ZFS ext4 और btrfs से इतना धीमा क्यों है?


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संकट

मैंने हाल ही में एक नई डिस्क स्थापित की है और उस पर एक ज़ूलप बनाया है:

/# zpool create morez /dev/sdb

कुछ समय के लिए इसका उपयोग करने के बाद, मैंने देखा कि यह काफी धीमा था:

/morez# fio --name rw --rw rw --size 10G
   read: IOPS=19.6k, BW=76.6MiB/s (80.3MB/s)(5120MiB/66834msec)
  write: IOPS=19.6k, BW=76.6MiB/s (80.3MB/s)(5120MiB/66834msec)

यह परीक्षण मेरे वास्तविक उपयोग के मामले के समान है। मैं डिस्क से मध्यम संख्या (~ 10k) चित्र (~ 2 MiB प्रत्येक) पढ़ रहा हूं। वे सभी एक ही बार में लिखे गए थे जब डिस्क ज्यादातर खाली थी, इसलिए मुझे उनके टुकड़े होने की उम्मीद नहीं है।

तुलना के लिए, मैंने ext4 का परीक्षण किया:

/# gdisk /dev/sdb
...
/# mkfs.ext4 -f /dev/sdb1 && mount /dev/sdb1 /mnt && cd /mnt
/mnt# fio --name rw --rw rw --size 10G
   read: IOPS=48.3k, BW=189MiB/s (198MB/s)(5120MiB/27135msec)
  write: IOPS=48.3k, BW=189MiB/s (198MB/s)(5120MiB/27135msec)

और btrfs:

/# mkfs.btrfs -f /dev/sdb1 && mount /dev/sdb1 /mnt && cd /mnt
/mnt# fio --name rw --rw rw --size 10G
   read: IOPS=51.3k, BW=201MiB/s (210MB/s)(5120MiB/25528msec)
  write: IOPS=51.3k, BW=201MiB/s (210MB/s)(5120MiB/25528msec)

ZFS के साथ प्रदर्शन के मुद्दों का कारण क्या हो सकता है और मैं इसे कैसे तेज कर सकता हूं?

एक समाधान में असफल प्रयास

मैंने ज़ूल के लिए सेक्टर आकार को स्पष्ट रूप से सेट करने की कोशिश की, क्योंकि मेरी डिस्क ( सीगेट ST1000DM003 ) 4096 बाइट भौतिक क्षेत्रों का उपयोग करती है:

/# zpool create -o ashift=12 morez /dev/sdb

इससे प्रदर्शन में सुधार नहीं हुआ:

/morez# fio --name rw --rw rw --size 10G
   read: IOPS=21.3k, BW=83.2MiB/s (87.2MB/s)(5120MiB/61573msec)
  write: IOPS=21.3k, BW=83.2MiB/s (87.2MB/s)(5120MiB/61573msec)

अवलोकन

अजीब तरह से, एक zvol के उपयोग से बहुत अच्छा प्रदर्शन हुआ:

/# zfs create -V 20G morez/vol
/# fio --name rw --filename /dev/zvol/morez/vol --rw rw --size 10G
   read: IOPS=52.7k, BW=206MiB/s (216MB/s)(5120MiB/24852msec)
  write: IOPS=52.7k, BW=206MiB/s (216MB/s)(5120MiB/24852msec)

यह केवल ZFS फाइल सिस्टम को प्रभावित क्यों करता है और zvols को नहीं?

Btrfs के लिए विस्तारित परीक्षण

टिप्पणियों में, यह सुझाव दिया गया था कि अंतर कैशिंग के कारण हो सकता है। आगे के परीक्षण के बाद, मुझे नहीं लगता कि यह मामला है। मैंने अपने कंप्यूटर की मेमोरी की मात्रा के ऊपर btrfs परीक्षण के आकार को अच्छी तरह से बढ़ा दिया है और इसका प्रदर्शन ZFS की तुलना में काफी अधिक था।

/# mkfs.btrfs -f /dev/sdb1 && mount /dev/sdb1 /mnt && cd /mnt
/mnt# $ fio --name rw --rw rw --size 500G --runtime 3600 --time_based --ramp_time 900
   read: IOPS=41.9k, BW=164MiB/s (172MB/s)(576GiB/3600003msec)
  write: IOPS=41.9k, BW=164MiB/s (172MB/s)(576GiB/3600003msec)

व्यवस्था की सूचना

सॉफ्टवेयर

  • आर्क लिनक्स, कर्नेल संस्करण 4.11.6
  • लिनक्स पर जेडएफएस 0.6.5.10
  • फियो 2.21

हार्डवेयर

ZFS जानकारी

यहाँ हैं कि FFS चलाने से पहले ZFS गुण क्या दिखते थे। ये केवल डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स के साथ एक ज़ूलप बनाने का परिणाम हैं।

# zpool get all morez
NAME   PROPERTY                    VALUE            SOURCE
morez  size                        928G             -
morez  capacity                    0%               -
morez  altroot                     -                default
morez  health                      ONLINE           -
morez  guid                        [removed]        default
morez  version                     -                default
morez  bootfs                      -                default
morez  delegation                  on               default
morez  autoreplace                 off              default
morez  cachefile                   -                default
morez  failmode                    wait             default
morez  listsnapshots               off              default
morez  autoexpand                  off              default
morez  dedupditto                  0                default
morez  dedupratio                  1.00x            -
morez  free                        928G             -
morez  allocated                   276K             -
morez  readonly                    off              -
morez  ashift                      0                default
morez  comment                     -                default
morez  expandsize                  -                -
morez  freeing                     0                default
morez  fragmentation               0%               -
morez  leaked                      0                default
morez  feature@async_destroy       enabled          local
morez  feature@empty_bpobj         enabled          local
morez  feature@lz4_compress        active           local
morez  feature@spacemap_histogram  active           local
morez  feature@enabled_txg         active           local
morez  feature@hole_birth          active           local
morez  feature@extensible_dataset  enabled          local
morez  feature@embedded_data       active           local
morez  feature@bookmarks           enabled          local
morez  feature@filesystem_limits   enabled          local
morez  feature@large_blocks        enabled          local

# zfs get all morez
NAME   PROPERTY              VALUE                  SOURCE
morez  type                  filesystem             -
morez  creation              Thu Jun 29 19:34 2017  -
morez  used                  240K                   -
morez  available             899G                   -
morez  referenced            96K                    -
morez  compressratio         1.00x                  -
morez  mounted               yes                    -
morez  quota                 none                   default
morez  reservation           none                   default
morez  recordsize            128K                   default
morez  mountpoint            /morez                 default
morez  sharenfs              off                    default
morez  checksum              on                     default
morez  compression           off                    default
morez  atime                 on                     default
morez  devices               on                     default
morez  exec                  on                     default
morez  setuid                on                     default
morez  readonly              off                    default
morez  zoned                 off                    default
morez  snapdir               hidden                 default
morez  aclinherit            restricted             default
morez  canmount              on                     default
morez  xattr                 on                     default
morez  copies                1                      default
morez  version               5                      -
morez  utf8only              off                    -
morez  normalization         none                   -
morez  casesensitivity       sensitive              -
morez  vscan                 off                    default
morez  nbmand                off                    default
morez  sharesmb              off                    default
morez  refquota              none                   default
morez  refreservation        none                   default
morez  primarycache          all                    default
morez  secondarycache        all                    default
morez  usedbysnapshots       0                      -
morez  usedbydataset         96K                    -
morez  usedbychildren        144K                   -
morez  usedbyrefreservation  0                      -
morez  logbias               latency                default
morez  dedup                 off                    default
morez  mlslabel              none                   default
morez  sync                  standard               default
morez  refcompressratio      1.00x                  -
morez  written               96K                    -
morez  logicalused           72.5K                  -
morez  logicalreferenced     40K                    -
morez  filesystem_limit      none                   default
morez  snapshot_limit        none                   default
morez  filesystem_count      none                   default
morez  snapshot_count        none                   default
morez  snapdev               hidden                 default
morez  acltype               off                    default
morez  context               none                   default
morez  fscontext             none                   default
morez  defcontext            none                   default
morez  rootcontext           none                   default
morez  relatime              off                    default
morez  redundant_metadata    all                    default
morez  overlay               off                    default

उपयोग, ओएस और संस्करण, नियंत्रक, सिस्टम सेटिंग्स, आदि में हार्डवेयर की तरह कोई विवरण मुझे यकीन नहीं है कि हम आपको क्या बता सकते हैं!
इविहित

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ड्राइव ही क्या है ? यह एक ऑफ-द-शेल्फ उपभोक्ता SATA ड्राइव है। आपके पास यह साबित करने के लिए एक लंबा रास्ता तय करना है कि यह वास्तव में 200+ एमबी / सेकंड को बनाए रख सकता है। वास्तविक-विश्व परिस्थितियों में अधिकांश उपभोक्ता-ग्रेड SATA ड्राइव 70-80 I / O संचालन प्रति सेकंड या लगभग 100-120 MB / सेकंड से अधिक प्राप्त करने के लिए भाग्यशाली होने जा रहे हैं। और अगर आप इस तरह के अभियान को रैंडम स्मॉल-ब्लॉक I / O ऑपरेशन करते हैं, तो आपको संभवतः 30-40 KB / सेकंड जैसी कोई चीज़ मिलेगी । 10 जीबी सभी आसानी से कैश में घुमावदार हो सकते हैं।
एंड्रयू हेनले

1
@ कोई भी ट्यूनिंग सेटिंग मौजूद नहीं है/etc/modprobe.d/zfs.conf
स्नोबॉल

1
@ जब वे हैं। मैंने प्रत्येक परीक्षण के बीच विभाजन तालिका को मिटा दिया। सभी मामलों में, विभाजन में डिस्क की शुरुआत से 1 MiB की ऑफसेट थी।
स्नोबॉल

1
इस प्रश्न पर ठोकर खाने वाले स्वयं / किसी और के लिए ध्यान दें: ट्यूनिंग सेटिंग्स जो ईवहाइट उल्लेख करती हैं, में प्रलेखित हैं man 5 zfs-module-parameters
स्नोबॉल

जवाबों:


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पुराने समय में, मुझे लगता है कि यह प्रश्न एक उत्तर देने के योग्य है।

fioडिफ़ॉल्ट रूप से, 4KB- आकार के IOP; ZFS डेटासेट, बजाय डिफ़ॉल्ट रूप से 128KB रिकॉर्ड का उपयोग करते हैं। इस बेमेल का मतलब है कि प्रत्येक 4K लेखन पूरे 128K रिकॉर्ड को पढ़ने / संशोधित / लिखने का कारण बनता है।

दूसरी ओर, ZVOLs, डिफ़ॉल्ट रूप से 8K वोल्टब्लॉक का उपयोग करते हैं। इसका मतलब यह है कि एक 4K लिखने से 8K रिकॉर्ड के बहुत छोटे पढ़ने / संशोधित / लिखने के चक्र का कारण बनता है और, कुछ किस्मत के साथ, दो 4K लिखता है, जो एक एकल 8K लेखन में ले जाया जा सकता है (जिसमें बिल्कुल भी पढ़ने / संशोधित / लिखने की आवश्यकता नहीं है )।

ZFS डेटासेट रिकॉर्ड को बदला जा सकता है zfs set recordize=8K <dataset>और, इस मामले में, इसे अधिक-या-कम समकक्ष प्रदर्शन फिर ZVOLs देना चाहिए। हालाँकि, जब अपेक्षाकृत बड़े ट्रांसफ़र के लिए उपयोग किया जाता है (ओपी ने 2 एमबी फ़ाइलों के बारे में बात की है, जो कि छवियों के रूप में, हर बार एक्सेस किए जाने पर पूरी तरह से पढ़ा जाना चाहिए) बड़े रिकॉर्ड / वॉलब्लसाइज़ करना बेहतर होता है , कभी-कभी बड़ा तब डिफ़ॉल्ट सेटिंग (128K)।


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नोट: जैसा कि fio जॉब में कमी है direct=1( http://fio.readthedocs.io/en/latest/fio_doc.html#cmdoption-arg-direct ) I / O की कुछ राशि का प्रदर्शन किया जा रहा है (रीड और राइट दोनों ) कैश्ड हो सकते हैं ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा, आपके परिणामों को विकृत करना (और संख्याओं को कृत्रिम रूप से उच्च बनाना)। यह स्वयं निम्नलिखित द्वारा जटिल है:

  • लिनक्स पर जेडएफएस या तो समर्थन नहीं करता है O_DIRECT(इसलिए खुले में विफल रहता है) या यदि यह करता है, तो यह चुपचाप वापस आई / ओ पर गिरने से ऐसा करता है (देखें बिंदु 3 का https://github.com/zfsonlinux/zfs/commit / a584ef26053065f486d46a7335bea222cb03eeea )।
  • कुछ मामलों में BTRFS और ext4 O_DIRECTबफ़र्ड I / O में वापस आ जाएंगे ।

ध्यान रखें कि O_DIRECTअभी भी बफ़र किया जा रहा है I / O को अभी भी अनुमति है क्योंकि लिनक्स पर O_DIRECTएक संकेत अधिक है ( /programming//a/46377629/2732969 का संदर्भ अनुभाग देखें )।

यदि आप ऐसी स्थिति में हैं, जहां आप कैश को सही ढंग से बायपास नहीं कर सकते हैं, तो यह महत्वपूर्ण है कि आप कैशिंग के प्रभाव को कम करने के लिए एक बड़े पर्याप्त क्षेत्र पर पर्याप्त I / O करें (जब तक कि निश्चित रूप से, आप वास्तव में कैशिंग का परीक्षण करना चाहते हैं ...)

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