VNX FAST Cache VNX5100, VNX5300, VNX5500, VNX5700 y VNX7500 Análisis detallado

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1 Informe técnico VNX FAST Cache VNX5100, VNX5300, VNX5500, VNX5700 y VNX7500 Resumen Este informe técnico es una introducción a la tecnología EMC FAST Cache en sistemas de almacenamiento VNX. Describe la implementación de la función FAST Cache y proporciona detalles sobre su uso con Unisphere y Secure CLI. También se incluyen las reglas de uso y los beneficios principales para el cliente. Diciembre de 2013

2 Copyright 2014 EMC Corporation. Todos los derechos reservados. EMC considera que la información de este documento es precisa en el momento de su publicación. La información está sujeta a cambios sin previo aviso. La información contenida en esta publicación se proporciona tal como está. EMC Corporation no se hace responsable ni ofrece garantía de ningún tipo con respecto a la información de esta publicación y específicamente renuncia a toda garantía implícita de comerciabilidad o capacidad para un propósito determinado. El uso, la copia y la distribución de cualquier software de EMC descrito en esta publicación requieren una licencia de software correspondiente. Para obtener una lista actualizada de nombres de productos de EMC, consulte las marcas comerciales de EMC Corporation en mexico.emc.com (visite el sitio web de su país correspondiente). VMware y VMware View son marcas registradas o marcas comerciales de VMware, Inc. en los Estados Unidos o en otras jurisdicciones. Todas las demás marcas comerciales utilizadas en este documento pertenecen a sus respectivos propietarios. Número de referencia h

3 Tabla de contenido Resumen ejecutivo... 4 Introducción... 4 Público de destino... 5 Terminología... 5 FAST Cache global y TCO... 6 Componentes de FAST Cache... 7 Teoría de funcionamiento... 8 Promociones a FAST Cache... 8 Vaciado de FAST Cache Manejo de fallas Administración Mejores prácticas Limitaciones Conclusión Referencias Apéndice A: Opciones de configuración de FAST Cache Apéndice B: FAST VP y FAST Cache Apéndice C: Comparación de FAST Cache con la caché del sistema de almacenamiento

4 Resumen ejecutivo Desde la implementación original de la tecnología flash en módulos de discos (comúnmente conocidos como SSD) en arreglos empresariales, EMC ha expandido el uso de esta tecnología en todo el sistema de almacenamiento. La combinación del alto rendimiento y el rápido descenso en el costo por gigabyte de la tecnología flash derivó en el concepto de un nivel de almacenamiento en caché. Un nivel de almacenamiento en caché es una caché secundaria de alta capacidad que utiliza discos de estado sólido, ubicada entre la caché primaria con base DRAM del procesador de almacenamiento y los discos duros (HDD). En sistemas de almacenamiento EMC VNX, esta función se llama EMC FAST Cache. FAST Cache extiende la capacidad de almacenamiento en caché existente del sistema de almacenamiento para lograr un mejor rendimiento general del sistema. Lo logra porque extiende la funcionalidad de la caché DRAM al copiar los datos a los que se accede frecuentemente a discos flash, que son más rápidos que los HDD y, por ende, mejoran el rendimiento del sistema. Los discos flash también proporcionan una caché mucho más grande y escalable que la caché DRAM. Las capacidades de FAST Cache van de 100 GB a 2 TB, lo cual es considerablemente superior a la caché DRAM disponible de los sistemas de almacenamiento existentes. En el nivel de sistema, con FAST Cache se obtiene el uso más eficiente de la capacidad de los discos flash. Para ello, FAST Cache utiliza discos flash para los datos con acceso más frecuente del sistema de almacenamiento en lugar de dedicar las unidades a una aplicación en particular. La configuración de FAST Cache es un proceso en línea no disruptivo que emplea la interfaz de asignación de memoria existente pero no consume ciclos del host (servidor). FAST Cache se crea en el modo de lectura/escritura protegido por RAID, y las opciones de capacidad dependen del modelo del sistema de almacenamiento y de la cantidad y el tipo de discos flash instalados. Puede crear FAST Cache, habilitarlo en volúmenes de almacenamiento y administrarlo a través de Unisphere. No se requiere ninguna intervención del usuario para habilitar aplicaciones y consultar los beneficios de rendimiento de FAST Cache. Puede usarlo en sistemas de almacenamiento serie VNX existentes 1 en los que se ejecute el ambiente operativo VNX para bloques versión 31 o superior. FAST Cache se puede usar para LUN basados en grupos RAID y LUN basados en pools. Introducción Este informe técnico proporciona una introducción a la función FAST Cache. FAST Cache ayuda a materializar los beneficios de rendimiento de los discos flash en todo el sistema. A continuación, se ofrece una descripción de alto nivel de su funcionamiento. Si la aplicación del usuario accede frecuentemente a un fragmento de datos en especial, VNX promueve automáticamente ese fragmento a FAST Cache; para ello, lo copia de los discos duros a los discos flash. Cuando, posteriormente, se atiende a ese fragmento, se hace con tiempos de respuesta de disco flash, lo que mejora el rendimiento del sistema de almacenamiento. Si se reduce la frecuencia de acceso a este fragmento de datos y es necesario promover otros fragmentos a FAST Cache, se retiran los datos más antiguos de FAST Cache. Los detalles sobre el algoritmo de FAST Cache y las operaciones básicas de FAST Cache se describen en la sección Teoría de funcionamiento de este informe técnico. 1 Los sistemas de almacenamiento VNX5100 le permiten usar la función FAST Cache o Thin Provisioning, pero no ambas a la vez. En el resto de los modelos se pueden usar ambas funciones a la vez. 4

5 Público de destino Este informe técnico está destinado a clientes, socios y empleados de EMC que estén considerando la posibilidad de utilizar la función FAST Cache en sistemas de almacenamiento VNX. Se asume que los lectores están familiarizados con sistemas de almacenamiento CLARiiON y VNX, y con el software de administración de EMC. Terminología Página de caché: La unidad mínima de asignación dentro de FAST Cache, generalmente de unos pocos kilobytes de tamaño. Página limpia de caché: Una página de FAST Cache que es válida y contiene una copia de los datos que han sido sincronizados con el LUN de usuario. Página sucia de caché: Una página de FAST Cache que es válida y contiene la copia más reciente de los datos, pero aún no han sido sincronizados con el LUN de usuario. Página válida de caché: Una página de FAST Cache que contiene una representación de los datos que residen en un LUN de usuario asociado. Una página válida puede estar en estado limpio o sucio. Página no válida de caché: Una página de FAST Cache que no contiene ningún dato utilizable. No representa a los datos que residen en ningún LUN de usuario. Preparación de caché: El proceso de copiar páginas nuevas a FAST Cache una vez creado FAST Cache, o un cambio en el perfil de acceso a las aplicaciones que empieza a hacer referencia a un conjunto de datos completamente nuevo. Fragmento: Una porción de datos en un rango de direcciones en particular (64 KB). Caché DRAM: Un componente del sistema de almacenamiento que mejora el rendimiento porque almacena datos en forma transparente en un medio de almacenamiento rápido (DRAM) para poder atender más rápidamente las solicitudes correspondientes a esos datos. Extensión: Un conjunto de bloques físicos adyacentes. Promoción a FAST Cache: El proceso de copiar datos desde el LUN de usuario back-end, sobre el que se habilita FAST Cache, hacia una página de FAST Cache. Reescritura en FAST Cache: El proceso de copiar datos desde una página de FAST Cache hacia un LUN de back-end basado en disco duro. Disco flash: Un dispositivo de almacenamiento que utiliza medios de estado sólido para almacenar datos. Como no tiene piezas móviles, un disco flash ofrece tiempos de respuesta extremadamente bajos y cifras elevadas de IOPS en comparación con los discos duros (HDD) rotativos. Disco duro (HDD): Un dispositivo para el almacenamiento de datos que los almacena en superficies magnéticas y rota a diversas velocidades. Punto problemático: Un área ocupada de un LUN. 5

6 Localidad de referencia: El concepto de que a los bloques lógicos ubicados cerca unos de otros se accede aproximadamente en el mismo momento y con reiteración. Dirección lógica de bloque: Un patrón de direccionamiento que especifica la ubicación de los bloques de datos en dispositivos de almacenamiento. Mapa de memoria: Un arreglo de direcciones en el que cada bit representa una página FAST Cache. Este mapa muestra qué páginas están en FAST Cache y su ubicación. En la caché DRAM reside una copia del mapa de memoria. Con esto se garantiza que se pueda acceder a las páginas a velocidades de memoria. Pool: Un grupo de unidades de disco que es usado por los LUN de pool. Puede haber cero o más pools en un sistema. Los discos solo pueden pertenecer a un pool. Los discos de pool no se pueden usar en grupos RAID. LUN delgado: Una unidad de almacenamiento lógica creada en un pool en el que el espacio físico consumido por el sistema de almacenamiento puede ser menor que la capacidad de usuario observada por el servidor host. LUN delgado: Una unidad de almacenamiento lógica creada en un pool en el que el espacio físico consumido por el sistema de almacenamiento puede ser menor que la capacidad de usuario observada por el servidor host. FAST Cache global y TCO FAST Cache le permite aprovechar el menor tiempo de respuesta y las mejores cifras de IOPS de los discos flash sin tener discos flash dedicados a aplicaciones específicas. Esta tecnología complementa a la caché del sistema de almacenamiento disponible (agregando hasta 2 TB de FAST Cache de lectura/escritura en sistemas de almacenamiento VNX7500; consulte Apéndice A: Opciones de configuración de FAST Cache). FAST Cache aborda un punto problemático en cualquier lugar del arreglo, ya sea en LUN de grupos RAID o en LUN de pools de almacenamiento. Flash Uno de los principales beneficios de usar FAST Cache es la mejora en el rendimiento de las aplicaciones, especialmente en el caso de cargas de trabajo con aumentos frecuentes e impredecibles en la actividad de I/O. La parte del conjunto de datos de trabajo de la aplicación a la que se accede con frecuencia se copia a FAST Cache, de modo que se registre una mejora inmediata en el rendimiento de la aplicación. FAST Cache permite que las aplicaciones ofrezcan un rendimiento consistente porque absorbe picos bruscos de cargas de lectura/escritura con velocidades propias de discos flash. Otro de los beneficios importantes es el mejor costo total de propiedad del sistema. FAST Cache copia los subconjuntos problemáticos o activos de datos a los discos flash en fragmentos. Como se descargan muchas, si no todas, las operaciones IOPS a la caché, el cliente puede llenar el resto de su capacidad de almacenamiento con unidades de disco de bajo costo y alta capacidad. La relación de una pequeña cantidad de discos flash acoplados con gran cantidad de discos ofrece el mejor rendimiento ($/IOPS) al menor costo posible ($/GB) con una eficiencia óptima en el uso de la energía (IOPS/kWh). FAST Cache se habilita en forma predeterminada en todos los LUN de grupos RAID y pools de almacenamiento una vez instalado el activador de FAST Cache. Los LUN de grupos RAID y pools de almacenamiento creados antes de instalar el activador de 6

7 FAST Cache tienen FAST Cache deshabilitado. Para usar FAST Cache con estos elementos, deberá habilitar FAST Cache manualmente con Unisphere o con la CLI. FlashEMC llevó a cabo pruebas específicas de la aplicación con FAST Cache para caracterizar los beneficios de rendimiento potenciales cuando se utiliza esta función. Aquí se ofrece un resumen de los beneficios de FAST Cache con diversas aplicaciones: VMware View : Con escritorios de clones vinculados, FAST Cache mejora el rendimiento general porque reduce la cantidad de accesos de I/O a los discos duros y los direcciona a discos flash. Entre los casos de uso específicos, se incluyen encendidos masivos (reducción de hasta el 99 % en el acceso de I/O a discos duros), operaciones de recomposición (reducción de hasta el 70 % en el acceso de I/O a discos duros) y operaciones de escaneo antivirus (reducción del 77 % en el tiempo necesario para ejecutar un escaneo completo del escritorio). Como se efectúan menos instancias de acceso de I/O desde los HDD, se puede admitir la misma cantidad de usuarios con un 44 % menos de HDD. Oracle: Con una carga de trabajo OLTP en un ambiente Oracle 11g R2, FAST Cache mejoró el rendimiento de 12,500 a 30,000 transacciones por minuto. Simultáneamente, se redujo a latencia de 14 a 5 ms. SQL Server: En un ambiente SQL Server OLTP, FAST Cache duplicó la cantidad de usuarios de 25,000 a 50,000 y, a la vez, mantuvo la misma cantidad de unidades de Fibre Channel en el back-end. Simultáneamente, se mejoró el tiempo de respuesta de 40 a 5 segundos, y el índice de transacciones por segundo mejoró de 1,300 a 2,400 cuando se usó FAST Cache. Los detalles acerca de estas cifras de rendimiento, la configuración de laboratorio y las recomendaciones sobre mejores prácticas para usar FAST Cache con aplicaciones específicas se pueden encontrar en informes técnicos individuales disponibles en el servicio de soporte en línea de EMC. Consulte la sección Referencias de este informe para conocer los títulos de los documentos. Componentes de FAST Cache FAST Cache requiere el activador de FAST Cache para aprovechar todas las ventajas de la característica. Para crear FAST Cache, se necesitan al menos 2 discos flash en el sistema, que se configurarán en un grupo RAID 1. Una vez instalado el activador, el sistema utiliza los siguientes componentes principales para procesar y ejecutar FAST Cache: Motor de políticas: Administra el flujo de I/O a través de FAST Cache. Cuando se obtiene acceso frecuente a un fragmento de datos en un LUN, se lo copia temporalmente en FAST Cache (discos flash). Se lo vuelve a copiar en los HDD ante la presencia de otros datos que se usan con más frecuencia. El motor de políticas determina el momento en el que deben realizarse estas operaciones. Este motor de políticas también conserva información estadística sobre los patrones de acceso a los datos. Las políticas especificadas por este motor de políticas son definidas por el sistema y no pueden ser modificadas por el usuario. Mapa de memoria: Rastrea el uso de extensiones y la propiedad en fragmentos de granularidad de 64 KB. Este mapa conserva información sobre el estado de los fragmentos de almacenamiento de 64 KB y su contenido en FAST Cache. Se guarda una copia del mapa de memoria en la memoria DRAM, de modo que, cuando se instale el 7

8 activador de FAST Cache, es posible que sea necesario deshabilitar temporalmente la caché de lectura y escritura SP para asignar espacio para el mapa de memoria de FAST Cache. Una vez creado el mapa de memoria, el sistema de almacenamiento vuelve a habilitar automáticamente las cachés de lectura y escritura SP. El tamaño de un mapa de memoria aumenta proporcionalmente con el tamaño de la FAST Cache que se esté creando. También se guarda una copia en espejo del mapa de memoria en los discos flash para conservar la integridad y la alta disponibilidad de los datos. Teoría de funcionamiento Promociones a FAST Cache Los datos que están en HDD que pasan a estar ocupados se promueven a FAST Cache, en un proceso asíncrono. La promoción de datos a FAST Cache depende de la cantidad de instancias de acceso (lectura y/o escritura) en un fragmento de almacenamiento de 64 KB, y no depende de que ya haya o no datos en la caché DRAM. Si tiene FAST VP habilitado con flash o unidades de rendimiento extremo en el nivel, las operaciones de I/O de ese nivel no se promueven a FAST Cache porque los datos ya residen en los discos flash. Para obtener más información sobre el funcionamiento en conjunto de FAST VP y FAST Cache, consulte Apéndice B: FAST VP y FAST Cache. Supongamos, por ejemplo, que se recibe una solicitud de I/O de una aplicación inmediatamente después de que se creó FAST Cache en el sistema de almacenamiento. En este escenario, la memoria FAST Cache esta vacía, porque no se ha promovido nada a FAST Cache. Cuando la aplicación envía la primera operación de I/O, el motor de políticas de FAST Cache busca una entrada en el mapa de memoria de FAST Cache que se corresponda al fragmento de datos de la operación de I/O. Como el mapa de memoria está vacío en esta fase, se accede a los datos desde los LUN de HDD. A esto se le llama error de FAST Cache. EMC ha descubierto que hay una sobrecarga de rendimiento mínima cuando se verifica el mapa de memoria en busca de cada instancia de acceso a un LUN habilitado por FAST Cache. Si la aplicación accede frecuentemente a los datos de un fragmento de almacenamiento de 64 KB, el motor de políticas copia ese fragmento de los LUN del disco duro a FAST Cache. Se actualiza el mapa de memoria para indicar que el fragmento de datos ahora reside en FAST Cache. Esta operación se llama promoción, y este período se denomina período de preparación para FAST Cache. El sistema de almacenamiento controla esta actividad para asegurarse de que la sobrecarga correspondiente a la promoción no exceda un porcentaje especificado de la capacidad del sistema de almacenamiento. o FAST Cache requiere cierto tiempo de preparación antes de evidenciar una mejora de rendimiento. El tiempo de preparación consiste mayoritariamente de operaciones de promoción en FAST Cache. Esto sucede cuando se crea y vacía FAST Cache. También ocurre cuando cambia radicalmente el conjunto de datos de trabajo de la aplicación y se pierden las referencias de los datos de FAST Cache. Durante esta fase, la tasa de aciertos de FAST Cache es baja, por lo que el tiempo de respuesta es similar al de un LUN de HDD. A medida que aumente la tasa de aciertos de FAST Cache, los tiempos de respuesta cambian gradualmente a los de los discos flash. 8

9 o Entre otras cosas, el tiempo de preparación depende de la cantidad y el tipo de HDD en el back-end. Por ejemplo, en una configuración de 80 discos SAS, el tiempo de preparación es más breve que en una configuración con 20 discos SAS, porque el conjunto de datos de trabajo es más grande. En forma similar, un sistema FAST Cache con HDD SAS en el back-end se prepara más rápidamente que si se usan HDD SAS NL en el back-end porque las unidades SAS NL suelen tener un tiempo de respuesta mayor que las unidades SAS. En consecuencia, cuando se diseñen despliegues de aplicaciones, debe tenerse en cuenta que hay un tiempo de preparación antes de que se alcance un rendimiento de FAST Cache estable. Cuando la aplicación vuelva a acceder a estos datos, el motor de políticas verá que están en FAST Cache. A esto se le llama error de FAST Cache. Como ahora se accede a los datos desde los discos flash, la aplicación tiene tiempos de respuesta muy bajos y altas cifras de IOPS. Si se promueve una parte sustancial del conjunto de datos de trabajo a FAST Cache en el tiempo, las aplicaciones pueden tener un mayor rendimiento promedio, incluso con un HDD de menor rendimiento en el back-end. Lecturas Las solicitudes de I/O entrantes que provienen de la aplicación host se verifican en relación con el mapa de memoria de FAST Cache para determinar si la solicitud de I/O corresponde a un fragmento que ya está en FAST Cache: Si el fragmento no está en FAST Cache, la solicitud de I/O sigue la misma ruta que seguiría si el sistema de almacenamiento no tuviera FAST Cache. Sin embargo, si el fragmento de datos sí está en FAST Cache, el motor de políticas redirige la solicitud de I/O a FAST Cache. Si la solicitud de I/O del host corresponde a una operación de lectura y los datos de destino están en la caché DRAM, los datos se leen de la caché DRAM. Si los datos no están en la caché DRAM, se leen desde FAST Cache y se los coloca en la caché DRAM, tal como sucedería con lecturas desde el HDD. Figura1: Operación de lectura en FAST Cache 9

10 Escrituras Si la solicitud de I/O del host es una operación de escritura para un fragmento de datos en FAST Cache y la caché de escritura no está deshabilitada para el LUN, la caché DRAM se actualiza con la nueva escritura, y se envía una confirmación de regreso al host. Los datos del host no se escriben directamente en FAST Cache. Cuando sea necesario retirar los datos de la caché DRAM, se los escribe en FAST Cache. Como los datos se escriben en discos flash y no en HDD, esta operación puede limitar o reducir la cantidad de páginas sucias en la caché de escritura DRAM. Nota: Incluso con FAST Cache instalado y habilitado en el sistema de almacenamiento, las operaciones de I/O se atienden directamente desde la caché DRAM siempre que sea posible. Figura2: Operación de lectura en FAST Cache Figura3: Operación de escritura cuando la caché de escritura está deshabilitada para el LUN 10

11 Vaciado de FAST Cache En determinadas situaciones, los datos se copian de FAST Cache a los HDD del back-end. Esto se llama operación de reescritura. Las operaciones de reescritura tienen lugar cuando se calendariza una promoción a FAST Cache pero no hay páginas libres o limpias disponibles en FAST Cache. Entonces, se copia una página sucia desde FAST Cache y se la escribe en los LUN de HDD con el objetivo de hacer espacio para los datos nuevos. El algoritmo menos utilizado recientemente (LRU) determina qué bloques de datos se deben eliminar a fin de hacer espacio para las promociones nuevas. Filtro de acceso secuencial y de alta frecuencia para bloques pequeños En VNX OE versión 32, se han incluido mejoras en el manejo de picos de actividad cortos y secuenciales de bloques pequeños con cargas de trabajo de localidad altamente espacial. Anteriormente, estas cargas de trabajo, con un alto potencial de reacierto, iniciarían la promoción de página a FAST Cache, lo que ocasionaría un beneficio muy pequeño. Con esta mejora, FAST Cache identificará más inteligentemente los patrones de acceso a mayor plazo de los datos que serán más útiles para que el sistema los use en FAST Cache, y así evitar aquellos con un beneficio mínimo o nulo. Manejo de fallas Los algoritmos de hot sparing global VNX se utilizan para los discos flash configurados como FAST Cache. El hot sparing global proporciona reconstrucciones automáticas y en línea de grupos RAID redundantes cuando falla cualquiera de las unidades del grupo. EMC ha dado otro paso hacia adelante en cuanto a esta funcionalidad con hot sparing proactivo. El hot sparing proactivo reconoce el momento en el que una unidad se acerca a una falla y copia de manera preventiva el contenido de la unidad antes de que falle. La combinación de estas características minimiza la vulnerabilidad de cada grupo RAID ante fallas de unidades adicionales e impide la pérdida de datos. Por motivos de rendimiento, solo los discos flash configurados como hot spares globales reemplazan a discos flash con fallas en FAST Cache. Además, un hot spare se puede compartir entre los discos flash utilizados para unidades FAST Cache y discos flash que se usan en cualquier otro lugar del sistema de almacenamiento. Si un hot spare no está disponible, un único par de unidades FAST Cache permanecerá en un modo degradado, y el algoritmo de limpieza de páginas de caché aumenta la velocidad con la que se copian páginas FAST Cache de los discos flash de FAST Cache a los HDD. Solo se permiten operaciones de lectura desde este grupo RAID de FAST Cache para reducir la posible exposición a la pérdida de datos de una falla en una unidad en un grupo RAID no redundante. En este estado, las operaciones de escritura que estaban destinadas al grupo RAID degradado ahora son atendidas por los HDD. Si hay otros grupos RAID en FAST Cache, seguirán funcionando como lectura/escritura. Una vez reparado el grupo RAID degradado, FAST Cache comenzará indefectiblemente a semiactivar nuevamente datos en él. Administración Puede usar Unisphere o Secure CLI para crear, administrar y monitorear FAST Cache. Los detalles de Unisphere se pueden encontrar en el informe técnico EMC Unisphere: Unified Storage Management Solution, disponible en el servicio de soporte en línea de EMC. En las siguientes secciones se analizan los componentes de Unisphere y Secure CLI que se relacionan con FAST Cache. Para obtener más información sobre las opciones de configuración de FAST Cache, consulte Apéndice A: Opciones de configuración de FAST Cache. 11

12 Unisphere La pestaña System de Unisphere tiene enlaces en el lateral derecho para System Properties y Manage Cache. Estos dos enlaces abren la ventana System Properties (Figura 4). Para habilitar FAST Cache, haga clic en la pestaña FAST Cache de la ventana System Properties para ver la información de FAST Cache. Si no se ha creado FAST Cache en el sistema de almacenamiento, el botón Create de la parte inferior del cuadro de diálogo estará habilitado. El botón Destroy se habilita cuando ya se ha creado FAST Cache. Figura 4: Cuadro de diálogo Storage System Properties Una vez creado FAST Cache, se actualizan los campos State, Size y RAID Type para reflejar los detalles de la configuración de FAST Cache. En el campo RAID Type, aparecerá el texto RAID 1 cuando se haya creado FAST Cache. Haga clic en Create para abrir el cuadro de diálogo Create FAST Cache (Figura 5). 12

13 Figura 5: Cuadro de diálogo Create FAST Cache Si no se dispone de una cantidad suficiente de discos flash para habilitar FAST Cache, Unisphere muestra un mensaje de error y no es posible crear FAST Cache. La parte inferior de la pantalla muestra los discos flash que se usarán para crear FAST Cache. Puede elegir las unidades manualmente seleccionando la opción Manual. Para cambiar el tamaño de FAST Cache después de haberlo configurado, deberá destruirlo y volver a crearlo. Para ello, FAST Cache debe descargar todos sus datos. Cuando vuelva a crear FAST Cache, deberá volver a completar sus datos (período de preparación). Figura 6 muestra cómo se puede habilitar FAST Cache para LUN en la pestaña Advanced del cuadro de diálogo Create LUN. Si ya se creó el LUN en un grupo RAID, haga click en la pestaña FAST Cache del cuadro de diálogo LUN Properties para configurar FAST Cache (como se muestra en Figura 7). Figura 6: Pestaña Advanced del cuadro de diálogo Create LUN 13

14 Figura 7: Pestaña Cache del cuadro de diálogo LUN Properties En el caso de FAST Cache con pools de almacenamiento, puede habilitar FAST Cache por cada pool. En todos los LUN creados en el pool de almacenamiento, FAST Cache estará habilitado o deshabilitado colectivamente. Puede configurar FAST Cache en pool en la pestaña Advanced del cuadro de diálogo Create Storage Pool, que se muestra en Figura 8. Figura 8: Pestaña Advanced del cuadro de diálogo Create Storage Pool Si ya se ha creado el pool de almacenamiento, use la pestaña Advanced en el cuadro de diálogo Storage Pool Properties para habilitar FAST Cache (consulte Figura 9). 14

15 Figura 9: Pestaña Advanced del cuadro de diálogo Storage Pool Properties Puede exponer las propiedades de FAST Cache en cualquier tabla de Unisphere (por ejemplo: la tabla de los LUN); para ello, haga clic con el botón secundario del mouse en el encabezado de la tabla y seleccione Choose Columns. También puede hacer clic en el icono Tools del ángulo superior derecho de la tabla y seleccionar Choose Columns. Se abrirá un cuadro de diálogo, que se muestra en Figura 10. Allí podrá seleccionar FAST Cache. Se muestra la propiedad FAST Cache correspondiente a cada entrada de la tabla. Secure CLI Figura 10: Cómo optar por mostrar información de FAST Cache en Unisphere Las funciones de administración que se describieron en la sección anterior también se encuentran disponibles en Unisphere CLI. Entre los comandos de la CLI para FAST Cache se incluyen los siguientes: Tarea Crear FAST Cache VNX FAST Cache Obtener información de FAST Cache Configurar FAST Cache cuando se crean LUN de grupos RAID Habilitar o deshabilitar FAST Cache en un LUN de grupo RAID Comando de la CLI cache fast crear cache fápido destruir cache fast info bind... -fastcache 0 1 chglun l <LUN #> -fastcache

16 Tarea Obtener información sobre la configuración de FAST Cache de un LUN de grupo RAID Configurar FAST Cache cuando se crean LUN de grupos RAID Configurar FAST Cache cuando se crean LUN de grupos RAID Configurar FAST Cache cuando se crean LUN de grupos RAID Comando de la CLI getlun <LUN #> -fastcache pool de almacenamiento crear... -fastcache on off pool de almacenamiento modificar id <#> - fastcache on off pool de almacenamiento lista id <#> - fastcache... indica que se requieren más opciones de la CLI Unisphere Analyzer Unisphere Analyzer recopila estadísticas de FAST Cache para monitorear el rendimiento de FAST Cache. Par ver estas estadísticas, habilite el modo Advanced de Analyzer; para ello, siga estos pasos: 1. En Unisphere, haga clic en la pestaña System. 2. Haga clic en Monitoring and Alerts. 3. Haga clic en Statistics for Block. 4. Haga clic en Customize Charts. 5. Haga clic en la pestaña General. 6. Seleccione la casilla de verificación Advanced. 7. Haga clic en OK para aplicar la configuración. Las siguientes estadísticas de FAST Cache se encuentran disponibles en el nivel del procesador de almacenamiento: Páginas sucias de FAST Cache (%) MB vaciados de FAST Cache (MB/s) Las siguientes estadísticas de FAST Cache se encuentran disponibles para LUN de grupos RAID y pools de almacenamiento: Aciertos de lectura por segundo de FAST Cache Omisiones de lectura por segundo de FAST Cache Tasa de aciertos de lectura de FAST Cache Aciertos de escritura por segundo de FAST Cache Omisiones de escritura por segundo de FAST Cache Tasa de aciertos de escritura de FAST Cache El servicio de soporte en línea de EMC contiene videos que le ayudarán a ver estas estadísticas. Inicie sesión en el servicio de soporte en línea de EMC y busque la serie Analyzer Series correspondiente al video de FAST Cache. 16

17 Mejores prácticas Cargas de trabajo de aplicaciones preferidas para FAST Cache: o Aplicaciones de I/O aleatorias de bloques pequeños con alta localidad o Acierto reiterado de datos: Alta frecuencia de acceso a los mismos datos o Sistemas donde se limita el rendimiento actual a causa de la capacidad del disco duro, no por la capacidad del SP Si dispone de una cantidad limitada de discos flash y puede usarlos para FAST VP o FAST Cache, EMC le recomienda utilizar discos flash para crear FAST Cache. Luego, utilice el resto de los discos flash en un pool de almacenamiento con capacidades FAST VP. FAST Cache es de naturaleza global y beneficia a todos los LUN y pools del sistema de almacenamiento. FAST VP solo beneficia al pool de almacenamiento en el que residen los discos flash. Para obtener más información sobre las opciones de configuración de FAST Cache, consulte Apéndice A: Opciones de configuración de FAST Cache. Los sistemas de almacenamiento VNX5100 le permiten usar la característica FAST Cache o Thin Provisioning, pero no ambas a la vez. Si la función Thin Provisioning está instalada en el sistema de almacenamiento, no podrá usar FAST Cache. Si está usando FAST Cache, no podrá usar Thin Provisioning. En el resto de los modelos VNX, puede usar ambas funciones simultáneamente. Unisphere le permite elegir los discos flash que se usarán para crear FAST Cache. También puede elegir estas unidades manualmente para asegurarse de distribuir los discos flash en buses de back-end. Evite colocar unidades en el gabinete DPE o DAE-OS (0_0) que se espejeará con unidades en otro gabinete. Por ejemplo, EVITE espejear un disco en 0_0 con un disco en 1_0. FAST Cache puede mejorar el rendimiento general del sistema si el cuello de botella actual está relacionado con las unidades. Pero aumentar las operaciones de IOPS traerá como consecuencia una mayor utilización del CPU en los SP. Se deben dimensionar los sistemas de modo que la utilización sostenida máxima sea del 70 %. En un sistema existente, verifique la utilización del CPU de los SP. Si el porcentaje de utilización supera el 80 %, póngase en contacto con un especialista en almacenamiento de EMC para revisar el estado general del sistema y determinar los pasos siguientes antes de habilitar FAST Cache. FAST Cache es de máxima utilidad cuando la carga de trabajo primaria es un bloque pequeño aleatorio. Para aprovechar al máximo todas las ventajas de FAST Cache, evite habilitarlo si la carga de trabajo primaria son solicitudes de I/O secuenciales y/o de bloques grandes. Las cargas de trabajo conformadas por bloques pequeños permiten el máximo aprovechamiento de FAST Cache; evite habilitarlo para cargas de trabajo secuenciales de bloques pequeños como registros de bases de datos, registros circulares y LUN SavVol de archivos VNX. Nota: Para los pools de almacenamiento, FAST Cache es una función a nivel de pool, de modo que usted tendrá que habilitarla/deshabilitarla al nivel de pool (para todos los LUN en el pool). 17

18 Encontrará pautas más detalladas sobre las mejores prácticas en el informe técnico VNX Unified Best Practices for Performance, disponible en el servicio de soporte en línea de EMC. Consulte los informes técnicos específicos de cada aplicación para conocer las pautas sobre el uso de FAST Cache con esas aplicaciones. Limitaciones Algunas aplicaciones opcionales, como MirrorView y SnapView, requieren LUN privados. Estos LUN ya están optimizados para prioridad en la caché de escritura del sistema de almacenamiento y, por lo tanto, no precisan utilizar FAST Cache. EMC le recomienda deshabilitar FAST Cache en el write intent log de MirrorView y en los Clone Private LUN de SnapView para evitar promociones innecesarias a FAST Cache. Los snapshots SnapView y el software de replicación relacionado, como MirrorView/A y SAN Copy (sesiones incrementales), requieren LUN reservados. FAST Cache no mejora el rendimiento de los LUN reservados pero tampoco perjudica el rendimiento en cuanto a write intent logs y Clone Private LUN. Deshabilitar FAST Cache para LUN reservados puede ayudar a minimizar la carga de trabajo general de FAST Cache. FAST Cache se puede deshabilitar al nivel de los LUN si el LUN reservado se crea en grupos RAID. Si los LUN reservados se crean en un pool y hay otros LUN en el pool que necesiten FAST Cache, se los puede dejar con FAST Cache habilitado. FAST Cache consume una porción de la memoria del sistema de almacenamiento que antes estaba disponible para la caché de lectura o escritura. La cantidad de memoria consumida depende del modelo del sistema de almacenamiento y del tamaño de FAST Cache. Esto no sucede si se tiene un VNX7500 con la actualización de memoria extra. No se pueden usar discos flash instalados en ubicaciones de unidades de vault para crear FAST Cache. VNX OE restringe este uso. Conclusión FAST Cache permite que el sistema de almacenamiento proporcione un rendimiento propio de discos flash a datos con alta localidad de referencia. Este conjunto de datos de trabajo aumenta la cantidad de IOPS sin colocar todos los datos en discos flash. FAST Cache absorbe picos de I/O provenientes de aplicaciones; por lo tanto, reduce la carga en los HDD, lo que ayuda a mejorar el TCO de la solución de almacenamiento. Puede administrar FAST Cache por medio de Unisphere de manera simple e intuitiva. FAST Cache podría no ser una opción natural para todos los tipos de cargas de trabajo, a saber: cargas de trabajo secuenciales y de bloques grandes. Analice el perfil de I/O de la aplicación para determinar los posibles beneficios en cuanto al rendimiento. FAST Cache se complementa con la tecnología FAST VP. Ambas tecnologías ayudan a ubicar segmentos de datos en el nivel de almacenamiento más apropiado en función de su patrón de uso. 18

19 Referencias Los siguientes informes técnicos se encuentran disponibles en EMC Support Zone: Aspectos básicos del sistema de almacenamiento unificado de EMC sobre el rendimiento y la disponibilidad EMC VNX FAST VP EMC Unisphere: Solución de administración de almacenamiento unificado EMC VNX Virtual Provisioning Cómo aprovechar EMC FAST Cache con aplicaciones de base de datos Oracle OLTP Infraestructura EMC para VMware View 5.0 Guía de mejores prácticas aplicadas: EMC VNX Unified Best Practices for Performance Presentación técnica para clientes: Recuperación de desastres de múltiples sitios de EMC para Microsoft SQL Server 2012 EMC VNX5700, EMC FAST Cache, SQL Server y grupos de disponibilidad AlwaysOn 19

20 Apéndice A: Opciones de configuración de FAST Cache Tabla1: Opciones de configuración de FAST Cache en sistemas de almacenamiento VNX que utilizan discos flash de 100 GB Modelo Capacidad de FAST Cache (GB) Cantidad de discos flash de 100 GB VNX VNX VNX , VNX , , , , , ,

21 Modelo Capacidad de FAST Cache (GB) Cantidad de discos flash de 100 GB VNX , , , , , , , , , , , ,

22 Tabla2: Opciones de configuración de FAST Cache en sistemas de almacenamiento VNX que utilizan discos flash de 200 GB Modelo Capacidad de FAST Cache (GB) Cantidad de discos flash de 200 GB VNX5100 N/C* N/C* VNX VNX , VNX , , , VNX , , , , , , * En el caso de VNX5100, la única opción de FAST Cache es 100 GB (utilizables); por lo tanto, no se pueden usar discos flash de 200 GB para configurar FAST Cache en esta plataforma. 22

23 Apéndice B: FAST VP y FAST Cache FAST VP es una característica que se introdujo en VNX OE versión 30. FAST VP ejecuta tareas de almacenamiento en niveles para fragmentos de datos de 1 GB a nivel de sub-lun en pools que contienen varios tipos de unidades. FAST VP transfiere automáticamente los fragmentos más activos (datos a los que se accede con más frecuencia) al nivel de almacenamiento de mejor rendimiento y los fragmentos menos activos a un nivel de menor rendimiento (y de menor costo) para mejorar el TCO. Para obtener más detalles sobre esta característica, consulte el informe técnico EMC VNX FAST VP, disponible en el servicio de soporte en línea de EMC. Tabla3: Comparación entre las funciones de FAST VP y FAST Cache FAST Cache Permite usar discos flash para extender la capacidad de almacenamiento en caché existente del sistema de almacenamiento. La granularidad es de 64 KB. Los datos a los que se accede frecuentemente se copian de los HDD a los discos flash. Se usa cuando los cambios en las cargas de trabajo son impredecibles y muy dinámicos, y cuando requieren un tiempo de respuesta breve. Promueve constantemente datos de HDD a los que se accede con frecuencia a FAST Cache. No hay ciclos de reubicación. Los cálculos para determinar qué datos se deben promover a FAST Cache se ejecutan continuamente. FAST VP Permite que un solo LUN aproveche todas las ventajas de varios tipos de unidades mediante el uso de pools de almacenamiento. La granularidad es de 1 GB. Los datos se transfieren entre diferentes niveles de almacenamiento en función de estadísticas de promedios ponderados de acceso recopiladas durante un período de tiempo. Se usa cuando los cambios en el patrón de las cargas de trabajo son predecibles y relativamente pequeños. La transferencia de los datos sucede en intervalos de reubicación calendarizados o invocados manualmente. Los cálculos para decidir qué porción de datos se debe transferir se ejecutan una vez por hora. Puede usar FAST Cache y FAST VP para alcanzar un alto rendimiento y reducir el TCO del sistema de almacenamiento. Por ejemplo, se puede utilizar discos flash para crear FAST Cache, y FAST VP para pools de almacenamiento compuestos de unidades de disco SAS y SAS NL. Desde una perspectiva de rendimiento, FAST Cache proporciona un beneficio de rendimiento inmediato para datos pico, mientras que FAST VP transfiere los datos más activos a discos SAS y los menos activos a discos SAS NL. Desde la perspectiva del costo total de propiedad, FAST Cache puede ocuparse de los datos activos con menos discos flash, mientras que FAST VP optimiza la utilización de los discos y mejora la eficiencia con discos SAS y SAS NL. 23

24 Como regla general, utilice FAST Cache en casos en los que se deba mejorar inmediatamente el rendimiento del sistema de almacenamiento para datos propensos a tráfico pico con una alta localidad de referencia. Por el contrario, FAST VP optimiza el TCO porque mueve datos al nivel de almacenamiento apropiado, según el acceso y las demandas de datos sostenidos en el transcurso del tiempo. FAST Cache se enfoca en mejorar el rendimiento mientras que FAST VP se enfoca en mejorar el TCO. Estas funciones se complementan entre sí y, cuando se las usa en conjunto, pueden mejorar tanto el rendimiento como el TCO. FAST Cache funciona en conjunto con FAST VP para garantizar que no se malgasten recursos en tareas innecesarias. Por ejemplo: Si FAST VP transfiere un fragmento de datos a discos flash, FAST Cache no promoverá ese fragmento de datos a FAST Cache, incluso si se cumplen los criterios de promoción de FAST Cache. De esta manera, se garantiza que no se malgasten recursos con la copia de datos de un disco flash a otro. Si una carga de trabajo pico comienza a acceder a un fragmento en particular de un LUN con capacidades FAST Cache, FAST VP no transfiere inmediatamente ese fragmento a un nivel de almacenamiento diferente. En cambio, FAST Cache promueve el fragmento a la caché. Una vez promovido el fragmento, gran parte de las operaciones de I/O será atendida desde FAST Cache. Esto puede generar menos actividad en los LUN back-end, y podría no ser necesario que FAST VP transfiera el fragmento a un nivel de almacenamiento superior. En este caso, se evita una transferencia de datos iniciada por FAST VP cuando hay un pico temporario en la carga de trabajo de una aplicación. En contraposición con el escenario anterior, si la carga de trabajo de la aplicación ha aumentado sostenidamente, FAST Cache tendrá que volver a escribir los datos en los LUN de los HDD a fin de hacer espacio para las promociones nuevas. Esto se registrará como una actividad back-end y, eventualmente, FAST VP programará una transferencia de fragmentos de datos a un nivel de almacenamiento superior, que puede ser el de los discos flash. Una vez finalizada esta transferencia, FAST Cache no promueve ningún dato que ya esté en el nivel de almacenamiento de los discos flash. Obtendrá mejores beneficios de rendimiento y un tiempo de reacción más breve para patrones de uso de I/O cambiantes cundo utilice discos flash para FAST Cache. La desventaja de una sobrecarga de paridad mayor en FAST Cache debido a la arquitectura RAID 1 se compensa con el mejor rendimiento de la caché DRAM. Las mejoras en el rendimiento se deben a los vaciados de una I/O que se encuentra en FAST Cache desde DRAM a los discos flash en lugar de llevarla de regreso a los HDD, lo que sucede si FAST Cache no está habilitado. 24

25 Apéndice C: Comparación de FAST Cache con la caché del sistema de almacenamiento FAST Cache es una tecnología basada en semiconductores. Proporciona un nivel secundario de gran capacidad de almacenamiento en caché basado en memoria flash entre la caché DRAM rápida y de capacidad limitada del sistema de almacenamiento y los HDD más lentos pero de mayor capacidad. Tabla4: Comparación entre la memoria DRAM y FAST Cache Característica Caché DRAM FAST Cache Header Tiempo de respuesta Más cerca del CPU, y tiene la latencia más baja. El tiempo de respuesta es del orden de los nanosegundos a los microsegundos. Un paso más lejos del CPU y es más lento que la caché DRAM. El tiempo de respuesta es del orden de los nanosegundos a los microsegundos. Capacidad de actualización Operation Capacidad Kit de actualización disponible solo para VNX Tiene áreas individuales que puede configurar el usuario para operaciones de lectura y escritura. Limitada en tamaño, en comparación con FAST Cache. Se puede actualizar en todos los modelos compatibles, y las opciones dependen del modelo del sistema de almacenamiento y del tipo de disco flash. Tiene una sola área que se ocupa de operaciones de lectura y escritura. Puede escalarse a una capacidad mucho mayor. Granularidad Tiene una granularidad muy alta, que es efectivamente el tamaño de la I/O. El usuario puede configurar el tamaño de la página de caché, que puede variar entre 2 KB y 16 KB. Availability Fuente de alimentación inactiva En caso de falla, el recambio debe ser realizado por personal calificado. El contenido es volátil y no soporta una interrupción en el suministro de energía. Funciona en extensiones con una granularidad de 64 KB. En caso de falla, otro hot spare de disco flash reemplaza automáticamente la unidad con errores, y el cliente puede reemplazar el componente defectuoso. El contenido es volátil y no soporta una interrupción en el suministro de energía. 25

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