Социальная сеть Facebook анонсировала новую значительную версию Flashcache 3.0, системы для прозрачного кэширования данных на быстрых SSD-накопителях, оформленной в виде модуля для ядра Linux, использующего фреймворк Device Mapper (DM). Поддерживается как кэширование чтения с блочных устройств, так и ускорение записи за счёт предварительного сохранения данных на SSD-накопитель с последующим сбросом данных на диск. Код проекта распространяется под лицензией GPLv2.

На базе новой версии Flashcache в Facebook уже развёрнута система массового кэширования данных, охватывающая тысячи серверов. По сравнению с прошлым выпуском переход на Flashcache 3.0 позволил на 40% снизить число операций чтения при обращении к жестким дискам и на 75% сократить интенсивность ввода/вывода при записи. Благодаря использованию более изощрённого алгоритма для принятия решения по помещению данных в кэш эффективность кэширования удалось поднять с 60 до 80%, в среднем 80% всех обращений обрабатывается из кэша. Одновременно минимизировано появление невостребованных данных в кэше и осуществлён переход к более равномерному распределению по кэшу часто обновляемых данных, что уменьшило нагрузку по записи данных на SSD-накопители.

Отмечается три ключевых улучшения в Flashcache 3.0:

• Изменён алгоритм заполнения кэша, который позволил обеспечить более равномерное распределение данных. Анализ нагрузки на серверах с MySQL (InnoDB) показал, что большинство операций записи концентрируются в нескольких регионах диска, операции чтения также распределяются по диску неравномерно. В этой ситуации используемая ранее схема линейного сопоставления 2 Мб блоков на диске с 2 Мб блоками в кэше приводила к тому, что определённые области SSD-накопителей использовались излишне интенсивно, в то время как другие области простаивали. Для решения проблемы вместо линейной схемы задействован метод случайного хэширования, а также изменён размер блоков - блок на диске был уменьшен до 256 Кб, а блок в кэше увеличен до 16 Мб. В итоге, если раньше 80% всех дисковых операций концентрировались в 50% кэша, то теперь 50% кэша охватывает 50% дисковых операций.
• Переработана организация вытеснения неактуальных данных из кэша. Вместо ранее используемого алгоритма FIFO, подразумевающего вытеснение записей по времени их добавления, задействован алгоритм LRU, при котором записи вытесняются на основании давности обращения к ним. При использовании FIFO были нередки случаи когда единичные неактуальные данные замещали собой активно используемые записи, которые попали в кэш достаточно давно. Теперь в первую очередь из кэша вытесняются давно не используемые записи, независимо от порядка добавления данных в кэш. Задействована реализация LRU-2Q, подразумевающая помещение новых записей не в самый конец очереди на удаление, что позволяет сохранить 25% старых записей и исключить вытеснение старых записей в результате нетипичной пиковой активности, например при перестроении или миграции узла.
• Увеличение эффективности сброса данных на диск при кэшировании в режиме отложенной записи (write-back). Ранее сброс на диск осуществлялся при накоплении порции готовой для записи данных в привязке к сегментам кэша и активности в них, что приводило к неравномерной производительности частей кэша (некоторые данные сбрасывались периодически, а некоторые могли достаточно долго ожидать сброса на диск). В новой версии чистка и сброс данных отделены от кэширования на чтение и производятся независимо от активности в кэше, что позволило сгладить производительность кэширования записи и выделить больше места на кэширование чтения.