Figura 1. Bloques correctamente alineados

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1 ALINEAMIENTO DE LUN Y DISCOS VIRTUALES EN ENTORNOS NETAPP Cuando cualquier sistema de almacenamiento entrega parte de su espacio en forma de una LUN a un servidor, dicho servidor particiona y formatea la LUN con un sistema de ficheros propio con un tamaño de bloque característico. La configuración óptima de este tipo de entornos se conseguiría si el comienzo de cada bloque de ese sistema de ficheros coincidiese con el de un bloque del sistema de almacenamiento como muestra la figura 1: Figura 1. Bloques correctamente alineados Si no fuese el caso, y el comienzo de bloque del sistema de ficheros no coincidiese con el bloque manejado por el almacenamiento (como ilustra la figura 2) se produciría un uso ineficiente del espacio en disco y una pérdida de rendimiento debido al mayor número de accesos a disco para escribir la misma cantidad de datos:

2 Figura 2. Acceso no alineado a disco En entornos virtuales entra en juego un tercer elemento a considerar, cual es disco virtual que se aloja dentro del sistema del anfitrión (VMFS en el caso de VMWare o NTFS en el caso de HyperV): Disco Máquina Virtual (VMDK) File System Anfitrión (VMFS) Array El almacenamiento de NetApp, basado en Data ONTAP, no es una excepción a la hora de atender al correcto alineamiento de bloques y ha elaborado herramientas de monitorización y corrección para determinados entornos. Así mismo, en la web de soporte de NetApp ( existen numerosos documentos que tratan este tema alguno de los cuales será referido en el presente texto. Baste indicar como documento de partida el siguiente enlace:

3 1. Alineamiento de bloques en entornos físicos El primer requisito a la hora de crear una LUN en un sistema de NetApp es elegir el tipo de sistema operativo al que será presentado. Según el sistema operativo elegido, Data ONTAP establece una cabecera previa a espacio para datos o prefijo: Prefix LUN data Suffix Figura 3. Componentes de una LUN en Data ONTAP El valor de este prefijo permite acomodar el comienzo de bloque del sistema de ficheros que ocupará el espacio de datos propiamente dicho. En la siguiente tabla se pueden apreciar los valores de este prefijo según el tipo de sistema operativo elegido para la LUN: windows 63 windows_gpt 34 windows_ hyperv 0 Linux 0 xen 0 vmware 0 solaris (variable según tamaño de la LUN) solaris_efi 34 aix 0 hpux 0 netware 0 openvms 0 La selección correcta del sistema operativo garantiza el alineamiento del acceso a disco en VMFS (VMWare) y sistemas de ficheros sin particiones basados en LVM (Logical Volume Manager) como los existentes en HP-UX, Linux ó AIX. Sin embargo, en sistemas que particionen el disco antes de formatearlo (Windows en cualquiera de sus versiones, Linux con particiones, ) el desplazamiento (offset) que incorpora

4 la partición al comienzo de la LUN puede desplazar el comienzo de bloque respecto al de el sistema de ficheros de Data ONTAP (WAFL Write Anywhere File Layout). En ese caso hay que utilizar tamaños de offset concretos dependiendo del tipo de partición y del entorno. Si no se atiende a estos criterios durante la creación de la partición, el acceso se hará desalineado y el único remedio será la creación de una nueva LUN y su correspondiente partición alineada para posteriormente copiar los datos entre la LUN desalineada y la que no lo está. Se puede obtener más detalles sobre el proceso de alineamiento en: 1. Para entornos Microsoft Windows: 2. Para entornos Linux: 2. Alineamiento de bloques en entornos virtuales Como se mencionó anteriormente, en entornos virtuales no solo hay que atender al alineamiento del sistema de ficheros del sistema operativo anfitrión (Xen Server, HyperV, ESX) sino que además hay que cuidar que cada uno de los discos de las máquinas virtuales escriba también correctamente sobre WAFL. Para tratar este tema NetApp ha creado un documento técnico que abarca este tipo de entornos denominado Best Practices for File System Alignment in Virtual Environments y que puede localizarse en: Adicionalmente son interesantes las entradas siguientes de la Base de Datos de Conocimiento de NetApp. Una de las más útiles es: En el caso de VMWare, NetApp ha desarrollado una herramienta denominada mbralign, que forma parte de las Host Utilities de NetApp para ESX. mbralign permite desplazar el fichero VMDK correspondiente al primer disco de la máquina virtual lo suficiente como para corregir el desplazamiento indebido y alinear el acceso.

5 NetApp Host Utilities es un software gratuito y descargable desde la página de soporte de NetApp. En los manuales de dicha herramienta puede obtenerse información detallada del proceso de alineamiento de los VMDK. En la versión 4.0 de Virtual Storage Console, el plugin de NetApp para Virtual Center, también se pueden alinear VMDK de máquinas virtuales que residan en DataStores VMFS (todavía no en NFS) si bien la estrategia es diferente al mbralign. En este segundo caso es necesario que el desplazamiento de todos los VMDK presentes en la LUN sea el mismo ya que la herramienta crea una nueva LUN con un offset adecuado al patrón de desalineamiento que detecta en dicha LUN. 3. Diagnóstico del desalineamiento en entornos basados en LUNs Data ONTAP cuenta con una serie de métodos para detectar si una LUN presenta accesos alineados o no y permite conocer cual es el desplazamiento producido entre bloques. En versiones posteriores a Data ONTAP se puede disponer de un histograma con las escrituras y lecturas que se producen a cada LUN del sistema mediante la utilización del comando stat. El procedimiento de captura sería el siguiente: filer> priv set diag filer*> stats start lun (esperar durante un tiempo para permitir las capturas) filer*> stats stop filer*> priv set admin filer> La salida mostrará el histograma LUN a LUN. Si la observamos para una LUN determinada: HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.0:100% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.1:0% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.2:0% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.3:0% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.4:0% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.5:0% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.6:0% HnX3/JH-uqpl:read_align_histo.7:0% nx3/jh-uqpl:write_align_histo.0:90% HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.1:0% HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.2:0% HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.3:0%

6 HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.4:0% HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.5:0% HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.6:0% HnX3/JH-uqpl:write_align_histo.7:0% HnX3/JH-uqpl:read_partial_blocks:0% HnX3/JH-uqpl:write_partial_blocks:10% Lo que hace este histograma es mostrar la salida separando lecturas y escrituras en buckets, que es cada uno de los 8 segmentos (numerados del 0 al 7) de 512 bytes en los que se divide un bloque de WAFL. En un entorno correctamente alineado, observaríamos que el porcentaje de operaciones en read_align_histo.1 hasta read_align_histo.7 y el de write_align_histo.1 hasta write_align_histo.7 debería ser 0 o muy bajo. Adicionalmente, en Data ONTAP 8 7-Mode se puede obtener la misma información a partir del comando lun alignment show. Un ejemplo de ejecución del comando sería: filer> priv set advanced filer*> lun alignment show /vol/vollun_lun01/lun_vmfs_01 Multiprotocol type: vmware Alignment: misaligned Write alignment histogram percentage: 21, 17, 0, 0, 0, 0, 13, 0 Read alignment histogram percentage: 16, 0, 0, 0, 0, 0, 24, 0 Partial writes percentage: 46 Partial reads percentage: 57 Se puede lanzar también de todas las LUNs de un determinado volumen con la opción l seguida del nombre del volumen. En este caso, el comando muestra los diferentes buckets, empezando por el cero, en una sola línea y separados por comas. En el ejemplo, la LUN está desalineada y muestra escrituras en el bucket 1 (27%) y el 6 (13%) y lecturas en el bucket 6 (24%). Un artículo interesante que ilustra este punto puede encontrarse en: