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存取效能最大化 磁盘快取VS分层存储

来源:eNet硅谷动力 作者:Lily编辑 更新时间:2011-7-26 15:59:51

摘要:无论数据快取或自动化分层储存,最终目的都是设法实现存取的最佳化、改善存取效能,不过由于基本原理的差异,在达成存取最佳化的效果上各自受到不同限制。相较下,自动分层储存技术的适用范围便较广泛些,在多数存取型态下都能发挥存取最佳化的效果。

  
  不过在实际产品实作中,又有让Flash记忆体只充当读取快取(如NetApp的FlashCache),以及让Flash记忆体同时作为读取与写入快取(如EMC的FASTCache)等不同作法。
  
  影响存取效能最大化的因素
  
  无论数据快取或自动化分层储存,最终目的都是设法实现存取的最佳化、改善存取效能,不过由于基本原理的差异,在达成存取最佳化的效果上各自受到不同限制。
  
  影响自动分层储存的因素
  
  如前所述,会对各储存区域的数据存取频率进行追踪统计,并定期按存取活跃程度,将数据分别迁移到不同层级的储存装置上。但执行的统计追踪与数据迁移的I/O单位精细度(granularity),以及进行数据迁移的频率,对于最佳化效果将有很大的影响。
  
  首先,系统执行存取行为分析与数据迁移时,所采用的I/O精细度越小越有利,以几百KB为单位的区块来执行迁移操作,显然比以数GB为单位的整个Volume或LUN更为理想,不仅消耗的资源较少,也能达到更高的储存资源配置效率。
  
  一般来说,在一个数十或数百GB的Volume或LUN中,经常被存取的大都只是其中一小部分的区块,而非整个Volume,因此在执行数据分层迁移操作时,若自动分层储存系统能以更小的区块作为单位,便能将真正经常存取的那些区块保留在高效能储存区域上,其余部分则迁移到低价的储存区域保存,从而更有效率的使用储存空间。但另一方面,若运作的精细度越小,则相对应须追踪的区块数目与相对应的metadata也越多,相对也更增加控制器的负荷。
  
  其次,自动分层储存技术所执行的数据迁移动作,显然会消耗储存设备相当程度的I/O效能,若迁移动作过于频繁,将会影响到正常存取操作;但若数据迁移操作时程间隔过长,又无法即时反应储存区域“热点”的变化,以致无法让储存空间配置持续维持在最佳效率的组态上。
  
  典型的自动分层储存技术如IBM的EasyTier技术是预设以24小时为周期,每隔24小时执行一次数据迁移操作,换言之,系统必须每隔24小时运作后,才能将数据分层调节到最佳配置上(有某些自动分层技术可设定以更密集的周期来执行,如EMC的FASTVP)。
  
  影响快取效率的因素
  
  快取操作采用的最小单位,也就是所谓的CachePage,通常只有几KB大小(典型是2~16kB),这个单位与磁盘阵列控制器存取磁盘所采用的Sector(通常是512byte,有些厂商如EMC是520byte)或RAID的Strip大小有关,也与档案系统磁盘的区块或cluster大小有关(通常是4、8、16kB或更大)。
  
  无论如何,快取操作的精细度要比自动分层储存技术的精细度要更好。
  
  而且数据只要被读入高速缓冲存储器中一次,就能发挥加速存取的效果(当快取命中时),不像自动分层储存技术,得累积一段时间的数据追踪分析,并等到执行数据迁移的时间到来以后,才能把数据分层的组态调整到最佳化。
  
  但从另一方面来说,高速缓冲存储器一般只对小区块频繁存取有较大帮助,只有这种存取型态才能形成较高的快取命中率;对于大型、连续数据区块/档案的存取,由于快取命中率很低,因此帮助不大。相较下,自动分层储存技术的适用范围便较广泛些,在多数存取型态下都能发挥存取最佳化的效果。
  
  责任编辑:Lily

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