Facebook выпустил модуль Flashcache 3.0 для организации кэширования на SSD-накопителях
Социальная сеть Facebook анонсировала новую значительную версию Flashcache 3.0, системы для прозрачного кэширования данных на быстрых SSD-накопителях, оформленной в виде модуля для ядра Linux, использующего фреймворк Device Mapper (DM). Поддерживается как кэширвоание чтения с блочных устройств, так и ускорение записи за счёт предварительного сохранения данных на SSD-накопитель с последующим сбросом данных на диск. Код проекта распространяется под лицензией GPLv2. На базе новой версии Flashcache в Facebook уже развёрнута система массового кэширования данных, охватывающая тысячи серверов. По сравнению с прошлым выпуском переход на Flashcache 3.0 позволил на 40% снизить число операций чтения при обращении к жестким дискам и на 75% сократить интенсивность ввода/вывода при записи. Благодаря использованию более изощрённого алгоритма для принятия решения по помещению данных в кэш эффективность кэшировния удалось поднять с 60 до 80%, в среднем 80% всех обращений обрабатывается из кэша. Одновременно минимизировано появление невостребованных данных в кэше и осуществлён переход более равномерному распределению по кэшу часто обновляемых данных, что уменьшило нагрузку по записи данных на SSD-накопители.
Отмечается три ключевых улучшения в Flashcache 3.0:
Изменён алгоритм заполнения кэша, который позволил обеспечить более равномерное распределение данных. Анализ нагрузки на серверах с MySQL (InnoDB) показал, что большинство операций записи концентрируются в нескольких регионах диска, операции чтения также распределяются по диску неравномерно. В этой ситуации, используемая ранее схема линейного сопоставления 2 Мб блоков на диске с 2 Мб блоками в кэше приводила к тому что определённые области SSD-накопителей использовались излишне интенсивно, в то время как другие области простаивали. Для решения проблемы вместо линейной схемы задействован метод случайного хэширования, а также изменён размер блоков — блок на диске был уменьшен до 256 Кб, а блок в кэше увеличен до 16 Мб. В итоге, если раньше 80% всех дисковых операций концентрировались в 50% кэша, то теперь 50% кэша охватывает 50% дисковых операций. 
Переработана организация вытеснения неактуальных данных из кэша. Вместо ранее используемого алгоритма FIFO, подразумевающего вытеснение записей по времени их добавления, задействован алгоритм LRU, при котором записи вытесняются на основании давности обращения к ним. При использовании FIFO были нередки случаи когда единичные неактуальные данные замещали собой активно используемые записи, которые попали в кэш достаточно давно. Теперь в первую очередь из кэша вытесняются давно не используемые записи, независимо от порядка добавления данных в кэш. Задействована реализация LRU-2Q, подразумевающая помещение новых записей не в самый конец очереди на удаление, что позволяет сохранить 25% старых записей и исключить вытеснение старых записей в результате нетипичной пиковой активности, например при перестроении или миграции узла. Увеличение эффективности сброса данных на диск при кэшировании в режиме отложенной записи (write-back). Ранее сброс на диск осуществлялся при накоплении порции готовой для записи данных в привязке к сегментам кэша и активности в них, что приводило к неравномерной производительности частей кэша (некоторые данные сбрасывались периодически, а некоторые могли достаточно долго ожидать сброса на диск). В новой версии чистка и сброс данных отделён от кэширование на чтение и производится независимо от активности в кэше, что позволило сгладить производительность кэширования записи и выделить больше места на кэширование чтения.
© OpenNet
