Planification des performances

Cette section décrit des stratégies visant à tirer les meilleures performances possibles de LVM. Elle aborde les sujets suivants :

Facteurs de performances généraux

Les facteurs suivants affectent les performances globales du système, mais pas nécessairement les performances de LVM.

Utilisation de la mémoire

La quantité de mémoire utilisée par LVM est basée sur les valeurs utilisées lors de la création du groupe de volumes et sur le nombre de volumes logiques ouverts. La plus grande partie de la mémoire LVM est utilisée pour les mappages d'étendues. La mémoire utilisée est proportionnelle au nombre maximal de volumes physiques multiplié par le nombre maximal d'étendues physiques par volume physique pour chaque groupe de volumes.

Les autres facteurs liés aux paramètres de mémoire sont la croissance prévue du système et le nombre de volumes logiques requis. Vous pouvez définir les paramètres maximum de groupe de volumes aux valeurs exactes requises aujourd'hui sur le système. Toutefois, si vous souhaitez étendre le groupe de volumes avec un autre disque (ou éventuellement remplacer un disque par un autre de plus grande taille), vous devez utiliser la commande vgmodify.

Utilisation des processeurs

Aucun impact significatif sur l'utilisation des processeurs système n'a été observé comparé aux scénarios sans LVM (étude basée sur la durée d'inactivité).

Avec LVM, des cycles de processeur supplémentaires sont requis pour effectuer des opérations de cache de cohérence d'écriture miroir, qui constitue la seule option configurable ayant un impact sur l'utilisation des processeurs.

Utilisation de l'espace disque

LVM réserve de l'espace disque sur chaque volume physique pour ses propres métadonnées. La quantité d'espace utilisée est proportionnelle aux valeurs maximales utilisées lors de la création du groupe de volumes.

Facteurs de performances internes

Les facteurs suivants affectent directement les performances d'E/S par le biais de LVM.

Stratégie de planification

La stratégie de planification n'a de sens qu'avec la mise en miroir. Lors de la mise en miroir, la stratégie de planification séquentielle nécessite davantage de temps pour effectuer les écritures proportionnellement au nombre de miroirs. Par exemple, un volume logique avec trois copies des données requiert trois fois plus de temps pour effectuer une écriture avec la stratégie de planification séquentielle qu'avec la stratégie parallèle. Les demandes de lecture sont toujours dirigées vers un seul périphérique. Selon la stratégie de planification parallèle, LVM dirige chaque demande de lecture vers le périphérique le moins occupé. Selon la stratégie de planification séquentielle, LVM dirige toutes les demandes de lecture vers le périphérique répertorié sur le côté gauche d'une sortie de lvdisplay –v.

Cache de cohérence d'écriture miroir

Le rôle du cache de cohérence d'écriture miroir (MWC, Mirror Write Consistency) est de fournir une liste des zones mises en miroir qui pourraient être désynchronisées. Lorsqu'un groupe de volumes est activé, LVM copie toutes les zones ayant une entrée dans le cache MWC d'une des bonnes copies vers toutes les autres copies. Cette procédure permet de garantir la cohérence des miroirs, mais pas la qualité des données.

Lors de chaque demande d'écriture sur un volume logique en miroir qui utilise le cache MWC, LVM introduit potentiellement une écriture disque série supplémentaire afin de maintenir le cache MWC. L'occurrence de cette condition dépend du caractère aléatoire de l'accès.

Plus l'accès est aléatoire, plus la probabilité de manquer le cache MWC est élevée. Pour obtenir une entrée MWC, il peut être nécessaire d'attendre qu'il y en ait une disponible. Si toutes les entrées MWC sont utilisées par des E/S en cours, une demande spécifique peut devoir patienter dans une file d'attente de demandes jusqu'à ce qu'une entrée soit disponible.

Un autre aspect lié aux performances des volumes logiques en miroir concerne la méthode de réconciliation des incohérences entre les copies miroir après un blocage du système. Deux méthodes de resynchronisation sont disponibles : la Récupération de cohérence de miroir (MCR) et aucune. L'utilisation éventuelle du cache MWC dépend de l'aspect des performances système qui revêt le plus d'importance pour votre environnement : l'exécution ou la récupération.

Par exemple, un client qui utilise la mise en miroir sur un système de base de données peut choisir "aucune récupération" pour le volume logique de base de données car le mécanisme de journalisation procure déjà une récupération de cohérence. Le volume logique utilisé pour le journal utilise le cache MWC si la rapidité de récupération était importante, ou la Récupération de cohérence de miroir si les performances d'exécution sont prioritaires. Un journal de base de données est en général utilisé par un seul processus et accédé de manière séquentielle, ce qui signifie qu'il ne subit que très peu de dégradation des performances en cas d'utilisation du cache MWC car celui-ci est atteint la plupart du temps.

Chevauchement de disque

Pour les zones de disques qui sont utilisées de façon intensive par plusieurs processus, HP recommande de répartir l'espace de données pour ces zones de disques sur le plus de volumes physiques possible.

Nombre de groupes de volumes

Le nombre de groupes de volumes est directement lié aux problèmes de MWC. Étant donné qu'il n'y a qu'un seul cache MWC par groupe de volumes, l'espace disque utilisé pour de nombreuses demandes d'écriture aléatoires doit être maintenu dans des groupes de volumes distincts, dans la mesure du possible, lorsque le cache MWC est utilisé. Il s'agit de la seule considération de performances qui affecte la décision relative au nombre de groupes de volumes.

Groupes de volumes physiques

Ce facteur peut être utilisé pour appliquer la séparation de différentes copies miroirs sur des canaux d'E/S. Vous devez définir les groupes de volumes physiques. Ce facteur accroît la disponibilité en réduisant les points de défaillance uniques et procure un débit d'E/S plus important car les conflits au niveau matériel sont moins nombreux.

Par exemple, dans un système avec plusieurs périphériques disques sur chaque carte et plusieurs cartes sur chaque convertisseur de bus, créez des groupes de volumes physiques de sorte que tous les disques d'un convertisseur de bus se trouvent dans un groupe et tous les disques de l'autre convertisseur soient dans un autre groupe. Cette configuration permet de s'assurer que tous les miroirs sont créés avec des périphériques accédés par le biais de chemins d'accès d'E/S différents.

Augmentation des performances grâce à l'entrelacement des disques

L'entrelacement des disques permet de répartir des blocs de données logiquement contigus (par exemple des segments du même fichier) sur plusieurs disques, ce qui accélère le débit d'E/S pour les gros fichiers lorsqu'ils sont lus et écrits séquentiellement (mais pas nécessairement lorsque l'accès est aléatoire).

L'inconvénient de l'entrelacement des disques est que la défaillance d’un seul disque peut endommager un grand nombre de fichiers du fait de leur répartition sur deux, voire plusieurs disques.

Utilisez cette méthode pour des systèmes de fichiers où sont stockés de grands fichiers à accès séquentiel et si le débit d’E/S est un facteur important.

Lorsque vous utilisez l’entrelacement, vous créez un volume logique réparti sur plusieurs disques, ce qui entraîne l’implantation de blocs consécutifs de données sur les étendues logiques de différents disques. Par exemple, les données d’un volume logique à triple entrelacement sont réparties sur trois disques, chacun d’eux recevant un tiers des données. La taille de ces blocs porte le nom de taille des sections d’entrelacement du volume logique. La taille de section d'entrelacement (en Ko) doit être une puissance de deux comprise dans la plage de 4 à 32 768 pour un groupe de volumes de version 1.0, et une puissance de deux comprise dans la plage de 4 à 262 144 pour un groupe de volumes de version 2.x.

L’entrelacement permet d’améliorer les performances des applications qui effectuent de nombreuses opérations de lecture et d’écriture sur de grands fichiers à accès séquentiel. L’accès aux données est mis en œuvre simultanément sur plusieurs disques, ce qui réduit d’autant sa durée par comparaison à une opération identique menée sur un seul disque. Si les disques entrelacés disposent de leurs propres contrôleurs, chacun d’eux peut traiter les données simultanément.

La gestion des volumes logiques entrelacés fait appel à des commandes standard. Par exemple, les commandes lvcreate, diskinfo, newfs, fsck et mount fonctionnent toutes avec les volumes logiques entrelacés.

Les recommandations qui suivent, dont la plupart sont applicables aux disques LVM, sont adaptées aux volumes logiques entrelacés pour des raisons de performances :

Un volume logique réparti sur plusieurs disques identiques entraîne une amélioration des performances. Plus les caractéristiques des disques seront proches (en termes de vitesse, capacité et type d’interface), meilleures seront les performances obtenues. Si vous entrelacez des disques présentant des vitesses différentes, les performances ne pourront jamais être meilleures que celles du disque le plus lent.
Si vous disposez de plusieurs cartes interfaces ou bus pour raccorder les disques, répartissez ces derniers le plus également possible. En pratique, le nombre de disques raccordés à chaque carte d'interface ou bus doit être à peu près identique. Les meilleures performances sont obtenues avec plusieurs bus et en alternant les sections d’entrelacement du volume logique. Si par exemple vous disposez de deux bus avec deux disques par bus, l’organisation de ces disques doit être la suivante : disque 1 sur le bus 1, disque 2 sur le bus 2, disque 3 sur le bus 1 et disque 4 sur le bus 2, comme l’indique la Figure 2-2.
Figure 2-2 Alternance des disques sur les bus
L'augmentation du nombre de disques n'améliorera pas nécessairement les performances, car l’efficacité maximale possible par combinaison des disques dans un volume logique entrelacé est limitée par les capacités maximales de traitement du système de fichiers lui-même et par les bus auxquels les disques sont raccordés.
L'entrelacement de disques est très avantageux pour les applications qui ont peu d'utilisateurs et de gros transferts séquentiels. Toutefois, les applications dont les E/S sont faibles, simultanées et aléatoires (par exemple les bases de données) ne retirent souvent aucune amélioration de performances de l'entrelacement des disques. Considérez quatre disques avec une taille de section d'entrelacement de 512 octets. Chaque demande de 2 Ko est envoyée à tous les disques. Une demande de 2 Ko nécessite à peu près autant de temps lorsque le disque a été entrelacé. Toutefois, plusieurs demandes de 2 Ko sont entrelacées car tous les disques doivent rechercher chaque demande. Sur le système sans entrelacement, les performances peuvent en fait être supérieures car chaque disque peut satisfaire des demandes séparées en parallèle.

Détermination de la taille optimale de la section d’entrelacement

La taille de section d’entrelacement d’un volume logique correspond à celle des blocs de données constituant cet entrelacement. Vous pouvez définir la taille de section d'entrelacement à une puissance de deux comprise dans la plage de 4 à 32 768 pour un groupe de volumes de version 1.0, ou à une puissance de deux comprise dans la plage de 4 à 262 144 pour un groupe de volumes de version 2.x. La valeur par défaut est 8192.




	REMARQUE : La taille de section d’entrelacement d’un volume logique n’est pas liée aux dimensions du secteur physique d’un disque, qui est généralement de 512 octets.

Le mode d’utilisation du volume logique entrelacé détermine la taille de section d’entrelacement choisie.

Pour de meilleurs résultats, suivez les recommandations ci-dessous :

Si vous prévoyez d'utiliser le volume logique entrelacé pour un système de fichiers HFS, sélectionnez la taille de section d'entrelacement qui reflète le plus étroitement la taille de bloc du système de fichiers. La commande newfs vous permet de spécifier une taille de bloc lors de la création du système de fichiers, avec une taille de bloc de 8 Ko par défaut pour le mode HFS.
Si vous prévoyez d'utiliser le volume logique entrelacé en tant qu'espace d'échange, définissez la taille de section d'entrelacement à 16 Ko pour de meilleures performances. Pour plus d'informations sur la configuration de l'échange, voir « Administration des volumes logiques d'échange ».
Si vous prévoyez d'utiliser le volume logique entrelacé comme partition de données brutes (par exemple pour une application de base de données qui utilise le périphérique directement), la taille de section d'entrelacement doit être supérieure ou égale à la taille d'E/S pour l'application.

Vous pouvez éventuellement avoir besoin de quelques essais pour déterminer la taille de section d’entrelacement la plus adaptée à votre cas. Pour modifier la taille de section d'entrelacement, recréez le volume logique.

Interactions entre la mise en miroir et l'entrelacement

La mise en miroir d'un volume logique entrelacé améliore les performances de lecture d'E/S comme pour un volume logique non entrelacé. Les demandes d'E/S en lecture ciblant une seule étendue logique sont servies par deux ou trois volumes physiques différents, plutôt qu'un seul. Un volume logique mis en miroir et entrelacé respecte une stratégie d'allocation stricte ; autrement dit, les données sont toujours mises en miroir sur des volumes physiques différents.

Augmentation des performances grâce à la séparation des canaux d'E/S

La séparation des canaux d'E/S est une méthode de configuration LVM qui exige que les copies miroirs des données résident sur des disques LVM accessibles à l'aide d'adaptateurs de bus hôtes (HBA) et de câbles distincts. La séparation des canaux d'E/S permet d'obtenir une disponibilité plus élevée et de meilleures performances en réduisant le nombre de points de défaillance matérielle uniques. Si vous mettez en miroir les données sur deux disques séparés, mais par le biais d'une seule carte, votre système peut subir une défaillance en cas de défaillance de la carte.

Vous pouvez séparer les canaux d'E/S sur un système avec plusieurs adaptateurs de bus hôtes et un seul bus, en mettant en miroir des disques sur différents adaptateurs de bus hôtes. Vous pouvez renforcer cette séparation des canaux en établissant une stratégie nommée allocation stricte pour le GVP, qui requiert la mise en miroir des étendues logiques dans des groupes de volumes physiques distincts. Les groupes de volumes physiques sont des sous-groupes de volumes physiques au sein d'un groupe de volumes.

Un fichier ASCII, /etc/lvmpvg, contient toutes les informations de mappage pour le groupe de volumes physiques, mais le mappage n'est pas enregistré sur disque. Les groupes de volumes physiques ne suivent aucune convention d'affectation de noms fixe ; vous pouvez les nommer GVP0, GVP1, et ainsi de suite. Le fichier /etc/lvmpvg est créé et mis à jour à l'aide des commandes vgcreate, vgextend et vgreduce, mais vous pouvez le modifier à l'aide d'un éditeur de texte.

La séparation des canaux d'E/S est utile pour les bases de données, car elle améliore la disponibilité (LVM offre davantage de flexibilité pour la lecture de données sur l'étendue logique la plus accessible), ce qui donne de meilleures performances. La définition de groupes de volumes physiques chevauchant des périphériques d'E/S permet de se protéger contre les pertes de données, même en cas de défaillance d'un adaptateur de bus hôte.

Lors de l'utilisation de groupes de volumes physiques, il peut être préférable d'utiliser une stratégie d'allocation stricte pour le GVP pour les volumes logiques.