RAID-algoritme tutvustati avalikkusele juba 1987. aastal. Tänaseni on need kõige populaarsem tehnoloogia andmetele juurdepääsu kaitsmiseks ja kiirendamiseks teabe salvestamise valdkonnas. Aga IT-tehnoloogia ajastu, mis on ületanud 30 aasta piiri, pole pigem küpsus, vaid juba vanadus. Põhjuseks on progress, mis toob paratamatult uusi võimalusi. Ajal, mil peale kõvaketaste polnud praktiliselt ühtegi teist draivi, võimaldasid RAID-algoritmid olemasolevaid salvestusressursse kõige tõhusamalt kasutada. SSD-de tulekuga on olukord aga kardinaalselt muutunud. Nüüd on RAID pooljuhtketastega töötamisel nende jõudluses juba "silmus". Seetõttu on SSD kiirusomaduste täieliku potentsiaali avamiseks vaja täiesti teistsugust lähenemist nendega töötamisele.
Lisaks selgetele erinevustele HDD ja SSD tööpõhimõtetes on seda tüüpi andmekandjatel veel üks oluline omadus: mis tahes kõvaketas suudab mis tahes andmeid ümber kirjutada ühe ploki täpsusega (tänapäeval on see enamasti 4 KB). SSD-de puhul on ümberkirjutamise protsess palju keerulisem:
- Muudetud andmed kopeeritakse uude asukohta. Sel juhul on detailsus sama plokk, kuid koosneb mitmest lehest ja mille suurus on 256KB - 4MB. Need. sama 4KB muutmisel on vaja kopeerida muuhulgas kõik külgnevad lehed, mis moodustavad ühtse ploki.
- Märkige "vanad" plokid kasutamata, et prügikoguja saaks need kustutada.
Järjestikune kirjutamine/ülekirjutamine SSD-le
Järjestikuse kirjutamise/ümberkirjutamise puhul ei mängi see SSD funktsioon selle jõudluses suurt rolli, sest plokid asuvad lähedal ning prügivedaja teeb oma tööd taustal päris hästi. Kuid päriselus ja veelgi enam ettevõtte segmendis kasutatakse SSD-de jaoks kõige sagedamini juhuslikku juurdepääsu andmetele. Ja need andmed kirjutatakse draividel juhuslikesse kohtadesse.
Mida rohkem andmeid SSD-le kirjutatakse, seda keerulisem on prügikogujal töötada, kuna killustatus suureneb oluliselt. Selle tulemusena saabub hetk, mil draivi puhastamise protsess lakkab olemast "taustal": SSD jõudlus langeb märkimisväärselt, kuna märkimisväärse osa sellest võtab Garbage Collector.
Reaalne andmete asukoht SSD-l igapäevasel kasutamisel
Prügikorja töö mõju illustreerimiseks saate sõltuvalt draivi salvestusrežiimist läbi viia kõige lihtsamad testid: järjestikune ja juhuslik kirjutamine 4KB plokkides 100 GB draivile. (Allikas – ettevõte )
Järjestikuse kirjutamise jõudlus
Juhusliku kirjutamise jõudlus
Nagu testidest näha, võib jõudluse langus ulatuda üle kahe korra. Ja see on vaid üks sõit. Kui kasutate SSD-d RAID-rühma osana, suureneb pariteediga töötamise tõttu oluliselt ümberkirjutamistoimingute arv.
Üldiselt on SSD töö nende funktsioonide tõttu nende jaoks selline parameeter nagu kirjutamise võimendus. See on draivile kirjutatud andmemahu ja hosti tegelikult saadetud andmemahu suhe. Ja kõige populaarsema RAID5 puhul on see koefitsient ~3.5.
Selle tulemusel kasutavad klassikalise RAID-iga süsteemid SSD-sid põhimõtteliselt vaid ~10% nende tegelikust kiirusest ja nende jõudlus on kehv, kui draivide arv kasvab üle tosina.
Samuti märgime, et liigsed kirjutamistoimingud mitte ainult ei vähenda SSD jõudlust, vaid vähendavad ka selle kaugeltki lõpmatut ressurssi, lühendades seeläbi draivi kasutusiga.
, mis on kõigi AccelStori toodete tuum, on täpselt loodud alternatiivina klassikalistele RAID-algoritmidele SSD-dega töötamisel. Tehnoloogia uuenduslikkust märgivad nii erinevad patendid ja auhinnad (sh Flash Memory Summit 2016) kui ka sõltumatute testide tulemused (näiteks SPC1).
süda seisneb kõigi sissetulevate, peamiselt juhuslikku tüüpi kirjutustaotluste teisendamises plokkide komplektiks, mis on draivi seisukohast võimalikult sarnane järjestikuse kirjutamisrežiimiga. Selle tulemusena toimub SSD-le salvestamine nende jaoks kõige mugavamas režiimis ja sellest tulenev jõudlus ületab kõik klassikalise RAID-iga süsteemid.
Kõik AccelStori süsteemide SSD-d on jagatud kahte sümmeetrilisse FlexiRemap® rühma. Grupi suurus sõltub mudelist ja jääb vahemikku 5-11 draivi. Rühmasisese tõrketaluvuse tagamiseks kasutatakse pariteeti sarnaselt RAID5-ga. Mõlemat rühma kasutatakse koos ühise laoruumi moodustamiseks. Seetõttu on saadud veataluvus sarnane kahest rühmast koosneva RAID50 massiiviga: süsteem talub kuni kahe SSD tõrkeid, kuid mitte rohkem kui ühe igas FlexiRemap® rühmas.
Kõik sissetulevad kirjutamispäringud jagatakse 4KB plokkideks, mis kirjutatakse mõlemasse FlexiRemap® gruppi ringreziimis. Samal ajal jälgib süsteem pidevalt nõudlust salvestatud plokkide järele, püüdes salvestada sarnaseid plokke nende muutumisel üksteisele võimalikult lähedale. See osutub jagamise virtuaalseks analoogiks, kui seda väljendada salvestussüsteemides. Sel juhul hõlbustab prügivedaja tööd oluliselt: lõppude lõpuks on kasutamata plokid alati läheduses.
Tuleb märkida, et Erinevalt konkurentide toodetest ei kasuta nad sissetulevate päringute vahemällu salvestamise funktsiooni kontrolleri RAM-is. Kõik sissetulevad andmeplokid kirjutatakse kohe SSD-le. Host saab kinnituse eduka salvestamise kohta alles pärast seda, kui andmed on draividele füüsiliselt paigutatud. RAM salvestab SSD-le ainult plokkide paigutuse tabeleid, et kiirendada juurdepääsu ja määrata, kuhu järgmine andmeplokk kirjutada. Loomulikult on usaldusväärsuse huvides nende tabelite koopiad meedias endas. Selle tulemusena ei vaja AccelStori süsteemid vahemälu kaitset aku/kondensaatori näol (toiteprobleemide korral on UPS-iga suhtlemise võimalus saadaval "pehmeks" väljalülitamiseks).
Tänu sellele salvestuse korraldamise lähenemisviisile suudab prügikorjaja tegelikult töötada taustal, ilma et see mõjutaks oluliselt draivide kiirust, mis lõpuks võimaldab süsteemis kasutada kuni 90% SSD jõudlusest. Just see on AccelStori süsteemide kõrgete IOPS-i määrade põhjus võrreldes All Flashiga, mis põhinevad RAID-algoritmidel.
FlexiRemap® tehnoloogia teine oluline omadus on SSD-dele üleliigsete kirjutamiste märkimisväärne vähenemine. Seega on AccelStori süsteemide kirjutusvõimendustegur vaid 1.3, mis tavakeelde tõlgituna tähendab draivide tööea pikenemist võrreldes RAID5-ga enam kui 2.5 korda!
Tänu süsteemi pidevale SSD-de andmepaigutuse poliitika jälgimisele kuluvad kõik draivid võrdselt. Selline lähenemine võimaldab ennustada nende kasutusiga ja saata administraatorile eelnevalt signaali salvestusressursi ammendumise kohta.
On selge, et SSD-d võivad ebaõnnestuda. Sel juhul alustab süsteem kohe ümberehitamist ühele kuumale varukettale. Selle tulemusel muutub halvenenud olekus FlexiRemap® rühm kirjutuskaitstuks ja kõik kirjutamistaotlused suunatakse teisele rühmale. See kaitsemehhanism on ette nähtud taastamistoimingu kiirendamiseks ja sama rühma teise draivi rikke tõenäosuse vähendamiseks. Pole saladus, et ümberehitamise ajal kogevad kõik rühma draivid suuremat koormust, mis on tingitud lugemis-, kirjutamis- ja taastamistoimingutest kuumal varuseadmel. See suurendab uue ketta rikke tõenäosust. Ja mida rohkem kirjutustoiminguid, seda kauem võtab taastamine aega.
Kui parandusprotsess on lõpule viidud ja FlexiRemap®-i rühm on tagasi normaalseks muutunud, tekib kahe rühma vahel kirjutusressursis väike nihe. Seetõttu langevad järgnevad kirjutamistoimingud selle joondamiseks sagedamini taastatud rühmale (muidugi nii, et süsteemi lõplik jõudlus palju ei kannataks).
Kõikide RAID-algoritmidel põhinevate Flash-süsteemide jõudlust ei ole võimalik tõsta üle teatud väärtuste (~280K IOPS@4K juhuslik kirjutamine) isegi keeruliste vahemälusüsteemide kasutamisel. FlexiRemap®-tehnoloogia, tänu täiesti erinevale lähenemisele salvestusruumi korraldamisel, mitte ainult ei ületa seda barjääri lihtsalt, vaid suurendab samaaegselt ka SSD-de kasutusiga mitu korda. Seega süsteemid omavad tõsiseid eeliseid kõigi Flash-massiivide hulgas mitmel rindel (IOPS/$, GB/$, TCO, ROI), mistõttu on need ideaalsed kandidaadid võtmepositsioonidele klientide andmekeskustes ressursimahukate ülesannete lahendamisel.
Allikas: www.habr.com
