Ceph集群性能优化介绍

2023-12-14 18:11:58

1.集群硬件配置

典型硬件资源配置建议：

组件	CPU	内存	网络	存储空间
Monitor	1vCore	2GB	1x 1GbE+ NICs	单个Mon 10GB+
OSD	1vCore	BlueStore后端，单个OSD 至少3 GB。裸容量每增加1 TB，则内存相应增加1 GB	1x 1GbE+ NICs (建议10GbE+)	一个OSD 对应一块独立的硬盘

public network和cluster network 分开。
操作系统、OSD data、OSD 日志分别使用独立的硬盘，使整体吞吐量最大化。
一般，建议单OSD 分配4GB以上的内存，多小对象或有大对象场景下对性能有提升。不建议低于2GB。
对于OSD 除显式分配的内存外，还会多约20%的额外内存开销，需要考虑到。

对于采用的BlueStore的Ceph，将SSD 用在合适的地方一般可以显著提升性能：

OSD 日志建议使用SSD。如果采用bluestore，则建议裸容量配比—— block : block.db : block.wal = 100:1:1，后两者建议采用SSD或NVMe SSD。
采用cache-tiering，其中cache pool 采用SSD。
CephFS 的metadata pool 采用SSD。
RGW index pool 采用SSD。

2.常见性能影响因素

集群性能评估

根据采用的硬件和集群规模，应当对集群有个大致的性能估算。集群性能影响因素主要有：硬盘（单个硬盘的性能和硬盘总数）、网络性能、内存和CPU。其中前两个是估算集群整体性能的主要因素，而根据场景，性能主要是IOPS和带宽。
一般：

集群读取性能：

集群读取性能：W*n*μ，无论在FileStore还是BlueStore下
其中，
W: 单块裸盘读带宽
n: OSD数量
μ: 损耗系数 一般为0.7~0.8

集群写入性能：

集群写入性能：[(W*n)/WAF]*μ
W: 单块裸盘写入带宽
n: OSD数量
WAF: 写放大系数
μ: 损耗系数
X: 写入数据块大小(KiB)
N: 多副本Size大小
K: 纠删码K值
M: 纠删码M值
FileStore 5: 5KiB, FileStore中transaction元数据的数据量大小（推测值）
BlueStore 5: 5KiB, BlueStore中RocksDB的WAL数据大小（推测值）
BlueStore 20: 20KiB, BlueStore小文件写入时产生的Zero-filled数据块大小

经过对集群的性能评估，结合主要的影响因素，试着找出性能瓶颈的大方向。

常见性能优化点

排除硬件瓶颈的可能，则可以从常见的几项对照排查修改。

存储池的PG 数是否合理：一般，集群PGs总数 = (OSD总数 * 100 / 最大副本数)，具体可参考pgcal
网络带宽、单盘性能是整体性能的基础，需要评估影响整体性能的瓶颈。
monitor 采用3或5个即可。由于需要再monitor之间做数据同步，过多的monitor 会影响性能。
建议Ceph 集群和其他系统独立部署，以免资源抢占影响性能，且混合部署影响troubleshooting。

3.使用Cache-tiering

使用缓存分层，可以根据需求在热层和冷层之间自动迁移数据，从而提高群集的性能。
采用的cache-tiering的前提是要搞清业务场景，因为cache-tiering 是工作负载相关的，不合适的场景匹配不合适的缓存模式（cache mode）反而会让整体性能下降。

write-back：Ceph 客户端写数据至cache tier，随后会将数据迁移至storage tier。客户端读取数据也是直接读取cache tier，若cache tier 没有会从storage tier 中获取并迁移至cache tier。客户端的读写始终不直接跟storage tier 关联。这种模式适用于可变数据的存储访问。
readproxy：使用已存在与cache tier 内的对象, 如果cache tier 内无该对象则会将请求代理至storage tier。
readonly：cache tier 仅接受读操作，写操作都会指向storage tier，预读取的对象会被迁移至cache tier，一定条件下会被迁移出cache tier。这种模式不保证一致性，读取的数据可能是过期的，适用于不变数据的存储访问。
none：完全disable cache tiering。

cache-tiering 配置流程

首先，除storage pool 外，需要创建一个全SSD 的cache pool（通过修改 crushmap）。
根据实际场景：

数据对象是更偏向不变对象还是可变对象，决定采用什么缓存模式（cache-mode）；
根据客户端负载情况，设置和调整缓存池的参数（大小、数量等）；
其他诸如cache age、target size 等参数。

必要操作步骤：
1）关联cache pool 和后端存储池：ceph osd tier add

2）设置cache-mode：ceph osd tier cache-mode writeback

3）将原storage pool的流量指向cache pool：ceph osd tier set-overlay

4）必要的缓存阈值设置，所有的请求在达到target_max_bytes 或target_max_objects 设定值时会被阻塞

ceph osd pool set target_max_bytes {#bytes}
ceph osd pool set target_max_objects {#objects}

4.Damons 相关配置优化

常见配置优化项及建议值，根据实际场景可再做调整。
默认应将RGW Cache 和RBD cache打开。

OSD

osd_scrub_begin_hour = 1 #根据业务实际设置在非业务时间scrub
osd_scrub_end_hour = 5
osd_recovery_op_priority = 3
osd_client_op_priority = 63
osd_recovery_max_active = 10
osd_recovery_sleep = 0
osd_max_backfills = 10

RGW（对象存储）

rgw_cache_enabled = true # 开启RGW cache
rgw_thread_pool_size = 2000
rgw_cache_lru_size = 20000
rgw_num_rados_handles = 128

RBD（块存储）

rbd_cache_enabled = true # 开启RBD cache
rbd_cache_size = 268435456
rbd_cache_max_dirty = 134217728
rbd_cache_max_dirty_age = 5

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