由于自由空间碎片导致的 ZFS 重写入放大
The*_*der 7 postgresql raid zfs zfsonlinux
我已经为 PostgreSQL 数据库设置了 ZFS RAID0。存储和实例位于 AWS EC2 和 EBS 卷中。
NAME SIZE ALLOC FREE EXPANDSZ FRAG CAP DEDUP HEALTH ALTROOT
pgpool 479G 289G 190G - 70% 60% 1.00x ONLINE -
xvdf 59.9G 36.6G 23.3G - 71% 61%
xvdg 59.9G 34.7G 25.2G - 70% 57%
xvdh 59.9G 35.7G 24.2G - 71% 59%
xvdi 59.9G 35.7G 24.2G - 71% 59%
xvdj 59.9G 36.3G 23.6G - 71% 60%
xvdk 59.9G 36.5G 23.4G - 71% 60%
xvdl 59.9G 36.6G 23.3G - 71% 61%
xvdm 59.9G 36.6G 23.2G - 71% 61%
以前FRAG，大多数设备的 IOPS 为 80%，并且我们遇到了大量写入 IOPS。由于池容量之前的利用率为 75% (400GB)，因此为每个设备额外预配 10GB (400GB + 80GB)。现在FRAG减少到70%。一个重要的指标是，对于相同的工作负载，写入 IOPS 现在要小得多。
根据增加 EBS 大小后的 Cloudwatch 指标，写入 IOPS 从主 PG 的 4000 IOPS 大幅降低至 1200 - 1400 IOPS，从 PG 的 3000 IOPS 降至 600 IOPS。我怀疑这是由于FRAG本答案中解释的如何放大写入。
我们已经设置recordsize=128K为compressratio比 好得多recordsize=8K。我认为由于更高recordsize，FRAG会快速增加并导致写入放大和大量写入 IOPS。减少记录大小会阻止写入放大或我遗漏的任何其他问题吗？
数据库信息
PostgreSQL 9.6
Checkpoint Timeout: 10min
Total Databases: ~1100
Tables / DB: ~1300
Files / DB: ~6000 to 8000 (1300 Tables + Indexes + Toast)
Total Files for All DBs: ~7.7m
平均每 5 分钟，大约 60000 到 70000 个文件（表 + 索引 + Toast）会受到影响（根据 postgres 检查点完成日志）。那么需要对大量文件进行任何调整吗？或者至少我希望的是为什么在向池中添加额外空间时 IOPS 会出现巨大差异？
此外，我在一个月前看到了相同类型的 IOPS 差异，当时向池中添加了额外的空间，但两天后又恢复到高 IOPS 率。所以我想同样的事情会在两到三天后重演，这就是为什么我怀疑自由空间碎片FRAG是罪魁祸首..！！
ZPOOL道具
ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ sudo zpool get all
NAME PROPERTY VALUE SOURCE
pgpool size 479G -
pgpool capacity 60% -
pgpool altroot - default
pgpool health ONLINE -
pgpool guid 1565875598252756833 -
pgpool version - default
pgpool bootfs - default
pgpool delegation on default
pgpool autoreplace off default
pgpool cachefile - default
pgpool failmode wait default
pgpool listsnapshots off default
pgpool autoexpand on local
pgpool dedupditto 0 default
pgpool dedupratio 1.00x -
pgpool free 190G -
pgpool allocated 289G -
pgpool readonly off -
pgpool ashift 0 default
pgpool comment - default
pgpool expandsize - -
pgpool freeing 0 -
pgpool fragmentation 71% -
pgpool leaked 0 -
pgpool multihost off default
pgpool feature@async_destroy enabled local
pgpool feature@empty_bpobj enabled local
pgpool feature@lz4_compress active local
pgpool feature@multi_vdev_crash_dump enabled local
pgpool feature@spacemap_histogram active local
pgpool feature@enabled_txg active local
pgpool feature@hole_birth active local
pgpool feature@extensible_dataset active local
pgpool feature@embedded_data active local
pgpool feature@bookmarks enabled local
pgpool feature@filesystem_limits enabled local
pgpool feature@large_blocks enabled local
pgpool feature@large_dnode enabled local
pgpool feature@sha512 enabled local
pgpool feature@skein enabled local
pgpool feature@edonr enabled local
pgpool feature@userobj_accounting active local
ZFS 道具
ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ sudo zfs get all
NAME PROPERTY VALUE SOURCE
pgpool type filesystem -
pgpool creation Mon Oct 8 18:45 2018 -
pgpool used 289G -
pgpool available 175G -
pgpool referenced 288G -
pgpool compressratio 5.06x -
pgpool mounted yes -
pgpool quota none default
pgpool reservation none default
pgpool recordsize 128K default
pgpool mountpoint /mnt/PGPOOL local
pgpool sharenfs off default
pgpool checksum on default
pgpool compression lz4 local
pgpool atime off local
pgpool devices on default
pgpool exec on default
pgpool setuid on default
pgpool readonly off default
pgpool zoned off default
pgpool snapdir hidden default
pgpool aclinherit restricted default
pgpool createtxg 1 -
pgpool canmount on default
pgpool xattr sa local
pgpool copies 1 default
pgpool version 5 -
pgpool utf8only off -
pgpool normalization none -
pgpool casesensitivity sensitive -
pgpool vscan off default
pgpool nbmand off default
pgpool sharesmb off default
pgpool refquota none default
pgpool refreservation none default
pgpool guid 571000568545391306 -
pgpool primarycache all default
pgpool secondarycache all default
pgpool usedbysnapshots 0B -
pgpool usedbydataset 288G -
pgpool usedbychildren 364M -
pgpool usedbyrefreservation 0B -
pgpool logbias throughput local
pgpool dedup off default
pgpool mlslabel none default
pgpool sync standard default
pgpool dnodesize legacy default
pgpool refcompressratio 5.07x -
pgpool written 288G -
pgpool logicalused 1.42T -
pgpool logicalreferenced 1.42T -
pgpool volmode default default
pgpool filesystem_limit none default
pgpool snapshot_limit none default
pgpool filesystem_count none default
pgpool snapshot_count none default
pgpool snapdev hidden default
pgpool acltype off default
pgpool context none default
pgpool fscontext none default
pgpool defcontext none default
pgpool rootcontext none default
pgpool relatime off default
pgpool redundant_metadata most local
pgpool overlay off default
弧
ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ cat /proc/spl/kstat/zfs/arcstats
13 1 0x01 96 4608 8003814189 8133508755293587
name type data
hits 4 48883641586
misses 4 1321425301
demand_data_hits 4 15606800719
demand_data_misses 4 786648720
demand_metadata_hits 4 32729793033
demand_metadata_misses 4 278006868
prefetch_data_hits 4 315020107
prefetch_data_misses 4 207366277
prefetch_metadata_hits 4 232027727
prefetch_metadata_misses 4 49403436
mru_hits 4 10685966527
mru_ghost_hits 4 85159850
mfu_hits 4 37807765384
mfu_ghost_hits 4 40046050
deleted 4 960331018
mutex_miss 4 15489677
access_skip 4 17626
evict_skip 4 21812713742
evict_not_enough 4 267500438
evict_l2_cached 4 0
evict_l2_eligible 4 108797848903680
evict_l2_ineligible 4 2000957528064
evict_l2_skip 4 0
hash_elements 4 313401
hash_elements_max 4 769926
hash_collisions 4 587807552
hash_chains 4 11108
hash_chain_max 4 6
p 4 3794526616
c 4 7022898344
c_min 4 1004520576
c_max 4 16072329216
size 4 6944858120
compressed_size 4 3732648960
uncompressed_size 4 20043857408
overhead_size 4 1682603008
hdr_size 4 110128312
data_size 4 3359916544
metadata_size 4 2055335424
dbuf_size 4 246193488
dnode_size 4 943126912
bonus_size 4 230157440
anon_size 4 33360384
anon_evictable_data 4 0
anon_evictable_metadata 4 0
mru_size 4 3718656000
mru_evictable_data 4 1940126208
mru_evictable_metadata 4 224441856
mru_ghost_size 4 1684268032
mru_ghost_evictable_data 4 0
mru_ghost_evictable_metadata 4 1684268032
mfu_size 4 1663235584
mfu_evictable_data 4 1288254464
mfu_evictable_metadata 4 83499008
mfu_ghost_size 4 1506922496
mfu_ghost_evictable_data 4 1391591424
mfu_ghost_evictable_metadata 4 115331072
l2_hits 4 0
l2_misses 4 0
l2_feeds 4 0
l2_rw_clash 4 0
l2_read_bytes 4 0
l2_write_bytes 4 0
l2_writes_sent 4 0
l2_writes_done 4 0
l2_writes_error 4 0
l2_writes_lock_retry 4 0
l2_evict_lock_retry 4 0
l2_evict_reading 4 0
l2_evict_l1cached 4 0
l2_free_on_write 4 0
l2_abort_lowmem 4 0
l2_cksum_bad 4 0
l2_io_error 4 0
l2_size 4 0
l2_asize 4 0
l2_hdr_size 4 0
memory_throttle_count 4 0
memory_direct_count 4 3209752
memory_indirect_count 4 15181019
memory_all_bytes 4 32144658432
memory_free_bytes 4 6916120576
memory_available_bytes 3 6413860864
arc_no_grow 4 0
arc_tempreserve 4 0
arc_loaned_bytes 4 0
arc_prune 4 252427
arc_meta_used 4 3584941576
arc_meta_limit 4 12054246912
arc_dnode_limit 4 1205424691
arc_meta_max 4 12420274128
arc_meta_min 4 16777216
sync_wait_for_async 4 4231322
demand_hit_predictive_prefetch 4 195199007
arc_need_free 4 0
arc_sys_free 4 502260288
zdb -C
ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ sudo zdb -C pgpool
MOS Configuration:
version: 5000
name: 'pgpool'
state: 0
txg: 4739409
pool_guid: 1565875598252756833
errata: 0
hostname: 'ip-10-0-1-59'
com.delphix:has_per_vdev_zaps
vdev_children: 8
vdev_tree:
type: 'root'
id: 0
guid: 1565875598252756833
create_txg: 4
children[0]:
type: 'disk'
id: 0
guid: 1507251152420866879
path: '/dev/xvdf1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 64
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1425
create_txg: 4
com.delphix:vdev_zap_leaf: 129
com.delphix:vdev_zap_top: 130
children[1]:
type: 'disk'
id: 1
guid: 12461793154748882472
path: '/dev/xvdg1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 68
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1424
create_txg: 9
com.delphix:vdev_zap_leaf: 131
com.delphix:vdev_zap_top: 132
children[2]:
type: 'disk'
id: 2
guid: 15169312858460766498
path: '/dev/xvdh1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 69
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1427
create_txg: 12
com.delphix:vdev_zap_leaf: 133
com.delphix:vdev_zap_top: 134
children[3]:
type: 'disk'
id: 3
guid: 8533762672700299025
path: '/dev/xvdi1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 74
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1422
create_txg: 15
com.delphix:vdev_zap_leaf: 71
com.delphix:vdev_zap_top: 72
children[4]:
type: 'disk'
id: 4
guid: 6612366135198079494
path: '/dev/xvdj1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 139
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1428
create_txg: 18
com.delphix:vdev_zap_leaf: 136
com.delphix:vdev_zap_top: 137
children[5]:
type: 'disk'
id: 5
guid: 15947515837120747219
path: '/dev/xvdk1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 142
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1421
create_txg: 21
com.delphix:vdev_zap_leaf: 140
com.delphix:vdev_zap_top: 141
children[6]:
type: 'disk'
id: 6
guid: 15626684534009192025
path: '/dev/xvdl1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 146
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1426
create_txg: 24
com.delphix:vdev_zap_leaf: 143
com.delphix:vdev_zap_top: 144
children[7]:
type: 'disk'
id: 7
guid: 19815078749163274
path: '/dev/xvdm1'
whole_disk: 1
metaslab_array: 149
metaslab_shift: 27
ashift: 9
asize: 64418480128
is_log: 0
DTL: 1423
create_txg: 27
com.delphix:vdev_zap_leaf: 147
com.delphix:vdev_zap_top: 148
features_for_read:
com.delphix:hole_birth
com.delphix:embedded_data
配置文件
ubuntu@ip-10-0-1-59:~$ sudo cat /etc/modprobe.d/zfs.conf
options zfs zfs_arc_max=77147180237
zdb metaslabs & spacemap
从 metaslabs 和 spacemap 信息来看，与上层区域相比，每个 vdev 末尾的 metaslabs 和 spacemaps 看起来有很多可用空间（由于最新的大小扩展）。因此，这与此处解释的问题相关，即当元实验室和空间图碎片化时性能如何下降。
我认为最好添加镜像并删除旧的 vdev，以便将新设备提升为主条带。这将有助于 metaslabs 和空间图，就好像它是一个没有太多碎片的新鲜池（？？？不确定！！！）。无论如何，这将作为最后的手段保留，直到那时我将研究验证问题的性质以及从 zfs 方面验证有关 metaslabs/spacemap 所需的任何调整。
同样为了减少碎片，计划将 zfs 日志设备添加到单独的设备并将 postgres pg_xlog 目录移动到具有 ext4 分区的单独设备。
如果没有深度调试，很难给你明确的答案。无论如何，需要注意的一些事情是：
ZFS 通过空间图分配块。当空间映射 >= 96% 已满（旧版本为 80%）时，ZFS 将从首次适应分配器切换到最佳适应分配器。请注意，这是针对每个空间贴图的决定：您可以拥有 80% 的满池，其中一些空间贴图远高于该值，可能已经超过 96%。当写入此类空间图时，ZFS 将使用较慢的最佳适应分配器
碎片空间映射将比非碎片空间映射使用更多的内存。这种增加的内存压力可能会导致空间贴图垃圾。您可以通过设置来避免这种情况
metaslab_debug_load=1；如果它不起作用，请尝试重新导入您的池和/或设置metaslab_debug_unload=1。请注意，持久锁定内存中的所有空间图将不可避免地消耗更多 RAM你可能会被帮派块烧伤，但同样，如果不进一步调试，很难判断情况是否如此。当然，128K 的记录大小具有如此好的性能
compressratio，在碎片方面对您没有任何好处。您可以在这里和这里阅读更多信息。
旁注：我看到你的游泳池有ashift=9。我认为现在纯512B设备已经很少见了，特别是在云环境中。为了提高性能，您可以/愿意使用ashift=12.
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