Megosztás a következőn keresztül:


A tárolókészlet gyorsítótárának ismertetése

A következőkre vonatkozik: Azure Stack HCI, 22H2 és 21H2 verzió; Windows Server 2022, Windows Server 2019

A Közvetlen tárolóhelyek, az Azure Stack HCI és a Windows Server mögötti alapszintű tárolóvirtualizálási technológia beépített kiszolgálóoldali gyorsítótárral rendelkezik a tárolási teljesítmény maximalizálása és a költségek csökkentése érdekében. Ez egy nagy, állandó, valós idejű olvasási és írási gyorsítótár, amely automatikusan konfigurálva van az üzembe helyezéskor. A legtöbb esetben nincs szükség manuális felügyeletre. A gyorsítótár működése a jelen lévő meghajtók típusától függ.

Meghajtótípusok és üzembe helyezési beállítások

A Közvetlen tárolóhelyek jelenleg négy meghajtótípussal működnek:

Meghajtó típusa Leírás
PMem A PMem állandó memóriára utal, amely egy új típusú alacsony késésű, nagy teljesítményű tárterület.
NVMe Az NVMe (non-Volatile Memory Express) olyan szilárdtest-meghajtókat jelent, amelyek közvetlenül a PCIe buszon ülnek. A leggyakoribb formai tényezők a 2,5" U.2, a PCIe Add-In-Card (AIC) és az M.2. Az NVMe magasabb IOPS- és I/O-átviteli sebességet kínál, alacsonyabb késéssel, mint bármely más, a PMem kivételével támogatott meghajtótípus.
SSD Az SSD olyan szilárdtest-meghajtókra utal, amelyek hagyományos SATA-on vagy SAS-en keresztül csatlakoznak.
HDD A HDD a rotációs, mágneses merevlemez-meghajtókra utal, amelyek alacsony költséggel kínálják a hatalmas tárolókapacitást.

Ezek különböző módokon kombinálhatók, amelyeket két kategóriába csoportosítunk: "all-flash" és "hybrid". Az összes HDD-t tartalmazó telepítések nem támogatottak.

Megjegyzés:

Ez a cikk az NVMe, az SSD és a HDD gyorsítótár-konfigurációit ismerteti. Az állandó memória gyorsítótárként való használatáról további információt az állandó memória ismertetése és üzembe helyezése című témakörben talál.

Teljes körű üzembe helyezési lehetőségek

A csak flash alapú üzembe helyezés célja, hogy maximalizálja a tárolási teljesítményt, és ne tartalmazzon merevlemezes meghajtót.

Az ábra a teljes körű üzembe helyezéseket mutatja be, beleértve a kapacitáshoz készült NVMe-t, a gyorsítótárhoz készült NVMe-t a kapacitáshoz tartozó SSD-vel és a kapacitáshoz tartozó SSD-t.

Hibrid üzembe helyezési lehetőségek

A hibrid telepítések célja a teljesítmény és a kapacitás kiegyensúlyozása vagy a kapacitás maximalizálása, és tartalmazzák a merevlemezeket (HDD-ket) is.

Az ábrán a hibrid telepítések láthatók, beleértve az NVMe-t gyorsítótárként HDD-vel a kapacitáshoz, az SSD-t gyorsítótárként HDD-vel a kapacitáshoz, és az NVMe-t gyorsítótárként HDD-vel plusz SSD-vel a kapacitáshoz.

Megjegyzés:

A hibrid telepítés nem támogatott egykiszolgálós konfigurációban. Minden egytárolós konfiguráció (például az all-NVMe vagy az all-SSD) az egyetlen támogatott tárolási típus egyetlen kiszolgáló esetében.

A gyorsítótár-meghajtók automatikusan vannak kiválasztva

Több típusú meghajtóval rendelkező telepítésekben a Storage Spaces Direct automatikusan a leggyorsabb meghajtókat használja a gyorsítótárazáshoz. A többi meghajtót a kapacitáshoz használja a rendszer.

A "leggyorsabb" típust a következő hierarchia határozza meg.

Az ábrán a lemeztípusok gyorsabban és lassabban vannak elrendezve az NVMe, az SSD és a HDD-t képviselő címkézetlen lemezek sorrendjében.

Ha például NVMe- és SSD-kkel rendelkezik, akkor az SSD-khez használt NVMe-gyorsítótárat.

Ha SSD-kkel és HDD-kkel rendelkezik, az SSD-k a HDD-k gyorsítótárazását végzik.

Megjegyzés:

A gyorsítótár-meghajtók nem növelik a fürt használható tárolási kapacitását. A gyorsítótárban tárolt összes adat máshol is el van tárolva, vagy el lesz tárolva, miután kikerül onnan. Ez azt jelenti, hogy a fürt teljes nyers tárolási kapacitása csak a kapacitásmeghajtók összege.

Ha minden meghajtó azonos típusú, a rendszer nem konfigurálja automatikusan a gyorsítótárat. Lehetősége van arra, hogy manuálisan konfigurálja a magasabb tartósságú meghajtókat az azonos típusú alacsonyabb teljesítményű meghajtók gyorsítótárazásához – ennek módjáról a Manuális konfiguráció című szakaszban olvashat.

Jótanács

Bizonyos esetekben a tárolókészlet gyorsítótárának használata nem logikus. Például a teljes NVMe- vagy teljes SSD-üzemeltetéseknél, különösen kis lépték esetén, a gyorsítótárra nem használt meghajtók javíthatják a tárolási hatékonyságot és maximalizálhatják a teljesítményt. Hasonlóképpen előfordulhat, hogy a kisebb távoli vagy fiókirodai telepítéseknek korlátozott helyük van a cache-meghajtók számára.

A gyorsítótár működése automatikusan be van állítva

A gyorsítótár viselkedését a rendszer automatikusan határozza meg a gyorsítótárazott meghajtók típusa(i) alapján. Flash meghajtók (például SSD-k NVMe-gyorsítótárazása) gyorsítótárazásakor csak az írások kerülnek gyorsítótárazásra. Forgó lemezmeghajtók (például HDD-k SSD-gyorsítótárazása) gyorsítótárazásakor az olvasás és az írás is gyorsítótárazva lesz.

Diagram a teljesen flash alapú és a hibrid gyorsítótárazás összehasonlítására, ahol a teljesen flash alapúnál az írások gyorsítótárazottak, az olvasások pedig nem, míg a hibrid rendszerekben mind az olvasások, mind az írások gyorsítótárazva vannak.

Csak írásos gyorsítótárazás teljesen flash-alapú rendszerekhez

A gyorsítótárazás alkalmazható egy teljesen flash-alapú forgatókönyvben, például az NVMe használata gyorsítótárként az SSD-k teljesítményének felgyorsításához. Csak flash-alapú telepítések esetén csak az írásokat gyorsítótárazzuk. Ez csökkenti a kapacitásmeghajtók elhasználódását, mivel sok írás és átírás a gyorsítótárban összeállhat, majd csak szükség szerint üríthető ki, csökkentve ezzel a kapacitásmeghajtók összesített forgalmát és meghosszabbítva élettartamukat. Ezért javasoljuk, hogy válasszon magasabb szintű, írásra optimalizált meghajtókat a gyorsítótárhoz. A kapacitásmeghajtók ésszerűen alacsonyabb írási kitartással rendelkezhetnek.

Mivel az olvasások nem befolyásolják jelentősen a flash élettartamát, és mivel az SSD-k általánosan alacsony olvasási késést kínálnak, az olvasások nem lesznek gyorsítótárazva: közvetlenül a kapacitásmeghajtókról lesznek kiszolgálva (kivéve, ha az adatok olyan nemrég lettek megírva, hogy még nem törölték). Ez lehetővé teszi, hogy a gyorsítótár teljes egészében írásra legyen dedikált, maximalizálva annak hatékonyságát.

Ez olyan írási jellemzőket eredményez, mint például az írási késés, amelyet a gyorsítótár-meghajtók diktálnak, míg az olvasási jellemzőket a kapacitásmeghajtók határozzák meg. Mindkettő konzisztens, kiszámítható és egységes.

Olvasás-írás gyorsítótárazás hibrid telepítésekhez

HDD-gyorsítótárazáskor az olvasás és az írás is gyorsítótárazva van, így mindkettő esetében flash-szerű (gyakran ~10x jobb) késleltetést biztosít. Az olvasási gyorsítótár a gyors hozzáférés és a HDD-k felé irányuló véletlenszerű forgalom minimalizálása érdekében tárolja a közelmúltban és gyakran beolvasott adatokat. (A keresési és forgási késések miatt a HDD-hez való véletlenszerű eléréssel járó késés és elvesztegetett idő jelentős.) Az írásokat gyorsítótárba helyezik, hogy elnyeljék a hirtelen terheléseket, és a korábbiakhoz hasonlóan összevonják az írásokat és újraírásokat, hogy minimalizálják a tárolómeghajtók összesített forgalmát.

A Közvetlen tárolóhelyek olyan algoritmust implementálnak, amely az előkészítés megszüntetése előtt derandomizálja az írásokat, hogy egy olyan IO-mintát emuláljon a lemezre, amely szekvenciálisnak tűnik még akkor is, ha a számítási feladatból (például virtuális gépekről) érkező tényleges I/O véletlenszerű. Ez maximalizálja az IOPS-t és a HDD-k átviteli sebességét.

Gyorsítótárazás NVMe, SSD és HDD használatával telepítésekhez

Ha mindhárom típusú meghajtó megtalálható, az NVMe-meghajtók gyorsítótárazást biztosítanak mind az SSD-k, mind a HDD-k számára. A viselkedés a fentiekben leírtak szerint történik: csak az írások vannak gyorsítótárazva az SSD-khez, míg mind az olvasások, mind az írások a HDD-khez vannak gyorsítótárazva. A HDD-k gyorsítótárazásának terhe egyenletesen oszlik el a gyorsítótár-meghajtók között.

Összefoglalás

Ez a táblázat összefoglalja a gyorsítótárazáshoz használt meghajtókat, a kapacitáshoz használt meghajtókat, valamint az egyes üzembehelyezési lehetőségek gyorsítótárazási viselkedését.

Telepítés Gyorsítótár-meghajtók Kapacitásmeghajtók Gyorsítótár viselkedése (alapértelmezett)
Minden NVMe Nincs (nem kötelező: manuális konfigurálás) NVMe Írásvédett (ha konfigurálva van)
Minden SSD Nincs (nem kötelező: manuális konfigurálás) SSD (szilárdtest-meghajtó) Írásvédett (ha konfigurálva van)
NVMe + SSD NVMe SSD (szilárdtest-meghajtó) Írásvédett
NVMe + HDD NVMe merevlemez-meghajtó (HDD) Olvasás és írás
SSD + HDD SSD (szilárdtest-meghajtó) merevlemez-meghajtó (HDD) Olvasás és írás
NVMe + SSD + HDD NVMe SSD + HDD Olvasás + írás HDD-hez, csak írás SSD-hez

Kiszolgálóoldali architektúra

A gyorsítótár a meghajtó szintjén van implementálva: az egyes gyorsítótár-meghajtók egy kiszolgálón belül egy vagy több kapacitásmeghajtóhoz vannak kötve.

Mivel a gyorsítótár a Windows szoftveresen definiált tárolóverem többi része alatt található, nem rendelkezik és nem is szükséges tisztában az olyan fogalmakkal, mint a tárolóhelyek vagy a hibatűrés. Úgy is gondolhatja, hogy "hibrid" (részben flash, részlemez) meghajtókat hoz létre, amelyek aztán megjelennek az operációs rendszer számára. A tényleges hibrid meghajtókhoz hasonlóan a meleg és hideg adatok valós idejű mozgása a fizikai adathordozó gyorsabb és lassabb részei között szinte láthatatlan kívülről.

Mivel a Közvetlen tárolóhelyek rugalmassága legalább kiszolgálószintű (vagyis az adatmásolatok mindig különböző kiszolgálókra vannak írva, kiszolgálónként legfeljebb egy példányra), a gyorsítótárban lévő adatok ugyanolyan rugalmasságot élveznek, mint a gyorsítótárban nem szereplő adatok.

A diagram három kiszolgálót jelöl, amelyek háromirányú tükörrel csatlakoznak egy tárolótérréteghez, amely a nem címkézett kapacitásmeghajtókhoz hozzáférő NVMe-meghajtók gyorsítótárrétegéhez fér hozzá.

Ha például háromirányú tükrözést használ, a rendszer minden adat három példányát különböző kiszolgálókra írja, ahol a gyorsítótárba kerülnek. Függetlenül attól, hogy később lesznek-e feloldva, vagy sem, három példány mindig létezik.

A meghajtókötések dinamikusak

A gyorsítótár és a kapacitásmeghajtók közötti kötés bármilyen arányú lehet, 1:1-től 1:12-ig és azon túl. Dinamikusan módosítja a meghajtók hozzáadásakor vagy eltávolításakor, például a felskálázáskor vagy a hibák után. Ez azt jelenti, hogy a gyorsítótár-meghajtókat és a kapacitásmeghajtókat egymástól függetlenül, bármikor hozzáadhatja.

Az animált diagram két NVMe-gyorsítótár-meghajtót ábrázol, amely dinamikusan megfelelteti az első négy, majd hat, majd nyolc kapacitású meghajtót.

Javasoljuk, hogy a kapacitásmeghajtók számát a gyorsítótár-meghajtók számának többszörösére tegye a szimmetria érdekében. Ha például 4 gyorsítótár-meghajtóval rendelkezik, akkor 8 kapacitásmeghajtóval (1:2 arány) egyenletesebb teljesítményt tapasztal, mint 7 vagy 9 esetén.

Gyorsítótár-meghajtó hibáinak kezelése

Ha egy gyorsítótár-meghajtó meghibásodik, a még nem desztagált írások elvesznek a helyi kiszolgálón, ami azt jelenti, hogy csak a többi példányon (más kiszolgálókon) találhatók. A többi meghajtó meghibásodásához hasonlóan a Tárolóhelyek is automatikusan helyreállhatnak és helyreállíthatók a túlélő példányok egyeztetésével.

Rövid ideig a kapacitásmeghajtók, amelyek az elveszett gyorsítótár-meghajtóhoz vannak kötve, rossz állapotúnak tűnnek. Ha a gyorsítótár újrakötése megtörtént (automatikus), és az adatjavítás befejeződött (automatikus), a gyorsítótár kifogástalan állapotúként jelenik meg.

Ez a forgatókönyv az oka annak, hogy kiszolgálónként legalább két gyorsítótár-meghajtó szükséges a teljesítmény megőrzéséhez.

Az animált diagramon két SSD-gyorsítótár-meghajtó van leképezve hat kapacitásmeghajtóra, amíg egy gyorsítótár-meghajtó meghibásodik, ami miatt mind a hat meghajtó a fennmaradó gyorsítótár-meghajtóra van leképezve.

Ezután a gyorsítótár-meghajtót ugyanúgy cserélheti le, mint bármely más meghajtót.

Megjegyzés:

Előfordulhat, hogy le kell állítania a rendszert, hogy biztonságosan kicserélje a Add-In kártya (AIC) vagy M.2 formátumú NVMe-t.

Kapcsolat egyéb gyorsítótárakhoz

A Windows szoftveresen definiált tárolóveremben számos más, nem kapcsolódó gyorsítótár található. Ilyen például a Tárolóhelyek visszaíró gyorsítótára és a fürtmegosztott kötet (CSV) memóriabeli olvasási gyorsítótára.

Az Azure Stack HCI esetében a Storage Spaces visszaíró gyorsítótárát nem szabad módosítani az alapértelmezett viselkedéshez képest. Például az olyan paramétereket, mint a -WriteCacheSize a New-Volume parancsmagon, nem szabad használni.

Dönthet úgy, hogy a CSV-gyorsítótárat használja, vagy nem – ez önön múlik. Alapértelmezés szerint be van kapcsolva az Azure Stack HCI-ben, de semmilyen módon nem ütközik a jelen témakörben ismertetett gyorsítótárral. Bizonyos esetekben értékes teljesítménynövekedést biztosíthat. További információ: A CSV memóriabeli olvasási gyorsítótár használata az Azure Stack HCI-vel.

Manuális konfigurálás

A legtöbb üzembe helyezéshez nincs szükség manuális konfigurálásra. Ha mégis szüksége van rá, tekintse meg a következő szakaszokat.

Ha a beállítás után módosítania kell a gyorsítótáreszköz-modellt, szerkessze az Állapotfigyelő szolgáltatás támogatási összetevőinek dokumentumát az Állapotfigyelő szolgáltatás áttekintésében leírtak szerint.

Gyorsítótár-meghajtó modelljének megadása

Azokban az üzemelő példányokban, ahol az összes meghajtó azonos típusú, például az összes NVMe vagy az összes SSD üzemelő példány, nincs gyorsítótár konfigurálva, mert a Windows nem tudja megkülönböztetni az olyan jellemzőket, mint az írási állóképesség automatikusan az azonos típusú meghajtók között.

Ha magasabb szintű meghajtókat szeretne használni az azonos típusú alacsonyabb teljesítményű meghajtók gyorsítótárazásához, megadhatja, hogy melyik meghajtómodellt használja az Enable-ClusterS2D parancsmag -CacheDeviceModel paraméterével. A modell összes meghajtóját gyorsítótárazásra használják.

Jótanács

Ügyeljen arra, hogy a modell karakterlánca pontosan egyezzen meg azzal, ahogy a Get-PhysicalDisk kimenetében megjelenik.

példa

Először szerezze be a fizikai lemezek listáját:

Get-PhysicalDisk | Group Model -NoElement

Íme néhány példakimenet:

Count Name
----- ----
    8 FABRIKAM NVME-1710
   16 CONTOSO NVME-1520

Ezután adja meg a következő parancsot a gyorsítótár-eszközmodell megadásával:

Enable-ClusterS2D -CacheDeviceModel "FABRIKAM NVME-1710"

Futtassa a Get-PhysicalDisk parancsot a PowerShellben, és ellenőrizze, hogy a kívánt meghajtók valóban a gyorsítótárazáshoz vannak használva azáltal, hogy meggyőződik arról, hogy az Usage tulajdonságuk értéke "Journal".

Manuális üzembe helyezési lehetőségek

A manuális konfiguráció a következő üzembehelyezési lehetőségeket teszi lehetővé:

Az ábra az üzembe helyezési lehetőségeket mutatja be, beleértve az NVMe használatát mind a gyorsítótárhoz, mind a kapacitáshoz, az SSD-t mind a gyorsítótárhoz, mind a kapacitáshoz, valamint az SSD használatát a gyorsítótárhoz és a vegyes SSD és HDD beállítást a kapacitáshoz.

Gyorsítótár viselkedésének beállítása

Felülbírálhatja a gyorsítótár alapértelmezett viselkedését. Például beállíthatja, hogy az olvasások legyenek gyorsítótárazva még egy teljesen flash alapú telepítés esetén is. Nem javasoljuk a viselkedés módosítását, hacsak nem biztos benne, hogy az alapértelmezett beállítás nem felel meg a számítási feladatnak.

A viselkedés felülbírálásához használja a Set-ClusterStorageSpacesDirect parancsmagot és annak -CacheModeSSD és -CacheModeHDD paramétereit. A CacheModeSSD paraméter beállítja a gyorsítótár viselkedését az SSD gyorsítótárazásakor. A CacheModeHDD paraméter beállítja a gyorsítótár viselkedését a HDD gyorsítótárazásakor.

A Get-ClusterStorageSpacesDirect használatával ellenőrizheti, hogy a viselkedés be van-e állítva.

példa

Először kérje le a Közvetlen tárolóhelyek beállításait:

Get-ClusterStorageSpacesDirect

Íme néhány példakimenet:

CacheModeHDD : ReadWrite
CacheModeSSD : WriteOnly

Ezután tegye a következőket:

Set-ClusterStorageSpacesDirect -CacheModeSSD ReadWrite

Get-ClusterS2D

Íme néhány példakimenet:

CacheModeHDD : ReadWrite
CacheModeSSD : ReadWrite

A gyorsítótár méretezése

A gyorsítótárat úgy kell méretezni, hogy megfeleljen az alkalmazások és számítási feladatok munkakészletének (az aktív olvasás vagy írás alatt álló adatok) számára.

Ez különösen fontos a merevlemez-meghajtókkal rendelkező hibrid környezetekben. Ha az aktív munkakészlet túllépi a gyorsítótár méretét, vagy ha az aktív munkakészlet túl gyorsan sodródik, az olvasási gyorsítótár-hibák száma nő, és az írásokat agresszívabban kell megszüntetni, ami rontja az általános teljesítményt.

A windowsos beépített Teljesítményfigyelő (PerfMon.exe) segédprogrammal megvizsgálhatja a gyorsítótárhibák gyakoriságát. Pontosabban összehasonlíthatja a Cache Miss Reads/sec értékét a Cluster Storage Hybrid Disk számlálóval az üzembe helyezése általános olvasási IOPS-értékével. Minden "hibrid lemez" egy kapacitásmeghajtónak felel meg.

A 4 kapacitású meghajtóhoz kötött 2 gyorsítótár-meghajtó például kiszolgálónként 4 "Hibrid lemez" objektumpéldányt eredményez.

Teljesítményfigyelő.

Nincs univerzális szabály, de ha túl sok olvasás hiányzik a gyorsítótárból, előfordulhat, hogy alulméretezett, és érdemes gyorsítótár-meghajtókat hozzáadni a gyorsítótár kibontásához. A gyorsítótár-meghajtókat és a kapacitásmeghajtókat egymástól függetlenül is hozzáadhatja, amikor csak szeretné.

Következő lépések

További tárolási ismeretekért lásd még: