SSD缓存方案之LVM cache

Posted 2021-01-01 jflin

SSD作缓存方案之LVM cache

1. 前言

最近因为工作的需要，接触了一些SSD作缓存相关的知识。所谓SSD作缓存就是使用fast device（例如SSD），给slow device（例如机械硬盘）做缓存，以提高计算机整体的I/O存储性能。

目前在个人计算机中，使用的比较多的是机械硬盘和固态硬盘（SSD）。机械硬盘具有容量大，价格便宜，容错性好，寿命较长等优点；缺点是读写性能相对机械硬盘有比较大的差距。固态硬盘的优点是读写性能较好，特别是随机读写性能；缺点是价格比较昂贵，容量小，写入寿命有限，一旦损坏数据难以恢复等。

因此，有些情况下我们希望结合两者优点，于是SSD缓存技术方案应运而生。

2. 需求

假设：

• 有一个容量比较小的fast device（例如SSD）；
• 有一个以及以上的大容量机械硬盘；
• 有比较大的数据需要存储;
• 对数据读写性能有一定的要求。

那么这个时候，我们就可以考虑把SSD作缓存来使用。

3. 常见方案

就从缓存方案来说，常见的有DM-cache、bcache、LVM cache、flashCache、EnhanceIO等，本文主要介绍LVM cache。

4. LVM cache

在RHEL6.7之后，LVM提供对LVM缓存逻辑卷的支持，它是基于dm-cache，LVM缓存逻辑卷使用快速设备（例如SSD驱动器）组成的小型逻辑卷，来提高容量更大但更慢逻辑卷的性能。下面在虚拟机上演示如何创建及使用。

注意：因为是在个人主机安装的虚拟机上演示，无法体现性能，仅仅演示创建过程，若需要测试其性能，请在实体机上使用真实的存储设备测试

4.1 创建

如图所示，因为是测试，所以用虚拟机上的/dev/sdb和/dev/sdd分别作为fast device和slow device来演示创建过程。

4.1.1 分区

（以创建sdb分区为例）

fdisk /dev/sdb

回车进入分区操作， 输入n表示创建分区，然后回车选择默认选项，选项选择完毕后，输入w表示保存退出。
fdisk之后选项常用参数有:

• m:帮助信息
• p:显示分区表
• d:删除一个分区表
• l:列出已知的分区类型
• n:新建一个分区表
• q:退出不保存
• w:保存并退出
• t:修改分区表系统id

分区结果如下图所示：

4.1.2 创建物理卷

pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdd1

4.1.3 创建卷组vg

vgcreate vg /dev/sdb1 /dev/sdd1

4.1.4 创建逻辑卷

• 创建data逻辑卷

lvcreate -n data -L 6G vg /dev/sdd1

创建存储数据的逻辑卷data，划分/dev/sdd1物理卷的空间。

• 创建cache逻辑卷

lvcreate -n cache -L 6G vg /dev/sdb1

创建缓存数据的逻辑卷cache，划分/dev/sdb1物理卷的空间。

• 创建meta逻辑卷

lvcreate -n meta -L 64M vg /dev/sdb1

创建缓存数据的逻辑卷meta，划分/dev/sdb1物理卷的空间。

结果如下：

lvm cache总共包括三部分：data、cache、meta，其中meta的size需要大于千分之一的cache；data是存储数据，cache和meta共同构成缓存

4.1.5 创建缓存池

(注意cache和meta的顺序不能颠倒)

lvconvert --type cache-pool --poolmetadata vg/meta vg/cache

4.1.6 将存储卷加入缓存池

lvconvert --type cache --cachepool vg/cache --cachemode writeback vg/data

注意：cachemode有writeback和writethrough两种模式，默认为writethrough，此处测试设置为writeback。writeback的读写性能会好一些，但是在某些极端情况下会丢失数据

4.1.7 格式化与挂载

mkfs.ext3 /dev/vg/data
mkdir data
mount /dev/vg/data ./data/

最后，就可以在./data/目录下存储数据了。在该目录读写数据时，实际上有fast device的缓存作用，加速了磁盘的读写性能。