Підвищення швидкодії дискової підсистеми на серверах Windows NT

Підвищення швидкодії дискової підсистеми Оптимізація дискового вводу-виводу є найважливішим аспектом в процесі інсталяції системи Windows NT Server. Структура дискової підсистеми складається з як мінімум одного дискового контроллера і одного або декількох жорстких дисків, а також включає в себе конфігурацію і тип диска, об «єм, конфігурацію тому і пов «язані з ним файлові системи. Основною пов «язаною з всіма цими структурами задачею є вибір такого поєднання складових, яке б було оптимальним для швидкодії системи Windows NT Server. Дискова підсистема вводу-виводу, в тій мірі, в якій вона торкається операцій читання, запису і кешування, визначає найбільш важливі для Windows NT Server показники швидкодії. Бажано, щоб до складу дискової системи входили наступні компоненти:

• Швидкісний автономний дисковий контроллер SCSI-2 або контроллер дискового масиву.

• Кеш-пам «ять контроллера.

• Автономна карта шини; наявність власного процесора дозволяє віднімати меншу кількість тактів центрального процесора (або процесорів).

• Підтримка асинхронного вводу-виводу.

• 32- розрядна архітектура EISA або МСА.

• Підтримка RAID на апаратному рівні.

• Швидкодіючі диски SCSI-2.

• Попереджуюче читання (принаймні однієї доріжки) Як правило, контроллери SCSI сильніше впливають на швидкодію системи, чим диски. Відмінність між контроллерами складається в технічних специфікаціях, характеристиках, функціях, як у адаптерів контроллерів на основній платі для МСА, EISA і РСI, а також адаптерів RAID (з кешуванням і без нього) для МСА, EISA і РСI. Деякі з цих контроллерів можуть не бути повністю сумісними з SCSI-2 і не будуть працювати під Windows NT.

Оскільки в наявності є такий широкий асортимент пристроїв, дати які-небудь універсальні рекомендації неможливо. Хорошим рішенням є використання контроллерів, розташованих спочатку цілком на основній платі, а потім згодом встановлення для конкретних потреб адаптерів контроллерів шини. Широка шина SCSI використовує замість звичайного 8-розрядного, 16-розрядний канал даних диска, тому вона може бути корисна при великих об «ємах передачі даних, в програмах на зразок CAD/CAM, програмах обслуговування принтерів і т.п.

Вибрати відповідні компоненти дискової підсистеми вам допоможуть наступні загальні рекомендації.

• Для оптимізації звернення до даних прямого і індексного доступу рекомендується розподілити їх по декількох фізичних дисках, об «єднаних в один розпаралелений том (RAID 0 або RAID 5).

• Для оптимізації звернення до даних послідовного доступу потрібно ізолювати їх від даних прямого і індексного доступу на окремих фізичних дисках, можливо, конфігурованих під RAID.

• Використання інтелектуальних дискових контролерів з автономним процесором звичайно істотно збільшує швидкодію. Особливо це справедливо стосовно систем, в яких висока пропускна спроможність повинна підтримуватися в діалоговому режимі, систем з малим об «ємом дискового кеш-буфера, а також систем з томами даних великого об «єму. До того ж, якщо число фізичних дисків виходить за межі можливостей контроллера, то потрібний ще один контроллер.

• Щоб з «ясувати, скільки ж дисків потрібно для організації оптимальної дискової підсистеми, можна помножити середнє число операцій вводу-виводу, що доводяться на один діалоговий сеанс окремої програми, на загальне число діалогових сеансів, що відбуваються за секунду, ініційованих користувачами цих додатків. Вийде загальне число операцій вводу-виводу, що виконуються в секунду користувачами або програмами. Це значення тепер потрібно поділити на середнє ефективне число операцій вводу-виводу, що проводяться з фізичними дисками (в середньому можливості апаратури знаходяться в межах 30−50 операцій в секунду, з урахуванням всіх затримок). У результаті вийде кількість дисків, що рекомендується в даній конфігурації сервера.

Збалансоване навантаження дисків Якщо у вашій системі є декілька жорстких дисків, то розумно розподілити загальне навантаження по операціях вводу-виводу між цими дисками. У іншому випадку зрештою наступить час, коли один з дисків звалить на себе непропорційно велике навантаження по операціях вводу-виводу, і тим самим знизить швидкодію системи.

Нижче приводяться деякі поради, що стосуються розумного балансування навантаження, що припадає на диски:

• Якщо у вашому розпорядженні знаходиться велика кількість файлів, що містять програми, що виконуються, то розміщуйте їх не на тому диску, на якому знаходяться файли операційної системи Windows NT.

• Якщо ваші файли можна згрупувати по яких-небудь ознаках (наприклад, по розміру або призначенню), то постарайтеся розмістити файли одного типу в межах однієї файлової системи. Потім можна підібрати параметри конфігурації так, щоб оптимізувати швидкодію в рамках цієї файлової системи (наприклад, для файлової системи, в межах якої розміщено багато великих файлів, можна добитися підвищення швидкодії шляхом збільшення розміру сторінки пам «яті).

• На кожному окремому диску використайте як можна менше різних файлових систем (з точки зору швидкодії найкраще одну).

• Розміщуйте файли користувачів разом з відповідними файловими системами не на тих дисках, де встановлені файли операційної системи.

Щоб оптимізувати швидкодію систем з декількома дисками, потрібно рівномірно розподілити сторінкові операції і операції підкачки між складовими всієї дискової підсистеми. Файли підкачки рекомендується розміщувати на як можливо більшій кількості дисків. Якщо в системі є диски з різними показниками швидкодії, то файли підкачки потрібно розміщувати на самих швидких з них. Якщо в системі використовуються високошвидкісні дискові контроллери, то потрібно обмежитися однією областю обміну на кожний незалежний канал кожного з швидкісних контроллерів. Для пов «язаних в ланцюжок контроллерів організовуйте по одній області обміну на кожний ланцюжок, крім того випадку, коли ви повністю переконані в тому, що контроллер і драйвер пристрою зможуть підтримувати одночасне підведення головок (виконувати одночасні операції на різних дисках).

Як виявити вузьке місце в дисковій підсистемі.

Для того, щоб за допомогою програми Performance Monitor виявити вузьке місце в роботі дисків, потрібно подивитися на значення показників дискових операцій, які можуть сигналізувати про дуже великі запити на дискові ресурси в порівнянні з іншими ресурсами системи. У таблиці перераховані показники категорії Disk програми Performance Monitor.

&.

(.

.

j.

l.

i.

th.

x0A01×2803×6100×03F6(x0600исло байт, перенесених на диск в процесі операцій запису.

Avg. Disk sec./Read Середній час (в секундах), затрачений на операції читання з диска.

Avg. Disk sec./Transfer Час (в секундах), затрачений на операції читання або запису.

Avg. Disk sec./Write Середній час (в секундах), затрачений на операції запису на диск.

Disk bytes/sec Швидкість (в байтах за секунду), з якою відбувається перенесення даних з диска і на диск під час операцій читання або запису.

Disk Queue Length Число запитів на дискові операції, що чекають своєї черги, на той момент, коли отримані значення даних лічильників. Сюди входить також і число запитів, які в цей момент обслуговуються. Це значення є миттєвим, а не середнім за деякий інтервал. Багатоосні дискові пристрої можуть обробляти одночасно декілька запитів, в той час як інша порція одночасних запитів чекає своїй черзі. Даний лічильник може тимчасово приймати то великі, то малі значення, але якщо навантаження на диск постійно підвищене, то, видно, його значення весь час буде вищим нормального. Затримки в обробці запитів приблизно пропорційні довжині черги мінус число осей в дисковому пристрої; щоб добитися хорошої швидкодії, не треба допускати, щоб це число перевищувало 2.

Disk Read Bytes/sec Число байт, переносимих з диска в секунду під час операцій читання.

Di^k Reads/sec Число операцій читання в секунду.

Disk Transfers/sec Сумарне число операцій читання і запису в секунду.

Disk Writes/see Число операцій запису в секунду.

Disk Write Bytes/sec Число байт, переносимих на диск в секунду під час операцій запису.

Показники, що вимагають особливої уваги Для того, щоб як слід проаналізувати швидкодію дискової підсистеми, рекомендується звернути особливу увагу на наступні лічильники:

• Disk Queue Length. Значення показника Disk Queue Length відображає кількість системних запитів в черзі на обслуговування. Число чекаючих запитів вводу-виводу повинно знаходитися на рівні 1.5 2 числа осей логічного диска, не більше. У більшості дисків одна вісь, хоч диски RAID часто мають більше. Пристрій RAID на екрані Performance Monitor фігурує як один фізичний диск.

• % Disk Time. Показник % Disk Time відображає частку часу (в процентах), протягом якого диск зайнятий обслуговуванням запитів на читання або запис. Для серверів не є чимсь незвичайним постійне майже 100-процентне завантаження дисків, на яких розташовані бюджети; проте швидкодія системи як і раніше буде задовільною, якщо тільки лічильник Disk Queue Length знаходиться у вказаних раніше межах.

Якщо як значення показника Disk Queue Length, так і значення показника % Disk Time постійно перевищують нормальний рівень, потрібно подумати над установкою додаткових контроллерів і дисководів.

Оптимізація апаратного забезпечення дискової підсистеми Якщо в системі трапляється сповільнення, винні в якому на перший погляд диски, то перевірте спочатку, чи вистачає системі оперативної пам «яті. Якщо її не вистачає, то система починає перекачувати сторінки на диск і з диска, що часто і створює ілюзію, неначе у виникненні вузького місця винні дискові пристрої. У цьому випадку установка в системі додаткової пам «яті різко збільшить швидкодію.

Оптимізація програмного забезпечення дискової підсистеми Якщо у вас є доступ до початкового тексту програми-винуватиця сповільнення, можна спробувати оптимізувати її саму по собі; в іншому випадку можуть бути корисні наступні дії:

• Оптимізація програми. Якщо середня швидкість перенесення даних з диска і на диск значно нижче, ніж очікувана гранична пропускна спроможність, то можна оптимізувати дискові операції навіть при тому, що диск використовується на 100 процентів. Якщо система займається читанням і записом великої кількості маленьких файлів, то збільшення швидкодії можна добитися за рахунок збільшення розміру файлів.

• Відключення опції diskperf. Фірма Microsoft стверджує, що коли включена опція diskperf, то швидкодія комп «ютерів з процесором 386 (тактова частота 20 МГц) знижується усього на 1.5%, з процесором 486 і того менше, а для комп «ютерів Pentium практично взагалі не знижується. Проте нами виявлені випадки істотного зниження швидкодії дискової системи в багатопроцесорних системах Pentium; тому при виконанні еталонних тестів завжди рекомендується відключати diskperf.

• Використання файлової системи FAT замість NTFS. У деяких випадках FAT працює швидше за NTFS, можливо, тому, що файлова система FAT використовує 8 розрядів, а не 16, і не підтримує систем безпеки.

Настройка, специфічна для окремих програм Найбільш істотним для швидкодії показником, що відноситься до якої-небудь програми, є вигляд і частота дискових операцій вводу-виводу. Число дисків і контроллерів, які потрібні програмі, визначаються тим, який ввід-вивід вона породжує і яка частота цього вводу-виводу. У некешованих системах RAID5 операції запису на диск віднімають іноді вчетверо більше часу, ніж операції читання. У деяких програмах відбувається велика кількість операцій прямого доступу з невеликим об «ємом переносимих даних, в той час як інші програми можуть передавати великі об «єми даних з послідовним доступом. У першому випадку, як правило, потрібно більше дисків, ніж у другому, навіть при тому, що об «єм переносимих даних може бути при великому числі прямих звертань значно менше. Наприклад, для бази даних об «ємом 20 Гбайт, до якої буде відбуватися багато прямого поводження з незначним об «ємом перенесення даних, вигідніше мати двадцять дисків по 1 Гб, чим п «ять по 4 Гб.

Електронна пошта і сервери, що обслуговують клієнтів, звичайно використовують багато коротких звернень до дисків, в той час як додатки CAD/CAM працюють з дуже великими файлами і використовують послідовні звернення до дисків з великим об «ємом передачі даних.

Розмежування операцій вводу-виводу Одним із практичних підходів до проблеми поліпшення швидкодії є призначення для операцій вводу-виводу, окремих контроллерів і дисководів. Наприклад, при плануванні структури сервера електронної пошти можна використати два диски, підключених до одного контроллера, для системних файлів, а другий контроллер, сполучений з деяким набором дисків, відвести для передачі файлів даних. По мірі того, як потреби будуть рости, можна додати ще один контроллер разом з дисками.

Якщо в системі є дві (або більше) програми, активно працюючі з дисками, то для кожної з них потрібно використати окремі контроллери і диски.

PAGE 1.

PAGE 2.

Міністерство освіти України Тернопільська академія народного господарства.

Інститут комп’ютерних інформаційних технологій на тему:

«Підвищення швидкодії дискової підсистеми на серверах Windows NT».

Тернопіль 1998.

Виконала:

студентка гр. СКБ-21.

Залуцька Л.

Перевірив:

викладач Турченко В.О.