¿Por qué un SSD NVMe reduce su velocidad durante las copias de seguridad de archivos pequeños, pero no al copiar localmente un solo archivo grande?
Un SSD NVMe puede ralentizarse durante las copias de seguridad de archivos pequeños porque los metadatos, las escrituras aleatorias, las barreras de sincronización y el trabajo de la CPU crean un cuello de botella diferente al de una sola copia grande.
La palabra «limitación» suele usarse para cualquier reducción de velocidad, pero la limitación térmica es solo una posibilidad. Los trabajos de copia de seguridad de archivos pequeños crean repetidamente entradas de directorio, actualizan marcas de tiempo y permisos, abren y cierran archivos, calculan sumas de comprobación, comprimen o cifran datos y confirman metadatos. Es posible que el NVMe muestre menos MB/s mientras procesa más operaciones por segundo y presenta una latencia mayor. Compara cargas de trabajo locales del mismo tamaño antes de cambiar la refrigeración o sustituir la unidad.
Demuestra la diferencia con pruebas locales del mismo tamaño
Crea un archivo grande y un árbol de directorios con archivos pequeños que tengan la misma carga útil total. Copia cada uno localmente al mismo destino NVMe mientras registras el tiempo transcurrido, las IOPS, la latencia, el uso de la CPU y la temperatura.
Fio define modos de E/S secuencial y aleatoria independientes, lo que permite aislar la forma de la carga de trabajo en lugar de comparar ejecuciones de copia de seguridad no relacionadas.
Si la copia local grande mantiene una velocidad alta mientras la creación de archivos pequeños se ralentiza, es probable que el enlace PCIe y la ruta NAND secuencial estén disponibles. Continúa con los metadatos, la latencia de la cola, la caché, la CPU y el calor.
Mide las operaciones de metadatos en lugar de solo los MB/s
Registra los archivos por segundo, las creaciones, los cierres, los cambios de nombre, las actualizaciones de directorios, las escrituras de ACL, los atributos extendidos y las operaciones de sincronización. Compáralos con el rendimiento de la carga útil.
Red Hat describe el almacenamiento de archivos pequeños como intensivo en metadatos, lo que explica por qué miles de archivos pequeños pueden producir pocos MB/s sin alcanzar el límite de ancho de banda secuencial del NVMe.
Por tanto, una copia de seguridad puede estar ocupada y funcionar correctamente mientras muestra una tasa de bytes decepcionante. Evalúala por los archivos completados, la latencia y los requisitos de restauración, además del rendimiento.
Comprueba si la limpieza de la caché aumenta la latencia de escritura
Registra el espacio libre, los bytes escritos, la latencia sostenida y si el rendimiento se recupera después de un periodo de inactividad. Compara un área de prueba recién sometida a TRIM con el destino de copia de seguridad habitual solo cuando sea seguro hacerlo.
Crucial explica que la recolección de basura activa puede afectar a la velocidad del SSD, especialmente cuando el dispositivo tiene poco tiempo de inactividad o poco espacio reutilizable.
Las escrituras aleatorias pequeñas pueden requerir más movimiento interno que un único flujo secuencial. Mantén margen de espacio libre y no supongas que la velocidad secuencial anunciada se aplica a escrituras pequeñas sostenidas.
Inspecciona la latencia de la cola y la saturación del dispositivo
Captura la latencia media de las solicitudes, la profundidad de la cola, la utilización, las tasas de lectura y escritura y la espera de E/S de la CPU durante ambas pruebas. Busca una latencia alta con unos MB/s modestos.
El informe de iostat ayuda a mostrar cuándo el dispositivo está saturado por muchas solicitudes pequeñas, aunque el rendimiento agregado siga estando muy por debajo de las especificaciones secuenciales.
Aumentar la simultaneidad de la copia de seguridad puede mejorar el rendimiento de un dispositivo con poca carga, pero empeorar una cola ya saturada. Cambia un solo trabajador o ajuste de cola cada vez.
Separa los registros del sistema de archivos de la carga útil
Identifica los sistemas de archivos de origen y destino, así como los metadatos que conserva cada copia de seguridad. En NTFS, registra el crecimiento de la MFT y si se copian los descriptores de seguridad, los flujos alternativos y las marcas de tiempo.
Microsoft afirma que la MFT contiene al menos un registro por archivo, lo que ilustra por qué muchos archivos pequeños generan mucho más trabajo de registro del sistema de archivos que un solo archivo del mismo tamaño total.
Si la copia de seguridad conserva ACL, xattrs, rangos dispersos o sumas de comprobación, incluye ese trabajo en la comparación. Desactivar funciones de integridad únicamente para mejorar un benchmark puede debilitar la copia de seguridad.
Verifica la limitación térmica real en lugar de inferirla
Registra la temperatura compuesta del NVMe, el tiempo de advertencia térmica, el tiempo de actividad del controlador y el rendimiento antes y después de mejorar la refrigeración. Repite la prueba con un flujo de aire estable y el mismo conjunto de archivos pequeños.
Kingston explica que la limitación térmica reduce el rendimiento hasta que el SSD vuelve a una temperatura segura.
Si el rendimiento disminuye sin alcanzar un umbral de temperatura ni producir una advertencia térmica, considéralo un cuello de botella de la carga de trabajo, no una limitación térmica. La refrigeración no resolverá la serialización de metadatos ni el cálculo de hashes limitado por la CPU.
Optimiza la capa de copia de seguridad que realmente se satura
Prueba un cambio moderado, como usar menos trabajadores para las sumas de comprobación, añadir un trabajador de copia, agrupar los metadatos, utilizar un manifiesto local o excluir cachés regenerables. Conserva los metadatos esenciales para la restauración.
El artículo de ZimaSpace sobre las pruebas de copia SMB de archivos pequeños aborda las copias de red; este artículo aísla el NVMe local y el flujo de copia de seguridad cuando la copia local grande mantiene una velocidad alta.
El diagnóstico está completo cuando la ralentización se relaciona con la tasa de metadatos, la latencia de las escrituras aleatorias, la limpieza de la caché, el trabajo de la CPU o una limitación térmica verificada, y un cambio específico mejora la misma prueba controlada de archivos pequeños.
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