Características y supervisión de Amazon EBS I/O

En una configuración de volumen determinada, determinadas características de E/S determinan el comportamiento del rendimiento de los volúmenes. EBS

• SSDLos volúmenes respaldados, de uso general SSD (gp2ygp3) y aprovisionados IOPS SSD (io1yio2), ofrecen un rendimiento uniforme tanto si se trata de una operación de E/S aleatoria como secuencial.

• HDD-los volúmenes respaldados, Throughput Optimized HDD (st1) y Cold HDD (sc1), ofrecen un rendimiento óptimo solo cuando las operaciones de E/S son grandes y secuenciales.

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 se representa de forma input/output operations per second. The operations are measured in KiB, and the underlying drive technology determines the maximum amount of data that a volume type counts as a single I/O. I/O size is capped at 256 KiB for SSD volumes and 1,024 KiB for HDD volumes because SSD volumes handle small or random I/O mucho más eficiente que HDD los volúmenes.

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.

Tipo de volumen	Tamaño máximo de las E/S	Operaciones de E/S de su aplicación	Número de IOPS	Notas
SSD	256 KiB	1 operación de E/S de 1024 KiB	4 (1024 ÷ 256 = 4)	Amazon EBS divide las 1024 operaciones de E/S en cuatro operaciones más pequeñas de 256 KiB.
		8 operaciones secuenciales de E/S de 32 KiB	1 (8 x 32 = 256)	Amazon EBS fusiona las ocho operaciones de E/S secuenciales de 32 KiB en una sola operación de 256 KiB.
		8 operaciones aleatorias de E/S de 32 KiB	8	Amazon EBS cuenta las operaciones de E/S aleatorias por separado.
HDD	1024 KiB	1 operación de E/S de 1024 KiB	1	La operación de E/S ya es igual al tamaño máximo de E/S. No se fusiona ni se divide.
		8 operaciones secuenciales de E/S de 128 KiB	1 (8 x 128 = 1024)	Amazon EBS fusiona las ocho operaciones de E/S secuenciales de 128 KiB en una sola operación de E/S de 1024 KiB.
		8 operaciones aleatorias de E/S de 32 KiB	8	Amazon EBS cuenta las operaciones de E/S aleatorias por separado.

Por lo tanto, cuando crea un volumen SSD respaldado que admite 3000 IOPS (ya sea aprovisionando un io2 volumen io1 o un volumen con 3000IOPS, ajustando un gp2 volumen a 1000 GiB o utilizando un gp3 volumen) 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 y un límite de rendimiento de volumen de 250 no MiB/s. If you are using a 256 KiB I/O size, your volume reaches its throughput limit at 1000 IOPS (1000 x 256 KiB = 250 MiB). For smaller I/O sizes (such as 16 KiB), this same volume can sustain 3,000 IOPS because the throughput is well below 250 MiB/s. (These examples assume that your volume's I/O alcanza los límites de rendimiento de la instancia). Para obtener más información sobre los límites de rendimiento de cada tipo de EBS 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 10 Gb/s network connectivity) for optimal performance. Another possible cause for not experiencing the expected IOPS is that you are not driving enough I/O 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.

Supervise si hay E/S estancadas

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.

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 conectado 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 su capacidad de recuperación ante los fallos de almacenamiento.

Supervise la latencia de E/S de un volumen

Puedes monitorizar la latencia media de las operaciones de lectura y escritura de un EBS volumen de Amazon mediante las VolumeAvgWiteLatency métricas VolumeAvgReadLatency y, respectivamente.

Si la latencia de E/S es superior a la que necesita, asegúrese de que la aplicación no intente generar un rendimiento superior al que ha previsto para su volumen. IOPS Utilice las siguientes fórmulas para calcular el promedio IOPS y el rendimiento generados por su volumen durante un período específico y, a continuación, compárelos con el aprovisionamiento y el rendimiento del volumen. IOPS

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

                                        (Sum(VolumeReadBytes) + Sum(VolumeWriteBytes)) / 1024
Estimated average throughput in KiB/s = -----------------------------------------------------
                                                    Period - Sum(VolumeIdleTime)

También puedes supervisar las VolumeThroughputExceededCheck métricas VolumeIOPSExceededCheck y determinar si tu carga de trabajo ha intentado aumentar de forma constante IOPS o si el rendimiento es superior al aprovisionado para el volumen en un minuto determinado. Si Driven supera IOPS constantemente el IOPS rendimiento aprovisionado de tu volumen, la VolumeIOPSExceededCheck métrica vuelve a funcionar. 1 Si el rendimiento impulsado supera constantemente el rendimiento aprovisionado del volumen, la métrica devuelve el valor. VolumeThroughputExceededCheck 1 Si el rendimiento impulsado IOPS y el rendimiento se encuentran dentro del rendimiento aprovisionado del volumen, se devolverán las métricas. 0

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:

• Un gp3 io1 volumen o un volumen aprovisionados con suficiente capacidad IOPS para alcanzar la latencia requerida io2

• Un gp2 volumen mayor que ofrezca un rendimiento básico IOPS suficiente

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 medio de E/S del volumen, divida entre. VolumeWriteBytes 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.

Supervise el saldo explosivo de los gp2 cubos y st1 los volúmenes sc1

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.

Supervise las estadísticas de rendimiento de E/S en tiempo real

Puede acceder a estadísticas de rendimiento detalladas en tiempo real de los EBS volúmenes de Amazon adjuntos a las EC2 instancias de Amazon basadas en Nitro.

Puede combinar estas estadísticas para obtener la latencia media o comprobar si las IOPS operaciones de E/S se están completando. También puede ver el tiempo total durante el que la aplicación ha superado los límites aprovisionados o de rendimiento de su EBS volumen IOPS o de la instancia adjunta. Al hacer un seguimiento de los aumentos de estas estadísticas a lo largo del tiempo, puede identificar si necesita aumentar los límites aprovisionados IOPS o de rendimiento para optimizar el rendimiento de la aplicación. Las estadísticas de rendimiento detalladas también incluyen histogramas de las operaciones de E/S de lectura y escritura, que proporcionan una distribución de la latencia de E/S al realizar un seguimiento del número total de operaciones de E/S completadas dentro de una banda de latencia.

Para obtener más información, consulte Estadísticas de rendimiento EBS detalladas de Amazon.

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.