Adición de aceleración flash a las agrupaciones de almacenamiento compartido

Los Servidores Virtuales de E/S (VIOS ) con aceleración flash Shared Storage Pool (SSP) pueden mejorar el rendimiento mediante el uso de unidades de estado sólido (SSD) o almacenamiento flash en caché en el Virtual I/O Server.

Esta función permite a cada Virtual I/O Server utilizar un dispositivo de caché flash para el almacenamiento en caché de sólo lectura. Los dispositivos de memoria caché flash pueden ser:

Dispositivos conectados al servidor como, por ejemplo, una SSD incorporada en el servidor.
Dispositivos conectados directamente al servidor utilizando controladores SAS (SCSI de conexión serie).
Recursos que están disponibles en la red de área de almacenamiento (SAN).

El VIOS debe ser capaz de identificar el dispositivo como un dispositivo flash para que el dispositivo sea considerado elegible para ser utilizado como un dispositivo de caché. VIOS utiliza el campo MEDIUM ROTATION RATE de la página SCSI Block Device Characteristics VPD (página SCSI INQUIRY B1 ) para determinar si un dispositivo es un dispositivo flash. Si un dispositivo no da soporte a esa página o muestra un valor distinto de 0001h Medio sin rotación en el campo VELOCIDAD MEDIA DE ROTACIÓN, el dispositivo no puede utilizarse como dispositivo de memoria caché.

Puede conseguir el máximo beneficio de rendimiento utilizando dispositivos de memoria caché flash conectados localmente.

La aceleración flash SSP se basa en la memoria en los servidores de E/S virtuales, mientras que el almacenamiento en memoria caché flash de Power o el almacenamiento en memoria caché de lado del servidor se ejecuta en la partición lógica de cliente. Para más información sobre el almacenamiento en caché del lado del servidor, consulte o.

Ambos tipos de almacenamiento en memoria caché pueden utilizarse de forma independiente. Las características de rendimiento de ambos tipos de almacenamiento en memoria caché son similares, en un tipo similar de cargas de trabajo de partición lógica de cliente.

La aceleración flash SSP ejecuta el almacenamiento en memoria caché de solo lectura en la agrupación de almacenamiento completa, incluidos todos niveles de almacenamiento de la agrupación. Solo se almacenan en la memoria caché los datos de usuario (bloques de datos) de la agrupación, mientras que los metadatos no se almacenan en la memoria caché. En su lugar, el acceso a los metadatos puede acelerarse utilizando el almacenamiento SSD en la SAN para el nivel de sistema.

Conceptos y términos de la aceleración flash SSP

Puede almacenar en la memoria caché la agrupación de almacenamiento dinámicamente (habilitar o inhabilitar la memoria caché), mientras las cargas de trabajo se ejecutan en las particiones lógicas de cliente. Las cargas de trabajo no necesitan colocarse en un estado inactivo para habilitar el almacenamiento en memoria caché. Los términos que se utilizan para explicar el concepto de almacenamiento en memoria caché flash se describen en la tabla siguiente.

Plazo	Descripción
Dispositivo de memoria caché	Un dispositivo de memoria caché es una unidad de estado sólido (SSD) o un disco flash que se utiliza para el almacenamiento en memoria caché.
Agrupación de memoria caché	Una agrupación de memoria caché es un grupo de dispositivos de memoria caché que solo se utiliza para el almacenamiento en memoria caché.
Activar la caché	Inicia el almacenamiento en memoria caché de la agrupación de almacenamiento.
Desactivar la caché	Detiene el almacenamiento en memoria caché de la agrupación de almacenamiento.

Cuando el almacenamiento en memoria caché está habilitado para la agrupación de almacenamiento, el almacenamiento en memoria caché se inicia en todos los servidores de E/S virtuales del clúster que tienen una agrupación de memoria caché definida. Este proceso crea implícitamente un dispositivo de caché lógico (conocido como partición de caché) derivado de la reserva de caché local para cada Virtual I/O Server. Cuando la colocación en memoria caché de la agrupación de almacenamiento está habilitada, todas las solicitudes de lectura para los bloques de datos de usuario de la agrupación de almacenamiento se direccionan al software de almacenamiento en memoria caché SSP. Si se encuentra un bloque de datos de usuario específico en la caché local Virtual I/O Server la solicitud de E/S se procesa desde el dispositivo de caché. Si el bloque solicitado no se encuentra en la memoria caché, o si se trata de una solicitud de escritura, la solicitud de E/S se envía directamente a los dispositivos SAN de agrupación de almacenamiento.

Cuando el almacenamiento en memoria caché está inhabilitado para la agrupación de almacenamiento, el almacenamiento en memoria caché se detiene en todos los servidores de E/S virtuales del clúster. Este proceso limpia implícitamente el dispositivo de memoria caché lógica de la agrupación de memoria caché local en cada servidor.

Arquitectura y componentes de la aceleración flash SSP

Los componentes de la aceleración flash de SSP incluyen el VIOS, la gestión de caché y el motor de caché, y el pool de almacenamiento. Estos componentes se describen en la tabla siguiente.

Componente	Descripción
VIOS	La administración y gestión del almacenamiento en caché se realiza desde la interfaz de línea de comandos de VIOS mediante el comando sspcache.
Grupo de almacenamiento (controlador de grupo)	La agrupación de almacenamiento es el destino de memoria caché y el controlador de agrupación gestiona la coherencia de la memoria caché del clúster.
Gestión de memoria caché y motor de memoria caché	La gestión de memoria caché proporciona los mandatos de configuración de memoria caché de nivel inferior, mientras que el motor de memoria caché ejecuta la lógica de memoria caché local para determinar qué bloques se almacenan en la memoria caché de la agrupación de almacenamiento.

La aceleración flash SSP ejecuta la coherencia de memoria caché distribuida entre los servidores de E/S virtuales de las siguientes formas:

El controlador de la agrupación de almacenamiento coordina la coherencia de memoria caché distribuida en el clúster.
El motor de memoria caché gestiona el almacenamiento en memoria caché a nivel de nodo (promocionando o degradando las entradas de caché) e interactúa con el controlador de la agrupación de almacenamiento para mantener la coherencia de la memoria caché. Este componente utiliza el mismo método de caché local que con la caché flash Power®, o caché del lado del servidor.
El motor de memoria caché se utiliza para las operaciones de E/S de la agrupación de almacenamiento. Este tipo de almacenamiento en memoria caché se conoce como almacenamiento en memoria caché de mirar a un lado.

La siguiente figura explica el flujo de varias operaciones de E/S cuando el almacenamiento en memoria caché está habilitado.

Esta imagen es un archivo VIOS que contiene información sobre la arquitectura de la aceleración flash SSP.

Los detalles de las operaciones de E/S que se muestran en la figura se explican en la tabla siguiente.

Operación de E/S	Descripción
Acierto de lectura de memoria caché	VIOS pasa la solicitud de lectura de E/S de la partición lógica del cliente al controlador del pool de almacenamiento. El controlador de la agrupación de almacenamiento comprueba el motor de memoria caché y detecta que la extensión está almacenada en la memoria caché del dispositivo de memoria caché local. La solicitud de E/S se cumple totalmente en la memoria caché y se pasa de nuevo a la partición lógica del cliente.
Falta de lectura de memoria caché	VIOS pasa la solicitud de lectura de E/S de la partición lógica del cliente al controlador del pool de almacenamiento. El controlador de la agrupación de almacenamiento comprueba el motor de memoria caché y detecta que la extensión no está almacenada en la memoria caché del dispositivo de memoria caché local. El controlador de la agrupación de almacenamiento cumple la solicitud de la SAN y la pasa de nuevo a la partición lógica del cliente.
WRITE Operation	VIOS pasa la solicitud de escritura de E/S de la partición lógica del cliente al controlador del pool de almacenamiento. La extensión se invalida en cualquier nodo del clúster que tenga la extensión almacenada en la memoria caché, para garantizar la coherencia de memoria caché. El controlador de la agrupación de almacenamiento ejecuta la solicitud de escritura en la SAN.

Atributos del almacenamiento en memoria caché en la aceleración flash SSP

Los atributos del almacenamiento en memoria caché en la aceleración flash SSP son:

Transparente para las aplicaciones: Las aplicaciones en clúster pueden utilizarse en las particiones lógicas del cliente.

Independiente de los sistemas operativos del cliente: El almacenamiento en caché es compatible con los sistemas operativos AIX®, IBM® i y Linux®.

Memoria caché específica de nodo de solo lectura: Los resultados de las operaciones de escritura se envían a la SAN después de que se produzca la invalidación de la memoria caché.

Acceso a datos compartidos simultáneo y coherente: Da soporte al acceso a datos compartidos simultáneo con plena coherencia en todo el entorno SSP.

Independiente de tipos de almacenamiento: No depende del tipo de almacenamiento flash para el almacenamiento en memoria caché y el almacenamiento SAN de SSP.

Ventajas de la aceleración flash SSP

Algunos de los beneficios de la aceleración flash SSP son:

Mejora de la latencia y el rendimiento con determinadas cargas de trabajo como, por ejemplo, analíticas y transaccionales, y el proceso de transacciones en línea.
Aceleración transparente, por ejemplo, las particiones lógicas de cliente no reconocen el almacenamiento en memoria caché en los servidores de E/S virtuales.
Mejor densidad de máquina virtual (VM), sin impacto en el rendimiento.
Permite una utilización y un escalado más eficaz de la infraestructura de SAN. La descarga en SAN de las solicitudes de lectura puede aumentar el rendimiento de escritura en las SAN congestionadas.
Ventajas del compartimiento de bloques en máquinas virtuales basadas en unidades lógicas (LU) virtuales clonadas, cuando los bloques comunes ya están en la memoria caché.
Compatibilidad con Live Partition Mobility (LPM).

Limitaciones del almacenamiento en memoria caché en la aceleración flash SSP

Algunas limitaciones del almacenamiento en memoria caché en la aceleración flash SSP son:

El software de almacenamiento en memoria caché SSP se configura como una memoria caché de solo lectura, lo que significa que solo se procesan solicitudes de lectura de la unidad de estado sólido (SSD) flash. Todas las solicitudes de escritura solo se procesan en la agrupación de almacenamiento sólo y van directamente a la SAN.
Los datos que se escriben en la agrupación de almacenamiento no se rellenan en la memoria caché automáticamente. Si la operación de escritura se realiza en un bloque que está en la memoria caché, los datos existentes de la memoria caché se marcan como no válidos. El mismo bloque reaparece en la memoria caché, basándose en la frecuencia y en el tiempo que hace que se ha accedido al bloque.
Los dispositivos de memoria caché no pueden compartirse entre servidores de E/S virtuales.
Las ventajas de rendimiento dependen del tamaño del conjunto de trabajo de la aplicación y del tipo y el tamaño de la memoria caché del controlador de disco SAN. Normalmente, el conjunto de trabajo colectivo debe ser mayor que la memoria caché del controlador de disco SAN para conseguir beneficios de rendimiento significativos.

Configuración del almacenamiento en memoria caché en la aceleración flash SSP

Debe completar los siguientes pasos desde la interfaz de línea de comandos de VIOS para habilitar el almacenamiento en caché:

Cree un pool de caché en cada VIOS del cluster, utilizando el comando cache_mgt .
Habilite el almacenamiento en caché del pool de almacenamiento en el cluster SSP desde un único nodo VIOS utilizando el comando sspcache.

La creación de la reserva de caché en cada VIOS es un paso único. La sintaxis de este mandato es:

cache_mgt pool create –d <devName>[,<devName>,…] -p <poolName>

Por ejemplo, para crear una caché de 1024 MB en cada VIOS del cluster y luego habilitar la caché en el pool de almacenamiento, complete los siguientes pasos:

Para crear una memoria caché de 1024 MB, especifique el mandato siguiente:
```
cache_mgt pool create –d /dev/hdisk11 –p cmpool0     
```
Este mandato debe ejecutarse en todos los servidores de E/S virtuales del clúster.
Para habilitar el almacenamiento en caché del pool de almacenamiento en el cluster SSP desde un único nodo VIOS, introduzca el siguiente comando:
```
sspcache -enable -sp -size 1024
```
Este comando debe ejecutarse en un único VIOS del cluster.

Gestión del almacenamiento en memoria caché en la aceleración flash SSP

Una vez configurado el almacenamiento en memoria caché, los requisitos de la memoria caché pueden cambiar con el tiempo. Puede que deba añadir nuevas cargas de trabajo que deban almacenarse en la memoria caché. Para cumplir los cambios de los requisitos, la agrupación de memoria caché puede ampliarse añadiendo dispositivos de memoria caché adicionales, si es necesario. Por lo tanto, puede aumentar el tamaño de la memoria caché.

Puede utilizar los ejemplos siguientes para gestionar la configuración de la memoria caché.

Para añadir un dispositivo de caché al pool de caché, introduzca el siguiente comando en cada VIOS del cluster:
```
> cache_mgt pool extend -p cmpool0 -d hdisk12 –f
```
Para ampliar el tamaño de memoria caché a 2048 MB, especifique el mandato siguiente en un nodo:
```
> sspcache –resize –sp –size 2048
```