Dlaczego warstwy obrazów kontenerów oszczędzają miejsce na serwerze domowym, ale zwiększają liczbę odczytów?

Warstwy obrazów kontenerów oszczędzają miejsce na serwerze domowym, współdzieląc niezmienione pliki, ale każde odczytanie może wymagać od systemu plików nakładkowego zidentyfikowania, która warstwa jest właścicielem żądanej ścieżki.

Wiele kontenerów może ponownie używać jednego tylko do odczytu obrazu bazowego zamiast przechowywać oddzielne drzewa systemu operacyjnego i bibliotek. Środowisko uruchomieniowe dodaje cienką, zapisywalną warstwę dla każdego kontenera. Taki projekt zmniejsza duplikację, ale wprowadza również wyszukiwanie ścieżek, przeglądanie metadanych i okazjonalne kopiowanie, których pojedynczy zwykły katalog nie potrzebuje.

Wspólne warstwy usuwają zduplikowane bajty

Obraz kontenera to uporządkowany zestaw niezmiennych zmian systemu plików. Jeśli pięć usług używa tej samej warstwy bazowej, host przechowuje tę warstwę tylko raz i montuje ją w widoku scalonym każdego kontenera. wyjaśnienie warstw obrazu kontenera pokazuje, dlaczego warstwy są przydatne do dystrybucji, buforowania i ponownego użycia.

Oszczędność miejsca zależy od faktycznego współdzielenia. Dwa obrazy zbudowane na różnych bazach lub z nieco różnymi dużymi plikami nie mogą się deduplikować tylko dlatego, że ich aplikacje są podobne. Stare i nieodwołane warstwy mogą również pozostać na hoście po aktualizacjach, więc czyszczenie obrazów i ponowne użycie warstw to osobne kwestie pojemności.

Odczyt musi rozwiązać scalony widok systemu plików

OverlayFS prezentuje niższe katalogi tylko do odczytu i jeden zapisywalny katalog górny jako pojedynczy punkt montowania. Gdy aplikacja otwiera ścieżkę, system plików ustala, czy widoczny wpis pochodzi z warstwy górnej, jednej z warstw dolnych, czy został ukryty przez whiteout. przewodnik po OverlayFS czyni ten model wyszukiwania scalonego bardziej konkretnym.

To nie oznacza, że każdy odczyt skanuje każdy bajt w każdej warstwie. Bufory jądra i indeksy nakładki sprawiają, że normalne odczyty są wydajne. Dodatkowa praca staje się bardziej widoczna przy głębokich łańcuchach warstw, zimnych buforach metadanych, wielu małych plikach oraz aplikacjach, które wielokrotnie przeglądają katalogi zamiast przesyłać strumieniowo kilka dużych plików.

Małe pliki ujawniają wyszukiwanie warstw bardziej niż duże strumienie

Uruchamianie środowiska, importowanie wielu pakietów językowych lub skanowanie drzewa zależności może otworzyć tysiące małych ścieżek. Dane ładunku mogą być niewielkie, ale każdy plik wymaga pracy z nazwą ścieżki, katalogiem, uprawnieniami i inode. Praktyczny przewodnik po architekturze kontenerów wyjaśnia, jak montowanie nakładki współistnieje z namespaces i kontrolą zasobów.

Duże pliki sekwencyjne mogą ukrywać ten sam koszt konfiguracji, ponieważ większość czasu spędza się na przesyłaniu danych po rozwiązaniu ścieżki. Serwer domowy może więc wykazywać szybkie pobieranie obrazów i kopiowanie mediów, podczas gdy kontener z dużym drzewem pakietów uruchamia się wolno z zimnego magazynu.

Kopiowanie w górę zamienia przyszły zapis w dodatkowy odczyt

Warstw tylko do odczytu nie można edytować na miejscu. Gdy kontener po raz pierwszy zmienia plik z warstwy dolnej, OverlayFS kopiuje widoczny plik do zapisywalnej warstwy górnej, a następnie modyfikuje kopię. przykład copy-on-write na współdzielonej warstwie pokazuje, jak to zachowuje obraz, dając jednocześnie każdemu kontenerowi prywatny wynik.

Dla małego pliku konfiguracyjnego koszt jest niewielki. Dla dużej bazy danych, pamięci podręcznej pakietów lub wielokrotnie zastępowanego pliku binarnego kopiowanie w górę dodaje odczyty i tymczasowe obciążenie zapisem. Ścieżki o dużej intensywności zapisu powinny więc znajdować się na woluminach, a nie wewnątrz zapisywalnej warstwy kontenera.

Głębokość warstw to tylko jedna część opóźnienia odczytu na serwerze domowym

Medium przechowywania, bufor strony, liczba inode, skanowanie antywirusowe, ekstrakcja obrazów i montowania zdalne mogą dominować w wyszukiwaniu warstw. Porównaj ciepłe i zimne starty, zmierz IOPS metadanych i oddziel czas spędzony na pobieraniu lub dekompresji obrazu od czasu otwierania plików po uruchomieniu kontenera.

Architektura kontenera powinna również odpowiadać przechowywanemu obciążeniu. analiza obciążeń warstwowych dysków wirtualnych opisuje powiązany efekt łańcuchowy: współdzielone dane bazowe oszczędzają pojemność, podczas gdy odczyty mogą przechodzić przez nakładki, a zapisy alokują nowe bloki. Kontenery używają różnych formatów, ale kompromis w przechowywaniu jest strukturalnie podobny.

FAQ

Czy każda dodatkowa warstwa obrazu kontenera spowalnia odczyty?

Nie o stałą wartość. Bufory i indeksy nakładki unikają naiwnych skanów całego łańcucha. Głębokie łańcuchy stają się istotne głównie przy zimnych metadanych, wielu małych plikach, konfliktach nazw lub gdy opóźnienia w magazynie są już ograniczające.

Czy usunięcie pliku z późniejszej warstwy zwalnia miejsce w obrazie bazowym?

Nie. Późniejsza warstwa może ukryć plik za pomocą whiteoutu, ale niezmienne warstwy dolne nadal go zawierają. Aby odzyskać te bajty, trzeba przebudować lub usunąć nieodwołane warstwy obrazu.

Czy bazy danych aplikacji powinny pozostać w zapisywalnej warstwie kontenera?

Zazwyczaj nie. Dedykowany wolumin unika zachowania kopiowania w górę, oddziela trwałość od cyklu życia obrazu i ułatwia kontrolę kopii zapasowych, migracji oraz polityki przechowywania.