Support using buffered I/O with O_SYNC instead of direct I/O

hotfix-1.0.0
Vitaliy Filippov 2023-07-14 23:32:07 +03:00
parent 9a427dd70a
commit 564df2eb5d
13 changed files with 200 additions and 15 deletions

View File

@ -213,4 +213,5 @@ have enough RAM for the default 4 KB csum_block_size.
Option 3 is recommended for SSD+HDD setups (because metadata SSDs will handle
extra reads without any performance drop) and also *maybe* for NVMe all-flash
setups when you don't have enough RAM (because NVMe drives have plenty
of read iops to spare).
of read iops to spare). [cached_io_meta](osd.en.md#cached_io_meta) may also
help to improve performance in this case for SSD+HDD setups.

View File

@ -232,3 +232,5 @@ csum_block_size данных.
без снижения производительности. Также вариант 3 *может* рекомендоваться
для All-Flash кластеров на основе NVMe-дисков, когда памяти НЕ достаточно,
потому что NVMe-диски имеют огромный запас производительности по чтению.
Также улучшить производительность для SSD+HDD кластеров в данном случае
может помочь параметр [cached_io_meta](osd.ru.md#cached_io_meta).

View File

@ -31,6 +31,9 @@ them, even without restarting by updating configuration in etcd.
- [max_flusher_count](#max_flusher_count)
- [inmemory_metadata](#inmemory_metadata)
- [inmemory_journal](#inmemory_journal)
- [cached_io_data](#cached_io_data)
- [cached_io_meta](#cached_io_meta)
- [cached_io_journal](#cached_io_journal)
- [journal_sector_buffer_count](#journal_sector_buffer_count)
- [journal_no_same_sector_overwrites](#journal_no_same_sector_overwrites)
- [throttle_small_writes](#throttle_small_writes)
@ -255,6 +258,48 @@ is typically very small because it's sufficient to have 16-32 MB journal
for SSD OSDs. However, in theory it's possible that you'll want to turn it
off for hybrid (HDD+SSD) OSDs with large journals on quick devices.
## cached_io_data
- Type: boolean
- Default: false
Read and write *data* through Linux page cache, i.e. use a file descriptor
opened with O_SYNC, but without O_DIRECT for I/O. May improve read
performance for hot data and slower disks - HDDs and maybe SATA SSDs.
Not recommended for desktop SSDs without capacitors because O_SYNC flushes
disk cache on every write.
## cached_io_meta
- Type: boolean
- Default: false
Read and write *metadata* through Linux page cache. May improve read
performance only if your drives are relatively slow (HDD, SATA SSD), and
only if checksums are enabled and [inmemory_metadata](#inmemory_metadata)
is disabled, because in this case metadata blocks are read from disk
on every read request to verify checksums and caching them may reduce this
extra read load.
Absolutely pointless to enable with enabled inmemory_metadata because all
metadata is kept in memory anyway, and likely pointless without checksums,
because in that case, metadata blocks are read from disk only during journal
flushing.
If the same device is used for data and metadata, enabling [cached_io_data](#cached_io_data)
also enables this parameter, given that it isn't turned off explicitly.
## cached_io_journal
- Type: boolean
- Default: false
Read and write *journal* through Linux page cache. May improve read
performance if [inmemory_journal](#inmemory_journal) is turned off.
If the same device is used for metadata and journal, enabling [cached_io_meta](#cached_io_meta)
also enables this parameter, given that it isn't turned off explicitly.
## journal_sector_buffer_count
- Type: integer

View File

@ -32,6 +32,9 @@
- [max_flusher_count](#max_flusher_count)
- [inmemory_metadata](#inmemory_metadata)
- [inmemory_journal](#inmemory_journal)
- [cached_io_data](#cached_io_data)
- [cached_io_meta](#cached_io_meta)
- [cached_io_journal](#cached_io_journal)
- [journal_sector_buffer_count](#journal_sector_buffer_count)
- [journal_no_same_sector_overwrites](#journal_no_same_sector_overwrites)
- [throttle_small_writes](#throttle_small_writes)
@ -263,6 +266,52 @@ Flusher - это микро-поток (корутина), которая коп
параметра может оказаться полезным для гибридных OSD (HDD+SSD) с большими
журналами, расположенными на быстром по сравнению с HDD устройстве.
## cached_io_data
- Тип: булево (да/нет)
- Значение по умолчанию: false
Читать и записывать *данные* через системный кэш Linux (page cache), то есть,
использовать для данных файловый дескриптор, открытый без флага O_DIRECT, но
с флагом O_SYNC. Может улучшить скорость чтения для относительно медленных
дисков - HDD и, возможно, SATA SSD. Не рекомендуется для потребительских
SSD без конденсаторов, так как O_SYNC сбрасывает кэш диска при каждой записи.
## cached_io_meta
- Тип: булево (да/нет)
- Значение по умолчанию: false
Читать и записывать *метаданные* через системный кэш Linux. Может улучшить
скорость чтения, если у вас медленные диски, и только если контрольные суммы
включены, а параметр [inmemory_metadata](#inmemory_metadata) отключён, так
как в этом случае блоки метаданных читаются с диска при каждом запросе чтения
для проверки контрольных сумм и их кэширование может снизить дополнительную
нагрузку на диск.
Абсолютно бессмысленно включать данный параметр, если параметр
inmemory_metadata включён (по умолчанию это так), и также вероятно
бессмысленно включать его, если не включены контрольные суммы, так как в
этом случае блоки метаданных читаются с диска только во время сброса
журнала.
Если одно и то же устройство используется для данных и метаданных, включение
[cached_io_data](#cached_io_data) также включает данный параметр, при
условии, что он не отключён явным образом.
## cached_io_journal
- Тип: булево (да/нет)
- Значение по умолчанию: false
Читать и записывать *журнал* через системный кэш Linux. Может улучшить
скорость чтения, если параметр [inmemory_journal](#inmemory_journal)
отключён.
Если одно и то же устройство используется для метаданных и журнала,
включение [cached_io_meta](#cached_io_meta) также включает данный
параметр, при условии, что он не отключён явным образом.
## journal_sector_buffer_count
- Тип: целое число

View File

@ -244,7 +244,8 @@
Option 3 is recommended for SSD+HDD setups (because metadata SSDs will handle
extra reads without any performance drop) and also *maybe* for NVMe all-flash
setups when you don't have enough RAM (because NVMe drives have plenty
of read iops to spare).
of read iops to spare). [cached_io_meta](osd.en.md#cached_io_meta) may also
help to improve performance in this case for SSD+HDD setups.
info_ru: |
Размер блока расчёта контрольных сумм.
@ -275,3 +276,5 @@
без снижения производительности. Также вариант 3 *может* рекомендоваться
для All-Flash кластеров на основе NVMe-дисков, когда памяти НЕ достаточно,
потому что NVMe-диски имеют огромный запас производительности по чтению.
Также улучшить производительность для SSD+HDD кластеров в данном случае
может помочь параметр [cached_io_meta](osd.ru.md#cached_io_meta).

View File

@ -260,6 +260,73 @@
достаточно 16- или 32-мегабайтного журнала. Однако в теории отключение
параметра может оказаться полезным для гибридных OSD (HDD+SSD) с большими
журналами, расположенными на быстром по сравнению с HDD устройстве.
- name: cached_io_data
type: bool
default: false
info: |
Read and write *data* through Linux page cache, i.e. use a file descriptor
opened with O_SYNC, but without O_DIRECT for I/O. May improve read
performance for hot data and slower disks - HDDs and maybe SATA SSDs.
Not recommended for desktop SSDs without capacitors because O_SYNC flushes
disk cache on every write.
info_ru: |
Читать и записывать *данные* через системный кэш Linux (page cache), то есть,
использовать для данных файловый дескриптор, открытый без флага O_DIRECT, но
с флагом O_SYNC. Может улучшить скорость чтения для относительно медленных
дисков - HDD и, возможно, SATA SSD. Не рекомендуется для потребительских
SSD без конденсаторов, так как O_SYNC сбрасывает кэш диска при каждой записи.
- name: cached_io_meta
type: bool
default: false
info: |
Read and write *metadata* through Linux page cache. May improve read
performance only if your drives are relatively slow (HDD, SATA SSD), and
only if checksums are enabled and [inmemory_metadata](#inmemory_metadata)
is disabled, because in this case metadata blocks are read from disk
on every read request to verify checksums and caching them may reduce this
extra read load.
Absolutely pointless to enable with enabled inmemory_metadata because all
metadata is kept in memory anyway, and likely pointless without checksums,
because in that case, metadata blocks are read from disk only during journal
flushing.
If the same device is used for data and metadata, enabling [cached_io_data](#cached_io_data)
also enables this parameter, given that it isn't turned off explicitly.
info_ru: |
Читать и записывать *метаданные* через системный кэш Linux. Может улучшить
скорость чтения, если у вас медленные диски, и только если контрольные суммы
включены, а параметр [inmemory_metadata](#inmemory_metadata) отключён, так
как в этом случае блоки метаданных читаются с диска при каждом запросе чтения
для проверки контрольных сумм и их кэширование может снизить дополнительную
нагрузку на диск.
Абсолютно бессмысленно включать данный параметр, если параметр
inmemory_metadata включён (по умолчанию это так), и также вероятно
бессмысленно включать его, если не включены контрольные суммы, так как в
этом случае блоки метаданных читаются с диска только во время сброса
журнала.
Если одно и то же устройство используется для данных и метаданных, включение
[cached_io_data](#cached_io_data) также включает данный параметр, при
условии, что он не отключён явным образом.
- name: cached_io_journal
type: bool
default: false
info: |
Read and write *journal* through Linux page cache. May improve read
performance if [inmemory_journal](#inmemory_journal) is turned off.
If the same device is used for metadata and journal, enabling [cached_io_meta](#cached_io_meta)
also enables this parameter, given that it isn't turned off explicitly.
info_ru: |
Читать и записывать *журнал* через системный кэш Linux. Может улучшить
скорость чтения, если параметр [inmemory_journal](#inmemory_journal)
отключён.
Если одно и то же устройство используется для метаданных и журнала,
включение [cached_io_meta](#cached_io_meta) также включает данный
параметр, при условии, что он не отключён явным образом.
- name: journal_sector_buffer_count
type: int
default: 32

View File

@ -102,8 +102,9 @@ checks the device cache status on start and tries to disable cache for SATA/SAS
If it doesn't succeed it issues a warning in the system log.
You can also pass other OSD options here as arguments and they'll be persisted
to the superblock: max_write_iodepth, max_write_iodepth, min_flusher_count,
max_flusher_count, inmemory_metadata, inmemory_journal, journal_sector_buffer_count,
in the superblock: cached_io_data, cached_io_meta, cached_io_journal,
inmemory_metadata, inmemory_journal, max_write_iodepth,
min_flusher_count, max_flusher_count, journal_sector_buffer_count,
journal_no_same_sector_overwrites, throttle_small_writes, throttle_target_iops,
throttle_target_mbs, throttle_target_parallelism, throttle_threshold_us.
See [Runtime OSD Parameters](../config/osd.en.md) for details.

View File

@ -103,8 +103,9 @@ vitastor-disk - инструмент командной строки для уп
это не удаётся, в системный журнал выводится предупреждение.
Вы можете передать данной команде и некоторые другие опции OSD в качестве аргументов
и они тоже будут сохранены в суперблок: max_write_iodepth, max_write_iodepth, min_flusher_count,
max_flusher_count, inmemory_metadata, inmemory_journal, journal_sector_buffer_count,
и они тоже будут сохранены в суперблок: cached_io_data, cached_io_meta,
cached_io_journal, inmemory_metadata, inmemory_journal, max_write_iodepth,
min_flusher_count, max_flusher_count, journal_sector_buffer_count,
journal_no_same_sector_overwrites, throttle_small_writes, throttle_target_iops,
throttle_target_mbs, throttle_target_parallelism, throttle_threshold_us.
Читайте об этих параметрах подробнее в разделе [Изменяемые параметры OSD](../config/osd.ru.md).

View File

@ -45,6 +45,13 @@ void blockstore_disk_t::parse_config(std::map<std::string, std::string> & config
meta_block_size = parse_size(config["meta_block_size"]);
bitmap_granularity = parse_size(config["bitmap_granularity"]);
meta_format = stoull_full(config["meta_format"]);
cached_io_data = config["cached_io_data"] == "true" || config["cached_io_data"] == "yes" || config["cached_io_data"] == "1";
cached_io_meta = cached_io_data && (meta_device == data_device || meta_device == "") &&
config.find("cached_io_meta") == config.end() ||
config["cached_io_meta"] == "true" || config["cached_io_meta"] == "yes" || config["cached_io_meta"] == "1";
cached_io_journal = cached_io_meta && (journal_device == meta_device || journal_device == "") &&
config.find("cached_io_journal") == config.end() ||
config["cached_io_journal"] == "true" || config["cached_io_journal"] == "yes" || config["cached_io_journal"] == "1";
if (config["data_csum_type"] == "crc32c")
{
data_csum_type = BLOCKSTORE_CSUM_CRC32C;
@ -267,7 +274,7 @@ static void check_size(int fd, uint64_t *size, uint64_t *sectsize, std::string n
void blockstore_disk_t::open_data()
{
data_fd = open(data_device.c_str(), O_DIRECT|O_RDWR);
data_fd = open(data_device.c_str(), (cached_io_data ? O_SYNC : O_DIRECT) | O_RDWR);
if (data_fd == -1)
{
throw std::runtime_error("Failed to open data device "+data_device+": "+std::string(strerror(errno)));
@ -292,9 +299,9 @@ void blockstore_disk_t::open_data()
void blockstore_disk_t::open_meta()
{
if (meta_device != data_device)
if (meta_device != data_device || cached_io_meta != cached_io_data)
{
meta_fd = open(meta_device.c_str(), O_DIRECT|O_RDWR);
meta_fd = open(meta_device.c_str(), (cached_io_meta ? O_SYNC : O_DIRECT) | O_RDWR);
if (meta_fd == -1)
{
throw std::runtime_error("Failed to open metadata device "+meta_device+": "+std::string(strerror(errno)));
@ -304,7 +311,7 @@ void blockstore_disk_t::open_meta()
{
throw std::runtime_error("meta_offset exceeds device size = "+std::to_string(meta_device_size));
}
if (!disable_flock && flock(meta_fd, LOCK_EX|LOCK_NB) != 0)
if (!disable_flock && meta_device != data_device && flock(meta_fd, LOCK_EX|LOCK_NB) != 0)
{
throw std::runtime_error(std::string("Failed to lock metadata device: ") + strerror(errno));
}
@ -330,15 +337,15 @@ void blockstore_disk_t::open_meta()
void blockstore_disk_t::open_journal()
{
if (journal_device != meta_device)
if (journal_device != meta_device || cached_io_journal != cached_io_meta)
{
journal_fd = open(journal_device.c_str(), O_DIRECT|O_RDWR);
journal_fd = open(journal_device.c_str(), (cached_io_journal ? O_SYNC : O_DIRECT) | O_RDWR);
if (journal_fd == -1)
{
throw std::runtime_error("Failed to open journal device "+journal_device+": "+std::string(strerror(errno)));
}
check_size(journal_fd, &journal_device_size, &journal_device_sect, "journal device");
if (!disable_flock && flock(journal_fd, LOCK_EX|LOCK_NB) != 0)
if (!disable_flock && journal_device != meta_device && flock(journal_fd, LOCK_EX|LOCK_NB) != 0)
{
throw std::runtime_error(std::string("Failed to lock journal device: ") + strerror(errno));
}

View File

@ -31,6 +31,8 @@ struct blockstore_disk_t
uint32_t csum_block_size = 4096;
// By default, Blockstore locks all opened devices exclusively. This option can be used to disable locking
bool disable_flock = false;
// Use Linux page cache for reads and writes, i.e. open FDs with O_SYNC instead of O_DIRECT
bool cached_io_data = false, cached_io_meta = false, cached_io_journal = false;
int meta_fd = -1, data_fd = -1, journal_fd = -1;
uint64_t meta_offset, meta_device_sect, meta_device_size, meta_len, meta_format = 0;

View File

@ -74,8 +74,9 @@ static const char *help_text =
" If it doesn't succeed it issues a warning in the system log.\n"
" \n"
" You can also pass other OSD options here as arguments and they'll be persisted\n"
" to the superblock: max_write_iodepth, max_write_iodepth, min_flusher_count,\n"
" max_flusher_count, inmemory_metadata, inmemory_journal, journal_sector_buffer_count,\n"
" in the superblock: cached_io_data, cached_io_meta, cached_io_journal,\n"
" inmemory_metadata, inmemory_journal, max_write_iodepth,\n"
" min_flusher_count, max_flusher_count, journal_sector_buffer_count,\n"
" journal_no_same_sector_overwrites, throttle_small_writes, throttle_target_iops,\n"
" throttle_target_mbs, throttle_target_parallelism, throttle_threshold_us.\n"
"\n"

View File

@ -8,6 +8,9 @@
int disk_tool_t::prepare_one(std::map<std::string, std::string> options, int is_hdd)
{
static const char *allow_additional_params[] = {
"cached_io_data",
"cached_io_meta",
"cached_io_journal",
"max_write_iodepth",
"max_write_iodepth",
"min_flusher_count",
@ -116,6 +119,7 @@ int disk_tool_t::prepare_one(std::map<std::string, std::string> options, int is_
try
{
dsk.parse_config(options);
dsk.cached_io_data = dsk.cached_io_meta = dsk.cached_io_journal = false;
dsk.open_data();
dsk.open_meta();
dsk.open_journal();
@ -479,6 +483,7 @@ int disk_tool_t::get_meta_partition(std::vector<vitastor_dev_info_t> & ssds, std
{
blockstore_disk_t dsk;
dsk.parse_config(options);
dsk.cached_io_data = dsk.cached_io_meta = dsk.cached_io_journal = false;
dsk.open_data();
dsk.open_meta();
dsk.open_journal();

View File

@ -91,6 +91,7 @@ int disk_tool_t::resize_parse_params()
try
{
dsk.parse_config(options);
dsk.cached_io_data = dsk.cached_io_meta = dsk.cached_io_journal = false;
dsk.open_data();
dsk.open_meta();
dsk.open_journal();