512], 99.90th=[30592], 99.95th=[60672],
| 99.99th=[117248]
bw (KB /s): min= 52, max=112576, per=25.61%, avg=26116.98, stdev=15313.32
lat (usec) : 4=0.01%, 10=0.01%, 50=0.04%, 100=7.17%, 250=19.04%
lat (usec) : 500=14.36%, 750=15.36%, 1000=17.41%
lat (msec) : 2=20.28%, 4=4.82%, 10=1.13%, 20=0.25%, 50=0.08%
lat (msec) : 100=0.04%, 250=0.02%, 2000=0.01%
cpu : usr=1.05%, sys=15.14%, ctx=396649, majf=0, minf=103
IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
issued : total=r=0/w=764909/d=0, short=r=0/w=0/d=0
Run status group 0 (all jobs):
WRITE: io=5975.9MB, aggrb=101982KB/s, minb=101982KB/s, maxb=101982KB/s, mint=60003msec, maxt=60003msec
Со вторым томом WRITE: io=5975.9MB, поэтому в ~ 1,8 раза больше записей.
Третий том дает нам WRITE: io=6667.5MB, так что в ~ 2,1 раза больше записей.
И четвертый том дает нам WRITE: io=6552.9MB. Для этого типа инстанса, похоже, я почти ограничиваю сеть EBS двумя томами, определенно тремя, и не лучше 4 (750 * 3 = 2250 IOPS).
* Из это видео убедитесь, что вы используете ядро Linux 3.8+, чтобы получить все преимущества EBS.