Improve read and write performance with non-volatile memory - - Centro de documentación de Alibaba Cloud

En ACK, puede utilizar memoria no volátil como block storage o como sistema de archivos sin necesidad de modificar sus aplicaciones. Esto simplifica el uso de volúmenes NVM y mejora el rendimiento de lectura y escritura entre 2 y 10 veces en comparación con los discos SSD. Este tema explica cómo usar volúmenes NVM para almacenamiento temporal de baja latencia y cargas de trabajo intensivas en datos.

Caso de uso 1: lecturas y escrituras temporales de baja latencia

Este caso de uso incluye los siguientes escenarios:

Almacenamiento temporal para integración continua (CI).
Recorrido y búsqueda de archivos pequeños.
Registro de logs con alto throughput.
Lectura y escritura de archivos temporales en escenarios serverless.

Prueba de rendimiento de lectura y escritura con FIO

Esta sección compara el rendimiento de dos tipos de volumen, PMEM-LVM y SSD, mediante la creación de una aplicación independiente para cada uno.

Despliegue un archivo YAML para declarar un PVC de PMEM-LVM y un PVC de SSD.

YAML para el PVC de PMEM-LVM

allowVolumeExpansion: true
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: csi-pmem-lvm
mountOptions:
- dax
parameters:
  lvmType: striping
  nodeAffinity: "true"
  volumeType: PMEM
provisioner: localplugin.csi.alibabacloud.com
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pmem-lvm-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: csi-pmem-lvm

YAML para el PVC de SSD

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: ssd-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: alicloud-disk-topology

Despliegue un archivo YAML para montar los volúmenes y ejecutar una prueba de fio.Análisis de resultados

Montar el volumen PMEM-LVM y ejecutar la prueba de FIO

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-pmem-lvm
  labels:
    app: pmem-lvm
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: pmem-lvm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: pmem-lvm
    spec:
      containers:
      - name: fio-test
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/eric-dev/sysbench:fio
        command: ["sh", "-c"]
        args: ["sleep 10000"]
        volumeMounts:
          - name: pmem
            mountPath: "/data"
      volumes:
        - name: pmem
          persistentVolumeClaim:
            claimName: pmem-lvm-pvc

Montar el volumen SSD y ejecutar la prueba de FIO

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-ssd
  labels:
    app: ssd
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: ssd
  template:
    metadata:
      labels:
        app: ssd
    spec:
      containers:
      - name: fio-test
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/eric-dev/sysbench:fio
        command: ["sh", "-c"]
        args: ["sleep 10000"]
        volumeMounts:
          - name: ssd
            mountPath: "/data"
      volumes:
        - name: ssd
          persistentVolumeClaim:
            claimName: ssd-pvc

Utilice kubectl exec para ingresar al contenedor de prueba y ejecute una prueba de fio con el fin de medir el rendimiento de escritura del volumen PMEM-LVM.

mount | grep csi
cd /data
fio -filename=./testfile -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=10G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=rand_100write_4k

Salida esperada:

write: IOPS=92.0k, BW=363MiB/s (381MB/s)(8812MiB/24262msec)
lat (nsec): min=2054, max=95278, avg=10544.00, stdev=1697.17

Utilice kubectl exec para ingresar al contenedor de prueba y ejecute una prueba de fio con el fin de medir el rendimiento de escritura del volumen SSD.

cd /data
fio -filename=./testfile -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=10G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=rand_100write_4k

Salida esperada:

lat (usec): min=20, max=7168, avg=24.76, stdev=13.97
write: IOPS=37.3k, BW=146MiB/s (153MB/s)(8744MiB/60001msec)

Tipo de volumen	IOPS	Throughput
PMEM-LVM	92,000	381 MB/s
SSD	37,000	153 MB/s

Los resultados muestran que el volumen PMEM-LVM, que utiliza memoria no volátil, ofrece un rendimiento entre 2 y 3 veces superior al del disco en la nube SSD.

Caso de uso 2: cargas de trabajo intensivas en datos

Esta sección evalúa el rendimiento de escritura de una base de datos MySQL y compara un despliegue en un disco en la nube SSD con uno en un volumen NVM.

Desplegar MySQL en un disco en la nube SSD

Cree un volumen de disco en la nube SSD.

Ejecute el siguiente comando para crear un volumen de disco en la nube SSD con Alibaba Cloud CSI.

kubectl apply -f disk-mysql.yaml

A continuación se muestra un ejemplo de la plantilla disk-mysql.yaml:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: disk-mysql
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: alicloud-disk-topology

Ejecute el siguiente comando para consultar el volumen SSD creado.

kubectl get pvc disk-mysql

Salida esperada:

NAME         STATUS   VOLUME              CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS               AGE
disk-mysql   Bound    d-bp12pcfhp3n931s8****   100Gi      RWO            alicloud-disk-topology   8s

Cree una instancia de base de datos MySQL que utilice un volumen SSD.

Ejecute el siguiente comando para crear una instancia de base de datos MySQL.

kubectl apply -f mysql-normal-ssd.yaml

La plantilla mysql-normal-ssd.yaml es la siguiente:

apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-normal
  labels:
    app: wordpress
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
      tier: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
        tier: mysql
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
        - name: mysql
          persistentVolumeClaim:
            claimName: disk-mysql
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-pass
type: Opaque
data:
  username: YWRt****
  password: YWRt****

Ejecute el siguiente comando para comprobar la instancia de base de datos MySQL creada.

kubectl get pod | grep mysql-normal

Salida esperada:

NAME                    READY    STATUS   RESTARTS    AGE
mysql-normal-****       1/1      Running   0          10h

Crear una base de datos MySQL con un volumen NVM

Cree un volumen PMEM-LVM.

Ejecute el siguiente comando para crear un volumen PMEM-LVM mediante Alibaba Cloud CSI.

kubectl apply -f csi-pmem-lvm.yaml

A continuación se muestra un ejemplo de la plantilla csi-pmem-lvm.yaml:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pmem-mysql
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: csi-pmem-lvm

Ejecute el siguiente comando para consultar el volumen PMEM-LVM creado.

kubectl get pvc pmem-mysql

Salida esperada:

NAME         STATUS   VOLUME       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
pmem-mysql   Bound    d-****        100Gi      RWO            csi-pmem-lvm          10h

Cree una base de datos MySQL en el volumen PMEM montado.

Ejecute el siguiente comando para crear una base de datos MySQL en el volumen PMEM montado.

kubectl apply -f mysql-normal-pmem.yaml

A continuación se muestra un ejemplo de la plantilla mysql-normal-pmem.yaml:

apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-normal
  labels:
    app: wordpress
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
      tier: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
        tier: mysql
    spec:
      hostNetwork: true
      nodeName: <NODE name of worker node>
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
        - name: mysql
          persistentVolumeClaim:
            claimName: pmem-mysql
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-pass
type: Opaque
data:
  username: YWRt****
  password: YWRt****

Ejecute el siguiente comando para consultar la instancia de base de datos MySQL creada.

kubectl get pod | grep mysql-normal

Salida esperada:

NAME                    READY    STATUS   RESTARTS    AGE
mysql-normal-****        1/1     Running   0          10h

Prueba de rendimiento de escritura de la base de datos

Ejecute el siguiente comando en el pod para someter a prueba de estrés el rendimiento de la base de datos.

sysbench /root/sysbench/point_select.lua run --db-driver=mysql --report-interval=1
--mysql-table-engine=innodb --oltp-table-size=10000 --oltp-tables-count=32 --oltp-test-mode=complex 
--time=100 --mysql-host=127.0.0.1 --mysql-port=3306 --mysql-user=root --mysql-password=admin 
--mysql-db=sbtest --oltp-read-only=on --oltp-simple-ranges=0 --oltp-sum-ranges=0 
--oltp-order-ranges=0 --oltp-distinct-ranges=0  --oltp-dist-type=uniform --warmup-time=300 
--max-time=30 --max-requests=0 --percentile=99 --num-threads=150

Resultados de la prueba

Tipo de volumen	Throughput de inserción (inserciones/segundo)
SSD	49812
PMEM-LVM	122156

El rendimiento de escritura de una base de datos que utiliza memoria no volátil es aproximadamente 2.5 veces superior al de una que usa SSD.