Planificación del rendimiento

Esta sección describe las estrategias para lograr el mejor rendimiento posible mediante el administrador LVM. Aborda los siguientes temas:

Factores de rendimiento generales

Los siguientes factores afectan al rendimiento general del sistema, pero no necesariamente al rendimiento del administrador LVM.

Uso de la memoria

La cantidad de memoria que emplea el administrador LVM se basa en los valores utilizados durante el tiempo de creación del grupo de volúmenes y en el número de volúmenes lógicos abiertos. La parte más grande de la memoria del LVM se utiliza para las asignaciones de extensiones. La memoria utilizada es proporcional al número máximo de volúmenes físicos multiplicado por el número máximo de extensiones físicas para cada volumen físico de cada grupo de volúmenes.

El resto de los factores que pueden preocuparle en relación con los parámetros de memoria son el crecimiento previsto del sistema y el número de volúmenes lógicos necesarios. Puede definir los parámetros máximos del grupo de volúmenes exactamente en los valores que se requieren actualmente en el sistema. No obstante, si desea extender el grupo de volúmenes con otro disco (o quizás sustituir un disco por otro disco más grande), deberá utilizar el comando vgmodify.

Uso de la CPU

En comparación con el caso de los sistemas que no son LVM, no se ha observado ningún impacto importante en el uso de la CPU del sistema (analizando el tiempo de inactividad).

Con el administrador LVM, es necesario que los ciclos de CPU adicionales realicen operaciones de caché de coherencia de escritura reflejada, lo que es la única opción configurable que afecta al uso de la CPU.

Uso del espacio en disco

LVM reserva parte del espacio en disco de cada volumen físico para sus propios metadatos. La cantidad de espacio utilizado es proporcional a los valores máximos utilizados en el momento de la creación del grupo de volúmenes.

Factores de rendimiento internos

Los siguientes factores afectan directamente al rendimiento de E/S a través del administrador LVM.

Directiva de planificación

La directiva de planificación sólo es significativa con la creación de reflejos. Al crear reflejos, la directiva de planificación secuencial requiere más tiempo para realizar escrituras en proporción al número de reflejos. Por ejemplo, un volumen lógico con tres copias de datos requiere tres veces más tiempo para realizar una escritura utilizando la directiva de planificación secuencial que la directiva paralela. Las solicitudes de lectura se dirigen siempre a un solo dispositivo. En el marco de la directiva de planificación paralela, el administrador LVM dirige cada solicitud de lectura al dispositivo que esté menos ocupado. En el marco de la directiva de planificación secuencial, el administrador LVM dirige todas las solicitudes de lectura al dispositivo que se muestra a la izquierda de una salida del comando lvdisplay –v.

Caché de coherencia de escritura reflejada

El propósito de la caché de coherencia de escritura reflejada (MWC) es proporcionar una lista de zonas reflejadas que pueden estar desincronizadas. Cuando se activa un grupo de volúmenes, el administrador LVM copia todas las zonas con una entrada en la caché de coherencia de escritura reflejada desde una de las copias correctas al resto de las copias. Este proceso garantiza la coherencia de los reflejos, pero no la calidad de los datos.

En cada solicitud de escritura a un volumen lógico reflejado que utiliza la caché de escritura reflejada, el administrador LVM introduce potencialmente una escritura de disco serie adicional para mantener la caché de escritura reflejada. Que se produzca esta situación depende del grado de aleatoriedad de los accesos.

Cuanto más aleatorios sean los accesos, mayor probabilidad habrá de errar la caché de escritura reflejada. Obtener una entrada de caché de escritura reflejada puede implicar esperar a que haya una disponible. Si la E/S en curso utiliza actualmente todas las entradas de la caché de escritura reflejada, es posible que una solicitud dada tenga que esperar en una cola de solicitudes hasta que haya una entrada disponible.

Otra consideración sobre el rendimiento en relación con los volúmenes lógicos reflejados es el método para armonizar las incoherencias entre las copias espejo después de un bloqueo del sistema. Se dispone de dos métodos de resincronización: recuperación de la coherencia del reflejo (MCR) y ninguno. Que se utilice o no la caché de escritura reflejada depende de qué aspecto del rendimiento del sistema sea más importante para el entorno: el tiempo de ejecución o el tiempo de recuperación.

Por ejemplo, un cliente que utiliza la creación de reflejos en un sistema de base de datos puede elegir «ninguno» para el volumen lógico de base de datos debido a que el mecanismo de registro de la base de datos ya ofrece recuperación de la coherencia. El volumen lógico utilizado para el registro utiliza la caché de escritura reflejada, si el tiempo de recuperación rápido es un problema, o la recuperación de la coherencia del reflejo, si se necesita un mayor rendimiento del tiempo de ejecución. Un archivo de registro de base de datos normalmente lo utiliza un proceso y es de acceso secuencial, lo que implica que experimenta poco deterioro del rendimiento mediante la caché de escritura reflejada debido a que es la caché la que se ve afectada la mayoría del tiempo.

Expansión de disco

Para las áreas del disco que varios procesos utilizan más intensivamente, HP recomienda extender el espacio de datos de esta zona del disco por la mayor cantidad de volúmenes físicos posible.

Número de grupos de volúmenes

El número de grupos de volúmenes se relaciona directamente con los problemas de caché de escritura reflejada. Puesto que sólo existe una caché de escritura reflejada para cada grupo de volúmenes, el espacio en disco utilizado para muchas solicitudes de escritura aleatorias y pequeñas debe, si es posible, mantenerse en grupos de volúmenes diferentes cuando se utiliza la caché de escritura reflejada. Ésta es la única consideración relativa al rendimiento que afecta a la decisión sobre el número de grupos de volúmenes.

Grupos de volúmenes físicos

Este factor se puede utilizar para aplicar la separación de distintas copias espejo en los canales de E/S. Los grupos de volúmenes físicos se deben definir. Este factor aumenta la disponibilidad disminuyendo los puntos únicos de error y ofrece un rendimiento de E/S más rápido ya que existe menos conflicto al nivel de hardware.

Por ejemplo, en un sistema con varios dispositivos de disco en cada tarjeta y varias tarjetas en cada convertidor de bus, cree grupos de volúmenes físicos de modo que todos los discos desconectados de un convertidor de disco estén en un grupo y todos los discos del otro estén en otro grupo. Esta configuración garantiza que todos los reflejos se creen con dispositivos a los que se obtiene acceso a través de rutas de E/S diferentes.

Aumento del rendimiento mediante la creación de bandas en discos

La creación de bandas en discos distribuye lógicamente los bloques de datos contiguos (por ejemplo, trozos del mismo archivo) por varios discos, lo que agiliza el rendimiento de E/S de los archivos grandes cuando se leen y graban secuencialmente (aunque no necesariamente cuando el acceso es aleatorio).

El inconveniente de la creación de bandas en discos es que la pérdida de un solo disco puede conllevar el deterioro de muchos archivos porque los archivos se extienden expresamente por dos o más discos.

Baraje la posibilidad de utilizar la creación de bandas en discos en los sistemas de archivos en que se almacenen archivos grandes, si dichos archivos en general se leen y graban secuencialmente, y el rendimiento de E/S reviste importancia.

Al utilizar la creación de bandas en discos, se crea un volumen lógico que abarca varios discos, lo que conlleva la implantación de bloques sucesivos de datos en las extensiones lógicas de discos diferentes. Por ejemplo, un volumen lógico seccionado en tres partes tiene los datos asignados en tres discos, almacenándose en cada uno de ellos un bloque de datos que representa un tercio del total. Al tamaño de cada uno de estos bloques se alude como el tamaño de la banda del volumen lógico. El tamaño de la banda (en K) debe ser una potencia de dos dentro del intervalo de 4 a 32768 para un grupo de volúmenes de la versión 1.0 y una potencia de dos dentro del intervalo de 4 a 262144 para un grupo de volúmenes de la versión 2.0.

La creación de bandas en discos puede aumentar el rendimiento de las aplicaciones que leen y graban archivos grandes de acceso secuencial. El acceso a los datos se obtiene simultáneamente a través de varios discos, lo que implica una disminución del tiempo necesario en comparación con la misma operación en un solo disco. Si todos los discos configurados en bandas tienen sus propias controladoras, cada uno de ellos tiene capacidad para procesar datos simultáneamente.

Para administrar los volúmenes lógicos seccionados, se utilizan comandos estándar. Por ejemplo, los comandos lvcreate, diskinfo, newfs, fsck y mount funcionan en su totalidad con volúmenes lógicos seccionados.

Las siguientes pautas, que en su mayoría se aplican al uso de discos LVM, se emplean en los volúmenes lógicos seccionados por motivos de rendimiento:

El mejor rendimiento se obtiene de un volumen lógico seccionado que abarque discos parecidos. Cuanto más coincidan los discos en cuanto a velocidad, capacidad y tipo de interface, mejor será el rendimiento. Al crear bandas en varios discos de velocidades diversas, el rendimiento no sobrepasa en velocidad al disco más lento.
Si tiene más de una tarjeta de interface o bus al que puede conectar discos, distribuya los discos tan equitativamente como sea posible entre dichas tarjetas o buses. Es decir, cada tarjeta de interface o bus debe tener asociado aproximadamente el mismo número de discos. El mejor rendimiento de E/S se obtiene al utilizar más de un bus e intercalar las bandas del volumen lógico. Por ejemplo, si tiene dos buses con dos discos en cada bus, ordene los discos de modo que el disco 1 esté en el bus 1, el disco 2 esté en el bus 2, el disco 3 esté en el bus 1 y el disco 4 esté en el 2, según se ilustra en la Figura 2-2.
Figura 2-2 Intercalación de discos en buses
Aumentar el número de discos es posible que no mejore el rendimiento debido a que la eficacia máxima que se puede obtener al combinar discos en un volumen lógico seccionado está limitada por el rendimiento máximo del propio sistema de archivos y de los buses a los que estén asociados los discos.
La creación de bandas en discos resulta muy beneficiosa para las aplicaciones con pocos usuarios y transferencias secuenciales grandes. No obstante, las aplicaciones que muestran E/S pequeñas, concurrentes y aleatorias (como una base de datos), con frecuencia no experimentan ningún aumento del rendimiento a través de la creación de bandas en discos. Supongamos que tiene cuatro discos con un tamaño de banda de 512 bytes. Cada solicitud de 2K se envía a todos los discos. Una solicitud de 2K se completa en aproximadamente el mismo tiempo cuando se ha seccionado el disco. Sin embargo, varias solicitudes de 2K se procesan en serie ya que todos los discos deben buscar cada solicitud. En el sistema no seccionado, el rendimiento puede realmente ser mejor debido a que cada disco puede atender solicitudes independientes en paralelo.

Definición de un tamaño de banda óptimo

El tamaño de la banda del volumen lógico identifica el tamaño de cada uno de los bloques de datos que componen la banda. Puede definir el tamaño de la banda en una potencia de dos dentro del intervalo de 4 a 32768 para un grupo de volúmenes de la versión 1.0 o en una potencia de dos dentro del intervalo de 4 a 262144 para un grupo de volúmenes de la versión 2.0. El valor por defecto es 8192.




	NOTA: El tamaño de la banda de un volumen lógico no está relacionado con el tamaño del sector físico de un disco, que normalmente es de 512 bytes.

El uso previsto del volumen lógico seccionado determina el tamaño de la banda que se le asigne.

Para obtener los mejores resultados, observe estas pautas:

Si prevé utilizar el volumen lógico seccionado para un sistema de archivos HFS, seleccione el tamaño de la banda que refleje más fielmente el tamaño de bloque del sistema de archivos. El comando newfs permite especificar un tamaño de bloque al crear el sistema de archivos y proporciona un tamaño de bloque por defecto de 8 K para HFS.
Si prevé utilizar el volumen lógico seccionado como espacio de intercambio, defina el tamaño de la banda en 16 K para obtener el mejor rendimiento. Para obtener más información sobre la configuración de espacio de intercambio, consulte la sección «Administración de los volúmenes lógicos de intercambio».
Si prevé utilizar el volumen lógico seccionado como una partición de datos sin formato (por ejemplo, para una aplicación de base de datos que emplee directamente el dispositivo), el tamaño de la banda debe ser igual o mayor que el tamaño de E/S de la aplicación.

Es posible que tenga que experimentar hasta establecer el tamaño óptimo de la banda para su caso concreto. Para cambiar el tamaño de la banda, vuelva a crear el volumen lógico.

Interacciones entre la creación de reflejos y la creación de bandas

La creación de reflejos de un volumen lógico seccionado mejora el rendimiento de lectura de E/S del mismo modo que lo hace para un volumen lógico no seccionado. Las solicitudes de E/S de lectura simultáneas y enfocadas a una sola extensión lógica son atendidas por dos o tres volúmenes físicos diferentes en lugar de uno. Un volumen lógico seccionado y reflejado sigue una directiva de asignación estricta, es decir, los datos se reflejan siempre en volúmenes físicos diferentes.

Aumento del rendimiento mediante la separación de canales de E/S

La separación de canales de E/S es un enfoque de la configuración del administrador LVM que requiere que las copias espejo de los datos residan en discos LVM a los que se obtiene acceso a través de adaptadores de bus host (HBA) independientes y cables. La separación de canales de E/S consigue mayor disponibilidad y mejor rendimiento reduciendo el número de puntos únicos de posible error de hardware. Si refleja datos en dos discos separados, pero a través de una tarjeta, el sistema puede dar error si la tarjeta da error.

Puede separar canales de E/S en un sistema con varios adaptadores de bus host y un solo bus, mediante la creación de reflejos de discos en distintos adaptadores de bus host. Puede garantizar aún más la separación de canales estableciendo una directiva denominada asignación GVF estricta, que requiere reflejar las extensiones lógicas en grupos de volúmenes físicos independientes. Los grupos de volúmenes físicos son subgrupos de los volúmenes físicos dentro de un grupo de volúmenes.

Un archivo ASCII, /etc/lvmpvg, contiene toda la información de asignación para el grupo de volúmenes físicos, aunque la asignación no se registra en el disco. Los grupos de volúmenes físicos no disponen de una convención de nomenclatura fija; puede denominarlos PVG0, PVG1, etcétera. El archivo /etc/lvmpvg se crea y actualiza utilizando los comandos vgcreate, vgextend y vgreduce, aunque puede modificar el archivo con un editor de texto.

La separación de canales de E/S es útil para las bases de datos, puesto que aumenta la disponibilidad (LVM tiene más flexibilidad al leer los datos en la extensión lógica más accesible), lo que implica un mejor rendimiento. Si define los grupos de volúmenes físicos para abarcar dispositivos de E/S, se asegura contra la pérdida de datos incluso si un adaptador de bus host da error.

Al utilizar los grupos de volúmenes físicos, baraje la posibilidad de utilizar una directiva de asignación de GVF estricta para los volúmenes lógicos.