Gunakan volume NVM untuk meningkatkan kinerja baca dan tulis -

Container Service for Kubernetes (ACK) memungkinkan Anda menggunakan volume memori non-volatile (NVM) sebagai penyimpanan blok atau sistem file tanpa modifikasi pada aplikasi Anda. Hal ini memudahkan pemanfaatan sumber daya NVM serta meningkatkan kinerja baca dan tulis sebesar 2 hingga 10 kali dibandingkan SSD standar. Topik ini menjelaskan cara menggunakan volume NVM dalam kluster ACK untuk memenuhi kebutuhan beban kerja intensif data dan skenario yang memerlukan latensi rendah serta pembacaan dan penulisan ke penyimpanan sementara dengan kecepatan tinggi.

Skenario 1: Penyimpanan sementara berlatensi rendah dan kecepatan tinggi

Berikut adalah skenario yang memerlukan penyimpanan sementara berlatensi rendah dan kecepatan tinggi:

Penyimpanan sementara dalam integrasi dan pengiriman berkelanjutan (CI/CD)
Penjelajahan file kecil
Pencatatan dengan throughput tinggi
Pembacaan dan penulisan file sementara dalam skenario serverless

Use FIO to test read and write performance

Dalam topik ini, dua persistent volume claims (PVC) dibuat berdasarkan AEP PMEM-LVM dan SSD untuk menguji kinerja baca dan tulis.

Terapkan file YAML berikut untuk membuat dua PVC berdasarkan PMEM-LVM dan SSD:

Template YAML untuk PVC tipe 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

Template YAML untuk PVC tipe SSD

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

Terapkan file YAML berikut untuk memasang volume ke pod dan menjalankan tes FIO:

Buat aplikasi yang memiliki PVC tipe PMEM-LVM dipasang dan jalankan tes 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

Buat aplikasi yang memiliki PVC tipe SSD dipasang dan jalankan tes 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

Gunakan perintah kubectl exec untuk menjalankan tes FIO di dalam kontainer guna menguji kinerja tulis volume 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

Output yang Diharapkan:

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

Gunakan perintah kubectl exec untuk menjalankan tes FIO di dalam kontainer guna menguji kinerja tulis volume 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

Output yang Diharapkan:

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

Output menunjukkan bahwa kinerja baca dan tulis perangkat AEP dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada perangkat SSD.

Tipe Volume	IOPS	Throughput
PMEM-LVM	92000	381 MB/s
SSD	37000	153 MB/s

Skenario 2: Beban kerja intensif data

Dalam topik ini, sebuah instance MySQL yang memiliki volume SSD dipasang dan sebuah instance MySQL yang memiliki volume NVM dipasang dibuat. Kemudian, kinerja tulis instance MySQL diuji.

Create a MySQL instance that has an SSD volume mounted

Buat volume SSD.

Jalankan perintah berikut untuk membuat volume SSD menggunakan driver Container Storage Interface (CSI) yang disediakan oleh Alibaba Cloud:

kubectl apply -f disk-mysql.yaml

Template berikut memberikan contoh file disk-mysql.yaml:

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

Jalankan perintah berikut untuk menanyakan volume SSD:

kubectl get pvc disk-mysql

Output yang Diharapkan:

NAME         STATUS   VOLUME      CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS             AGE
disk-mysql   Bound    d-***       100Gi      RWO            alicloud-disk-topology   10h

Buat instance MySQL yang memiliki volume SSD dipasang.

Jalankan perintah berikut untuk membuat instance MySQL:

kubectl apply -f mysql-normal-ssd.yaml

Template berikut memberikan contoh file mysql-normal-ssd.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
      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****

Jalankan perintah berikut untuk menanyakan pod yang menjalankan instance MySQL:

kubectl get pod | grep mysql-normal

Output yang Diharapkan:

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

Create a MySQL instance that has an NVM volume mounted

Buat volume PMEM-LVM.

Jalankan perintah berikut untuk membuat volume PMEM-LVM menggunakan driver CSI yang disediakan oleh Alibaba Cloud:

kubectl apply -f csi-pmem-lvm.yaml

Template berikut memberikan contoh file csi-pmem-lvm.yaml:

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

Jalankan perintah berikut untuk menanyakan volume PMEM-LVM:

kubectl get pvc pmem-mysql

Output yang Diharapkan:

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

Buat instance MySQL yang memiliki volume PMEM-LVM dipasang.

Jalankan perintah berikut untuk membuat instance MySQL yang memiliki volume PMEM-LVM dipasang:

kubectl apply -f mysql-normal-pmem.yaml

Template berikut memberikan contoh file 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****

Jalankan perintah berikut untuk menanyakan pod yang menjalankan instance MySQL:

kubectl get pod | grep mysql-normal

Output yang Diharapkan:

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

Test the write performance of the MySQL instance

Jalankan perintah berikut pada pod untuk menguji kinerja tulis instance MySQL:

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

Test results

Tipe Volume	Insert IOPS
SSD	49812
PMEM-LVM	122156

Hasilnya menunjukkan bahwa kinerja tulis instance MySQL yang memiliki volume NVM dipasang adalah 2,5 kali kinerja tulis instance MySQL yang memiliki volume SSD dipasang.