vSAN 8의 ESA(Express Storage Architecture)는 데이터를 처리하고 저장하는 새로운 방법을 도입했습니다. 이 솔루션은 고객에게 새로운 기능을 제공하고 성능을 향상시키며 공간 효율성 수준을 향상시키는 동시에 CPU 리소스를 더 적게 사용합니다. 이는 원래 스토리지 아키텍처에서는 불가능한 새로운 기능을 위한 발판을 마련하는 엔지니어링의 놀라운 기능입니다.

vSAN 8 U1을 사용하면 스토리지 프로세싱의 성능과 효율성을 향상할 수 있는 두 가지 새롭고 매우 강력한 향상 기능을 통해 이러한 모멘텀을 유지할 수 있습니다. 이러한 향상 기능이 무엇인지, 그리고 이러한 향상 기능이 어떤 유형의 조건에 도움이 되는지에 대해 자세히 알아보겠습니다.

vSAN ESA 적응형 쓰기 경로

vSAN 8 U1의 새로운 적응형 쓰기 경로는 ESA에 데이터 쓰기에 대한 두 가지 접근 방식 중 하나를 제공합니다. 기본 쓰기 경로는 혼합 I/O 크기를 수용하는 반면 새로운 대체 쓰기 경로는 게스트 VM의 대용량 I/O를 처리하도록 최적화됩니다. 데이터를 작성하는 데 두 가지 방법이 필요한 이유는 무엇입니까? 약간의 맥락은 이것이 왜 그렇게 중요한지 설명하는 데 도움이 될 것입니다.

최신 플래시 장치는 기록할 데이터의 최소 양을 선호합니다. 이를 통해 장치의 마모 및 쓰레기 수집 활동을 줄일 수 있습니다. vSAN ESA는 이러한 디바이스에 최적화된 크기의 데이터 청크를 작성하도록 특별히 설계되었습니다. 그러나 ESA는 또한 최소한의 노력으로 공간 효율적인 방식으로 데이터를 작성하도록 설계되었습니다. 이를 위해 RAID-5/6 소거 코딩을 사용하여 데이터를 전체 스트라이프 쓰기로 기록합니다. 이러한 유형의 쓰기는 삭제 코드를 사용하여 데이터를 쓰는 것과 관련된 읽기-수정-쓰기 단계를 방지합니다.

안타깝게도 VM이 항상 큰 청크로 데이터를 쓰는 것은 아닙니다. 대부분의 경우 소량의 데이터만 업데이트합니다. 이를 위해 ESA는 로그 구조의 파일 시스템을 사용하여 들어오는 I/O를 통합하고 데이터와 메타데이터를 로그에 유지하므로 쓰기 승인을 최대한 빨리 보낼 수 있습니다. 따라서 VM에 대한 지연 시간이 낮고 일관성이 유지됩니다. 그런 다음 로그의 데이터를 나중에 전체 스트라이프 쓰기로 씁니다. 이는 vSAN 8에서 ESA와 함께 제공된 기본 쓰기 경로를 나타냅니다.

그러나 VM은 대량의 쓰기 작업도 수행할 수 있습니다. vSAN 8 U1의 적응형 쓰기 경로를 통해 이러한 조건에서 보다 최적의 방식으로 데이터를 쓸 수 있습니다. vSAN이 대규모 I/O 크기 또는 대량의 미결 I/O를 사용하여 쓰기와 같은 특정 조건을 식별하면 새로운 대규모 I/O 쓰기 경로가 사용됩니다. vSAN 8 U1의 ESA는 메모리 내 스트라이프 버퍼의 I/O를 즉시 전체 스트라이프 쓰기로 커밋하고 메타데이터만 로그 구조 파일 시스템에 씁니다. 데이터가 전체 스트라이프 쓰기에 커밋되고 메타데이터가 내구성 로그에 커밋되면 쓰기 승인이 VM으로 전송됩니다. 데이터 페이로드는 내구성이 뛰어난 로그를 우회하지만, 할당된 스토리지 정책에 따라 양방향 또는 3방향 미러에 복원력 있게 데이터 페이로드를 기록하여 복원력 있게 저장됩니다.

vSAN에 의한 이 결정 프로세스는 개체별로 실시간으로 수행됩니다. 후속 I/O가 이 대규모 I/O 쓰기 경로(마이크로초 이내에 발생)에 대한 기준을 충족하는지 여부를 결정하는 데 도움이 되는 메커니즘이 있으며, 그렇지 않을 경우 기본 쓰기 경로로 되돌아갑니다.

RAID-6 삭제 코드를 사용하여 개체에 대한 ESA의 기본 쓰기 경로를 사용하여 데이터가 기록되는 위치를 고려하면 데이터 페이로드의 쓰기 증폭이 4.5배(삼방향 미러의 경우 3배 + 이중 패리티의 경우 4+2 RAID-6 스트라이프의 경우 1.5배)에서 1.5배로 줄어듭니다. CPU에 대한 계산 작업의 양을 줄일 뿐만 아니라 네트워크 트래픽도 줄일 수 있습니다. 이 새로운 적응형 쓰기 경로는 대량의 I/O 크기 또는 대량의 보류 중인 I/O를 생성하는 경향이 있는 워크로드의 처리량을 높여 일반적으로 높은 미결 I/O라고 하는 상황을 만듭니다.

단일 VMDK 개체에 대한 최적화된 I/O 처리

vSAN ESA는 VM이 새로운 수준의 I/O를 처리할 수 있도록 데이터 경로를 개방합니다. 이를 통해 데이터를 더 빨리 쓰고 읽을 수 있을 뿐만 아니라 VMware의 엔지니어링 팀이 스택에서 새로운 영역을 식별하여 성능을 더욱 높일 수 있도록 최적화할 수 있습니다. 이것은 드문 일이 아닙니다. 소프트웨어 내부의 프로세스는 종종 하드웨어 및 스택 내의 다른 프로세스의 한계를 어느 정도 이해하고 작성됩니다. 새로운 하드웨어가 발전함에 따라 이러한 프로세스는 새로운 성능 잠재력을 활용하기 위해 작성되어야 합니다.

vSAN 8 U1은 개체에 대한 I/O를 조정하고 처리하는 역할을 하는 vSAN 스택의 계층인 추가 도우미 스레드를 분산 개체 관리자에 도입합니다. 이러한 도우미 스레드는 더 많은 CPU 코어에 작업을 분산시키고 개별 프로세스가 과부하 상태인 경우 CPU 소모를 줄이는 데 도움이 됩니다.

이러한 병렬화의 증가는 이전에 스택에 의해 어떤 식으로든 제약을 받았던 VMDK당 많은 I/O를 처리하는 리소스 집약적인 VM에서 가장 두드러질 것입니다. 미션 크리티컬 애플리케이션이든 대량 트랜잭션 기반 시스템이든 IOPS와 처리량이 최대 25% 향상될 수 있습니다. 내부 테스트를 통해 이 향상된 기능이 대량 순차 쓰기를 실행하는 VM과 소량 랜덤 읽기를 비롯한 다양한 워크로드 유형에 도움이 된다는 것을 입증했습니다. 워크로드가 이 기능의 직접적인 이점을 누리지 못하는 경우에도 경쟁 프로세스와 리소스의 감소로 인해 동일한 공유 리소스를 사용하는 다른 관련 없는 활동이 프로세스를 보다 신속하게 완료할 수 있는 두 번째 이점이 있습니다.

요약

여기에 설명된 두 가지 새로운 성능 중심 향상 기능은 vSAN 및 해당 Express 스토리지 아키텍처가 빠르게 발전하고 있음을 보여주는 좋은 예입니다.

출처 : https://core.vmware.com/blog/performance-improvements-express-storage-architecture-vsan-8-u1

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