简单了解Cache tier

Cache tier 是Ceph服务端缓存的一种方案，可以提升存储在后端存储层的I/O性能，Cache tier 的创建需要一个由高速而昂贵的存储设备（如SSD）组成的存储池作为缓存层，以及一个相对廉价设备组成的后端存储池作为经济存储层。Ceph的对象处理器决定往哪里存储对象，Cache tier决定何时把缓存内的对象刷回后端存储层，所以缓存层和后端存储层对于Ceph客户端来说是完全透明的。

cache tier两种主要的工作模式

• writeback： 管理员把缓存层配置为 writeback 模式时， Ceph 客户端们会把数据写入缓存层、并收到缓存层发来的 ACK ；写入缓存层的数据会被迁移到存储层、然后从缓存层刷掉。直观地看，缓存层位于后端存储层的“前面”，当 Ceph 客户端要读取的数据位于存储层时，缓存层代理会把这些数据迁移到缓存层，然后再发往 Ceph 客户端。从此， Ceph 客户端将与缓存层进行 I/O 操作，直到数据不再被读写。此模式对于易变数据来说较理想（如照片/视频编辑、事务数据等）。
• readonly： 管理员把缓存层配置为 readonly 模式时， Ceph 直接把数据写入后端。读取时， Ceph 把相应对象从后端复制到缓存层，根据已定义策略、脏对象会被缓存层踢出。此模式适合不变数据（如社交网络上展示的图片/视频、 DNA 数据、 X-Ray 照片等），因为从缓存层读出的数据可能包含过期数据，即一致性较差。对易变数据不要用 readonly 模式。

正因为所有 Ceph 客户端都能用缓存层，所以才有提升块设备、 Ceph 对象存储、 Ceph 文件系统和原生绑定的 I/O 性能的潜力。

注：以上信息来源于Ceph的官网说明http://docs.ceph.com/docs/master/rados/operations/cache-tiering/#

结合上面的说明，要设置Cache tier，必须要有两个存储池，一个作为后端存储，另一个作为缓存

创建缓存层

1、创建存储池

把创建的storage作为后端存储层， cache作为缓存层

[root@node1 ~]# ceph osd pool create storage 64
pool 'storage' created
[root@node1 ~]# ceph osd pool create cache 64
pool 'cache' created

2、把缓存层挂接到后端存储池上

[root@node1 ~]# ceph osd tier add storage cache
pool 'cache' is now (or already was) a tier of 'storage'

3、设置缓存模式

[root@node1 ~]# ceph osd tier cache-mode cache writeback
set cache-mode for pool 'cache' to writeback

4、将客户端流量指向到缓存存储池

[root@node1 ~]# ceph osd tier set-overlay storage cache
overlay for 'storage' is now (or already was) 'cache'

调整Cache tier配置

1、设置缓存层hit_set_type使用bloom过滤器

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache hit_set_type bloom
set pool 27 hit_set_type to bloom

2、设置hit_set_count、hit_set_period

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache hit_set_count 1
set pool 27 hit_set_count to 1
[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache hit_set_period 3600
set pool 27 hit_set_period to 3600
[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache target_max_bytes 1000000000000
set pool 27 target_max_bytes to 1000000000000

hit_set_count 和 hit_set_period 选项分别定义了 HitSet 覆盖的时间区间、以及保留多少个这样的 HitSet，保留一段时间以来的访问记录，这样 Ceph 就能判断一客户端在一段时间内访问了某对象一次、还是多次（存活期与热度）。

3、设置min_read_recency_for_promete、min_write_recency_for_promote

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache min_read_recency_for_promote 1
set pool 27 min_read_recency_for_promote to 1
[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache min_write_recency_for_promote 1
set pool 27 min_write_recency_for_promote to 1

min_read_recency_for_promote 定义了在处理一个对象的读操作时检查多少个 HitSet ，检查结果将用于决定是否异步地提升对象。它的取值应该在 0 和 hit_set_count 之间，如果设置为 0 ，对象会一直被提升；如果设置为 1 ，就只检查当前 HitSet ，如果此对象在当前 HitSet 里就提升它，否则就不提升；设置为其它值时，就要挨个检查此数量的历史 HitSet ，如果此对象出现在 min_read_recency_for_promote 个 HitSet 里的任意一个，那就提升它。min_write_recency_for_promote和min_read_recency_for_promote 类似

统计时间越长、 min_read_recency_for_promote 或 min_write_recency_for_promote 取值越高， ceph-osd 进程消耗的内存就越多，特别是代理正忙着刷回或赶出对象时，此时所有 hit_set_count 个 HitSet 都要载入内存

缓存空间消长配置

Cache tier有两个主要功能

刷回： 代理找出修改过（或脏）的对象、并把它们转发给存储池做长期存储。

赶出： 代理找出未修改（或干净）的对象、并把最近未用过的赶出缓存。

• 相对空间消长

缓存分层代理可根据缓存存储池相对大小刷回或赶出对象。当缓存池包含的已修改（或脏）对象达到一定比例时，缓存分层代理就把它们刷回到存储池。配置命令如下：

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache cache_target_dirty_ratio 0.4
set pool 27 cache_target_dirty_ratio to 0.4
[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache cache_target_dirty_high_ratio 0.6
set pool 27 cache_target_dirty_high_ratio to 0.6
[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache cache_target_full_ratio 0.8
set pool 27 cache_target_full_ratio to 0.8

参数说明

cache_target_dirty_ratio       当缓存达到对应值时开始刷回（0.4即40%）

cache_target_dirty_high_ratio      当缓存达到对应值时开始高速刷回（0.6即60%）

cache_target_full_ratio          当缓存达到对应值时开始赶出对应以维持空间空闲（0.8即80%）

• 绝对空间消长

缓存分层代理可根据总字节数或对象数量来刷回或赶出对象，配置命令如下：

设置容量达到1T时开始刷回和赶出

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache target_max_bytes 1099511627776
set pool 27 target_max_bytes to 1099511627776

设置对象数量达到1M是开始刷回和赶出

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache target_max_objects 1048576
set pool 27 target_max_objects to 1048576

• 缓存时长配置

让已修改（或脏）对象需至少延迟 10 分钟才能刷回

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache cache_min_flush_age 600
set pool 27 cache_min_flush_age to 600

设置对象放置30分钟后才可以赶出

[root@node1 ~]# ceph osd pool set cache cache_min_evict_age 1800
set pool 27 cache_min_evict_age to 1800

拆除缓存层

只读缓存不含变更数据，所以禁用它不会导致任何近期更改的数据丢失。

1、把缓存模式改为 none 即可禁用。

ceph osd tier cache-mode {cachepool} none

2、去除后端存储池的缓存池。

ceph osd tier remove {storagepool} {cachepool}

• 拆除writeback缓存

1、把缓存模式改为 forward ，这样新的和更改过的对象将直接刷回到后端存储池

[root@node1 ~]# ceph osd tier cache-mode cache forward --yes-i-really-mean-it
set cache-mode for pool 'cache' to forward

2、确保缓存池已刷回，可能要等数分钟

[root@node1 ~]# rados ls -p cache

可以通过以下命令进行手动刷回

[root@node1 ~]# rados -p cache cache-flush-evict-all

3、取消流量指向缓存池

[root@node1 ~]# ceph osd tier remove-overlay storage
there is now (or already was) no overlay for 'storage'

4、剥离缓存池

[root@node1 ~]# ceph osd tier remove storage cache
pool 'cache' is now (or already was) not a tier of 'storage'