本文适用于2105-800Global Mirror（异步PPRC）所支持的所.doc

本文适用于2105800Global Mirror（异步PPRC）所支持的所有环境。详情请参考.IBM企业存储服务器 ESS800 Global Mirror （异步PPRC）性能研究概述IBM为企业存储服务器(ESS)的异步端到端远程复制（PPRC）的基础上推出了Global Mirror，为ESS提供了额外的灾难恢复功能。本文概括介绍了开放系统和z/OS环境下的Global Mirror（愿为异步PPRC）的性能分析，提供了通用的配置和计划建议，并回答了一些常见的问题。工作负载特性与测量配置本文中的信息包括由IBM Tucson性能实验室完成的实际测量过程。基于对客户需求的了解，IBM提取了几种有代表性的典型应用I/O工作负载进行研究。下面列出了对工作负载特性的高级描述。开放环境工作负载:l70/30/50型70%读，30%写，50%cache命中，这种工作负载被认为与开放系统环境中典型的在线交易处理应用很相似。读/写比2.33，读命中比= 0.50，destage率17.2%，传输块4KBl顺序型这些工作负载与典型的视频图像或数据仓库应用很相似。100%读或100%写，I/O到磁盘，以64KB的块大小传输，顺序访问模式z/OS 工作负载:l标准Cache型这种工作负载与z/OS环境下典型的在线交易处理很相似。读/写比3，读命中比0.735，destage率20.3%，传输块4KBl集中写型这种工作负载与标准Cache型相似，但是写操作的比例大的多。尽管这种工作负载不算典型，它还是可以代表一些进行高比例写操作的应用。读/写比1，读命中率0.735，destage率20.3%，传输块4KBlQSAM顺序型这种工作负载于典型的批处理应用相似。100%读或100%写，从(到)磁盘的527KB或627KB传输，顺序访问模式。测试配置lESS机型800，配有Turbo II选件和16GB cache，作为Global Mirror（异步PPRC）主机。lESS机型800，配有Turbo选件和16GB cache，作为Global Mirror（异步PPRC）从机。l256 X 6 GB 3390逻辑卷，每基地址带有3个z/OS的并行访问卷（PAV）别名；用于开放环境测量的256 X 6.5 GB LUNs。l72.8GB磁盘，配有多个HDD，15KRPM，RAID5l开放环境测量用八个光纤通道2Gb适配卡，z/OS测量用八个FICON Express 2Gb适配卡lGlobal Mirror（异步PPRC）链路通过CNT Ultranet Edge Router 机型3000 FCPIP 通道扩展器，具有GigE数据率能力，使用Empirix Packetsphere来仿真IP网上的距离。IP网由两个专用的千兆以太网WAN连接组成。l建立测试对使用的Global Mirror（异步PPRC）链路还穿过Ciena CN 2000存储扩展平台，一个Anue ASDG 1225 时延产生器，两条专用OC12线路。此Anue时延产生器只支持3000英里距离内的仿真。l开放环境测量使用p系列 7040或p690 AIX服务器。z/OS测量使用z900 2064处理器。相关术语：以下术语和缩写将在本文中大量使用。关于灾难恢复术语和概念的更深入的讨论可参见本文的参考文献1。lMetro Mirror（端到端远程拷贝 PPRC） IBM通过直接连接磁盘存储系统，为数据创建同步一致的远程拷贝的技术。lGlobal Mirror（异步端到端远程拷贝 异步PPRC） PPRC的异步版本，可用来创建远程数据的一致拷贝。lGlobal Copy（端到端远程拷贝扩展距离 PPRC-XD） IBM创建持续远程数据拷贝的技术。这种拷贝是异步的，且通常是不一致的。lz/OS Global Mirror（扩展远程拷贝 XRC）I BM创建远程数据的异步一致拷贝的技术，使用z/OS主机软硬件来管理拷贝。l恢复点目标（RPO） 异步数据拷贝与源数据的时间差，用来指示毁坏源数据的灾难发生时多少数据有可能被丢失。l一致组间隔（CGI）时间 一个值，可基于想要的达到的RPO对其进行设置，来控制异步PPRC。l地理分布并行系统(GDPS)z/OS上的一种多点应用可用解决方案，提供管理远程存储子系统配置并自动化并行系统操作任务。所有GDPS功能都可在一单控制点执行，因此简化了系统资源管理的工作。GDPS是为最小化或潜在消除任何灾难或计划的站点失效带来的不利影响而设计的。概述目前企业级存储服务器（ESS）上为满足灾难恢复需求存在着几种拷贝服务功能。下表列出了这些功能的简单描述和较高层次上它们各自的优劣之处：拷贝服务功能描述优点备注同步PPRC（Metro Mirror）对远端数据的同步拷贝对数据的镜象拷贝，快速数据恢复时间，距离上限300km会轻微影响性能PPRC-XD（Global Copy）持续拷贝，确保数据一致性距离几乎没有上限，适合数据移植拷贝的进行较为零散，但通过同步可变一致Cascading PPRC（Metro/Global Mirror）异步拷贝， 可级联扩展距离拷贝距离几乎没有上限需要额外的磁盘硬件XRC（z/OS Global Mirror）z/OS软件控制的异步拷贝距离几乎无上限，高度可扩展性，很低的RPO需要额外的主机硬件和软件，若超过带宽能力限制，RPO会增长，或者性能会受到影响。异步PPRC（Global Mirror）异步的的拷贝，无需服务器几乎无距离上限，可扩展，很低的RPO若超过链路带宽，RPO会增长Global Mirror（异步PPRC）是IBM在远程镜象和商务数据连续领域开发的最新技术。它是异步的，是因为主机在数据复制到拷贝之前完成数据写入。相对于同步PPRC，这种方式提供了性能上的好处。在180英里（300km）之内的距离上，这种性能上的提高通常小得可被忽略，因此近距离拷贝时推荐使用同步PPRC。异步PPRC则通常用于180英里（300km）以上距离的数据拷贝。事实上，没有物理的距离限制，唯一的限制是要求有合适的网络连接和带宽。Global Mirror（异步PPRC）类似PPRC-XD的自动扩展版本。在PPRC-XD中，PPRC建立（初始拷贝）的算法用于把数据移至另一个远端的另一个ESS。并且，使用一个位图（bitmap）来指示哪个逻辑轨道的数据发生了变化，而不是同步地把每个数据更新送到远端的ESS。在开始把逻辑卷所有轨道的数据都传送了一次后，算法将循环检查bitmap，不停地寻找需要更新的数据。简单的说，逻辑卷基本保持在其被建立时的状态。更新以包的方式有效率地传送到远端的ESS。使用这种方法，拷贝将是“零散”的，拷贝与源数据相比有时可能会有点过时，无法保证更新的命令在远端逻辑卷上肯定会生效，但是，Global Copy是设计为拷贝的解决方案而不是镜象的解决方案，因此，这种方法在很多应用场合都工作得很好。可以用命令改变操作模式，从PPRC-XD转换为同步PPRC。这种“开始同步”过程可以手动进行也可通过某种自动化脚本。一旦同步过后，就可以用IBM TotalStorage FlashCopy功能来创建一个次级卷的即时拷贝（point in time copy）。在异步PPRC时，这个过程不会进行同步，而使用“暂停”（在写I/O时的短时延迟，通常小于50ms）来代替“冻结”（意味着读写时更长的延迟）。可跨一组ESS系统来维持数据一致性。一个ESS作为主机（master），控制几个从机（subordinate） ESS系统的异步PPRC行为。异步PPRC循环过程包括以下三个状态：1.常规PPRC-XD操作2.增量悬置（Increment Pending）3.一致性组形成（Consistency Group in Progress）在PPRC-XD状态中，更新不断被送到次级卷。次级卷不在一致状态。若同一轨道需要被写2次，写操作可在送出之前累计。当增量悬置（increment pending）开始时，所有到源数据的写操作将被暂停一定时间，这段时间中，主机（master）ESS会在所有从机（subordinate ）ESS系统间完成一致组（consistency group）的协调。一旦一致组的协调完成，主机写操作继续，所有一致组中的数据（不是全轨道的）被传送到了次级卷。这个过程有时被称为“排空（draining）”。当排空过程结束时，次级卷就通过IBM FlashCopy 功能完成了自动拷贝，形成了一致组。这时我们就回到了PPRC-XD状态，然后这个过程继续循环。次级卷的FlashCopy提供了一致的即时拷贝（point in time copy）。有三种变量可以被设置来控制异步PPRC行为。一个称为一致组间隔（Consistency Group Interval (CGI) Time）。这个变量描述形成一致组行为的时间间隔。建议的值为0到20秒。CGI可以由拷贝服务网络界面或命令行（CLI）方式设置。CGI设置为0意味着形成一致组的行为会不断地进行。通常这会带来最小的平均RPO。第二个变量是最大协调时间（Maximum Coordination Time）。这个变量是一致组出错信息到来之前，停在增量悬置状态允许等待的最长时间。如果建立一致组失败，会带来RPO的增长，但是不会影响异步PPRC循环。由于写操作在增量悬置时被暂停了，更长的最大协调时间可能会带来增量悬置状态期间更大的写操作响应时间。但是，仅仅把最大协调时间调高并不会直接带来更长的响应时间。这只是一个最大配置值。增量悬置的实际持续时长通常会小得多通常在2到3毫秒之间。最大协调时间的建议配置值为50毫秒（缺省值）。一般来说，考虑到高工作负载的应用，或形成一致组中出现的错误必须降低到最低程度时，最大协调时间可以设的高一些。最好不要在一致组形成过程中调整此配置。第三个变量是最大一致组排空时间（Maximum Consistency Group Drain Time）。这个变量提供了确定形成一致组中出错前等待排空的时间的上限。建议不要改动这个变量30秒的缺省值，除非IBM在特定安装中建议了其他的配置值。协调时间和最大排空时间变量只能通过命令行（CLI）设置或改变。异步PPRC性能考虑异步PPRC实现时，有两个关键的性能问题：它将对应用I/O操作性能产生什么影响？一致组的数据会有多新？Global Mirror（异步PPRC）被设计为提供低恢复点目标（RPO）的同时最小化任何I/O操作的响应时间。如果出现了未预期的工作负载高峰，或者如果出现了带宽问题，Global Mirror（异步PPRC）将延长RPO，以维持较低的I/O操作响应时间。许多客户已经指出，他们最关心的是保持他们的应用迅速顺利地运行，而不想要灾难恢复功能降低应用运行的速度。Global Mirror（异步PPRC）支持这种需求。图一比较了1000英里 Global Mirror（异步PPRC）的性能和基础性能（不使用PPRC）。工作负载是70/30/50型，可代表开放系统环境中的典型在线处理应用。系统配置为单个带有Turbo 2功能的主ESS，单个次级ESS，使用两条PPRC链路以及一个CNT通道扩展器。图中显示了I/O率和响应时间的关系。每个点上还以秒为单位标出了测量到的RPO值。由于IBM设计Global Mirror时的高标准，直到接近这种工作负载的饱和点，没有性能上的显著差别。除开在最大的I/O率下时，RPO值一直在2到5秒之间变化。在适当的容量计划下，用户将能在他们自己的生产环境中得到类似的结果。在z/OS环境上也进行了类似的实验，图2描述了在z/OS测试中的硬件配置。注意此测试使用了两个主ESS，连接到单个次级ESS上，两个主ESS共享8个2Gb的FICON Express通道。此配置的最大吞吐量被主通道的数量所限制。图3显示了此测试的性能结果。PPRC距离为1000英里，工作负载为z/OS标准Cache型。注意与图1的区别。在此测试中，在大约17500 I/O/Sec吞吐量级别之内，RPO仍然保持在5秒以下。与非PPRC的情况相比，响应时间有一些增长，但是在17,500 IO/sec内通常小于10%，证明Global Mirror的设计目标被很好地实现了。看看某特定卷在一致组形成之间的时间间隔中有多么不同步是很有趣的。图4描述了在以上讨论的z/OS标准Cache型测试中，一个单独的逻辑卷上未同步的轨道数与时间的关系。峰值点指示一致组已经开始形成。不同峰值之间的时间间隔就是RPO。此表显示了一致性组（CG）在常规异步PPRC操作中形成的规律。由于异步PPRC只传送修改过的部分，而不是传送整个轨道，数据丢失也大大减少。注意，开放环境和z/OS环境的数据可以在同一个一致组内并存。还运行了另一个z/OS标准Cache型测试，但是这次只有一个主ESS与次级ESS搭配。此次的配置中有限的资源不再是主通道，而是ESS的处理能力。此测试的结果在图5中示出：只有一个主ESS时，在15,000 IO/sec以上的吞吐量时，RPO维持在35秒范围。这比大多客户的典型要求值的两倍还高。但是，响应时间在超过正常操作范围的吞吐量级别时增长了10%。同时，最大系统吞吐量也减少了。因此，只要可能，把各个卷分散到远程拷贝跨越的多个ESS（如图2）可以提供更大的吞吐弹性。图6显示了Global Mirror（异步PPRC性能）与XRC性能的直接比较。在两种测试中，都使用了一个主ESS和一个次级ESS。此数据显示，Global Mirror（异步PPRC）可提供与XRC相似的响应时间和吞吐量。Global Mirror（异步PPRC）的响应时间有时稍长，但能达到的最大吞吐量基本接近XRC。由于性能方面Global Mirror（异步PPRC）和XRC基本相同，通常决定选择哪一个时性能并不是关键因素。如果配置合理，两种技术都可提供良好的响应时间和RPO。另一种重要的考虑是顺序写工作负载时，Global Mirror（异步PPRC）的性能。顺序写操作经常是批处理应用的重要组成部分。图7显示了增长的顺序写操作对RPO时间的影响。配置为一个主ESS连接到一个从ESS。此测量在距离零，1000和3000英里下的LIC级别2.4.1进行。注意带宽的能力并不会随着距离增长而下降，在此配置中，主ESS和从ESS间的最大顺序带宽大约为125MB/秒。当距离增大，RPO会增长。即使如此，在1000英里的测试时，RPO还是保持在35秒，使用了约80%的总可用带宽。为了在更高的吞吐量级别上维持RPO在此范围内，就需要更大的带宽。这指出了一个事实，主ESS与从ESS间的带宽对RPO值的影响很大。当带宽受限时，RPO会上升。更重要的是，如果应用写使用的带宽超过端到端带宽一段时间，就不可能形成一致组。次级数据会越来越过时。在带宽不够时，次级数据不可能被足够快地更新以维持在与源一致的状态。但是，如果端到端带宽能力被超过了一段时间，一旦这种突发负载状况结束后，系统会自动进行后续恢复，再次开始形成一致组。为了解释这个过程，使用开放环境中70/30/50型负载运行了一个测试。工作负载被设置为在约13,000 IO/sec的吞吐量下，1000英里距离上运行异步PPRC。还是应该注意，这种吞吐量已经是大多客户典型需求的2倍。使用了一个主ESS和一个次级ESS。一致组形成，RPO在2秒以下。在一个时间点，运行了一个作业，它在约102秒内顺序地写入约16GB的数据。此作业本身的数据率约为144MB/sec，超过了80MB/sec的端到端带宽能力。这样，最大排空时间就被超过了，一致组停止形成。在此突发写操作作业结束后，系统开始恢复。大约20分钟后，系统已经完全恢复，一致组再次形成。RPO时间回到了突发写操作发生以前的水平。图8描述了此测试的结果：初看起来，可能会觉得奇怪，为什么一个只持续102秒的写突发会用上整整20分钟的时间来恢复它造成的数据不一致。这可以基于异步PPRC操作和一些简单的计算来作出解释。当一致组在通常情况下形成时，RPO时间会比数据在Cache中停留的时间少得多。ESS在端到端链路上只传送发生改变的记录。顺序写突发和70/30/50的负载超过了端到端带宽约72 MB/sec。在102秒的时间内，这代表了多达7GB以上的数据亏空。当写突发结束时，70/30/50工作负载消耗大约34 MB/sec的带宽，只留下约46 MB/sec的带宽供修补此亏空之用。但是，此时很多70/30/50工作负载更新的4KB记录已经移出了Cache。当要传送这些数据到次级ESS时，整个32KB的轨道必须被全部传送。假定要传送的大部分数据都符合这种模式，这就将数据亏空增加到了59GB。在46MB/sec的带宽下，传送此59GB数据会用去21分钟。此测试明确显示了一个事实：当RPO较小时，Global Mirror（异步PPRC）使用端到端网络最有效率。它还显示了Global Mirror（异步PPRC）可从一个大型的写突发中恢复而不影响主机性能。这样，就需要在网络带宽能力和RPO之间找到平衡如果用户想保持低RPO，就需要规划额外的网络带宽能力，来吸收峰值或繁忙期的需求。用户也可以选择只配置适合平均工作负载的带宽，作为经济的解决方案，但是在峰值时RPO会增长。在为Global Mirror（异步PPRC）作规划时，创建远距离的初始PPRC拷贝（创建对）的时间是另一个重要的考虑因素。图9显示了实验室测试中在各种不同仿真距离上，分别使用两个不同的通道扩展器提供商提供的硬件得到的创建带宽。在两种情况下，均未观察到远距离建立中明显的性能下降。由于Global Mirror（异步PPRC）使用创建算法来移动数据，此图显示了远距离上不会有PPRC带宽能力损失。带宽规划为了有效地部署一个Global Mirror（异步PPRC）解决方案，适当地规划需要多少带宽来达到性能和RPO目标十分重要。提供适当带宽的网络结构经常是实现灾难恢复中的最大支出。IBM 创建了一种名为“异步PPRC带宽估计器（Asynchronous PPRC Bandwidth Estimator）”的工具来辅助规划的过程。此工具可在IBM存储销售专员和商业伙伴处得到。异步PPRC带宽估计器是一个扩展表格（spreadsheet）工具，目的是估计在主站点和次级站点间需要的最小带宽。此工具需要两套输入：主站点的硬件配置（如，ESS的数量，到每次级ESS的光纤适配器的数量，等等），以及工作负载的主要特征（如主机到主站点的I/O吞吐率，读/写比率，等等）。作为输出，此工具估算整体最小带宽，并转换为需要多少通用链路（如：OC3，OC12，等等）。主机活动总是在变化的。I/O吞吐率也随各种因素而变化，如一天中的不同时间，应用特性，每个客户的不同需求等等。因此，为一天中的不同时间考虑带宽规划需求，来做出主站点和次级站点需要多少带宽的最后决定是很重要的。一些业务可以容忍峰值活动期间RPO的上升，因此他们可以规划适用于他们平均主机活动的带宽。另一些业务可能需要维持较小的RPO，因此需要能适应峰值时活动的带宽。异步PPRC两种需求都能满足！客户如果考虑使用异步PPRC，且需要进行带宽规划分析，可以联系他们的IBM存储销售专员或IBM商业伙伴。常见问题问：引入Global Mirror（异步PPRC）技术后，z/OS扩展距离远程拷贝（XRC）会被淘汰吗？答：IBM会继续提供XRC。IBM的XRC技术已经在全球被许多客户使用。自从1995年引入后，XRC就成为了工业界普遍认可的镜象解决方案，提供多个磁盘提供商子系统间的互操作性，并保护现有投资。用XRC实现GDPS支持z/OS平台上的端到端IT结构灵活性。可以预见，未来IBM会开发某种级别的XRC和异步PPRC间的互操作能力。问：当使用异步PPRC时，我能使用带有Turbo2 选件的ESS机型800吗？答：一般来说，这是个好主意，而且是我们推荐的配置。Turbo 2选件提供更多的处理能力。如果工作负载中等（在5000 IO/sec以下），Turbo 2选件可能不需要。问：ESS机型750适合与异步PPRC一起部署吗？答：这要看情况。对于中等的工作负载，机型750可能是最便宜的解决方案。向你的IBM磁盘市场专家咨询Disk Magic