Anàlisi dels modes striped i linear

Abans de procedir amb la migració completa, realitzeu una prova amb un disc dur utilitzant un volum lògic en mode striped i un altre en mode linear. L’objectiu és comparar el rendiment de cada mode i analitzar quin dels dos ens convé més per a la nostra configuració.

Objectius

  1. Pràctica les comandes bàsiques de LVM.
  2. Observar les diferències entre els modes striped i linear en LVM.
  3. Apendre a fer analisis de rendiment d'operació d'entrada/sortida amb fio.

Preparació

  1. Inicialitzeu una nova màquina virtual amb un disc dur de 20 GB i instal·leu AlmaLinux. Podeu fer servir el sistema de particions tradicionals per defecte. Podeu seguir el procediment descrit a les diapositives de classe.

  2. Adjunteu dos disc dur addicionals de 10 GB a la màquina virtual. Aquests discs dur s’utilitzaràn per a crear els volums lògics en mode striped i linear i comparar-ne el rendiment.

  3. Assegureu-vos que l'estat inicial del sistema és correcte. Utiltizeu la comanda lsblk per comprovar que teniu aquest estat inicial:

    NAME        MAJ:MIN RM  SIZE   RO TYPE  MOUNTPOINT
nvme0n1     259:0    0   20G   0  disk
├─nvme0n1p1 259:1    0   600MB 0  part  /boot/efi
├─nvme0n1p2 259:2    0   1G    0  part  /boot
├─nvme0n1p3 259:3    0   2G    0  part  [SWAP]
└─nvme0n1p4 259:4    0   16.4G 0  part  /
nvme0n2     259:5    0   10G   0  disk
nvme0n3     259:6    0   10G   0  disk

    Nota: El nom del dispositiu pot variar segons les vostres opcions de virtualització.

Tasques

  1. Inicialitzeu els disc dur secundaris amb pvcreate, modifiqueu l'etiqueta dels discs en funció del vostre sistema de virtualització. En cas de dubte, podeu utilitzar la comanda lsblk per identificar-los.

    pvcreate /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3

  2. Creeu un grup de volums anomenat vg0 amb el discs secundaris.

    vgcreate vg0 /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3

  3. Creeu 2 volums lògics, un en mode striped i un altre en mode linear.

    • Mode striped: Utilitzeu la comanda lvcreate per crear un volum lògic en mode striped amb 2 extends i un tamany de 5GB.

      lvcreate -L 5G -n lv_striped -i 2 vg0

    • Mode linear: Utilitzeu la comanda lvcreate per crear un volum lògic en mode linear amb un tamany de 5GB.

      lvcreate -L 5G -n lv_linear vg0

  4. Visualització de volums lògics: Ara comprovarem les característiques dels volums lògics creats. Per fer-ho, utilitzeu la comanda lvs i personalitzeu la seva sortida per mostrar només el nom del volum lògic, el tipus de volum lògic, el tamany, el nombre de stripes, el rang de segments i el tamany del segment. A més, filtreu la llista per mostrar només els volums lògics que pertanyen al grup de volums vg0.

     lvs -o lv_name,lv_attr,lv_size,stripes,seg_le_ranges,seg_size_pe -S vg_name=vg0

  5. Formateu els volums lògics amb el sistema de fitxers ext4.

    • Volum lògic en mode striped:

      mkfs.ext4 /dev/vg0/lv_striped

    • Volum lògic en mode linear:

      mkfs.ext4 /dev/vg0/lv_linear

  6. Munteu els volums lògics en els directoris /mnt/striped i /mnt/linear.

    • Volum lògic en mode striped:

      mkdir /mnt/striped
mount /dev/vg0/lv_striped /mnt/striped

    • Volum lògic en mode linear:

      mkdir /mnt/linear
mount /dev/vg0/lv_linear /mnt/linear

  7. Avaluació del rendiment d’escriptura: Utilitzeu el programa dd per escriure un arxiu de 1GB en cada volum lògic i avaluar el rendiment de les operacions d’escriptura.

    dd if=/dev/zero of=/mnt/striped/file bs=1M count=1024

    # 1024+0 records in
# 1024+0 records out
# 1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 0.369798 s, 2.9 GB/s

    dd if=/dev/zero of=/mnt/linear/file bs=1M count=1024

    # 1024+0 records in
# 1024+0 records out
# 1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 0.558201 s, 1.9 GB/s

    En els resultats obtinguts es pot veure que el volum lògic en mode striped té un rendiment superior al volum lògic en mode linear. En el mode striped, les dades es distribueixen entre tots els discs disponibles, permetent que les operacions d’escriptura es realitzin en paral·lel. En canvi, en el mode linear, les dades es guarden seqüencialment en un disc fins que s’omple, i llavors comencen a guardar-se en el següent disc. Això significa que les operacions d’escriptura només es poden realitzar en un disc a la vegada. En el nostre cas, com que tenim dos discs el seu rendiment és el doble que en mode linear.

    Podem observar aquest comportament amb l'eina iostat. Per fer-ho obriu 2 terminals:

    # Terminal 1
iostat -hx /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3 1

    # Terminal 2
dd if=/dev/zero of=/mnt/striped/file bs=1M count=1024

    Nota: Per instal·lar iostat executeu dnf install sysstat -y.

    Observareu la columna (w/s) on s'indica el nombre d'operacions d'escriptura per segon. En cada disc tenim 476 operacions d'escriptura per segon, durant la realització del dd.

    avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
        0.0%    0.0%   22.2%    0.0%    0.0%   77.8%

    r/s     rkB/s   rrqm/s  %rrqm r_await rareq-sz Device
    0.00      0.0k     0.00   0.0%    0.00     0.0k nvme0n2
    0.00      0.0k     0.00   0.0%    0.00     0.0k nvme0n3

    w/s     wkB/s   wrqm/s  %wrqm w_await wareq-sz Device
467.00    460.0M  6899.00  93.7%    0.80  1008.7k nvme0n2
467.00    460.0M  6901.00  93.7%    0.78  1008.7k nvme0n3

    d/s     dkB/s   drqm/s  %drqm d_await dareq-sz Device
    0.00      0.0k     0.00   0.0%    0.00     0.0k nvme0n2
    0.00      0.0k     0.00   0.0%    0.00     0.0k nvme0n3

Anàlis del rendiment

En aquest apartat, es demana elaborar un informe tècnic que respongui a les següents preguntes:

  • En aquest apartat es demana que analitzeu diferents workloads i analitzeu el rendiment de cada volum lògic durant les operacions de lectura i escriptura. Per fer-ho, utilitzarem l'eina fio per simular diferents càrregues de treball. Per instal·lar fio executeu dnf install fio -y. Un cop instal·lat, creareu una carpeta per guardar els workloads; mkdir /tmp/workloads.

    • Workload 1:

      echo " [global]
direct=1
ioengine=libaio
bs=4k
iodepth=16
runtime=60
size=5g
filename=testfile

[read-seq]
rw=read
stonewall" > /tmp/workloads/read-seq-4k.fio

    • Workload 2:

      echo " [global]
direct=1
ioengine=libaio
bs=128k
iodepth=16
runtime=60
size=5g
filename=testfile

[read-random]
rw=randread
stonewall" > /tmp/workloads/read-rand-128k.fio

      Per executar el workload:

      # Linear
fio /tmp/workloads/read-seq.fio --filename=/mnt/linear/testfile
fio /tmp/workloads/read-rand.fio --filename=/mnt/linear/testfile
# Striped
fio /tmp/workloads/read-seq.fio --filename=/mnt/striped/testfile
fio /tmp/workloads/read-rand.fio --filename=/mnt/striped/testfile

      Centreu-vos en els valors IOPS, BW i temps de finalització del workload. Analitzeu els resultats de forma argumentada. Comentant l'impacte de la mida del bloc bs i operacions de lectura seqüencial i aleatòria. Es recomanable, generar el workload 3 i 4 amb la resta de opcions per veure els efectes.

  • Assumint els workloads anteriors dissenyeu un experiment utiltizant per generar una gràfica que mostri el rendiment del volum striped configurat amb diferents valors stripsize (64K, 128K, 256K, 512K, 1M i 2M).

Neteja

Un cop finalitzat el laboratori, eliminarem tots els recursos creats:

  1. Eliminar les dades crades:

    rm -rf /mnt/striped /mnt/linear

  2. Desmontar els volums lògics:

    umount /mnt/striped /mnt/linear

  3. Eliminar els volums lògics:

    lvremove /dev/vg0/lv_striped /dev/vg0/lv_linear

  4. Eliminar el grup de volums:

    vgremove vg0

  5. Eliminar els volums físics:

    pvremove /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3

  6. Elimineu la màquina virtual i tots els recursos associats.