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ceph acceleration and storage architecture
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ceph acceleration and storage architecture
1.
知っておくべきCephの IOアクセラレーション技術と その活用方法 2015 Sep 株式会社アルティマ 北島佑樹
2.
自己紹介 株式会社アルティマ プロダクトセールス2部 SE
北島佑樹 経歴 これまでにアルティマFAE/SEとして複数ベンダを担当 (HW)SASコントローラーチップ(FW開発サポート) (SW)デジカメ向け3Dソフト (HW)IO仮想化 (HW)ARM高集積サーバ いま SE 担当:Mellanox, HGST, Midokura, 6WIND 担当分野 →クラウドインフラ(サーバ、ストレージ、ネットワーク) 2
3.
トピック Keyword 「SDSをHWの視点から語ってみる」 Point
ストレージIOの仕組み ネットワークオーバーヘッド、IO遅延 CephにはXioMessengerという魅力的な機能がある 3
4.
スケールアウトストレージ システム概要 4 Client /
Compute iSCSI / FC Storage Cluster High Bandwidth Front-end Back-end 専用HW(ブラックボックス) システム設計はベンダ推奨があるものが主 Back-Endネットワークには広帯域なインターフェースがサポートされ ているケースが多い (Ex : InfiniBand) アプライアンス型 InfiniBand(56Gb) Ethernet(40GE) Black Box
5.
スケールアウトストレージ システム概要 con't 5 バックエンドに広帯域インターフェースをサポート
6.
スケールアウトストレージ システム概要 con't 6 Client
/ Compute 1/10GE Commodity Server for Storage node High Bandwidth 10GE/40GE/IB Front-end Back-end 汎用サーバ(X86,ARM) システム設計はユーザ自身(自由度が高い) →SWの理解と同時に、HWの理解も必要 Back-Endネットワークは必ずしも必要ではない (Ex : Hyper Converged System) 汎用サーバ型 User-Defined
7.
ストレージまでの経路が遠くなる = IOのオーバーヘッド(Latency)が大きくなる =
性能(IOPS, Throughput)に影響 たまに聞く話し All Flashにした or サーバスペックを上げた or 帯域を太くした 知っておきたいIOの流れ 7 APP Network APPLICATION CPU MEMORY ETHERNET / FC / IB SSD/ HDD SERVER APPAPP APP NETWORK ADAPTER NETWORK STORAGE が、思ったより性能が改善しない
8.
Ceph IO(write)の特徴 同期レプリケーション 8 参考:http://docs.ceph.com/docs/master/architecture/
完全同期のため全OSDから のAckを受信しIOが完了 || トータルのオーバーヘッド (Latency)は大きくなる
9.
Ceph Failoverの特徴 9 OSD#1 (P) Cluster Map (MON) OSD#3
OSD#6 OSD#7 Client P:Primary x ①OSD down ②Retrieve ③Copy all data OSDのデータ復旧時、大量のIOが発生する(Throughput多) 帯域が細い レイテンシーが大きい 全体のIO性能に影響
10.
ここまでのまとめ Back-End(クラスタネットワーク)の帯域は十分に確保する → 平均トラフィックで設計しない
汎用サーバでストレージを組む際は、システム全体の 最適化が重要 CephのIO特徴 同期レプリケーション レプリケーション数でIOは倍増 ※Erasure Codingはまた違う動作 Failover時の挙動 10
11.
11 数字で見るボトルネック
12.
数字で見るIO性能 1 ストレージデバイスとプロトコルの相関 12 ※表中のデータは メラノックス社提供データ
プロトコルのオーバーヘッド (大) SSDの性能効率 (低) iSCSI(TCP)の場合、ユーザー空間で複雑なプロトコル 処理があるため数字以上のオーバーヘッドに プロトコルのオーバーヘッド (少) SSDの性能効率 (高) Ethernetでも高速なIOが可能 → RoCE Cephでも利用可能
13.
数字で見るIO性能 2 ストレージデバイスとネットワークスイッチの相関 13 Component
Latency(usec) Mellanox 0.22 Broadcom(TridentII) 8 SSD Read 25 Disk Read 6000 SSD Read 76% Other(TridentII) 24% Mellanox 0.8% SSD Read 99.2% 参考:http://www.mellanox.com/related-docs/products/Tolly-215111-Mellanox-SwitchX-2_Performance.pdf ネットワークが占めるレイテンシー割合(vs ストレージデバイス) フレームサイズごとのパケットロスの割合 ※Jamboフレーム = MTU9000 ショートパケットでパケットロスが発生 64byteパケットで約20% Mellanoxはゼロパケットロス &低レイテンシー
14.
数字で見るIO性能 2 con't 14 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 64
128 256 512 1,024 1,280 1,518 9,198 nsec Frame Size Mellanox SX1710 他社製スイッチ - Cut Throughモード 他社製スイッチ - Store and Forwardモード (Default) Ixia BreakingPoint ※Ixiaのスペック制限で10GbEの評価結果です RFC2544テスト結果(Latency) (Trident II) Jumbo Frame | | ストレージIOのフレームサイズ
15.
RDMAによるIO高速化 RDMAとは? 利点
ゼロコピー ネットワークレイヤ間のバッファコピーが発生しない カーネルバイパス コンテキストスイッチが発生しない ロスレス message based transaction 対応プロトコル Ethernet(RoCE), InfiniBand(iSER, SRP), iWARP 15 RDMA (Remote DMA)は、CPUが関与することなくネットワーク越しにメモリへ アクセスする(すなわち、リモートのRead/WriteをCPUを介さずにノード間で 処理できる)機能である。 参考:http://rdma.hatenablog.com/entry/2014/04/06/161737#fn1
16.
CephのRDMAサポート 16 「v0.94 Hammer released」 参考:https://ceph.com/releases/v0-94-hammer-released/ http://tracker.ceph.com/projects/ceph/wiki/Accelio_RDMA_Messenger 機能
:XioMessenger 使用ライブラリ :Accelio
17.
補足 Accelioとは? 17 RPCライブラリのHWアクセラレーションに対応したモジュール RDMAベースのロスレス通信を実現
18.
参考データ Ceph RDMA vs
withoutRDMA 18 RDMA TCP RDMA TCP RDMA TCP Over 60% Performance Improvement (4K 100% Read) ※Beta Driver as of 2015 Apr K ※表中のデータはメラノックス社提供データ
19.
HWの紹介 1 Mellanox社製
10/40GbE アダプタカード 19 型番 MCX311A- XCCT MCX312B-XCCT MCX313A-BCCT MCX314A-BCCT ポート Single 10GbE Dual 10GbE Single /10/40/56GbE Dual /10/40/56GbE コネクタ SFP+ SFP+ QSFP QSFP ケーブル ダイレクトアタッチカッパー、光ファイバ ホストバス PCIe 3.0 x 8 特長 VXLAN/NVGRE オフロード, RDMA, SR-IOV, 各種オフロード(CheckSUM offload, TCP Segmentation offload, Stateless offload) 対応OS RHEL, SLES, Microsoft Windows Sever, FreeBSD, Ubuntu, VMWare ESXi
20.
HWの紹介 2 Mellanox社製
10/40GbE L2/L3スイッチ 20 SX1710 (x86)/1036 (PPC) The Ideal 40/56GbE ToR/Aggregation SX1400 (x86)/1024 (PPC) Non-blocking 10GbE 40/56GbE ToR SX1012 Ideal storage/Database 10/40/56GbE Switch Classic storage/DB switch Low LATENCY 220ns Low POWER SX1710 – 92W SX1024 – 75W SX1012 – 50W Zero Packet Loss
21.
Ready for
25 / 50 / 100GbE !! HWの紹介 3 (NEW) 21 Copper (Passive, Active) Optical Cables (VCSEL) Silicon Photonics Entering the Era of 25, 50 and 100GbE 100GbE Adapter (10 / 25 / 40 / 50 / 100GbE) Multi Host Solution 32 100GbE Ports, 64 25/50GbE Ports (10 / 25 / 40 / 50 / 100GbE) Throughput of 6.4Tb/s Erasure Coding offload対応
22.
まとめ SDS +
汎用サーバを組む際は、システム全体の最適化を 考慮する HWのコモディティ化 != HWはなんでもいい = 用途に応じて選定 CephにはXioMessenger(RDMA)がサポートされている (まだExperimental Versionです) [version Hammer as of 2015 sep] スケールアウトにはMellanoxのNIC, Switchがとても相性 がいい (宣伝…) 22
23.
23 Ceph xio messenger設定方法 …TBD 参考手順:https://community.mellanox.com/docs/DOC-2141 Search!!
24.
Thank You 問い合わせ先: 株式会社アルティマ メラノックス担当
or 北島まで mellanox-support@altima.co.jp 24
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