VirtuCacheクイックスタート:vSphere SANストレージの高速化


vSphere環境のSANストレージ(iSCSI, FC, FCoE, shared SAS)をサーバサイドのESXiホスト上のキャッシュ(RAM、SSD)で高速化するVirtuCacheの導入手順を紹介します。

VirtuCache

用語の注意

  • ライトスルーキャッシングポリシーは、読み取りだけが加速されます。
  • ライトバックワンレプリカは、リードとライトの両方が高速化されるキャッシングポリシーです。また、書き込みは同じESXiクラスタ内の別のホストにあるキャッシュメディアに複製されます。

ステップ1. VirtuCache OVAのデプロイ

  1. VirtuCache キャッシングドライバソフトウェアをインストールする予定の ESXi ホストが登録されている vCenter で、 VirtuCache Manager OVA をインポートします。ネットワークに静的 IP アドレスがある場合、インポートプロセス中に VM に IP アドレスを割り当てます。VirtuCache Manager は、管理用のGUIであり、ストレージ IO パスには関係ありません。

    参考:OVAテンプレートの展開

    ※VirtuCache GUIが機能するには、ESXiホストがクラスタ内に存在する必要があります。
    ※VirtuCacheを1つのESXiホストにのみインストールする場合、データストアはVirtuCache GUIに表示されませんが、VMは表示され、VMレベルでキャッシュポリシーを適用できます。VirtuCache GUIがデータストアを表示するには、クラスタ内に2つ以上のESXiホスト存在する必要があります。

ステップ2. ESXiホスト上でのキャッシュメディアの選定

  1. ホスト上のすべてのVMが使用するストレージの10~20%を、ホスト内のキャッシュメディア容量とすることが推奨されます。これにより、90%以上の要求がキャッシュから処理されるようになります(キャッシュヒット率)。
  2. RAMは最も高性能なキャッシュメディアであり、十分なホストRAMがある場合は、それを使用してください。
  3. ホスト上に十分な RAM がなく、PCIe または U.2 スロットに余裕がある場合は、エンタープライズグレードの PCIe / NVME SSD (コストわずか 30 US セント/GB)を使用することを強くお勧めします。ホストごとにPCIeフォームファクタの1.6TB NVME SSDを1台使用する構成が、VirtuCacheのお客様では最も人気のあるキャッシュメディアです。
  4. 十分なRAM、PCIeスロット、U.2スロットがない場合、エンタープライズSATA/SAS SSDが唯一の選択肢となります。消費者向けSSDはレイテンシーが高いので、使用しないでください。SATA/SAS SSD を使用する場合、できればホストごとに 1 台の SSD を使用し、SSD を RAID 0 にすることをお勧めします。RAID 1 は SSD のパフォーマンスを悪化させますし、VirtuCache がデータ保護を行うので必要ありません。また、キュー深度の高い RAID コントローラを使用していることを確認してください。そうしないと、RAID コントローラが SATA/SAS SSD のボトルネックになります。RAIDコントローラとSSDの選択について詳しくはこちらを参照してください。

ステップ3. VirtuCacheソフトウェアとライセンスをESXiホストにインストール

  1. ライトバックキャッシュの場合、クラスタ内のすべてのホストに VirtuCache ドライバをインストールする必要があります。ライトスルーキャッシュの場合、クラスタ内のすべてのホストにドライバをインストールする必要はなく、読み取り加速を必要とするホストにのみインストールすれば十分です。
  2. データストアに”vnx2-1.0-.<バージョン情報>.vib” と”lic_vnx2_<期限情報>.vib”のファイルをアップロードしておきます。
  3. ESXi CLI を使用して、以下のように “vnx2-1.0-.<バージョン情報>.vib”の VirtuCache ドライバ ソフトウェア vib をインストールします。

    esxcli software vib install -v “file:///vmfs/volumes/[datastore name]/vnx2-1.0-.*.vib”

    ここで、[datastore name]はvibをアップロードしたデータストアです。
  4. “lic_vnx2_<期限情報>.vib”のライセンスキーファイルも、VirtuCache ドライバと同様に、上記に記載した「esxcli software vib install」コマンドを使用してホストにインストールします。

    esxcli software vib install -v “file:///vmfs/volumes/[datastore name]/lic_vnx2_*.vib”

参考:ESXi 5.x, 6.x および 7.x での ESXi Shell の使い方 (2004746)

ステップ4. ESXiホスト上のキャッシュ構成

  1. Chrome または Firefox を使用して、VirtuCache Manager の IP アドレスに接続します。vCenter の認証情報を使用してログインします。GUI を初めて起動した場合、さまざまなタブにすべての情報が表示されるまで最大 5 分かかる場合があります。
  2. Hostsタブで、Replication Networkを選択します。このネットワークは、キャッシュされた書き込みを別のホストにミラーリングしたり、vMotion時にリードキャッシュをVMに追従させるために使用されます。デフォルトでは、vMotion ネットワークをレプリケーションネットワークとして使用しますが、別のネットワークを使用することもできます。
  1. Replication Networkに関連付けられた VMkernel アダプタが、「vMotion」スタックではなく VMware の「デフォルト」TCP/IP スタックで構成されていることを確認してください。低レイテンシー書き込みのためには、ジャンボフレームを使用した 10Gbpsネットワークを推奨しますが、必須ではありません。

  1. Hostsタブの ‘Cache‘ カラムで、ホストの VirtuCache に SSD および/または RAM を割り当てることができます。VirtuCache は割り当てられた SSD と RAM のすべてを引き継ぐことに注意してください。
  2. DatastoresまたはVirtual Machinesタブを開き、データストアおよび/または VM にキャッシングポリシーを構成してください。読み込みと書き込みの両方を高速化する必要がある場合は「Caching Policy」を「Write-back One Replica」として、読み込みのみを高速化する必要がある場合は「Write-through」として構成します。Virtual Machinesタブで、データストアから継承するものとは異なるキャッシングポリシーをVMに割り当てることもできます。
    ※クラスタ内に8つを超えるESXiホストがあり、書き込みキャッシュのレプリケーション用ネットワークに20Gbpsがある場合を除き、「Write-Back Two Replicas」ポリシーを使用しないでください。
    「Backup-VM」ポリシーは、Veeam(または同様のバックアップソフトウェア)プロキシおよび管理VMに適用します。このポリシーにより、VirtuCacheはバックアッププロセスで使用されるVMwareスナップショットをサポートし、バックアッププロセスを加速することもできます。
  1. Hostsタブを開き、すべてのホストでキャッシングが機能していることを確認します。キャッシュポリシーを設定したデータストア/VMが高速化されるようになりました。

ステップ5.パフォーマンスの確認

Hostsタブでホストをクリックすると、ホストとデータストアの統計情報が表示されます。

PerformanceタブでVMレベルのパフォーマンス統計情報を表示します。VMレベルのリードおよびライトのレイテンシが5ms未満であれば、VirtuCacheとキャッシュメディアは期待通りに動作しています。

注意点

VirtuCacheがパフォーマンスを改善しない最も一般的な理由は、SSDレイテンシが高いことです(ステップ2-4)。次の理由としてはRAMのみを使用しており、VirtuCacheに割り当てられるRAMの量が非常に少ないため、キャッシュがすぐにいっぱいになり、キャッシュヒット率が低いことによる影響です。そのほかには高いネットワーク遅延が影響しているケースもあります。

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