CN107463337A - 一种避免块存储iops过载的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种避免块存储IOPS过载的方法，属于存储性能评估技术领域。本发明的避免块存储IOPS过载的方法，将影响IOPS的因素因子固化成常量值，综合存储特性设计合理的算法，将因素因子作为输入参数计算出当前存储资源配置下单个卷的IOPS能力值，并与存储系统卷最低IOPS能力要求值比较，当计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载。该发明的避免块存储IOPS过载的方法能使IO负载均衡，防止IO不均衡导致的IOPS过载，具有很好的推广应用价值。

Description

一种避免块存储IOPS过载的方法
技术领域
本发明涉及存储性能评估技术领域，具体提供一种避免块存储IOPS过载的方法。
背景技术
IOPS（Input/Output Operations Per Second）每秒读写（I/O）操作的次数，是指单位时间内系统能处理的I/O请求数量。IOPS直接反映了存储的性能高低。块存储系统中影响IOPS的因素很多，比如读写负载比例、读写特性、硬盘类型、RAID类型、存储的现运行的业务负载等，通过某种固定的算法无法自动计算出块存储系统的最大IOPS性能值，如果用户端无限制、无预案的情况下下发读写请求，IO请求超出了块存储系统实际的处理能力，会导致IOPS过载的问题，在客户端就会造成读写操作的响应超时，或进一步造成客户端磁盘的离线，对客户造成不良的体验效果。但是从最底层的物理磁盘端可以计算出最大IOPS能力，进而推算出块存储系统单个卷的IOPS处理能力。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种能使IO负载均衡，防止IO不均衡导致IOPS过载的避免块存储IOPS过载的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种避免块存储IOPS过载的方法，将影响IOPS的因素因子固化成常量值，综合存储特性设计合理的算法，将因素因子作为输入参数计算出当前存储资源配置下单个卷的IOPS能力值，并与存储系统卷的最低IOPS能力要求值比较，当计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷的最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载。
当计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷的最低IOPS能力要求值时，说明块存储系统出现IOPS过载情况，采取合理的方法消除块存储系统过载，例如增加硬盘扩容array或存储池容量，或者减少一些产生额外IO多的卷的数量等。
作为优选，所述方法具体包括以下步骤：
S1：将影响array的IOPS的因素因子输入算法公式（1），计算出每个array的在块存储系统中的IOPS能力值，其中算法公式（1）为：
array的IOPS能力值= 硬盘数量 * 硬盘最大IOPS能力/读写惩罚值 （1）；
S2：对每个array的在块存储系统中的IOPS能力值求和，得出每个存储池的总IOPS能力值；
S3：根据步骤S2计算出的每个存储池的总IOPS能力值与块存储系统中配置的各种不同属性的卷数量，由算法公式（2），计算出单个卷的IOPS能力值，其中算法公式（2）为：
单个卷的IOPS能力值=（存储池的总IOPS能力值/（1+本地复制比率值*活跃本地复制关系百分比值））/（主普通卷数量*卷拷贝比率值+主自精简卷数量*卷拷贝比率值+主压缩卷数量*卷拷贝比率值）+写负载比率*（辅普通卷数量*卷拷贝比率值+辅自精简卷数量*卷拷贝比率值+辅压缩卷数量*卷拷贝比率值） （2）；
S4：将步骤S3计算出的单个卷的IOPS能力值与存储系统卷的最低IOPS能力要求值比较，计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷的最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载。
步骤S1中，硬盘最大IOPS能力，主要取决于硬盘的寻道时间和旋转延迟，如下所示为几种典型硬盘且存储支持的硬盘的IOPS能力：
Disk TRAID DRAID
7.2K NL 80 100
10K SAS 140 180
15K SAS 180 220
SSD 8000 10000。
array的RAID类型，比如RAID0、RAID10、RAID5、RAID6等存储系统支持的RAID类型。
RAID的读写惩罚值，惩罚就是对RAID一次读写操作，产生了多少多余的读写操作，对于读操作无任何惩罚，而对于写操作不同的RAID类型有不同的写惩罚，所以会影响整个存储系统的IOPS可用能力，根据读写负载比例平均读写得出平均ios（input/outputoperations）即读写操作次数，不同RAID类型计算出不同的平均ios，以读写负载比例50%为例，典型的几种RAID类型平均读写惩罚值如下：
Arrays ios_per_r ios_per_w ave_ios
RAID0 1 1 1
RAID 10 1 2 1.5
RAID 5 1 4 2.5
RAID 6 1 6 3.5。
步骤S3中，不同属性的卷一次写IO产生的额外IO的卷拷贝比率值如下：
普通卷 1
自精简卷 1.25
压缩卷 1.25。
本地复制关系活跃时，一次IO其实是针对主卷和辅卷两次IO操作，所以一次IO产生的额外的IO的本地复制比率值为2。
其中，活跃本地复制关系百分比值：对于本存储池中的卷，具有本地复制关系且处于活跃状态的关系数量占整个存储系统中活跃本地复制关系总数量的百分比值。本地复制关系包括卷的克隆、备份、快照这些复制关系。
设置存储系统的读写负载比例各占50%，此处不用考虑随机或者顺序读写。
作为优选，所述方法通过Excel表格形式或脚本语言实现形式来实现。
作为优选，步骤S1中，影响array的IOPS的因素因子包括，RAID类型、RAID种类、硬盘类型、创建array使用的硬盘数量、array所在的存储池的名字。
RAID种类，可选传统raid和分布式raid，分布式raid的IOPS性能较高。
硬盘类型，通过硬盘转速和接口区分，比如7.2K Nearline、10K SAS、15K SAS等，转速越高IOPS能力就越大。
硬盘数量，创建array时使用的硬盘数量，数量越多IOPS能力就越大。
存储池名字，存储池可将多个array加入到池中，组成一个可创建卷的存储池。
作为优选，步骤S3中，各种不同属性的卷数量包括映射到客户端的主卷数量、以及镜像卷和远程复制卷的数量。
作为优选，所述不同属性的卷数量需要分别统计普通卷、自精简卷、压缩卷的数量。
映射到客户端的主卷数量细分普通卷、自精简卷、压缩卷的数量。
镜像卷和远程复制卷的数量也细分普通卷、自精简卷、压缩卷的数量。
与现有技术相比，本发明的避免块存储IOPS过载的方法具有以下突出的有益效果：所述避免块存储IOPS过载的方法通过计算得出单个卷的IOPS能力，并对比存储系统本身的卷IOPS最低要求能力值，得出存储系统是否过载，不仅可以在存储资源配置之前避免过载情况，也可以作为存储系统某些相关错误出现的debug手段，不仅在测试中对于IO负载给出指导性意见，还可以作为评估客户方案可行性的手段，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明所述避免块存储IOPS过载的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的避免块存储IOPS过载的方法作进一步详细说明。
实施例
如图1所示，本发明的避免块存储IOPS过载的方法，将影响IOPS的因素因子固化成常量值，综合存储特性设计合理的算法，将因素因子作为输入参数计算出当前存储资源配置下单个卷的IOPS能力值，并与存储系统卷的最低IOPS能力要求值比较，当计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷的最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载，例如增加硬盘扩容array或存储池容量，或者减少一些产生额外IO多的卷的数量等。
该避免块存储IOPS过载的方法具体包括以下步骤：
S1：将影响array的IOPS的因素因子输入算法公式（1），计算出每个array的在块存储系统中的IOPS能力值，其中算法公式（1）为：
array的IOPS能力值= 硬盘数量 * 硬盘最大IOPS能力/读写惩罚值 （1）。
影响array的IOPS的因素因子包括，RAID类型、RAID种类、硬盘类型、创建array使用的硬盘数量、array所在的存储池的名字。
array的RAID类型，比如RAID0、RAID10、RAID5、RAID6等存储系统支持的RAID类型。
RAID的读写惩罚值，惩罚就是对RAID一次读写操作，产生了多少多余的读写操作，对于读操作无任何惩罚，而对于写操作不同的RAID类型有不同的写惩罚，所以会影响整个存储系统的IOPS可用能力，根据读写负载比例平均读写得出平均ios，不同RAID类型计算出不同的平均ios，以读写负载比例50%为例，典型的几种RAID类型平均读写惩罚值如下：
Arrays ios_per_r ios_per_w ave_ios
RAID0 1 1 1
RAID 10 1 2 1.5
RAID 5 1 4 2.5
RAID 6 1 6 3.5。
RAID种类，可选传统raid和分布式raid，分布式raid的IOPS性能较高。
硬盘类型，通过硬盘转速和接口区分，比如7.2K Nearline、10K SAS、15K SAS等，转速越高IOPS能力就越大。
硬盘数量，创建array时使用的硬盘数量，数量越多IOPS能力就越大。
存储池名字，存储池可将多个array加入到池中，组成一个可创建卷的存储池。
硬盘最大IOPS能力，主要取决于硬盘的寻道时间和旋转延迟，如下所示为几种典型硬盘且存储支持的硬盘的IOPS能力：
Disk TRAID DRAID
7.2K NL 80 100
10K SAS 140 180
15K SAS 180 220
SSD 8000 10000。
S2：对每个array的在块存储系统中的IOPS能力值求和，得出每个存储池的总IOPS能力值。
S3：根据步骤S2计算出的每个存储池的总IOPS能力值与块存储系统中配置的各种不同属性的卷数量，由算法公式（2），计算出单个卷的IOPS能力值，其中算法公式（2）为：
单个卷的IOPS能力值=（存储池的总IOPS能力值/（1+本地复制比率值*活跃本地复制关系百分比值））/（主普通卷数量*卷拷贝比率值+主自精简卷数量*卷拷贝比率值+主压缩卷数量*卷拷贝比率值）+写负载比率*（辅普通卷数量*卷拷贝比率值+辅自精简卷数量*卷拷贝比率值+辅压缩卷数量*卷拷贝比率值） （2）。
各种不同属性的卷数量包括映射到客户端的主卷数量、以及镜像卷和远程复制卷的数量。
映射到客户端的主卷数量细分普通卷、自精简卷、压缩卷的数量。
镜像卷和远程复制卷的数量也细分普通卷、自精简卷、压缩卷的数量。
不同属性的卷一次写IO产生的额外IO的卷拷贝比率值如下：
普通卷 1
自精简卷 1.25
压缩卷 1.25。
本地复制关系活跃时，一次IO其实是针对主卷和辅卷两次IO操作，所以一次IO产生的额外的IO的本地复制比率值为2。本地复制关系包括克隆、备份、快照。
设置存储系统的读写负载比例各占50%，此处不用考虑随机或者顺序读写。
S4：将步骤S3计算出的单个卷的IOPS能力值与存储系统卷最低IOPS能力要求值比较，计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载，例如增加硬盘扩容array或存储池容量，或者减少一些产生额外IO多的卷的数量等。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种避免块存储IOPS过载的方法，其特征在于：将影响IOPS的因素因子固化成常量值，综合存储特性设计合理的算法，将因素因子作为输入参数计算出当前存储资源配置下单个卷的IOPS能力值，并与存储系统卷的最低IOPS能力要求值比较，当计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷的最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载。
2.根据权利要求1所述的避免块存储IOPS过载的方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：
S1：将影响array的IOPS的因素因子输入算法公式（1），计算出每个array的在块存储系统中的IOPS能力值，其中算法公式（1）为：
array的IOPS能力值= 硬盘数量 * 硬盘最大IOPS能力/读写惩罚值 （1）；
S2：对每个array的在块存储系统中的IOPS能力值求和，得出每个存储池的总IOPS能力值；
S3：根据步骤S2计算出的每个存储池的总IOPS能力值与块存储系统中配置的各种不同属性的卷数量，由算法公式（2），计算出单个卷的IOPS能力值，其中算法公式（2）为：
单个卷的IOPS能力值=（存储池的总IOPS能力值/（1+本地复制比率值*活跃本地复制关系百分比值））/（主普通卷数量*卷拷贝比率值+主自精简卷数量*卷拷贝比率值+主压缩卷数量*卷拷贝比率值）+写负载比率*（辅普通卷数量*卷拷贝比率值+辅自精简卷数量*卷拷贝比率值+辅压缩卷数量*卷拷贝比率值） （2）；
S4：将步骤S3计算出的单个卷的IOPS能力值与存储系统卷的最低IOPS能力要求值比较，计算出的单个卷的IOPS能力值小于存储系统卷的最低IOPS能力要求值时，采取合理的方法消除块存储系统过载。
3.根据权利要求1或2所述的避免块存储IOPS过载的方法，其特征在于：所述方法通过Excel表格形式或脚本语言实现形式来实现。
4.根据权利要求3所述的避免块存储IOPS过载的方法，其特征在于：步骤S1中，影响array的IOPS的因素因子包括，RAID类型、RAID种类、硬盘类型、创建array使用的硬盘数量、array所在的存储池的名字。
5.根据权利要求4所述的避免块存储IOPS过载的方法，其特征在于：步骤S3中，各种不同属性的卷数量包括映射到客户端的主卷数量、以及镜像卷和远程复制卷的数量。
6.根据权利要求5所述的避免块存储IOPS过载的方法，其特征在于：所述不同属性的卷数量需要分别统计普通卷、自精简卷、压缩卷的数量。
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