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Características y supervisión de Amazon EBS I/O

En una configuración de volumen determinada, determinadas características de E/S determinan el comportamiento de rendimiento de los volúmenes. EBS SSDLos volúmenes respaldados (de uso general (y) y aprovisionados SSD IOPS SSD (gp2io1y gp3io2) ofrecen un rendimiento uniforme, ya sea que una operación de E/S sea aleatoria o secuencial. HDD-Los volúmenes respaldados (Throughput Optimized HDD (st1) y Cold HDD () ofrecen un rendimiento óptimo solo cuando las operaciones de E/S son grandes y secuencialessc1. Para comprender el rendimiento SSD y el rendimiento de los HDD volúmenes en su aplicación, es importante conocer la relación entre la demanda del volumen, la cantidad IOPS disponible, el tiempo que tarda en completarse una operación de E/S y los límites de rendimiento del volumen.

IOPS

IOPSson una unidad de medida que representa las operaciones de entrada/salida por segundo. Las operaciones se miden en KiB y la tecnología de disco subyacente determina la cantidad máxima de datos que un tipo de volumen cuenta como E/S única. El tamaño de la E/S está limitado a 256 KiB para los SSD volúmenes y a 1024 KiB para los volúmenes, SSD ya que los volúmenes gestionan las E/S pequeñas o aleatorias de forma mucho más eficiente que los volúmenes. HDD HDD

Cuando las operaciones de E/S pequeñas son secuenciales físicamente, Amazon EBS intenta fusionarlas en una sola operación de E/S hasta el tamaño máximo de E/S. Del mismo modo, cuando las operaciones de E/S superan el tamaño máximo de E/S, Amazon EBS intenta dividirlas en operaciones de E/S más pequeñas. En la siguiente tabla, se muestran algunos ejemplos.

Por lo tanto, cuando crea un volumen SSD respaldado que admite 3000 IOPS (ya sea aprovisionando un IOPS SSD volumen aprovisionado a 3000 IOPS o ajustando un volumen de uso general SSD a 1000 GiB) y lo adjunta a una instancia EBS optimizada que pueda proporcionar suficiente ancho de banda, puede transferir hasta 3000 E/S de datos por segundo, con el rendimiento determinado por el tamaño de la E/S.

Longitud de cola del volumen y latencia

La longitud de la cola del volumen es el número de solicitudes de E/S pendientes de un dispositivo. La latencia es el tiempo real del end-to-end cliente durante una operación de E/S, es decir, el tiempo transcurrido entre el envío de una E/S EBS y la recepción de un acuse de recibo de EBS que se ha completado la lectura o escritura de la E/S. La longitud de la cola debe calibrarse correctamente con el tamaño de la E/S y la latencia para evitar que se produzcan atascos en el sistema operativo huésped o en el enlace de red al que se conecta. EBS

La longitud óptima de la cola varía para cada carga de trabajo, en función de la sensibilidad y la latencia de la aplicación en particular. IOPS Si tu carga de trabajo no entrega suficientes solicitudes de E/S para aprovechar al máximo el rendimiento disponible para tu EBS volumen, es posible que tu volumen no entregue el IOPS rendimiento que has aprovisionado.

Las aplicaciones con un uso intensivo de transacciones son sensibles al aumento de la latencia de E/S y son ideales para volúmenes respaldados. SSD Puede mantener un nivel alto y, IOPS al mismo tiempo, mantener una latencia baja si mantiene una longitud de cola baja y un número elevado de disponibilidad para el volumen. IOPS Si se reduce constantemente más IOPS a un volumen del que hay disponible, se puede aumentar la latencia de E/S.

Las aplicaciones con un rendimiento intensivo son menos sensibles al aumento de la latencia de E/S y son ideales para volúmenes respaldados. HDD Puede mantener un alto rendimiento de los volúmenes HDD respaldados manteniendo una longitud de cola alta cuando se realizan grandes operaciones de E/S secuenciales.

Límites de rendimiento de los volúmenes y tamaño de E/S

En el caso de los volúmenes SSD respaldados, si el tamaño de las E/S es muy grande, es posible que el número de los que haya aprovisionado sea inferior al aprovisionado porque está alcanzando el límite de IOPS rendimiento del volumen. Por ejemplo, un gp2 volumen inferior a 1000 GiB con créditos de ráfaga disponibles tiene un IOPS límite de 3000 GiB y un límite de rendimiento de volumen de 250 MiB/s. Si utiliza un tamaño de E/S de 256 KiB, el volumen alcanza su límite de rendimiento de 1000 IOPS (1000 x 256 KiB = 250 MiB). Para tamaños de E/S más pequeños (como 16 KiB), este mismo volumen puede soportar 3000 IOPS porque el rendimiento está muy por debajo de los 250 MiB/s. (En estos ejemplos, se supone que la E/S del volumen no alcanza los límites de rendimiento de la instancia.) Para obtener más información sobre los límites de rendimiento de cada EBS tipo de volumen, consulte. Tipos de EBS volumen de Amazon

Para operaciones de E/S más pequeñas, es posible que vea un higher-than-provisioned IOPS valor medido desde el interior de la instancia. Esto ocurre cuando el sistema operativo de la instancia fusiona pequeñas operaciones de E/S en una operación más grande antes de pasarlas a Amazon. EBS

Si su carga de trabajo utiliza E/S secuenciales en los sc1 volúmenes HDD respaldados st1 y respaldados, es posible que la cantidad IOPS medida desde dentro de la instancia sea superior a la esperada. Esto sucede cuando el sistema operativo de la instancia combina E/S secuenciales y las cuenta como unidades de 1024 KiB de tamaño. Si la carga de trabajo usa E/S pequeñas o aleatorias, puede experimentar un rendimiento menor del esperado. Esto se debe a que contamos cada E/S aleatoria y no secuencial para el IOPS recuento total, lo que puede provocar que alcance el límite del volumen antes de lo esperado. IOPS

Sea cual sea EBS el tipo de volumen, si no obtiene el rendimiento IOPS o el rendimiento esperados en su configuración, asegúrese de que el ancho de banda de la EC2 instancia no sea el factor limitante. Siempre debe usar una instancia EBS optimizada de la generación actual (o una que incluya conectividad de red de 10 Gb/s) para obtener un rendimiento óptimo. Otra posible causa de que no se produzca lo esperado IOPS es que no se esté dirigiendo suficiente E/S a los volúmenes. EBS

Supervise las características de E/S mediante CloudWatch

Puede supervisar estas características de E/S con las métricas de volumen de cada CloudWatch volumen. Entre las métricas importantes que debe considerar se incluyen las siguientes:

VolumeStalledIOChecksupervisa el estado de sus EBS volúmenes para determinar cuándo están deteriorados. La métrica es un valor binario que devolverá un estado 0 (aprobado) o 1 (fallido) en función de si el EBS volumen puede o no completar las operaciones de E/S. Esta comprobación detecta problemas subyacentes en la EBS infraestructura de Amazon, como los siguientes:

Si la VolumeStalledIOCheck métrica falla, puede esperar AWS a que se resuelva el problema o tomar medidas, como reemplazar el volumen afectado o detener y reiniciar la instancia a la que está adjunto el volumen. En la mayoría de los casos, cuando esta métrica falla, EBS diagnosticará y recuperará automáticamente el volumen en unos minutos. Puede utilizar la acción Pausar la E/S AWS Fault Injection Service para realizar experimentos controlados con el fin de probar la arquitectura y la supervisión en función de esta métrica a fin de mejorar la resiliencia ante los fallos de almacenamiento.

Puede medir la latencia EBS de E/S del almacenamiento de Amazon mediante VolumeReadOps VolumeWriteOpsVolumeTotalReadTime, yVolumeTotalWriteTime. Puede usar la siguiente fórmula para supervisar la latencia promedio de E/S de su volumen:

Average I/O latency in ms/op = (VolumeTotalReadTime + VolumeTotalWriteTime) / (VolumeReadOps + VolumeWriteOps)

Si la latencia de E/S es superior a la que necesita, compruebe la unidad IOPS y asegúrese de que la aplicación no esté intentando gestionar IOPS más de lo que ha aprovisionado. Puedes usar la siguiente fórmula para monitorear el promedio generado IOPS en tu volumen:

Estimated average IOPS in ops/s = (Sum(VolumeReadOps) + Sum(VolumeWriteOps)) / (Period - Sum(VolumeIdleTime))

Si su aplicación requiere una cantidad IOPS mayor de la que puede proporcionar su volumen, debería considerar la posibilidad de utilizar una de las siguientes opciones:

HDD-respaldados st1 y sc1 los volúmenes están diseñados para funcionar mejor con cargas de trabajo que aprovechan el tamaño máximo de E/S de 1.024 KiB. Para determinar el tamaño de E/S medio del volumen, divida VolumeWriteBytes entre VolumeWriteOps. El mismo cálculo se aplica a las operaciones de lectura. Si el tamaño de E/S promedio es inferior a 64 KiB, aumentar el tamaño de las operaciones de E/S que se envían a un volumen st1 o sc1 debería servir para mejorar el rendimiento.

BurstBalance muestra el balance del bucket de ráfagas para los volúmenes gp2, st1 y sc1 como un porcentaje del saldo total. Cuando el bucket por ráfaga se agota, el E/S del volumen (para los volúmenes gp2) o el rendimiento del volumen (para los volúmenes st1 y sc1) se reducen a la base de referencia. Compruebe el valor BurstBalance para determinar si el volumen se está reduciendo por esta razón. Para obtener una lista completa de las métricas de Amazon disponibles, consulta EBS las métricas CloudWatch Métricas de Amazon para Amazon EBS de Amazon EBS para instancias basadas en Nitro.

Recursos relacionados

Para obtener más información sobre las características de Amazon EBS I/O, consulte la siguiente presentación de re:Invent: AmazonEBS: Designing for Performance.