ライトインテントビットマップ
「ライトインテントビットマップ」は、アレイの再同期にかかる時間を短縮する仕組みです。冗長性のあるアレイの種類で利用できます。
「ライトインテントビットマップ」が無効になっている場合、物理ボリューム全体を対象に再同期を行います。
「ライトインテントビットマップ」が有効になっている場合、「ライトインテントビットマップ」は、再同期が必要な箇所を記録しておき、再同期を行う際、必要な箇所だけ再同期を行います。
これにより、再同期にかかる時間を大幅に短縮できます。
「ライトインテントビットマップ」は「ビットマップ」と省略して表現することがあります。
対象となるアレイの種類
ここでの内容は、冗長性のあるRAIDアレイが対象です。具体的には、以下のRAIDレベルが該当します。
- RAID 1
- RAID 4
- RAID 5
- RAID 6
- RAID 10
ライトインテントビットマップが与える影響
再同期が必要な箇所を記録するため、書き込みパフォーマンスが低下するケースがあります。特にサイズの大きいファイルを書き込む時に、書き込みのパフォーマンスに影響がでます。
ライトインテントビットマップの仕組み
物理ボリュームに対して書き込み要求が発生すると、物理ボリュームの書き込み先ブロックに対応した「ライトインテントビットマップ」に情報を記録します。その後物理ボリュームにデータを書き込みます。
そのブロックに書き込み要求が一定時間発生しなかった場合は、「ライトインテントビットマップ」に記録した情報をクリアします。
情報をクリアするということは、そのブロックは再同期の必要がないということを意味します。
ライトインテントビットマップの保存先
「ライトインテントビットマップ」は、2種類の保存先があります。
「ライトインテントビットマップ」は、以下を保存先に指定することができます。
- アレイ内の物理ボリューム
- ユーザーが指定したファイル
ユーザーが指定するのは「ライトインテントビットマップ」の保存先のみで、「ライトインテントビットマップ」保存や読み込みは自動的に行われます。
アレイ内の物理ボリュームに保存
アレイ内の物理ボリュームに「ライトインテントビットマップ」を保存します。「ライトインテントビットマップ」は、「メタデータ」の近くに保存されます。
これにより、物理ボリュームに「ライトインテントビットマップ」を保存しても、論理ボリュームの容量に影響はありません。
物理ボリュームに保存する「ライトインテントビットマップ」を、「内部ビットマップ」と表現します。
ユーザーが指定したファイルに保存
ユーザーが指定したファイルに「ライトインテントビットマップ」を保存します。この「ライトインテントビットマップ」を、「外部ビットマップ」と表現します。
「ライトインテントビットマップ」をファイルに保存する場合、注意点があります。
そのためよく分からない場合は、「内部ビットマップ」の利用をおすすめします。
1.アレイの論理ボリュームを保存先に指定しない
アレイの論理ボリュームを保存先に指定しないでください。アレイの論理ボリュームに「ライトインテントビットマップ」を保存すると、再同期時にデッドロックが発生する可能性があります。
2.ファイルシステムを選ぶ
保存先のファイルシステムは、以下のいずれかである必要があります。- ext2
- ext3
- ext4
「NTFS」や「FAT32」ファイルシステム上に「ライトインテントビットマップ」を保存しないでください。
もし上記以外のファイルシステムに「ライトインテントビットマップ」を保存すると、致命的な問題が発生します。
ライトインテントビットマップが機能するケース
「ライトインテントビットマップ」が有効に機能するケースです。
不用意なシャットダウン
物理ボリュームにデータを書き込む際、冗長性があるアレイはパリティーブロックの更新などを行います。冗長性があるアレイは、アレイ内の物理ボリューム間で常に整合性が保たれている必要があります。
さもないと冗長性が確保できません。
もしデータを書き込んでいる途中でPCがシャットダウンした場合、起動時に物理ボリューム間で整合性が保たれているかチェックします。
整合性が保たれていない場合、再同期を行います。
この時「ライトインテントビットマップ」が有効になっていると、ビットマップに再同期する必要がある箇所が記録されているため、その部分だけ再同期を行います。
結果、再同期にかかる時間を短縮できます。
一時的な物理ボリュームの取り外し
アレイから物理ボリュームを取り外すと、すべての書き込み要求が「ライトインテントビットマップ」に記録されます。アレイから取り外した物理ボリュームを再度同じアレイに追加した場合は、「ライトインテントビットマップ」に記録された情報から、再同期する必要がある箇所のみ再同期を行います。
これにより、再同期にかかる時間を短縮できます。
もちろん取り外した物理ボリュームを再度同じアレイに追加するまでの間に、取り外した物理ボリュームに何も変更を加えていないことが条件です。
もし、取り外した物理ボリュームをフォーマットしてしまった場合、アレイは1から再同期されます。
この場合は、物理ボリュームが故障して新しく物理ボリュームを追加した状態と同じになります。
一時的な物理ボリュームの取り外しはそうそう行わないように思えます。
しかし、SATAケーブルの接続不良など物理ボリュームにアクセスできない状態から復帰したケースもこれに含まれるため、恩恵に与れる機会はそこそこあるのかもしれません。
ライトインテントビットマップが機能しないケース
「ライトインテントビットマップ」は万能ではありません。「ライトインテントビットマップ」が有効に機能しないケースです。
新しい物理ボリュームを対象に再同期する場合
物理ボリュームが故障し新しい物理ボリュームに変えた場合は、残りの物理ボリュームから全データを復旧する必要があるため、「ライトインテントビットマップ」は機能しません。「ライトインテントビットマップ」は、差分同期のような性質であるため、このようにそもそもアレイで使用されていなかった物理ボリュームに対しては、「ライトインテントビットマップ」は機能しません。
ライトインテントビットマップのチャンク
「ライトインテントビットマップ」は、再同期が必要な箇所を、物理ボリュームのデータの領域を単位として管理しています。
その単位ごとに1bitを割り当てます。
再同期が必要かどうかをフラグで管理しています。
この単位のことをチャンクといい、このサイズのことをチャンクサイズと表現します。
以前紹介したアレイの「チャンク」とは無関係です。
チャンクの例
例えば、100MiBの物理ボリュームがあるとします。チャンクサイズが「10MiB」だったとすると、「10MiB」単位で再同期が必要かどうかを管理します。
チャンクサイズ
チャンクサイズが大きければ大きいほど、チャンクあたりのデータ領域の範囲が広くなります。そのため再同期時に、再同期を行う時間が増加する傾向にあります。
しかし、データの書き込み時に「ライトインテントビットマップ」を更新する頻度が落ちるため、データの書き込みパフォーマンスの低下を軽減することができます。
一方チャンクサイズが小さければ小さいほど、チャンクあたりのデータ領域の範囲が小さくなります。
そのため再同期時に、再同期を行う時間が小さくなる傾向にあります。
しかし、データの書き込み時に「ライトインテントビットマップ」を更新する頻度が増えるため、データの書き込みパフォーマンスに影響が出やすくなります。
チャンクサイズは「データの書き込みパフォーマンス」と「再同期にかかる時間」を天秤にかけることになります。
チャンクサイズの指定について
「ライトインテントビットマップ」のチャンクサイズは、ユーザーが指定することができます。チャンクサイズの指定を省略して、「MDドライバー」に適当なサイズを判断してもらうことも可能です。
ユーザーが指定する場合、チャンクサイズは2の累乗でなければなりません。
