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Amplification d'écriture lourde ZFS en raison d'une fragmentation de l'espace libre

J'ai configuré ZFS RAID0 pour la base de données PostgreSQL. Le stockage et les instances sont dans les volumes AWS EC2 et EBS.

NAME   SIZE  ALLOC   FREE  EXPANDSZ   FRAG    CAP  DEDUP  HEALTH  ALTROOT
pgpool   479G   289G   190G         -    70%    60%  1.00x  ONLINE  -
  xvdf  59.9G  36.6G  23.3G         -    71%    61%
  xvdg  59.9G  34.7G  25.2G         -    70%    57%
  xvdh  59.9G  35.7G  24.2G         -    71%    59%
  xvdi  59.9G  35.7G  24.2G         -    71%    59%
  xvdj  59.9G  36.3G  23.6G         -    71%    60%
  xvdk  59.9G  36.5G  23.4G         -    71%    60%
  xvdl  59.9G  36.6G  23.3G         -    71%    61%
  xvdm  59.9G  36.6G  23.2G         -    71%    61%

Auparavant, le FRAG est à 80% sur la plupart des appareils et nous avons subi une lourde IOPS. Comme la capacité de la piscine est auparavant à 75% d'utilisation (400 Go), 10 Go supplémentaires à chaque dispositif (400 Go + 80 Go). Maintenant, le FRAG est réduit à 70%. Une métrique importante est que Ecrire IOPS est beaucoup moins moindre pour la même charge de travail maintenant.

enter image description here

Selon les métriques CloudWatch après l'augmentation de la taille de l'EBS, écrivez des iops drastiquement réduits à 1200 à 1400 iops de 4000 IOPS pour Master PG et réduit à 600 iops de 3000 IOPS pour esclave pg. J'ai soupçonné que cela soit dû à la manière dont FRAG amplifie les écritures comme expliqué dans la présente Réponse .

Nous avons mis recordsize=128K comme le compressratio est beaucoup mieux que recordsize=8K. Je pense que c'est due à plus haut recordsize, FRAG est accru rapidement et entraîne une amplification d'écriture et des iops d'écriture lourds. La diminution de la taille d'enregistrement empêcherait d'écrire une amplification ou tout autre problème qui me manque?

informations de base de données

PostgreSQL 9.6
Checkpoint Timeout: 10min
Total Databases: ~1100
Tables / DB: ~1300
Files / DB: ~6000 to 8000 (1300 Tables + Indexes + Toast)
Total Files for All DBs: ~7.7m

En moyenne pour toutes les 5 minutes, ~ 60000 à 70000 fichiers (tableaux + index + pain grillé) seraient affectés (selon le journal d'achèvement du point de contrôle Postgres). Donc, tout réglage doit être fait concernant l'énorme nombre de fichiers? Ou au moins ce que j'espère que c'est la raison pour laquelle la différence drastique dans les IOPS lorsque des espaces supplémentaires sont ajoutés à la piscine?

Aussi, j'ai vu le même genre de différence d'iops d'iops au dos lorsque des places supplémentaires sont ajoutées à la piscine, mais de revenir au taux élevé IOPS après deux jours. Donc, je suppose que la même chose serait répétée après deux à trois jours et c'est pourquoi je soupçonne que je soupçonne une fragmentation de l'espace libre FRAG serait le coupable .. !!

ZPOOL accessoires

ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ Sudo zpool get all
NAME    PROPERTY                       VALUE                          SOURCE
pgpool  size                           479G                           -
pgpool  capacity                       60%                            -
pgpool  altroot                        -                              default
pgpool  health                         ONLINE                         -
pgpool  guid                           1565875598252756833            -
pgpool  version                        -                              default
pgpool  bootfs                         -                              default
pgpool  delegation                     on                             default
pgpool  autoreplace                    off                            default
pgpool  cachefile                      -                              default
pgpool  failmode                       wait                           default
pgpool  listsnapshots                  off                            default
pgpool  autoexpand                     on                             local
pgpool  dedupditto                     0                              default
pgpool  dedupratio                     1.00x                          -
pgpool  free                           190G                           -
pgpool  allocated                      289G                           -
pgpool  readonly                       off                            -
pgpool  ashift                         0                              default
pgpool  comment                        -                              default
pgpool  expandsize                     -                              -
pgpool  freeing                        0                              -
pgpool  fragmentation                  71%                            -
pgpool  leaked                         0                              -
pgpool  multihost                      off                            default
pgpool  feature@async_destroy          enabled                        local
pgpool  feature@empty_bpobj            enabled                        local
pgpool  feature@lz4_compress           active                         local
pgpool  feature@multi_vdev_crash_dump  enabled                        local
pgpool  feature@spacemap_histogram     active                         local
pgpool  feature@enabled_txg            active                         local
pgpool  feature@hole_birth             active                         local
pgpool  feature@extensible_dataset     active                         local
pgpool  feature@embedded_data          active                         local
pgpool  feature@bookmarks              enabled                        local
pgpool  feature@filesystem_limits      enabled                        local
pgpool  feature@large_blocks           enabled                        local
pgpool  feature@large_dnode            enabled                        local
pgpool  feature@sha512                 enabled                        local
pgpool  feature@skein                  enabled                        local
pgpool  feature@edonr                  enabled                        local
pgpool  feature@userobj_accounting     active                         local

des accessoires ZFS

ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ Sudo zfs get all
NAME    PROPERTY              VALUE                  SOURCE
pgpool  type                  filesystem             -
pgpool  creation              Mon Oct  8 18:45 2018  -
pgpool  used                  289G                   -
pgpool  available             175G                   -
pgpool  referenced            288G                   -
pgpool  compressratio         5.06x                  -
pgpool  mounted               yes                    -
pgpool  quota                 none                   default
pgpool  reservation           none                   default
pgpool  recordsize            128K                   default
pgpool  mountpoint            /mnt/PGPOOL            local
pgpool  sharenfs              off                    default
pgpool  checksum              on                     default
pgpool  compression           lz4                    local
pgpool  atime                 off                    local
pgpool  devices               on                     default
pgpool  exec                  on                     default
pgpool  setuid                on                     default
pgpool  readonly              off                    default
pgpool  zoned                 off                    default
pgpool  snapdir               hidden                 default
pgpool  aclinherit            restricted             default
pgpool  createtxg             1                      -
pgpool  canmount              on                     default
pgpool  xattr                 sa                     local
pgpool  copies                1                      default
pgpool  version               5                      -
pgpool  utf8only              off                    -
pgpool  normalization         none                   -
pgpool  casesensitivity       sensitive              -
pgpool  vscan                 off                    default
pgpool  nbmand                off                    default
pgpool  sharesmb              off                    default
pgpool  refquota              none                   default
pgpool  refreservation        none                   default
pgpool  guid                  571000568545391306     -
pgpool  primarycache          all                    default
pgpool  secondarycache        all                    default
pgpool  usedbysnapshots       0B                     -
pgpool  usedbydataset         288G                   -
pgpool  usedbychildren        364M                   -
pgpool  usedbyrefreservation  0B                     -
pgpool  logbias               throughput             local
pgpool  dedup                 off                    default
pgpool  mlslabel              none                   default
pgpool  sync                  standard               default
pgpool  dnodesize             legacy                 default
pgpool  refcompressratio      5.07x                  -
pgpool  written               288G                   -
pgpool  logicalused           1.42T                  -
pgpool  logicalreferenced     1.42T                  -
pgpool  volmode               default                default
pgpool  filesystem_limit      none                   default
pgpool  snapshot_limit        none                   default
pgpool  filesystem_count      none                   default
pgpool  snapshot_count        none                   default
pgpool  snapdev               hidden                 default
pgpool  acltype               off                    default
pgpool  context               none                   default
pgpool  fscontext             none                   default
pgpool  defcontext            none                   default
pgpool  rootcontext           none                   default
pgpool  relatime              off                    default
pgpool  redundant_metadata    most                   local
pgpool  overlay               off                    default

[~ # ~] Arc [~ # ~]

ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ cat /proc/spl/kstat/zfs/arcstats
13 1 0x01 96 4608 8003814189 8133508755293587
name                            type data
hits                            4    48883641586
misses                          4    1321425301
demand_data_hits                4    15606800719
demand_data_misses              4    786648720
demand_metadata_hits            4    32729793033
demand_metadata_misses          4    278006868
prefetch_data_hits              4    315020107
prefetch_data_misses            4    207366277
prefetch_metadata_hits          4    232027727
prefetch_metadata_misses        4    49403436
mru_hits                        4    10685966527
mru_ghost_hits                  4    85159850
mfu_hits                        4    37807765384
mfu_ghost_hits                  4    40046050
deleted                         4    960331018
mutex_miss                      4    15489677
access_skip                     4    17626
evict_skip                      4    21812713742
evict_not_enough                4    267500438
evict_l2_cached                 4    0
evict_l2_eligible               4    108797848903680
evict_l2_ineligible             4    2000957528064
evict_l2_skip                   4    0
hash_elements                   4    313401
hash_elements_max               4    769926
hash_collisions                 4    587807552
hash_chains                     4    11108
hash_chain_max                  4    6
p                               4    3794526616
c                               4    7022898344
c_min                           4    1004520576
c_max                           4    16072329216
size                            4    6944858120
compressed_size                 4    3732648960
uncompressed_size               4    20043857408
overhead_size                   4    1682603008
hdr_size                        4    110128312
data_size                       4    3359916544
metadata_size                   4    2055335424
dbuf_size                       4    246193488
dnode_size                      4    943126912
bonus_size                      4    230157440
anon_size                       4    33360384
anon_evictable_data             4    0
anon_evictable_metadata         4    0
mru_size                        4    3718656000
mru_evictable_data              4    1940126208
mru_evictable_metadata          4    224441856
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mru_ghost_evictable_data        4    0
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ZDB -C

ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ Sudo zdb -C pgpool

MOS Configuration:
        version: 5000
        name: 'pgpool'
        state: 0
        txg: 4739409
        pool_guid: 1565875598252756833
        errata: 0
        hostname: 'ip-10-0-1-59'
        com.delphix:has_per_vdev_zaps
        vdev_children: 8
        vdev_tree:
            type: 'root'
            id: 0
            guid: 1565875598252756833
            create_txg: 4
            children[0]:
                type: 'disk'
                id: 0
                guid: 1507251152420866879
                path: '/dev/xvdf1'
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                ashift: 9
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                is_log: 0
                DTL: 1425
                create_txg: 4
                com.delphix:vdev_zap_leaf: 129
                com.delphix:vdev_zap_top: 130
            children[1]:
                type: 'disk'
                id: 1
                guid: 12461793154748882472
                path: '/dev/xvdg1'
                whole_disk: 1
                metaslab_array: 68
                metaslab_shift: 27
                ashift: 9
                asize: 64418480128
                is_log: 0
                DTL: 1424
                create_txg: 9
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                com.delphix:vdev_zap_top: 132
            children[2]:
                type: 'disk'
                id: 2
                guid: 15169312858460766498
                path: '/dev/xvdh1'
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            children[3]:
                type: 'disk'
                id: 3
                guid: 8533762672700299025
                path: '/dev/xvdi1'
                whole_disk: 1
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                type: 'disk'
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                type: 'disk'
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            children[6]:
                type: 'disk'
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            children[7]:
                type: 'disk'
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                guid: 19815078749163274
                path: '/dev/xvdm1'
                whole_disk: 1
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                create_txg: 27
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                com.delphix:vdev_zap_top: 148
        features_for_read:
            com.delphix:hole_birth
            com.delphix:embedded_data

zfs.conf

ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ Sudo cat /etc/modprobe.d/zfs.conf
options zfs zfs_arc_max=77147180237

ZDB METASLABS & SPACEMAP

zdb -m/-mm/-mmm

Des informations sur les métaslabs et les spaCemap, on dirait que les métaslabs et les spacemplas à la fin de chaque VDev ont beaucoup d'espace libre (en raison de la dernière expansion de la taille) par rapport aux régions supérieures. Cela corréla donc avec le problème expliqué ici comme quel que soit la progression de la performance lorsque les métaslabs et le spacemap sont fragmentés.

Je pense qu'il est préférable d'ajouter des miroirs et d'éliminer les anciens VDEV afin de promouvoir les nouveaux appareils comme bande principale. Cela aiderait les métaslabs et le spacemap comme s'il s'agissait d'une piscine fraîche sans beaucoup de fragmentation (??? pas sûr !!!). Quoi qu'il en soit, cela serait gardé en dernier recours, jusque-là je vais chercher à vérifier le problème de la nature et de toutes les réglages nécessaires concernant les métaslabs/Spacemap du côté ZFS.

Aussi à réduire la fragmentation, prévu d'ajouter un périphérique de journal ZFS à un périphérique séparé et de déplacer Postgres PG_XLOG répertoire sur un périphérique séparé avec une partition ext4.

6
The Coder

Sans débogage profond, il est difficile de vous donner une réponse définitive. Quoi qu'il en soit, certaines choses à noter sont:

  • ZFS allouez des blocs via SPACEMAPS. Lorsqu'un spacemap est> = 96% intégral (80% pour la construction plus ancienne), ZFS passera de premier ajustement à l'allocator de premier ajustement. Notez qu'il s'agit d'une décision Per-SPACEMAP: vous pouvez avoir une piscine complète de 80% avec des spacémaps bien sur cette valeur, peut-être déjà sur plus de 96%. Lorsque vous écrivez sur de tels spacémaps, ZFS utilisera l'allocator le plus lent.

  • un spacemap fragmenté utilisera beaucoup plus de mémoire qu'un non-fragmenté. Cette pression de mémoire ajoutée peut conduire à trash SpaCemap. Vous pouvez éviter cela en réglant metaslab_debug_load=1 ; Si cela ne fonctionne pas, essayez de ré-importer votre piscine et/ou votre réglage metaslab_debug_unload=1. Notez que bloquez de manière persistante tous les spacemaps en mémoire consommeront inévitablement plus de bélier

  • vous pourriez être brûlé par blocs de gangs mais, encore une fois, il est difficile de dire si c'est le cas sans débogage supplémentaire. Sûrement un disque 128K, avec un tel bon compressratio, ne vous fait aucune faveur en ce qui concerne la fragmentation. Vous pouvez lire quelques informations supplémentaires ici et ici.

Note latérale: Je vois que votre piscine a ashift=9. Je pense que les appareils de 512b pur sont assez rares de nos jours, en particulier dans l'environnement du cloud. Dans une offre d'augmentation de la performance, vous pouvez/recréerait votre piscine avec ashift=12.

3
shodanshok