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Storage-Performance: Grundlegende Flaschenhälse erkennen und vermeiden

Beim Troubleshooting von Storage-Performance sollten Sie Festplatten mit niedriger Drehzahl, langsame Schnittstellen und das Netzwerk in Betracht ziehen.

Dieser Artikel behandelt

SAN-Management

Wo befinden sich die Flaschenhälse bei Storage, die sich negativ auf virtuelle Maschinen (VM) auswirken?

Die Problemsuche bei Performance-Engpässen mit Storage setzt ein grundsätzliches Verständnis von Storage-Flaschenhälsen voraus. Im vorliegenden Fall kann es Engpässe innerhalb der physischen Festplatten, sowie außerhalb an den Schnittstellen und im Netzwerk geben.

Drehzahl und Latenz der Festplatte

Der Flaschenhals in der Festplatte ist auf die mechanischen Grenzen des rotierenden magnetischen Storage zurückzuführen. Die erste Überlegung beim Troubleshooting von Storage-Performance sollte sich daher mit der Geschwindigkeit der Festplatten beschäftigen. Aus deren technischen Daten ist ersichtlich, wie schnell die Scheiben (Plattern) rotieren und mit welcher Latenz Sie rechnen müssen, wenn die Platte anläuft um die noch fixierten Schreib-/Lese-Köpfe in Bewegung zu bringen. Platten mit hoher Drehzahl arbeiten mit geringerer Rotations-Latenz. Das ist der Grund, warum man bei schnellen Storage-Systemen Festplatten mit hohen Umdrehungs-Geschwindigkeiten einsetzt. Wir sprechen hier von 15.000 Umdrehungen pro Minute. Langsamere Festplatten, die zum Beispiel nur 5000 oder 7000 U/min bieten, können ein entscheidender Latenz-Faktor beim Zugriff sein.

Cache-Größe der Festplatte

Weiterhin sollten Sie sich über die Cache-Größe der Festplatte Gedanken machen. Der Arbeitsspeicher und die CPU eines Servers können wesentlich schneller arbeiten als eine mechanische Festplatte. In der Regel sind auch das Bussystem des Server-Chipsatzes beziehungsweise die PCIe-Steckplätze für die Controller-Karten nicht der limitierende Faktor. Deswegen spendiert man Festplatten einen relativ gering bestückten „Arbeitsspeicher“, der in der Regel sehr schnell ist und als Cache für Lese- und Schreibzugriffe dient. Daten, die auf die Festplatte geschrieben werden sollen, speichert das Gerät im Cache zwischen, bis die Disk bereit ist. Zu lesende Daten werden im Cache gehalten, bis sie ein Workload des Host-Systems abholt. Ein größerer Cache wirkt sich normalerweise positiv auf die Performance der Festplatte aus. Eine weitere Möglichkeit zur Performance-Steigerung ist Server-side Caching.

Festplatten-Schnittstellentyp

Beim Troubleshooting von Problem mit der Storage-Performance sollten Sie außerdem die Festplatten-Schnittstellen selbst unter die Lupe nehmen. Zum Beispiel nutzen Festplatten mit Serial-Attached SCSI (SAS) eine seit 2004 bewährte Schnittstelle, die bis drei Gbit/s schafft. Seit 2009 gibt es auch Platten und Controller mit schnellerem SAS-Interface, die eine Bruttodatenrate von sechs Gbit/s bewältigen. Produkte für dritte Stufe von SAS mit bis zu zwölf Gbit/s sind seit Mitte 2013 verfügbar. Bei Massenspeichern mit SAS 12 GBit/s stellt sich die Frage nach der Umdrehungszahl der Festplatten nicht mehr, denn für diese Schnittstelle gibt es nur SSD-Storage. Sinn macht eine solche Konfiguration nur mit entsprechenden Adapterkarten und Servern, die Erweiterungs-Steckplätze nach PCIe 3.0 oder entsprechende Controller auf dem Mainboard besitzen.

Doch zurück zu den „altmodischen“ magnetischen Festplatten: Der Umstieg auf Laufwerke mit schnellerer Schnittstelle kann die Flaschenhälse in lokalem Disk-Storage entspannen. Allerdings müssen Sie beim Einsatz schnellerer Schnittstellen auch entsprechend größere Cache-Kapazitäten und schneller rotierende Festplatten zur Verfügung stellen. Ebenso nimmt man in der Regel davon Abstand, schnellere und langsamere Festplatten an derselben Schnittstelle zu mischen. Langsamere Festplatten verschwenden das Performance-Potential von leistungsfähigen Schnittstellen und schnelleren Festplatten.

SAN

Wenn Storage über ein zentralisiertes SAN (Storage Area Network) verwaltet wird, sollten Sie die potentiellen Auswirkungen von Netzwerk-Flaschenhälsen in Betracht ziehen. Diese könnten irgendwo zwischen dem Server und dem SAN liegen. Zum Beispiel kann ein konsolidierter Server, auf dem mehrere virtuelle Maschinen laufen, ganz einfach nicht genügend Netzwerk-Ports zur Verfügung stellen, um die Kommunikations-Ansprüche der Workloads zu befriedigen. Die Bereitstellung zusätzlicher Netzwerk-Ports oder die Option, Netzwerk-intensive Arbeitslasten auf andere Server zu verschieben, schafft möglicherweise Abhilfe. IT-Profis müssen eventuell auf Netzwerk-Analyse-Tools zurückgreifen, um die Flaschenhälse im Netzwerk zwischen Workloads und einem zentralisierten Storage-Subsystem zu identifizieren und dann beheben zu können.

Artikel wurde zuletzt im Januar 2014 aktualisiert

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