Principy mezipaměti fondu úložiště
Platí pro: Azure Stack HCI, verze 22H2 a 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019
Důležité
Azure Stack HCI je teď součástí Azure Local. Probíhá přejmenování dokumentace k produktu. Starší verze Azure Stack HCI, například 22H2, ale budou dál odkazovat na Azure Stack HCI a nebudou odrážet změnu názvu. Další informace.
Prostory úložiště s přímým přístupem je základní technologie virtualizace úložiště za Azure Stack HCI a Windows Serverem vybavená integrovanou mezipamětí na straně serveru, která maximalizuje výkon úložiště a zároveň snižuje náklady. Jedná se o rozsáhlou, trvalou mezipaměť pro čtení a zápis v reálném čase, která se při nasazení konfiguruje automaticky. Ve většině případů není nutná žádná ruční správa. Způsob fungování mezipaměti závisí na typech přítomench jednotek.
Typy jednotek a možnosti nasazení
Prostory úložiště s přímým přístupem aktuálně funguje se čtyřmi typy jednotek:
| Typ jednotky | Popis |
|---|---|
 |
PMem označuje trvalou paměť, nový typ nízké latence a úložiště s vysokým výkonem. |
 |
NVMe (Non-Volatile Memory Express) odkazuje na jednotky SSD, které jsou umístěné přímo na sběrnici PCIe. Běžné faktory formulářů jsou 2,5" U.2, PCIe Add-In-Card (AIC) a M.2. NVMe nabízí vyšší IOPS a vstupně-výstupní propustnost s nižší latencí než jakýkoli jiný typ jednotky, který dnes podporujeme s výjimkou PMem. |
 |
SSD označuje jednotky SSD ssd, které se připojují přes běžné SATA nebo SAS. |
 |
HDD označuje rotační magnetické pevné disky, které nabízejí velkou kapacitu úložiště s nízkými náklady. |
Ty se dají kombinovat různými způsoby, které seskupíme do dvou kategorií: "all-flash" a "hybrid". Nasazení se všemi pevnými disky se nepodporují.
Poznámka:
Tento článek popisuje konfigurace mezipaměti pomocí NVMe, SSD a HDD. Informace o používání trvalé paměti jako mezipaměti najdete v tématu Principy a nasazení trvalé paměti.
Možnosti nasazení typu All-Flash
Nasazení typu All-Flash cílí na maximalizaci výkonu úložiště a nezahrnují hdd.
Možnosti hybridního nasazení
Hybridní nasazení cílí na vyvážení výkonu a kapacity nebo maximalizace kapacity a zahrnují hdd.
Poznámka:
Hybridní nasazení není podporováno v konfiguraci jednoúčelového serveru. Všechny konfigurace typu plochého úložiště (například all-NVMe nebo all-SSD) jsou jediným podporovaným typem úložiště pro jeden server.
Jednotky mezipaměti se vyberou automaticky.
V nasazeních s více typy jednotek Prostory úložiště s přímým přístupem automaticky používá všechny jednotky nejrychlejšího typu pro ukládání do mezipaměti. Zbývající jednotky se použijí pro kapacitu.
Který typ je "nejrychlejší" je určen podle následující hierarchie.
Pokud máte například NVMe a DISKY SSD, bude nvMe ukládat do mezipaměti pro disky SSD.
Pokud máte disky SSD a pevné disky, disky SSD se budou ukládat do mezipaměti pro disky HDD.
Poznámka:
Jednotky mezipaměti nepřispívají do clusteru využitelnou kapacitou úložiště. Všechna data uložená v mezipaměti jsou také uložená jinde nebo se budou po zrušení fází ukládat. To znamená, že celková nezpracovaná kapacita úložiště clusteru je součet pouze jednotek kapacity.
Pokud jsou všechny jednotky stejného typu, není automaticky nakonfigurována žádná mezipaměť. Máte možnost ručně nakonfigurovat jednotky s vyšší vytrvalostí pro ukládání do mezipaměti pro jednotky s nižší vytrvalostí stejného typu – postup najdete v části Ruční konfigurace .
Tip
V některýchpřípadechch Například v nasazeních all-NVMe nebo all-SSD, zejména ve velmi malém měřítku, bez jednotek "strávených" v mezipaměti může zvýšit efektivitu úložiště a maximalizovat výkon. Podobně můžou mít malá vzdálená nasazení nebo nasazení poboček pro jednotky mezipaměti omezené místo.
Chování mezipaměti se nastavuje automaticky.
Chování mezipaměti se určuje automaticky na základě typů jednotek, pro které se mezipaměť ukládá. Při ukládání do mezipaměti pro flash disky (například ukládání do mezipaměti NVMe pro disky SSD) se ukládají jenom zápisy do mezipaměti. Při ukládání do mezipaměti pro rotující diskové jednotky (jako je ukládání disků SSD do mezipaměti pro pevné disky) se čtení i zápisy ukládají do mezipaměti.
Ukládání do mezipaměti jen pro zápis pro nasazení typu all-flash
Ukládání do mezipaměti se dá použít ve scénáři typu all-flash, například pomocí NVMe jako mezipaměti ke zrychlení výkonu disků SSD. Při ukládání do mezipaměti pro nasazení typu all-flash se ukládají jenom zápisy do mezipaměti. To snižuje opotřebení jednotek kapacity, protože mnoho zápisů a opakovaných zápisů může v mezipaměti sloučí a pak podle potřeby de-stage, což snižuje kumulativní provoz na jednotky kapacity a prodlužuje jejich životnost. Z tohoto důvodu doporučujeme pro mezipaměť vybrat jednotky optimalizované pro zápis s vyšší vytrvalostí. Jednotky kapacity můžou mít přiměřeně nižší výdrž zápisu.
Vzhledem k tomu, že čtení nemá významný vliv na životnost blesku a vzhledem k tomu, že disky SSD nabízejí nízkou latenci čtení, čtení se neukládají do mezipaměti: obsluhují se přímo z kapacitních jednotek (s výjimkou případů, kdy byla data zapsána tak nedávno, že ještě nebyla defázována). Díky tomu může být mezipaměť vyhrazená výhradně pro zápisy, což maximalizuje jeho efektivitu.
Výsledkem jsou charakteristiky zápisu, jako je latence zápisu, diktované jednotkami mezipaměti, zatímco charakteristiky čtení jsou diktovány kapacitou jednotek. Obě jsou konzistentní, předvídatelné a jednotné.
Ukládání do mezipaměti pro čtení a zápis pro hybridní nasazení
Při ukládání do mezipaměti pro HDD se čtení i zápisy ukládají do mezipaměti, aby se zajistila latence podobná flashi (často 10x lepší) pro obě. Mezipaměť pro čtení ukládá nedávno a často čte data pro rychlý přístup a minimalizuje náhodný provoz na pevné disky. (Kvůli zpoždění hledání a rotace je latence a ztráta času způsobená náhodným přístupem k pevnému disku důležitá.) Zápisy se ukládají do mezipaměti tak, aby absorbovaly nárůsty a stejně jako předtím, aby se shodovaly zápisy a opakované zápisy a minimalizovaly kumulativní provoz na jednotky kapacity.
Prostory úložiště s přímým přístupem implementuje algoritmus, který de-randomizuje zápisy před jejich přípravou, aby emuloval vstupně-výstupní vzor na disk, který se zdá být sekvenční, i když skutečné vstupně-výstupní operace pocházející z úlohy (například virtuální počítače) jsou náhodné. Tím se maximalizuje vstupně-výstupní operace za sekundu a propustnost na pevné disky.
Ukládání do mezipaměti v nasazeních pomocí NVMe, SSD a HDD
Pokud existují jednotky všech tří typů, jednotky NVMe poskytují ukládání do mezipaměti pro disky SSD i pevné disky. Chování je popsané výše: Pro disky SSD se ukládají pouze zápisy do mezipaměti a pro pevné disky se ukládají do mezipaměti čtení i zápisy. Zatížení ukládání do mezipaměti pro pevné disky se rovnoměrně distribuuje mezi jednotky mezipaměti.
Shrnutí
Tato tabulka shrnuje, které jednotky se používají k ukládání do mezipaměti, které se používají pro kapacitu, a jaké chování ukládání do mezipaměti je pro každou možnost nasazení.
| Nasazení | Jednotky mezipaměti | Jednotky kapacity | Chování mezipaměti (výchozí) |
|---|---|---|---|
| Vše NVMe | Žádné (volitelné: ruční konfigurace) | NVMe | Pouze zápis (pokud je nakonfigurovaný) |
| Všechny disky SSD | Žádné (volitelné: ruční konfigurace) | SSD | Pouze zápis (pokud je nakonfigurovaný) |
| NVMe + SSD | NVMe | SSD | Jen pro zápis |
| NVMe + HDD | NVMe | HDD | Čtení + zápis |
| SSD + HDD | SSD | HDD | Čtení + zápis |
| NVMe + SSD + HDD | NVMe | SSD + HDD | Čtení a zápis pro HDD, jen pro zápis pro SSD |
Architektura na straně serveru
Mezipaměť se implementuje na úrovni jednotky: jednotlivé jednotky mezipaměti v rámci jednoho serveru jsou vázané na jednu nebo mnoho kapacitních jednotek na stejném serveru.
Vzhledem k tomu, že mezipaměť je pod zbytkem softwarově definovaného zásobníku úložiště Windows, nemá ani nepotřebuje žádné povědomí o konceptech, jako jsou Prostory úložiště nebo odolnost proti chybám. Můžete si to představit jako "hybridní" (část flash, část disk) jednotky, které jsou pak prezentovány operačnímu systému. Stejně jako u skutečného hybridního disku je pohyb horkých a studených dat v reálném čase mezi rychlejšími a pomalejšími částmi fyzického média téměř neviditelný pro vnější.
Vzhledem k tomu, že odolnost v Prostory úložiště s přímým přístupem je alespoň na úrovni serveru (to znamená, že kopie dat se vždy zapisují na různé servery; maximálně jedna kopie na server), data v mezipaměti využívají stejnou odolnost jako data, která nejsou v mezipaměti.
Například při použití třícestného zrcadlení se tři kopie všech dat zapisují na různé servery, kde se nacházejí v mezipaměti. Bez ohledu na to, jestli jsou později defázované nebo ne, budou vždy existovat tři kopie.
Vazby jednotek jsou dynamické.
Vazba mezi mezipamětí a jednotkami kapacity může mít libovolný poměr od 1:1 do 1:12 a vyšší. Dynamicky se upravuje při každém přidání nebo odebrání jednotek, například při vertikálním navýšení kapacity nebo po selhání. To znamená, že jednotky mezipaměti nebo úložné jednotky můžete přidávat nezávisle, kdykoli budete chtít.
Pro symetrii doporučujeme nastavit počet jednotek kapacity na násobek počtu jednotek mezipaměti. Pokud máte například 4 jednotky mezipaměti, dosáhnete lepšího výkonu s 8 kapacitou jednotek (poměr 1:2) než s 7 nebo 9.
Zpracování selhání jednotek mezipaměti
Pokud se jednotka mezipaměti nezdaří, všechny zápisy, které ještě nebyly vyřazeny z fáze, budou ztraceny na místním serveru, což znamená, že existují pouze na ostatních kopiích (na jiných serverech). Stejně jako po každém selhání jiné jednotky může Prostory úložiště a automaticky se zotavit po konzultaci s přeživšími kopiemi.
Po krátkou dobu se jednotky kapacity, které byly vázané na jednotku ztracené mezipaměti, zobrazí v pořádku. Jakmile dojde k opětovné vazbě mezipaměti (automatické) a oprava dat se dokončí (automaticky), obnoví se zobrazení jako v pořádku.
Tento scénář je důvodem, proč se pro zachování výkonu vyžaduje minimálně dvě jednotky mezipaměti na server.
Jednotku mezipaměti pak můžete nahradit stejně jako jakoukoli jinou jednotku.
Poznámka:
Možná budete muset vypnout, abyste mohli bezpečně nahradit NVMe, která je doplňková karta (AIC) nebo M.2.
Vztah k jiným mezipamětí
V softwarově definovaném zásobníku úložiště pro Windows existuje několik dalších nesouvisejících mezipamětí. Mezi příklady patří mezipaměť Prostory úložiště zpětného zápisu a mezipaměť čtení ve sdíleném svazku clusteru (CSV).
U Azure Stack HCI by se Prostory úložiště mezipaměť zpětného zápisu neměla měnit z výchozího chování. Například parametry, jako je -WriteCacheSize v rutině New-Volume , by se neměly používat.
Můžete se rozhodnout použít mezipaměť sdíleného svazku clusteru nebo ne – je na vás. Ve výchozím nastavení je ve službě Azure Stack HCI zapnutá, ale není v konfliktu s mezipamětí popsanou v tomto tématu. V určitých scénářích může poskytovat cenné zvýšení výkonu. Další informace najdete v tématu Použití mezipaměti čtení v paměti v paměti se službou Azure Stack HCI.
Ruční konfigurace
U většiny nasazení není nutná ruční konfigurace. Pokud ho potřebujete, přečtěte si následující části.
Pokud potřebujete po nastavení provést změny modelu zařízení mezipaměti, upravte dokument podpůrných komponent služby Health Service, jak je popsáno v přehledu služby Health Service.
Určení modelu jednotky mezipaměti
V nasazeních, kde jsou všechny jednotky stejného typu, jako jsou například všechna nasazení NVMe nebo all-SSD, není nakonfigurovaná žádná mezipaměť, protože Systém Windows nedokáže rozlišovat charakteristiky, jako je vytrvalost zápisu automaticky mezi jednotkami stejného typu.
Pokud chcete použít jednotky s vyšší vytrvalostí k ukládání do mezipaměti pro jednotky s nižší vytrvalostí stejného typu, můžete určit, který model jednotky se má použít s parametrem -CacheDeviceModel rutiny Enable-ClusterS2D . Všechny jednotky tohoto modelu se použijí pro ukládání do mezipaměti.
Tip
Ujistěte se, že odpovídá řetězci modelu přesně tak, jak se zobrazuje ve výstupu Get-PhysicalDisk.
Příklad
Nejprve získejte seznam fyzických disků:
Get-PhysicalDisk | Group Model -NoElement
Tady je příklad výstupu:
Count Name
----- ----
8 FABRIKAM NVME-1710
16 CONTOSO NVME-1520
Pak zadejte následující příkaz a zadejte model zařízení mezipaměti:
Enable-ClusterS2D -CacheDeviceModel "FABRIKAM NVME-1710"
Jednotky, které jste chtěli použít pro ukládání do mezipaměti, můžete ověřit spuštěním rutiny Get-PhysicalDisk v PowerShellu a ověřením, že jejich vlastnost Využití říká Deník.
Možnosti ručního nasazení
Ruční konfigurace umožňuje následující možnosti nasazení:
Nastavení chování mezipaměti
Výchozí chování mezipaměti je možné přepsat. Můžete ho například nastavit tak, aby se čtení do mezipaměti ukládaly i v nasazení typu all-flash. Nedoporučujeme měnit chování, pokud si nejste jistí, že výchozí nastavení nevyhovuje vaší úloze.
K přepsání chování použijte rutinu Set-ClusterStorageSpacesDirect a její parametry -CacheModeSSD a -CacheModeHDD. Parametr CacheModeSSD nastavuje chování mezipaměti při ukládání do mezipaměti pro SSD. Parametr CacheModeHDD nastavuje chování mezipaměti při ukládání do mezipaměti pro HDD.
K ověření nastavení chování můžete použít Get-ClusterStorageSpacesDirect .
Příklad
Nejprve získejte nastavení Prostory úložiště s přímým přístupem:
Get-ClusterStorageSpacesDirect
Tady je příklad výstupu:
CacheModeHDD : ReadWrite
CacheModeSSD : WriteOnly
Pak proveďte tyto akce:
Set-ClusterStorageSpacesDirect -CacheModeSSD ReadWrite
Get-ClusterS2D
Tady je příklad výstupu:
CacheModeHDD : ReadWrite
CacheModeSSD : ReadWrite
Určení velikosti mezipaměti
Mezipaměť by měla mít velikost tak, aby vyhovovala pracovní sadě (data, která se v daném okamžiku aktivně čtou nebo zapisují) vašich aplikací a úloh.
To je zvlášť důležité v hybridních nasazeních s pevnými disky. Pokud aktivní pracovní sada překročí velikost mezipaměti nebo pokud se aktivní pracovní sada příliš rychle posune, zvětší se počet neúspěšných zápisů a zápisy se budou muset defázovat a poškodit tak celkový výkon.
Pomocí integrovaného nástroje Sledování výkonu (PerfMon.exe) ve Windows můžete zkontrolovat rychlost zmeškaných mezipamětí. Konkrétně můžete porovnat chybějící čtení mezipaměti za sekundu z čítače hybridního disku úložiště clusteru nastaveného na celkový počet vstupně-výstupních operací čtení vašeho nasazení. Každý hybridní disk odpovídá jedné jednotce kapacity.
Například 2 jednotky mezipaměti vázané na 4 úložné jednotky mají za následek 4 instance objektů Hybridní disk na server.
Neexistuje žádné univerzální pravidlo, ale pokud mezipaměť chybí příliš mnoho čtení, může být nedostatečně využitá a měli byste zvážit přidání jednotek mezipaměti pro rozšíření mezipaměti. Jednotky mezipaměti nebo úložné jednotky můžete přidávat nezávisle na sobě, kdykoli budete chtít.
Další kroky
Další znalosti o úložišti najdete také: