提升ZFS性能的10个简便方法

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关于ZFS，最经常被提到的问题就是：“如何提升ZFS的性能？”
这不是说ZFS的性能不好，任何现有的文件系统在使用一段时间以后性能都会变差。事实上zfs可以是一个非常快速的文件系统。

ZFS具有最强的自我校正特性和ZFS后台算法的固有特性，能帮助你在无需昂贵的硬件控制器的情况下达到比大多数RAID控制器和RAID模组更好的性能。所以我们说ZFS是目前业界的第一个真正的RAID（廉价磁盘阵列）解决方案。

大多数我所见到的对ZFS性能问题，根本上都是源于对硬件性能的错误假设，或仅仅参照那些不切实际的物理定律做出的判定。

现在，我们应该来看一下10个可以提升ZFS性能的简便方法，这些每个人都能够使用，并不需要首先学成ZFS的专家。
为了便于阅读，这里先列出一个内容目录：

• 文件系统性能基础
• 性能预期，目标与策略
• #1: 添加足够的内存
  
• #2: 添加更多的内存
  
• #3: 增加更多的内存获得重复数据消除技术带来的性能提升
• #4: 使用固态硬盘（SSDs）提升读取性能
• #5: 使用固态硬盘（SSDs）提升写入性能
• #6: 使用镜像
• #7: 增加更多的磁盘
• #8: 保留足够的空闲空间
• #9: 雇佣一个专家
• #10: 深入调教——但是你必须清楚自己在做什么
• 奖励：一些五花八门的设定实例
• 轮到你了
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在开始我们的性能主题之前，首先复习下基础知识：

文件系统性能基础

分清两类基本的文件系统操作是非常重要的：读 和 写

有人可能会说这是一个很简单甚至愚蠢的问题。但是你必须有耐心听我说完，作为FS文件系统的两个I/O 子系统，读和写的数据操作流程具有非常大的差异，这意味着提升读/写性能的方法是有差别的。

我们可以使用 zpool iostat 或 iostat(1M) 命令来核查系统的读/写性能是否符合你的意见或预期。

然后，我们需要了解文件系统两类性能参数：

• Bandwidth（带宽）: 以MB/s (或 GB/s 如果你幸运的话)为衡量单位,这个参数告诉你单位时间内有多少数据通过文件系统（被读取或写入）。
  
• IOPS: 每秒钟的IO 操作次数。

再次,这些不同的性能视角在进行性能优化时有不同的意义，你只需要了解自己面临的是哪一类特殊问题。 同时读/写都有两种不同的性能模式：

• Sequential（顺序的）: 可预测的，连续（/相邻）存储的数据块
• Random（随机的）: 不可预测了，无序的，难以连续操作/存取的数据块

这里有一个好消息，ZFS 通过称为copy-on-write的魔术（操作特性），自动将随机的写操作转化为连续的写操作。这是一类较少被其他文件系统较少顾及到的性能问题。

最后，对I/Os操作来说，你应该了一心两种操作直接的解差别：

• Synchronous Writes（同步写）: 只有在数据写入稳定的存储介质（stable storage如磁盘）之后，写操作才视为完成。在ZFS中,这类操作会通过ZFS Intent Log, or ZIL来执行. 这类操作最常发生在文件服务器和数据库服务器上，对磁盘的潜伏周期和IPOS性能最为敏感。
• Asynchronous Writes（异步写）: 在数据被提交到磁盘前，只要已被缓存到内存后就可返回（进行其他后续数据操作)的写操作结束。由此很容易获得性能提升，但是是以牺牲数据存储可靠性为代价的。如果在数据被后台程序真正写入到磁盘以前系统意外掉电，将有可能发生数据丢失，甚至是更为严重的问题，比如RAID5条带写入陷阱的问题（将导致整个条带数据的校验错误，所以对可靠性要求高的场合需要采用昂贵的后备电源方案）。
  

性能预期，目标与策略
马上就将开始今天的性能主题了，不过在开始之前，我们需要理清一些概念：

*确定实际的预期：ZFS是很棒的，是的。 但是你需要遵守物理学定律。 一个10000 rpm的一个磁盘不能实现超过每秒166次的随机IOPS，因为10000 prm（周/分钟） 除以60秒(每分钟)等于166。这表示磁头每秒钟只能在一个随机街区上方定位它自己的位置166次。 任何多于那个数的寻道和你的数据读/写其实不是随机的。磁盘随机读/写操作的最大理论IOPS数就是这么计算出来的。

与此类似，RAID-Z 意味对于每个RAID-Z磁盘组你只会获得相当于单个磁盘的IOPS性能，因为每个文件系统IO 将并行发生在一个RAID-Z磁盘组的全部磁盘上。

你得明确得知你到你的存储设备的物理限制和你期望的实际性能，在什么时候分析你性能并且确定性能目标。

*设定性能目标：究竟什么情况是" 太慢" ?  什么性能将是可接受的？ 现在获得了多大的性能，并且你想要多大的性能？

设定性能目标很重要，因为他们告诉你什么时候你已经做到了。 总有方法提高性能，但是不惜任何代价提高性能是无用的。 知道什么时候你已经做到了，然后庆祝！

*系统性：我们试验这，然后我们试验那，我们用CP(1)来测量，即使我们的应用实际上是数据库。然后我们各处拧（调整参数），并且通常在我们知道它是什么之前，我们意识到：我们真的什么也不知道。

有系统是指确定怎样的方法测量我们想要的性能，设定系统当前的状态，然后用我们感兴趣的直接与实际应用有关的一种性能测定方式，并坚持在整个性能分析和优化过程中使用相同的方法。

否则，事情变得令人困惑，我们会丢失信号，我们将不能告诉自己是否到达了目标。

现在我们已经理解我们想要那一类的性能提升，我们了解基于今天的硬件我们可以期望实现的性能，我们确定一些实际的目标，并且对性能优化有一条有条不紊的方法，下面让我们开始今天的主题：