Symmetrix性能平衡管家Optimizer的原理与配置方法

Symmetrix作为一个多控制器，内部安装了上千个物理磁盘的巨无霸级存储阵列，可以同时为几百台物理或者虚拟主机提供数据存取服务。而如何保证所有被服务的主机都处于最优的性能状态，除了在链接主机的时候遵循“平衡”分配的原则。实际投入生产以后，Symmetrix自身也存在多种机制，保证阵列端的数据处理资源的“平衡”，Symmetrix Optimizer就是其中之一，本文对Symmetrix Optimizer的作用和工作原理以及配置方法进行介绍，帮助读者了解高端存储内部的优化机制。

Symmetrix Optimizer的工作原理:

Symmetrix Optimizer（后文简称Optimizer）的主要作用是监控Symmetrix中的逻辑卷（Device）的访问状态，然后将逻辑卷在不同的物理磁盘之间进行迁移，从而达到优化性能，实现阵列中分布的物理磁盘之间的性能“平衡”。它解决的问题是显而易见，即使存储实施前期有比较好的规划，但是由于业务变化，可能导致某些逻辑卷的数据访问量增大，而碰巧这些逻辑卷被创建在相同的物理磁盘上面。这里有必要再提一下Symmetrix中Hyper Volumes的概念，下图显示了Symmetrix中创建逻辑卷（Device），也就是通常所说的LUN，Symmetrix的做法是以将物理磁盘切片成Hyper Volume的方式，然后将Hyper Volume根据不同的RAID保护级别，图中的八个Hyper Volume可以和其他物理磁盘上切割出来的Hyper Volume组成不同RAID级别的逻辑卷（LUN）供主机访问。Optimizer的作用就是将Hyper Volume在物理磁盘之间进行移动，平衡负载，优化性能。

Optimizer的工作组件包含两个部分：

•运行与Symmetrix阵列中管理服务器Service Processor中的引擎。

•用来控制Optimizer参数的管理接口，提供给Symmetrix的命令行SYMCLI和GUI的管理工具访问。

Optimizer的工作方式分为以下几个步骤：

1. 收集Symmetrix后端的I/O统计信息，并建立数据库。在这个阶段，Optimizer会记录以下的性能信息：

1.逻辑卷的读写数量

2.逻辑卷的预读数量

3.每秒逻辑卷的数据读写KB数量

这个过程中，Optimizer会记录下所有的物理磁盘的平均服务时间。平均服务时间 = 寻址时间（Seek Time）+ 延迟（Latency）+ 传输时间（Transfer Time）。寻址时间（Seek Time）指得是磁头移动到需要读取磁道的时间。延迟（Latency）指得是磁盘旋转所需要的时间。传输时间（Transfer Time）则指得是数据磁盘读取和写入的时间。

2. 根据上一步收集的数据，Optimizer会对物理磁盘总服务时间进行排序，确定最繁忙的物理磁盘为优先执行的候选。然后，Optimizer算法会根据逻辑卷和对应的后端物理磁盘位置，算法会尝试通过在不同的物理磁盘上平衡I/O来最小化磁盘平均服务器时间，主要的方法有三种：

•将I/O负载在不同的物理磁盘上进行平衡。

•将负载较高的逻辑卷集中在一起，缩小寻址时间。

•将负载较高的逻辑卷移动到磁盘的外圈，而加快数据传输的速度。

3. 确定候选设备以后，开始执行后端的物理磁盘位置的交换。下图演示了整个交换过程的四个步骤。这个例子中需要将011也1CF这两个逻辑卷进行交换。第一步，DRV卷会介入，第二步，011被转换到DRV卷上面。第三步，1CF转移到原来011的位置。第四步，从DRV卷将011转移到原先1CF的位置。

4. 当交换完成以后，Optimizer对下一次交换进行分析，反复这个同样的过程。

Optimizer的配置方法：

用户可以使用SYMCLI的命令来管理和配置Optimizer，而在这之前，需要有几个前提：

•Symmetrix阵列内部配置了Dynamic Reallocation Volume（DRV），DRV是一个只限阵列内部使用，用户不可访问的逻辑卷。但是用户可以手动创建这种设备。

•Symmetrix的逻辑卷上有空余的Mirror Position，Mirror Position是Symmetrix Enginuity用来操作逻辑卷的指针，每个逻辑卷默认有四个Mirror Position。

•Optimizer做设备交换的时候，需要加载配置锁（Configuration Lock）保证设备交换时候的一致性。

用户可以使用symoptmz命令来配置Optimizer，以下是一些命令的用法：

启用和禁用Optimizer的命令：

symoptmz enabler/disable

显示Optimizer的参数使用命令：

symoptmz -sid xxx show -parms –dp

显示待交换的逻辑卷列表：

symoptmz show -swap_list -sid xxx -v

清除物理磁盘的性能统计信息：

symoptmz -sid xxx clear_stats

使用symoptmz结合配置文件的方式，对Optimizer进行配置，创建opt_config.txt文件，并且在文件内输入配置命令：

set control_parms [start_mode=AUTO | MANUAL>,] [swap_mode=AUTO | USER_OK,] [min_perf_period=min_perf,] [workload_period=workload,] [max_simult_swaps=max_simult,] [swap_rate=max_swaps];

其中start_mode决定是否Optimizer会在开始以后自动运行，swap_mode指的是交换是否为自动或者用户确认的模式，min_perf_period决定性能统计信息收集的最短时间，workload_period决定两次交换的间隔时间，max_simult_swaps决定最大同时运行的交换活动，swap_rate指定每日允许的交换次数。

然后使用symoptmz命令进行提交：

symoptmz –file opt_config.txt commit

为特定的物理磁盘设置交换优先级别，创建opt_config.txt文件，在文件中键入，下面的例子中将DEV 020这个逻辑卷的交换优先级设置成HIGH。

set swap_priority HIGH for dev 020

手动进行交换动作，使用命令，比如把DEV 030和040进行交换，opt_config.txt文件中的命令为：

set dev_swap 0030 with 0040;

然后使用symoptmz命令进行提交：

symoptmz –file opt_config.txt commit

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