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Desempenho do Amazon FSx for Lustre
Este capítulo fornece tópicos de desempenho do Amazon FSx for Lustre, incluindo algumas dicas e recomendações importantes para maximizar o desempenho do seu sistema de arquivos.
Tópicos
Visão geral
O Amazon FSx for LustreLustre, baseado no popular sistema de arquivos de alto desempenho, oferece desempenho escalável que aumenta linearmente com o tamanho do sistema de arquivos. Lustreos sistemas de arquivos são dimensionados horizontalmente em vários servidores de arquivos e discos. Essa escalabilidade disponibiliza a todos os clientes o acesso direto aos dados armazenados em cada disco para remover muitos dos gargalos presentes nos sistemas de arquivos tradicionais. O Amazon FSx for Lustre se baseia na arquitetura Lustre escalável para oferecer suporte a altos níveis de desempenho em um grande número de clientes.
Como funcionam FSx os sistemas de arquivos Lustre
Cada sistema FSx de arquivos do Lustre consiste nos servidores de arquivos com os quais os clientes se comunicam e em um conjunto de discos conectados a cada servidor de arquivos que armazena seus dados. Cada servidor de arquivos emprega um cache na memória rápido para aprimorar a performance dos dados acessados com mais frequência. Dependendo da classe de armazenamento, seu servidor de arquivos pode ser provisionado com um cache de leitura SSD opcional. Quando um cliente acessa dados que estão armazenados na memória ou no cache baseado em SSD, o servidor de arquivos não precisa lê-los usando o disco, o que reduz a latência e aumenta a quantidade total de throughput que você pode gerar. O diagrama a seguir ilustra os caminhos de uma operação de gravação, uma operação de leitura atendida usando o disco e uma operação de leitura atendida usando a memória ou o cache baseado em SSD.
Quando você realiza a leitura de dados armazenados na memória ou no cache baseado em SSD do servidor de arquivos, a performance do sistema de arquivos é determinada pelo throughput da rede. Quando você grava dados no sistema de arquivos ou quando realiza a leitura de dados que não estão armazenados no cache na memória, a performance do sistema de arquivos é determinada pelo menor throughput da rede e do disco.
Para saber mais sobre a taxa de transferência de rede, a taxa de transferência de disco e as características de IOPS das classes de armazenamento SSD e HDD, consulte e. Características de desempenho das classes de armazenamento SSD e HDD Características de desempenho da classe de armazenamento em camadas inteligentes
Desempenho de metadados do sistema de arquivos
As operações de E/S por segundo (IOPS) de metadados do sistema de arquivos determinam o número de arquivos e diretórios que você pode criar, listar, ler e excluir por segundo.
Os sistemas de arquivos persistentes 2 permitem que você provisione IOPS de metadados independente da capacidade de armazenamento e forneça maior visibilidade sobre o número e o tipo de metadados que as instâncias do cliente de IOPS estão gerando em seu sistema de arquivos. Com sistemas de arquivos SSD, as IOPS de metadados são provisionadas automaticamente com base na capacidade de armazenamento que você provisiona. O modo automático não é suportado nos sistemas de arquivos Intelligent-Tiering.
Com FSx os sistemas de arquivos Lustre Persistent 2, o número de IOPS de metadados que você provisiona e o tipo de operação de metadados determinam a taxa de operações de metadados que seu sistema de arquivos pode suportar. O nível de IOPS de metadados que você provisiona determina o número de IOPS provisionadas para os discos de metadados do seu sistema de arquivos.
| Tipo de operação | Operações que você pode conduzir por segundo para cada IOPS de metadados provisionadas |
|---|---|
|
Criar, abrir e fechar arquivos |
2 |
|
Excluir arquivo |
1 |
|
Criar e renomear diretórios |
0.1 |
|
Exclusão de diretório |
0.2 |
Para sistemas de arquivos SSD, você pode optar por provisionar IOPS de metadados usando o modo Automático. No modo Automático, a Amazon provisiona FSx automaticamente IOPS de metadados com base na capacidade de armazenamento do seu sistema de arquivos, de acordo com a tabela abaixo:
| Capacidade de armazenamento do sistema de arquivos | IOPS de metadados incluídos no modo automático |
|---|---|
|
1.200 GiB |
1500 |
|
2.400 GiB |
3000 |
|
4.800 a 9.600 GiB |
6000 |
|
12.000 a 45.600 GiB |
12000 |
|
≥ 48000 GiB |
12.000 IOPS por 24.000 GiB |
No modo provisionado pelo usuário, você pode optar por especificar o número de IOPS de metadados a serem provisionadas. Os valores válidos são os seguintes:
Para sistemas de arquivos SSD, os valores válidos são
150030006000,12000,, e múltiplos de12000até um máximo de.192000Para sistemas de arquivos Intelligent-Tiering, os valores válidos são e.
600012000
Para obter informações sobre como configurar IOPS de metadados, consulte. Como gerenciar desempenho de metadados Observe que você paga pelo IOPS de metadados provisionado acima do número padrão de IOPS de metadados para seu sistema de arquivos.
Taxa de transferência para instâncias individuais do cliente
Se você estiver criando um sistema de arquivos com mais GBps de 10% da capacidade de taxa de transferência, recomendamos habilitar o Elastic Fabric Adapter (EFA) para otimizar a taxa de transferência por instância do cliente. Para otimizar ainda mais a taxa de transferência por instância do cliente, os sistemas de arquivos habilitados para EFA também oferecem suporte ao GPUDirect armazenamento para instâncias de cliente baseadas em GPU NVIDIA habilitadas para EFA e ao ENA Express para instâncias de clientes habilitadas para ENA Express.
A taxa de transferência que você pode direcionar para uma única instância cliente depende da escolha do tipo de sistema de arquivos e da interface de rede na instância cliente.
| Tipo do sistema de arquivos | Interface de rede da instância cliente | Taxa de transferência máxima por cliente, Gbps |
|---|---|---|
|
Não habilitado para EFA |
Any |
100 Gbps* |
|
Compatível com EFA |
ENA |
100 Gbps* |
|
Compatível com EFA |
ENA Express |
100 Gbps |
|
Compatível com EFA |
EFA |
700 Gbps |
|
Compatível com EFA |
EFA com GDS |
1200 Gbps |
nota
* O tráfego entre uma instância de cliente individual e um indivíduo FSx para o servidor de armazenamento de objetos Lustre é limitado a 5 Gbps. Consulte o Endereços IP para sistemas de arquivos para saber o número de servidores de armazenamento de objetos que sustentam seu sistema de arquivos FSx for Lustre.
Layout de armazenamento do sistema de arquivos
Todos os dados do arquivo são Lustre armazenados em volumes de armazenamento chamados destinos de armazenamento de objetos (OSTs). Todos os metadados do arquivo (incluindo nomes de arquivos, registros de data e hora, permissões e muito mais) são armazenados em volumes de armazenamento chamados de destinos de metadados (). MDTs Os sistemas de arquivos Amazon FSx for Lustre são compostos por um ou mais MDTs e vários OSTs. O Amazon FSx for Lustre distribui seus dados de arquivos pelos OSTs que compõem seu sistema de arquivos para equilibrar a capacidade de armazenamento com a taxa de transferência e a carga de IOPS.
Para ver o uso de armazenamento do MDT e do OSTs que compõe seu sistema de arquivos, execute o comando a seguir em um cliente que tenha o sistema de arquivos montado.
lfs df -hmount/path
A saída deste comando é semelhante à apresentada a seguir.
UUID bytes Used Available Use% Mounted onmountname-MDT0000_UUID 68.7G 5.4M 68.7G 0% /fsx[MDT:0]mountname-OST0000_UUID 1.1T 4.5M 1.1T 0% /fsx[OST:0]mountname-OST0001_UUID 1.1T 4.5M 1.1T 0% /fsx[OST:1] filesystem_summary: 2.2T 9.0M 2.2T 0% /fsx
Distribuição de dados no sistema de arquivos
É possível otimizar a performance de throughput do seu sistema de arquivos com a distribuição de arquivos. O Amazon FSx for Lustre distribui automaticamente os arquivos para garantir que os dados sejam fornecidos por todos os servidores de armazenamento. OSTs Você pode aplicar o mesmo conceito no nível do arquivo configurando como os arquivos são distribuídos em vários. OSTs
O striping significa que os arquivos podem ser divididos em vários blocos que são armazenados em diferentes partes. OSTs Quando um arquivo é dividido em vários OSTs, as solicitações de leitura ou gravação do arquivo são distribuídas entre eles OSTs, aumentando a taxa de transferência agregada ou o IOPS que seus aplicativos podem gerar por meio dele.
A seguir estão os layouts padrão dos sistemas de arquivos Amazon FSx for Lustre.
Para sistemas de arquivos criados antes de 18 de dezembro de 2020, o layout padrão especifica uma contagem de distribuição de um. Isso significa que, a menos que um layout diferente seja especificado, cada arquivo criado no Amazon FSx for Lustre usando ferramentas Linux padrão é armazenado em um único disco.
Para sistemas de arquivos criados após 18 de dezembro de 2020, o layout padrão corresponde a um layout de arquivos progressivo, no qual arquivos com tamanhos inferiores a 1 GiB são armazenados em uma distribuição e arquivos com tamanhos superiores são atribuídos a uma contagem de distribuição de cinco.
Para sistemas de arquivos criados após 25 de agosto de 2023, o layout padrão corresponde a um layout de arquivos progressivo de quatro componentes, o qual é explicado em Layouts de arquivos progressivos.
Para todos os sistemas de arquivos, independentemente da data de criação, os arquivos importados do Amazon S3 não usam o layout padrão. Eles usam o layout presente no parâmetro
ImportedFileChunkSizedo sistema de arquivos. Arquivos importados para S3 maiores que oImportedFileChunkSizeserão armazenados em vários OSTs com uma contagem de faixas de.(FileSize / ImportedFileChunksize) + 1O valor padrão deImportedFileChunkSizeé 1 GiB.
É possível visualizar a configuração de layout de um arquivo ou de um diretório usando o comando lfs getstripe.
lfs getstripepath/to/filename
Este comando informa a contagem de distribuição, o tamanho da distribuição e o deslocamento da distribuição de um arquivo. A contagem de faixas é quantas faixas OSTs o arquivo está distribuído. O tamanho da distribuição corresponde à quantidade de dados contínuos que são armazenados em um OST. O deslocamento da distribuição corresponde ao índice do primeiro OST para o qual o arquivo é distribuído.
Modificação da configuração de distribuição
Os parâmetros de layout de um arquivo são definidos quando o arquivo é criado pela primeira vez. Use o comando lfs setstripe para criar um arquivo novo e em branco com um layout especificado.
lfs setstripefilename--stripe-countnumber_of_OSTs
O comando lfs setstripe afeta somente o layout de um novo arquivo. Use-o para especificar o layout de um arquivo antes de criá-lo. Você também pode definir um layout para um diretório. Após ser definido em um diretório, esse layout é aplicado a cada novo arquivo adicionado ao diretório, mas não aos arquivos existentes. Qualquer novo subdiretório criado também herdará o novo layout, que será aplicado a qualquer novo arquivo ou diretório criado nesse subdiretório.
Para modificar o layout de um arquivo existente, use o comando lfs migrate. Este comando copia o arquivo, conforme necessário, para distribuir o conteúdo de acordo com o layout especificado no comando. Por exemplo, arquivos anexados ou aumentados em tamanho não alteram a contagem de distribuição, portanto, é necessário migrá-los para alterar o layout do arquivo. Como alternativa, é possível criar um novo arquivo usando o comando lfs setstripe para especificar o layout, copiar o conteúdo original para o novo arquivo e, em seguida, renomear o novo arquivo para substituir o arquivo original.
Pode haver casos em que a configuração de layout padrão não seja ideal para a workload. Por exemplo, um sistema de arquivos com dezenas OSTs e um grande número de arquivos de vários gigabytes pode ter um desempenho melhor ao distribuir os arquivos em mais do que o valor padrão de contagem de faixas de cinco. OSTs A criação de arquivos grandes com baixa contagem de faixas pode causar gargalos no desempenho de E/S e também pode causar o preenchimento. OSTs Nesse caso, você pode criar um diretório com uma contagem de distribuição maior para esses arquivos.
Configurar um layout distribuído para arquivos grandes (especialmente arquivos maiores que um gigabyte) é importante pelos seguintes motivos:
Melhora a taxa de transferência ao permitir que vários servidores OSTs e seus associados contribuam com IOPS, largura de banda de rede e recursos de CPU ao ler e gravar arquivos grandes.
Reduz a probabilidade de um pequeno subconjunto OSTs se tornar pontos críticos que limitam o desempenho geral da carga de trabalho.
Impede que um único arquivo grande preencha um OST, possivelmente causando erros de disco cheio.
Não existe uma configuração única de layout que seja ideal para todos os casos de uso. Para obter orientação detalhada sobre os layouts de arquivos, consulte Managing File Layout (Striping) and Free Space
O layout distribuído é mais importante para arquivos grandes, especialmente para casos de uso em que os arquivos têm regularmente centenas de megabytes ou mais. Por esse motivo, o layout padrão para um novo sistema de arquivos atribui uma contagem de distribuição de cinco para arquivos com tamanho superior a 1 GiB.
A contagem de distribuição é o parâmetro de layout que você deve ajustar para sistemas que oferecem suporte a arquivos grandes. A contagem de distribuição especifica o número de volumes de OST que conterão fragmentos de um arquivo distribuído. Por exemplo, com uma contagem de faixas de 2 e um tamanho de faixa de 1 MiB, Lustre grava partes alternativas de 1 MiB de um arquivo em cada um dos dois. OSTs
A contagem de distribuição efetiva corresponde ao menor número entre o número real de volumes de OST e o valor de contagem de distribuição especificado. É possível usar o valor especial de contagem de distribuição de
-1para indicar que as distribuições devem ser colocadas em todos os volumes de OST.A definição de uma contagem de distribuição grande para arquivos pequenos não é ideal, pois para algumas operações, o Lustre requer idas e vindas da rede para cada OST no layout, mesmo que o arquivo seja muito pequeno para consumir espaço em todos os volumes de OST.
Você pode configurar um layout de arquivo progressivo (PFL) que permite que o layout de um arquivo seja alterado com o tamanho. Uma configuração de PFL pode simplificar o gerenciamento de um sistema de arquivos que tem uma combinação de arquivos grandes e pequenos sem que você tenha necessidade de definir explicitamente uma configuração para cada arquivo. Para obter mais informações, consulte Layouts de arquivos progressivos.
Por padrão, o tamanho da distribuição é 1 MiB. A definição de um deslocamento de distribuição pode ser útil em circunstâncias especiais, mas, em geral, é melhor deixá-lo sem especificação e usar o padrão.
Layouts de arquivos progressivos
É possível especificar uma configuração de layout de arquivo progressivo (PFL) para um diretório com a finalidade de especificar diferentes configurações de distribuição para arquivos pequenos e grandes antes de preenchê-lo. Por exemplo, você pode definir um PFL no diretório de nível superior antes que os dados sejam gravados em um novo sistema de arquivos.
Para especificar uma configuração de PFL, use o comando lfs setstripe com opções -E para especificar componentes de layout para arquivos de tamanhos diferentes, como o seguinte comando:
lfs setstripe -E 100M -c 1 -E 10G -c 8 -E 100G -c 16 -E -1 -c 32/mountname/directory
Este comando define quatro componentes de layout:
O primeiro componente (
-E 100M -c 1) indica um valor de contagem de distribuição de 1 para arquivos de até 100 MiB de tamanho.O segundo componente (
-E 10G -c 8) indica uma contagem de distribuição de 8 para arquivos de até 10 GiB de tamanho.O terceiro componente (
-E 100G -c 16) indica uma contagem de distribuição de 16 para arquivos de até 100 GiB de tamanho.O quarto componente (
-E -1 -c 32) indica uma contagem de distribuição de 32 para arquivos com tamanho superior a 100 GiB.
Importante
Anexar dados a um arquivo criado com um layout PFL preencherá todos os componentes do layout. Por exemplo, com o comando de 4 componentes mostrado acima, se você criar um arquivo de 1 MiB e adicionar dados ao final dele, o layout do arquivo se expandirá para ter uma contagem de faixas de -1, ou seja, todas as OSTs do sistema. Isso não significa que os dados serão gravados em cada OST, mas uma operação, por exemplo, a leitura do tamanho do arquivo, enviará uma solicitação paralelamente a cada OST, adicionando uma carga de rede significativa ao sistema de arquivos.
Portanto, tome cuidado em relação a limitar a contagem de distribuição para qualquer arquivo pequeno ou médio que possa, posteriormente, ter dados anexados a ele. Como os arquivos de log geralmente crescem com a adição de novos registros, o Amazon FSx for Lustre atribui uma contagem de faixas padrão de 1 a qualquer arquivo criado no modo de acréscimo, independentemente da configuração de distribuição padrão especificada pelo diretório principal.
A configuração padrão de PFL no Amazon FSx para sistemas de arquivos Lustre criados após 25 de agosto de 2023 é definida com este comando:
lfs setstripe -E 100M -c 1 -E 10G -c 8 -E 100G -c 16 -E -1 -c 32/mountname
Clientes com cargas de trabalho que têm acesso altamente simultâneo a arquivos médios e grandes provavelmente se beneficiarão de um layout com mais faixas em tamanhos menores e distribuídas em todos os arquivos maiores, conforme mostrado no OSTs exemplo de layout de quatro componentes.
Monitoramento da performance e do uso
A cada minuto, o Amazon FSx for Lustre emite métricas de uso de cada disco (MDT e OST) para a Amazon. CloudWatch
Para visualizar detalhes agregados de uso do sistema de arquivos, é possível consultar a estatística Sum de cada métrica. Por exemplo, a soma da DataReadBytes estatística relata a taxa de transferência total de leitura vista por todos OSTs em um sistema de arquivos. De forma semelhante, a estatística Sum de FreeDataStorageCapacity relata a capacidade total de armazenamento disponível para dados de arquivos no sistema de arquivos.
Para obter mais informações sobre como monitorar a performance do sistema de arquivos, consulte Monitorando a Amazon FSx para sistemas de arquivos Lustre.
