Ceph 分层缓存--Tiering Cache

原文来自Ceph官方文档:CACHE TIERING

部分摘抄自Ceph中国社区翻译文档:分级缓存

1、分层缓存介绍

    分层缓存为ceph客户端中的某些存放在存储层的数据提供更好的IO性能。分级缓存需创建一个由高速而昂贵存储设备(如 SSD )组成的存储池、作为缓存层,以及一个相对低速/廉价设备组成的后端存储池(或纠删码编码的)、作为经济存储层。Ceph 的对象处理器决定往哪里存储对象,分级代理决定何时把缓存内的对象刷回后端存储层;所以缓存层和后端存储层对 Ceph 客户端来说是完全透明的。

Ceph缓存池架构模型

    缓存代理层管理着数据在缓存层和存储层之间的自动迁移。但是, 管理员也可以通过配置来干预迁移规则, 下面是对两个主要场景的介绍:

Writeback Mode:当管理员将缓存层配置成回写模式, Ceph客户端将数据写入缓存层,并接收返回的ACK。同时,写入缓存层的数据迁移到存储层,  然后从缓存层刷掉。 直观的看, 缓存层在存储层之前。 当Ceph客户端需要存在于存储层的数据时, 缓存层代理会把这些数据迁移到缓存层,然后再发往 Ceph 客户端。因此,Ceph 客户端将与缓存层进行 I/O 操作,直到数据不再被读写。此模式对于易变数据来说较理想(如照片/视频编辑、事务数据等)。

Read-proxy Mode:这个模式将使用一些已经存在于缓存层的数据,但是,如果数据不在缓存层,请求将被代理转发到底层。这个模式对于从回写模式过渡到禁用缓存非常有用的, 因为它润需负载一直工作到缓存干涸,不再向缓存添加任何数据。

2、警告


  如果负载过多,分层缓存会降低性能。用户在使用以下特性时需要极其谨慎。

Workload dependent: 缓存是否能提升性能,高度依赖于负载能力。因为将数据移入或移除缓存会导致额外的开销,它只在对数据集的访问有大的偏离时有影响。例如, 众多的请求访问小数量的objects,这时,你的缓存池需要非常大,才能在处理所有请求时,避免数据过渡。

Difficult to benchmark: 用户使用评测性能时,大部分的关于分层缓存bechmarks测试结果,将会是一个糟糕的结果。其中部分原因是很少的bechmarks倾斜于一组小的对象集合的请求这会使缓存经过很长时间后才能“活跃起来”,并且这种“活跃起来”会导致高昂的开销。

Usually slower: 对于并没有友好使用分级缓存的工作负载,性能普遍低于一个没使用分级缓存的普通rados池。

librados object enumeration: 对于librados级别的枚举对象API并不能连贯存在在这种情况中(The librados-level object enumeration API is not meant to be coherent in the presence of the case)。 如果你的应用直接使用rados,并且依赖于枚举对象,分级缓存不能向期待的那样工作. (对于RGW, RBD, or CephFS,没有这个问题)

Complexity: 在使用RADOS集群时,使用分级缓存意味着大量的额外器械和复杂性。这会增加你遇到未知的BUG(可能其他人未遇到过)的可能性, 并且使你的部署拥有更大的风险。

已知的成功的负载方式

RGW time-skewed: 如果RGW工作中遇到的大部分操作是朝向最近写入的数据,一个简单的分级缓存可以工作得很好。

已知的错误的负载方式

    下面的配置使用分层缓存效果不佳。

RBD with replicated cache and erasure-coded base: 这是一个普遍的需求, 但是通常不能很好工作。即使合理的倾斜工作负载,仍然会遇到一些对于冷门object的写操作的情况,并且由于纠删码类型的池还不支持轻微的读写操作,为了适应一些小的写入操作(通常4kb),整个object块(通常4MB)必须被全部迁移到缓存 。只有少数用户成功的应用了这种部署方式,并且这种部署方案只能为他们工作是因为他们的数据是极其“冷门”的(例如备份),并且他们对于性能并不敏感。

RBD with replicated cache and base: 在使用备份类型为基础层时比以纠删码为基础层时,RBD的表现更为良好, 但是它在工作负载中仍然依赖于大量的倾斜,并且很难验证。用户需要对他们的工作负载有更好的理解, 并且需要仔细调整分层缓存参数。

3、配置存储池

    为了建立分层缓存,你必须拥有两个存储池。一个作为后端存储,一个作为缓存。

3.1 配置后端存储池

    建立一个后端存储池包含两种场景:

标准存储: 在这种场景中,这个池在Ceph存储集群中存储一个对象的多个副本。

纠删码: 在这种场景中,存储池用纠删码高效地存储数据,性能稍有损失。

    在标准存储场景中,你可以用 CRUSH 规则集来标识失败域(如 osd 、主机、机箱、机架、排等)。当规则集所涉及的所有驱动器规格、速度(转速和吞吐量)和类型相同时, OSD 守护进程运行得最优。创建规则集的详情见CRUSH 图。创建好规则集后,再创建后端存储池。

     在纠删码编码情景中,创建存储池时指定好参数就会自动生成合适的规则集,详情见创建存储池

     在后续例子中,我们把cold-storage当作后端存储池。

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