Disk I/O ၏ အဓိပ္ပါယ်နှင့် ဆာဗာဆောင်ရွက်မှုမြှင့်တင်ဖို့ မည်သို့ တိုးတက်စေရမည်?

Disk I/O (disk I/O) ဟုခေါ်သောကြောင်းသည် ဆာဗာမြန်မှု ကိုပေါ်ပေါက်စေသည့် အရေးကြီးအချက်တစ်ခုဖြစ်ပါတယ်။ ဒေတာကို ဖတ်ရန် (read)နှင့် ရေးရန် (write) ဆာဗာထံမှာ ងွားခြင်းများအားလုံးကို ကိုယ်စားပြုသည်။ အံ့မခန်းသည့်အချက်က ဒီပိုင်းလည်း ခဏခဏ လွှတ်မိကြသော်လည်း သုတေသနအရ disk I/O boost နည်းလမ်းတွေက ဝေယျပါပဲ။ ဒီအပိုင်းမှာ မုဒိမ်းတာ disk I/O ရဲ့ အရေးကြီးမှု၊ အကျိုးပြု/အကျိုးဆောင်ဘာလဲ၊ နောက်ဆုံး server performance တိုးတက်စေနိုင်ရော နည်းလမ်းတွေကို မြန်မာတန်ပြန်ဖော်ပြပေးပါမယ်။

Disk I/O ၏ အဓိပ္ပါယ်

အကြောင်းအရာမြေပုံ

Disk I/O ဆိုသည်မှာ ဆာဗာတွင် တည်ရှိသည့် storage သို့ဖတ်/ရေး သည့်လုပ်ငန်းစဉ်အားလုံးကို ရည်ရွယ်ပါသည်။ အလွယ်တကူ ရှင်းပြလွယ်အောင် ဆာဗာကို စာကြည့်တိုက်တစ်ခုလို စဉ်းစားပါ။ ဒေတာကို ဖတ်ခြင်း/သိမ်းသွင်းခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များ မမြန်လောက်ဘူးဆိုလျှင် server အလုံးစုံမမြန်–ပြောင်းလော့မည်။ Disk I/O အရှိန်သည် database query, file transfer, OS internal tasks တို့အထိ server system မှ Fast ဖြစ်စေ၊ Slow ဖြစ်စေနိုင်သည်။

Disk I/O နှင့် ဆာဗာမြန်မှု ဆက်စပ်မှု

Server performance က CPU, RAM, Network အမြန်နှုန်းအပါအဝင် ချိတ်ဆက်အားလုံးပေါ်ပဲ br တှိ။ သို့သော် storage layer အပြင်ပိုင်းမှာလည်း ဝန်ပေးမှု efficiency ပမာဖြစ်စေနိုင်ပါတယ်။ App server တစ်ခုက data ကို RAM ကနေဖတ်/ disk မှာရေးမယ်ဆိုလျှင် request တွေ disk I/O မှတဆင့်ဖြစ်သည်။ Disk I/O Latency (မှန်ကန်ထားရန် – disk I/O latency) များသောလျှင် app တွေသည် တကြီးကြီးနှေး, ဘာမှမလုပ်နိုင်မှု (hang/halt) ဖြစ်နိုင်! ထိုအကြောင်းကြောင့် disk I/O boost နည်းစနစ်များ၊ storage layer ကိုမြန်အောင်လုပ်ရန် အဓိပ္ပါယ်ရှိပါတယ်။

အားသာချက်များ နှင့် ဆန့်ကျင်ချက်များ

အားသာချက်များ

ဒေတာမြန်မြန် လုပ်နိုင်ခြင်း — Disk I/O တိုးတက်စေနိုင်သည့် architecture တစ်ခုတည်ဆောက်ပေးခဲ့ပါက data read/write သည် သာလွန်မြန်သော အရေးတကြီးလုပ်နိုင်သည်။
Server နည်းပါး resource အကျုံးတိုးတက်မှု — Speed မြန်ခြင်းကြောင့် CPU, RAM တို့လည်း ပါဝင်နှင့်များစွာကောင်းကောင်းအလုပ်လုပ်နိုင်သည်။ Server performance မြန်ပြောင်မှု မြင့်တတ်သည်။
App တွေ မြန်ဝန်ဆောင်မှု & လုံခြုံမှု — Disk I/O Latency ကိုကြီးကြီး မဖြစ်အောင်တားပေးရင် app slow/hang/drop အမြတ်တစ်ချိုင ္ောက်တွေတားနိုင်သည်။

ဆန့်ကျင်ချက်များ

ကုန်ကျစရိတ် — SSD, NVMe တို့လို မြန်နှုန်းမြင့် disk များကိုအသုံးပြုပါက hardware cost ကြီးနွယ်တတ်သည်။
Hardware limitations — Motherboard၊ RAID card ၊ system တချို့အနေနဲ့ High-speed disk များကိုအသုံးမပြုနိုင်လောက်ပေ။
Management ခက်ခဲမှု — RAID setup, Data center managed infrastructure တို့ဟာ အပို monitoring & configuration အလားတစ်ချို့ကို ဖြစ်စေခြင်း။

Disk I/O မြှင့်တင်နည်းလမ်းများ

ယခု disk I/O boost နည်းလမ်းများထဲ သက်တမ်းတော်တော်က software/hardware နည်းလမ်းများ တစ်ကြောင်းတစ်မျိုးတွေကို မြန်မာနည်း ဖြင့်ဖော်ပြပါမယ်။

၁။ SSD နှင့် NVMe အသုံးပြုခြင်း

HDD များသည် မက်နစ် hardware ဖြစ်ဖြစ်လျှင် မကြာခဏ latency ကြီးခန္တော့။ SSD (Solid State Drive)၊ NVMe drive တို့ကတော့ latency နည်းပြီး data throughput ပိုမြန်ပါ။ Statista အရ data center များတွင် SSD အသုံးပြုမှုသည်နှစ်တိုင်း ၁၅–၂၀% နှီးဆုံးသည့်အထား ဖြစ်သည်။ SSD, NVMe တိုးချဲ့ခြင်းသည် server performance တိုးတက်စေတတ်သော အကောင်းဆုံး invest များစွာထဲပါပဲ။

၂။ RAID ပြုလုပ်ခြင်း

RAID ဆိုတာ disk တွေမတတ်ပေါင်း combo တပ်ခြင်းပါ။ RAID 0, 1, 5, 10 စသည်တို့ကိုစဉ်းစားနိုင်သည်။ RAID 0 က read/write speed တိုးပေးနိုင်သော်လည်း backup မပေး။ RAID 1 ဟာ backup ပေးသော်လည်း speed ကို limitation ဖြစ်နိုင်။ RAID type လူသုံးများကို disk I/O perspective မှာ မရွေးနိုင်မှု ရှိသည်။

RAID ရွေးချယ်နည်းများ

RAID 0: Data ကို strip လုပ်ခြင်းဖြင့် speed တိုးပေးသည်။ Backup မပေးပါ။
RAID 1: Mirroring (backup) ဖြစ်သည်။ Speed limitation — single drive speed သော်လည်း backup တစ်ခုရှိတယ်။
RAID 10: Strip/mirror နှစ်မျိုး လုပ်ပေးခြင်း။ Speed နဲ့ security ကို ညှိတိုးပေး။

၃။ ဖိုင်စနစ်၊ OS ဆက်စပ်ပြင်ဆင်ခြင်း

EXT4၊ XFS၊ Btrfs စသော file system အမျိုးအစားများသည် scenario ထည့်တွက်တင် တစ်မျိုးစီပေါ်မူတည်သည်။ ယခင် kernel (I/O scheduler) control ကို, deadline/cfq schedulers ကြည့်ပြီး disk I/O boost ကိုကိုင်ထားနိုင်ပါသည်။ အဓိက server ရည်ရွယ်ချက်နဲ့ scheduler ကို ညှိတလုပ်ပါ။

၄။ Cache ပြုလုပ်ခြင်း

Data read/write ကို cache (Linux RAM, etc) တွင် temporary save လုပ်ခြင်း latency down ဖြစ်စေတတ်သည်။ Frequent query/ frequent file access သိရမည့် application (database, etc) တွေမှာ cache မရှိဘူးဆို လိုအပ်သည်။

၅။ Virtualization Platform Boost

VM, container များနှင့် Server cluster တွေ အသုံးပြုပါက virtualization layer က disk performance policy ဖြင့် impact ဖြစ်သည်။ KVM, VMware, VirtIO driver တို့ကို အသုံးပြုသော် disk I/O performance ကို ချက်ချင်းမြှင့်တင်စေတတ်သည်။

အခြားနည်းလမ်းများနှင့် ရွေးချယ်နိုင်မှုများ

Traditional (conventional) နည်းများအပြင် software-defined storage၊ cloud-based block storage solutions တို့လည်း ယနေ့ server industry မှာ လူသုံးကြုံမယ်။ Distributed data, multi-location redundancy အမျိုးမျိုးလည်း server performance ကို scalable လုပ်နိုင်ရာလား။

Cloud storage — AWS EBS, Google Persistent Disk, Azure Disk တို့က လွယ်ကူသည့် capacity management နှင့် high performance storage-alternative ရရှိနိုင်တယ်။
Software-defined storage (SDS) — Ceph၊ GlusterFS အသုံးပြု server disk များကို Pool တစ်ခုလုံးဖြစ်အောင် ချီထားနိုင်ပါသည်။
RAM disk — Low critical bandwidth များအတွက် RAM disk တစ်ခု virtual ဖန်တီးနိုင်သည်။ Frequent file access များနှင့် disk I/O boost ရယူနိုင်မှုစနစ်ပါပဲ။

ဥပမာများသုံးပြယ့် အကြောင်းအရာ & Statistic

Database perf. test: PostgreSQL, MySQL a-de NVMe SSD သုံးသောလျှင် query duration %40-60 ပြားမှုရှိတယ်။
Caching example: Redis/Memcached သုံးပြီး disk I/O workload down ဖြစ်တဲ့ web application မှာ page load %30 လျင်မြန်မှု ရရှိတင်ပြုပါတယ်။
Virtualization layer: VMware တွင် Paravirtual SCSI (PVSCSI) driver သက်တမ်းတိုးလျှင် disk latency %20 အထိ down ဖြစ်နိုင်တယ်။

အတွင်း/အပြင် ချိတ်ဆက်မှုများ

ပိုမိုသိချင်သူများအနေဖြင့် ဆာဗာအတွင်း disk I/O optimize လုပ်နည်းများအကြောင်း ကိုလည်း လေ့လာနိုင်ပါတယ်။ နောက်ထပ် သုတေသနတွေလည်း Linux Kernel Block Layer Documentation မှာလည်း နည်းရင်း technique များပါပဲ။

မေးခွန်းများ (SSS)

မေး: Disk I/O issue တွေကို ဘယ်လိုရှာတွေ့မလဲ?ဖြေ: “iostat”, “vmstat”, “iotop” tool တွေ အသုံးပြု၍ latency, throughput, workload targeting ကို realtime measure လုပ်နိုင်ပါတယ်။
မေး: Server speed တိုးမြှင့်ဖို့ မည်သည့် disk ရွေးချယ်သင့်သလဲ?ဖြေ: “SSD”, “NVMe” disk များကို ရွေးချယ်ပါ။ speed & latency down ဖြစ်သည့်အတွက် server performance ကို upgrade ဖြစ်တယ်။
မေး: Disk I/O boost ကို software ဘက်က ဘယ်လိုလုပ်မလဲ?ဖြေ: OS file system type ကို scenario ပြုပြင်ခြင်း, schedulerကို deadline/cfq တို့နဲ့ update လုပ်ခြင်း၊ caching technology တို့သုံးခြင်း နှင့် database configuration optimizing များသည် disk I/O boost အရေးကြီးခြင်းများပဲ။

နောက်ဆုံး ရှင်းလင်းချက်

ယနေ့မှာ server performance အဖြစ်မြှင့်တင်ရန် မကြာခဏ demand ကြီးတဲ့ application များ ပုံပြင်သေး။ ထိုလိုအပ်ချက်များကို ဖြေဆိုဖို့ disk I/O management, optimization မပါလို့မရဘူး။ Hardware & software right choice, caching, system-wide tweak နည်းလမ်းအပ်ကြောင်းမှာ disk I/O boost ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။ Database query latency down၊ application stable ဖြစ်လာ၊ end-user experience တိုးတက်ပေးသည်။ တစ်ခုတည်း magic solution မရှိပါ– holistic approach နဲ့ system ကို တကြိမ်တခါ ပြုပြင်မြှင့်တင်သည်အကောင်းဆုံး နည်းလမ်းပါပဲ။