Ceph分布式存储实践应用之Ceph性能调优

Z时代
2024-01-10
分类：综合

1. 系统配置调优

设置磁盘的预读缓存

echo "8192" > /sys/block/sda/queue/read_ahead_kb

设置系统的进程数量
```
echo 4194303 > /proc/sys/kernel/pid_max
```

调整CPU性能
注意：虚拟机和部分硬件CPU可能不支持调整。
1）确保安装了内核调整工具：
```
yum -y install kernel-tools
```
2）调整为性能模式
可以针对每个核心做调整：
```
echo performance > /sys/devices/system/cpu/cpu${i}/cpufreq/scaling_governor
```
或者通过CPU工具进行调整：
```
cpupower frequency-set -g performance
```
支持五种运行模式调整：
performance ：只注重效率，将CPU频率固定工作在其支持的最高运行频率上，该模式是对系统高性能的最大追求。
powersave：将CPU频率设置为最低的所谓“省电”模式，CPU会固定工作在其支持的最低运行频率上，该模式是对系统低功耗的最大追求。
userspace：系统将变频策略的决策权交给了用户态应用程序，并提供相应接口供用户态应用程序调节CPU 运行频率使用。
ondemand: 按需快速动态调整CPU频率，一有cpu计算量的任务，就会立即达到最大频率运行，等执行完毕就立即回到最低频率。
conservative：它是平滑地调整CPU频率，频率的升降是渐变式的, 会自动在频率上下限调整，和ondemand模式的主要区别在于它会按需渐进式分配频率，而不是一味追求最高频率.。
1. 部分硬件可能不支持，调整会出现如下错误：
```
[root@CENTOS7-1 ~]# cpupower frequency-set -g performance
Setting cpu: 0
Error setting new values. Common errors:
- Do you have proper administration rights? (super-user?)
- Is the governor you requested available and modprobed?
- Trying to set an invalid policy?
- Trying to set a specific frequency, but userspace governor is not available,
   for example because of hardware which cannot be set to a specific frequency
   or because the userspace governor isn"t loaded?
```

优化网络参数

修改配置文件：

vi /etc/sysctl.d/ceph.conf

配置内容：

net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 16384 16777216
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_max = 16777216

执行生效：

sysctl -p /etc/sysctl.d/ceph.conf

2. Ceph集群优化配置

Ceph的主要配置参数
FILESTORE配置参数：
参数名
描述
默认值
建议值
filestore xattr use omap
为XATTRS使用object map，EXT4文件系统时使用，XFS或者btrfs也可以使用
false
true
filestore max sync interval
从日志到数据盘最大同步间隔(seconds)
5
15
filestore min sync interval
从日志到数据盘最小同步间隔(seconds)
0.1
10
filestore queue max ops
数据盘最大接受的操作数
500
25000
filestore queue max bytes
数据盘一次操作最大字节数(bytes)
100 << 20
10485760
filestore queue committing max ops
数据盘能够commit的操作数
500
5000
filestore queue committing max bytes
数据盘能够commit的最大字节数(bytes)
100 << 20
10485760000
ilestore op threads
并发文件系统操作数
2
32
journal 配置参数：
参数名
描述
默认值
建议值
osd journal size
OSD日志大小(MB)
5120
20000
journal max write bytes
journal一次性写入的最大字节数(bytes)
10 << 20
1073714824
journal max write entries
journal一次性写入的最大记录数
100
10000
journal queue max ops
journal一次性最大在队列中的操作数
500
50000
journal queue max bytes
journal一次性最大在队列中的字节数(bytes)
10 << 20
10485760000
osd config tuning 配置参数：
参数名
描述
默认值
建议值
osd max write size
OSD一次可写入的最大值(MB)
90
512
osd client message size cap
客户端允许在内存中的最大数据(bytes)
524288000
2147483648
osd deep scrub stride
在Deep Scrub时候允许读取的字节数(bytes)
524288
131072
osd op threads
OSD进程操作的线程数
2
8
osd disk threads
OSD密集型操作例如恢复和Scrubbing时的线程
1
4
osd map cache size
保留OSD Map的缓存(MB)
500
1024
osd map cache bl size
OSD进程在内存中的OSD Map缓存(MB)
50
128
osd - recovery tuning 配置参数：
参数名
描述
默认值
建议值
osd recovery op priority
恢复操作优先级，取值1-63，值越高占用资源越高
10
4
osd recovery max active
同一时间内活跃的恢复请求数
15
10
osd max backfills
一个OSD允许的最大backfills数
10
4
osd - client tuning 配置参数：
参数名
描述
默认值
建议值
rbd cache
RBD缓存
true
true
rbd cache size
RBD缓存大小(bytes)
33554432
268435456
rbd cache max dirty
缓存为write-back时允许的最大dirty字节数(bytes)，如果为0，使用write-through
25165824
134217728
rbd cache max dirty age
在被刷新到存储盘前dirty数据存在缓存的时间(seconds)
1
5

优化配置示例

[global]#全局设置 fsid = xxxxxxxxxxxxxxx #集群标识ID mon initial members = CENTOS7-1, CENTOS7-2, CENTOS7-3 #初始monitor (由创建monitor命令而定) mon host = 10.10.20.11,10.10.20.12,10.10.20.13 #monitor IP 地址 auth cluster required = cephx #集群认证 auth service required = cephx #服务认证 auth client required = cephx #客户端认证 osd pool default size = 2 #默认副本数设置默认是3 osd pool default min size = 1 #PG 处于 degraded 状态不影响其 IO 能力,min_size是一个PG能接受IO的最小副本数 public network = 10.10.20.0/24 #公共网络(monitorIP段) cluster network = 10.10.20.0/24 #集群网络 max open files = 131072 #默认0#如果设置了该选项，Ceph会设置系统的max open fds ############################################################## [mon] mon data = /var/lib/ceph/mon/ceph-$id mon clock drift allowed = 1 #默认值0.05 #monitor间的clock drift mon osd min down reporters = 13 #默认值1 #向monitor报告down的最小OSD数 mon osd down out interval = 600 #默认值300 #标记一个OSD状态为down和out之前ceph等待的秒数 ############################################################## [osd] osd data = /var/lib/ceph/osd/ceph-$id osd journal size = 20000 #默认5120 #osd journal大小 osd journal = /var/lib/ceph/osd/$cluster-$id/journal #osd journal 位置 osd mkfs type = xfs #格式化系统类型 osd max write size = 512 #默认值90 #OSD一次可写入的最大值(MB) osd client message size cap = 2147483648 #默认值100 #客户端允许在内存中的最大数据(bytes) osd deep scrub stride = 131072 #默认值524288 #在Deep Scrub时候允许读取的字节数(bytes) osd op threads = 16 #默认值2 #并发文件系统操作数 osd disk threads = 4 #默认值1 #OSD密集型操作例如恢复和Scrubbing时的线程 osd map cache size = 1024 #默认值500 #保留OSD Map的缓存(MB) osd map cache bl size = 128 #默认值50 #OSD进程在内存中的OSD Map缓存(MB) osd mount options xfs = "rw,noexec,nodev,noatime,nodiratime,nobarrier" #默认值rw,noatime,inode64 #Ceph OSD xfs Mount选项 osd recovery op priority = 2 #默认值10 #恢复操作优先级，取值1-63，值越高占用资源越高 osd recovery max active = 10 #默认值15 #同一时间内活跃的恢复请求数 osd max backfills = 4 #默认值10 #一个OSD允许的最大backfills数 osd min pg log entries = 30000 #默认值3000 #修建PGLog是保留的最大PGLog数 osd max pg log entries = 100000 #默认值10000 #修建PGLog是保留的最大PGLog数 osd mon heartbeat interval = 40 #默认值30 #OSD ping一个monitor的时间间隔（默认30s） ms dispatch throttle bytes = 1048576000 #默认值 104857600 #等待派遣的最大消息数 objecter inflight ops = 819200 #默认值1024 #客户端流控，允许的最大未发送io请求数，超过阀值会堵塞应用io，为0表示不受限 osd op log threshold = 50 #默认值5 #一次显示多少操作的log osd crush chooseleaf type = 0 #默认值为1 #CRUSH规则用到chooseleaf时的bucket的类型 filestore xattr use omap = true #默认false#为XATTRS使用object map，EXT4文件系统时使用，XFS或者btrfs也可以使用 filestore min sync interval = 10 #默认0.1#从日志到数据盘最小同步间隔(seconds) filestore max sync interval = 15 #默认5#从日志到数据盘最大同步间隔(seconds) filestore queue max ops = 25000 #默认500#数据盘最大接受的操作数 filestore queue max bytes = 1048576000 #默认100 #数据盘一次操作最大字节数(bytes filestore queue committing max ops = 50000 #默认500 #数据盘能够commit的操作数 filestore queue committing max bytes = 10485760000 #默认100 #数据盘能够commit的最大字节数(bytes) filestore split multiple = 8 #默认值2 #前一个子目录分裂成子目录中的文件的最大数量 filestore merge threshold = 40 #默认值10 #前一个子类目录中的文件合并到父类的最小数量 filestore fd cache size = 1024 #默认值128 #对象文件句柄缓存大小 filestore op threads = 32 #默认值2 #并发文件系统操作数 journal max write bytes = 1073714824 #默认值1048560 #journal一次性写入的最大字节数(bytes) journal max write entries = 10000 #默认值100 #journal一次性写入的最大记录数 journal queue max ops = 50000 #默认值50 #journal一次性最大在队列中的操作数 journal queue max bytes = 10485760000 #默认值33554432 #journal一次性最大在队列中的字节数(bytes) ############################################################## [client] rbd cache = true #默认值 true #RBD缓存 rbd cache size = 335544320 #默认值33554432 #RBD缓存大小(bytes) rbd cache max dirty = 134217728 #默认值25165824 #缓存为write-back时允许的最大dirty字节数(bytes)，如果为0，使用write-through rbd cache max dirty age = 30 #默认值1 #在被刷新到存储盘前dirty数据存在缓存的时间(seconds) rbd cache writethrough until flush = false #默认值true #该选项是为了兼容linux-2.6.32之前的virtio驱动，避免因为不发送flush请求，数据不回写 #设置该参数后，librbd会以writethrough的方式执行io，直到收到第一个flush请求，才切换为writeback方式。 rbd cache max dirty object = 2 #默认值0 #最大的Object对象数，默认为0，表示通过rbd cache size计算得到，librbd默认以4MB为单位对磁盘Image进行逻辑切分 #每个chunk对象抽象为一个Object；librbd中以Object为单位来管理缓存，增大该值可以提升性能 rbd cache target dirty = 235544320 #默认值16777216 #开始执行回写过程的脏数据大小，不能超过 rbd_cache_max_dirty

3. 调优最佳实践

MON建议
Ceph 集群的部署必须要正确规划，MON 性能对集群总体性能至关重要。MON 通常应位于专用节点上。为确保正确仲裁，MON 的数量应当为奇数。

OSD建议
每一个Ceph OSD 都具有日志。OSD 的日志和数据可能会放置于同一存储设备上。当写操作提交至 PG 中所有 OSD 的日志后，标志写操作已经完成。因此，更快的日志性能可以改进响应时间。
在典型的部署中，OSD 使用延迟较高的传统机械硬盘。为最大化效率，Ceph 建议将单独的低延迟 SSD 或 NVMe 设备用于 OSD 日志。管理员必须谨慎，不可将过多 OSD 日志放在同一设备上，因为这可能会成为性能瓶颈。应考虑以下SSD规格的影响：
- 受支持写入次数的平均故障间隔时间 (MTBF)
- IOPS 能力
- 数据传输速率
- 总线/SSD 耦合能力
Red Hat 建议每个 SATA SSD 设备不超过 6 个 OSD 日志，或者每个 NVMe 设备不超过 12 个 OSD 日志。

RBD建议
RBD块设备上的工作负载通常是 I/O 密集型负载，例如在 OpenStack 中虚拟机上运行的数据库。对于 RBD，OSD 日志应当位于 SSD 或 NVMe 设备上。对于后端存储，可以根据用于支持 OSD 的存储技术（即 NVMe SSD、SATA SSD 或 HDD），提供不同的服务级别。

对象网关建议
Ceph 对象网关上的工作负载通常是吞吐密集型负载。如果是音频和视频资料，可能会非常大。不过，bucket 索引池可能会显示更多的 I/O 密集型工作负载模式。管理员应当将这个池存储在 SSD 设备上。
Ceph 对象网关为每个 bucket 维护一个索引，Ceph 将这一索引存储在一个 RADOS 对象中。当 bucket 不断增长，数量巨大时（超过 100,000 个），索引性能会降低（因为只有一个 RADOS 对象参与所有索引操作）。
为此， Ceph 可以在多个 RADOS 对象或者是分片中保存大型索引。管理员可以通过在 ceph.conf 配置文件中设置 rgw_override_bucket_index_max_shards 配置参数来启用这项功能。此参数的建议值是 bucket 中预计对象数量除以 100,000。

CephFs建议
存放目录结构和其他索引的元数据池可能会成为 CephFS 的瓶颈。可以将 SSD 设备用于这个池。
每一个CephFS 元数据服务器 (MDS) 会维护一个内存中缓存，用于索引节点等不同种类的项目。Ceph 使用 mds_cache_memory_limit 配置参数限制这一缓存的大小。其默认值以绝对字节数表示，等于 1 GB，可以在需要时调优。

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Ceph分布式存储实践应用之Ceph性能调优

1. 系统配置调优

2. Ceph集群优化配置

3. 调优最佳实践

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