广州网站建设服务电话,成品网站开发,做网站域名公司,网站关键词可以修改吗一块固态硬盘设计背后#xff0c;有硬件控制器#xff0c;NAND闪存颗粒、DRAM#xff0c;还有固件FTL算法等。SSD设计的本身其实是一件特别复杂的过程#xff0c;需要考虑各种客户需求且要保证可靠性、性能、稳定性。 针对SSD的相关性能测试#xff0c;SNIA也有专门针对SS…一块固态硬盘设计背后有硬件控制器NAND闪存颗粒、DRAM还有固件FTL算法等。SSD设计的本身其实是一件特别复杂的过程需要考虑各种客户需求且要保证可靠性、性能、稳定性。 针对SSD的相关性能测试SNIA也有专门针对SSD相关测试SPEC同时各个SSD厂商也有很多独有的测试用例一家SSD厂商的测试用例很多也是靠多年的填坑积累完善的。现在看似SSD行业门槛很低随便买个主控、NAND/DRAM颗粒就可以组装了的确市场上有鱼龙混杂有投机倒把之辈。但是如果真心要做出一款性能稳定的SSD不但需要强大的技术实力更需要丰富的经验积累。 SSD出厂之前经过了严格的测试到了用户手里是不是就不会有延迟问题呢答案是否定的。比如下面一幅图就是业内最经典案例4KB随机写最开始性能会很高因为SSD内部还没启动GC当SSD随机预测完全后此时4KB随机写才是稳态的性能。很多客户在拿到SSD后测试的数据和经过一段时间测试后的会出现明显的差异在不了解SSD随机预热稳态的机理时就会出现很多误解。用户使用方式对延迟问题的定义也会有存在很大的差异。经常会出现一种情况“IO延迟在某些场景是一种不是问题的问题” 不同的客户的业务场景千差万别SSD的设计也不无法100%兼顾所有复杂的IO负载类型。出现延迟问题并不可怕可怕的是无从入手不能快速debug定位延迟的来源。
IO延迟定位前我们先了解下Windows和Linux内核中的IO堆栈简单理解IO的产生、流动过程、最终目的地。
第一图Windows环境中IO堆栈 第二图Linux环境中IO堆栈 从上面的IO堆栈示意图来看 Windows和Linux IO堆栈的基本逻辑是一致的 IO在软件层产生经过文件系统、内核模块、驱动层最终达到硬件存储设备SSD。 IO延迟通常是应用客户先感知到用户也是从最上层感知但是经过这么层的路径最终的延迟来源是在哪一层这个并不能很清晰的展示这也导致很多场景下SSD也成为了背锅侠不管什么原因导致的IO异常首先都会被先扣在SSD头上。所以快速IO定界也是帮助SSD解放“背锅”压力的有效办法。
目前用于IO延迟定界场景的软件也有多种 在Windows场景下开源的工具有perfmon以及SNIA SSSI Workload I/O Capture Program (WIOCP) 推荐的hiomon可以记录随机读写、顺序读写的延迟、队列深度QDIO延迟统计等。 Linux场景下常用的经典开源工具也有blktrace可以记录从IO产生到最终返回的时间跟IO分析工具iostat的延迟来源保持一致与iostat一起搭配定位延迟问题最为合适。在硬件定位过程中I2D代表进入内核IO workqueue队列到发送给硬件的时间。D2C代表驱动IO下发到硬件完成IO返回的时间。 除了上面基础的开源IO分析工具目前第三方也有专业的商用软件比如Calypso的IOProfiler、Teledyne Lecroy的WorkloadIntelligence。 IO延迟定界过程中如果定位延迟来源于硬件此时SSD的延迟记录能力也是至关重要。市场上目前只有少数的厂商在数据中心客户的强烈的需求下有延迟定位功能。大部分SSD厂商还没这个功能。不过随着OCP也开始关注SSD延迟定位能力相信后续会有更多的场景加入这个功能。 在拥有Latency Monitoring功能的SSD上可以清楚知道在上层用户看到延迟抖动的时候SSD内部硬件延迟的真实分布可以快速确定延迟是不是来自于硬件让数据中心和SSD供应商都可以更加清楚业务的行为与SSD硬件的适配情况。 以下几个是IO异常的案例供大家参考
案例1: 业务模型与延迟的关系
延迟升高的时候队列深度和进程数也在相应地增加。这种情况多数是跟业务的使用方式有关。 案例2:Trim对延迟的影响
读延迟的升高的时间段正好看到系统有Discard/Trim的操作。Trim操作会给读延迟带来极大的影响。虽然Trim可以提升随机性能扩展阅读SSD写放大的优化策略要统一标准了吗建议用户执行Trim要在业务低谷触发不然上层会看到非常明显的延迟抖动。 案例3:CPU core与延迟的关系
CPU所有core中只有少数core或者个别core出现IO繁忙的情况导致IO集中延迟升高。这个就需要从系统角度优化IO使用模式。 案例4: 同一负载下不同SSD表现也有明显差异 A/B/C/D/E/F6个盘是消费级NVME SSD容量在480GB-512GB G/H/I3个盘是企业级NVME SSD容量在960GB-1000GB 同一个负载下企业级SSD G表现最差消费级SSD E表现相对稳定可以媲美企业级SSD。通常情况下企业级SSD相对消费级SSD做了很多IO的优化。 结语
IO延迟分析是一项复杂而有趣的工程需要带着好奇深挖每一个信息总会有不同的风景。如果你有不同的经验分享欢迎留言交流
