FlexiRemap® વિ RAID

RAID એલ્ગોરિધમ 1987 માં જાહેર જનતા માટે રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. આજની તારીખે, તેઓ માહિતી સંગ્રહના ક્ષેત્રમાં ડેટાની ઍક્સેસને સુરક્ષિત કરવા અને વેગ આપવા માટે સૌથી લોકપ્રિય તકનીક છે. પરંતુ આઇટી ટેક્નોલોજીની ઉંમર, જેણે 30 વર્ષનો આંકડો વટાવી દીધો છે, તે પરિપક્વતા નથી, પરંતુ પહેલેથી જ વૃદ્ધાવસ્થા છે. કારણ પ્રગતિ છે, જે અયોગ્ય રીતે નવી તકો લાવે છે. એવા સમયે જ્યારે HDD સિવાય અન્ય કોઈ ડ્રાઈવો ન હતી, RAID અલ્ગોરિધમ્સે ઉપલબ્ધ સ્ટોરેજ સંસાધનોનો સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. જો કે, એસએસડીના આગમન સાથે, પરિસ્થિતિ ધરમૂળથી બદલાઈ ગઈ છે. હવે જ્યારે સોલિડ-સ્ટેટ ડ્રાઈવો સાથે કામ કરે છે ત્યારે RAID એ પહેલાથી જ તેમના પ્રદર્શન પર "નૂઝ" છે. તેથી, SSD ગતિ લાક્ષણિકતાઓની સંપૂર્ણ સંભાવનાને અનલૉક કરવા માટે, તેમની સાથે કામ કરવા માટે સંપૂર્ણપણે અલગ અભિગમ ફક્ત જરૂરી છે.

ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંતોમાં HDD અને SSD વચ્ચેના સ્પષ્ટ તફાવતો ઉપરાંત, આ પ્રકારના મીડિયામાં એક વધુ મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા છે: કોઈપણ હાર્ડ ડ્રાઈવ કોઈપણ ડેટાને એક બ્લોકની ગ્રેન્યુલારિટી સાથે ફરીથી લખી શકે છે (આજકાલ આ મોટાભાગે 4KB છે). SSDs માટે, પુનર્લેખન પ્રક્રિયા વધુ જટિલ પ્રક્રિયા છે:

• બદલાયેલ ડેટાને નવા સ્થાન પર કૉપિ કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, ગ્રેન્યુલારિટી એ જ બ્લોક છે, પરંતુ ઘણા પૃષ્ઠો ધરાવે છે અને તેનું કદ 256KB - 4MB છે. તે. સમાન 4KB બદલતી વખતે, અન્ય વસ્તુઓની સાથે, એક બ્લોક બનાવે છે તે તમામ અડીને આવેલા પૃષ્ઠોની નકલ કરવી જરૂરી છે.
• "જૂના" બ્લોક્સને બિનઉપયોગી તરીકે ચિહ્નિત કરો, જેથી કરીને તેને ગાર્બેજ કલેક્ટર દ્વારા ભૂંસી શકાય.

SSD પર ક્રમિક લખો/ઓવરરાઈટ કરો

અનુક્રમિક લેખન/પુનઃલેખનના કિસ્સામાં, SSD ની આ વિશેષતા તેના પ્રદર્શનની દ્રષ્ટિએ મોટી ભૂમિકા ભજવતી નથી, કારણ કે બ્લોક્સ નજીકમાં સ્થિત છે, અને કચરો એકત્ર કરનાર તેનું કામ પૃષ્ઠભૂમિમાં ખૂબ સારી રીતે કરે છે. પરંતુ વાસ્તવિક જીવનમાં, અને તેથી પણ વધુ એન્ટરપ્રાઇઝ સેગમેન્ટમાં, ડેટાની રેન્ડમ ઍક્સેસનો ઉપયોગ મોટાભાગે SSD માટે થાય છે. અને આ ડેટા ડ્રાઇવ્સ પરના રેન્ડમ સ્થાનો પર લખવામાં આવે છે.

SSD ને જેટલો વધુ ડેટા લખવામાં આવે છે, કચરો કલેક્ટ કરવા માટે કામ કરવું તેટલું મુશ્કેલ છે, કારણ કે ફ્રેગમેન્ટેશન મોટા પ્રમાણમાં વધે છે. પરિણામે, તે ક્ષણ આવે છે જ્યારે ડ્રાઇવને સાફ કરવાની પ્રક્રિયા "બેકગ્રાઉન્ડ" બનવાનું બંધ કરે છે: SSD નું પ્રદર્શન નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, કારણ કે તેનો નોંધપાત્ર ભાગ ગાર્બેજ કલેક્ટર દ્વારા લેવામાં આવે છે.

રોજિંદા ઉપયોગ દરમિયાન SSD પર વાસ્તવિક ડેટા સ્થાન

કચરો કલેક્ટરના કાર્યની અસરને સમજાવવા માટે, ડ્રાઇવ પરના રેકોર્ડિંગ મોડના આધારે, તમે સૌથી સરળ પરીક્ષણો હાથ ધરી શકો છો: 4GB ડ્રાઇવ પર 100KB બ્લોક્સમાં ક્રમિક અને રેન્ડમ લેખન. (સ્રોત - કંપની માઇક્રોન)

ક્રમિક લેખન પ્રદર્શન

રેન્ડમ લેખન પ્રદર્શન

પરીક્ષણોમાંથી જોઈ શકાય છે તેમ, પ્રદર્શનમાં ઘટાડો બે કરતા વધુ વખત પહોંચી શકે છે. અને આ માત્ર એક જ ડ્રાઈવ છે. RAID જૂથના ભાગ રૂપે SSD નો ઉપયોગ કરતી વખતે, સમાનતા સાથે કામ કરવાને કારણે પુનઃલેખન કામગીરીની સંખ્યા મોટા પ્રમાણમાં વધે છે.

સામાન્ય રીતે, એસએસડી ઓપરેશનની આ વિશેષતાઓને લીધે, તેમના માટે લખાણ એમ્પ્લીફિકેશન જેવા પરિમાણ છે. આ ડ્રાઇવ પર લખેલા ડેટાની માત્રા અને હોસ્ટ દ્વારા ખરેખર મોકલવામાં આવેલ ડેટાની માત્રાનો ગુણોત્તર છે. અને સૌથી વધુ લોકપ્રિય RAID5 માટે આ ગુણાંક ~3.5 છે.

પરિણામે, ક્લાસિક RAID ધરાવતી સિસ્ટમો મૂળભૂત રીતે તેમની વાસ્તવિક ઝડપના માત્ર ~10% SSD નો ઉપયોગ કરે છે અને જ્યારે ડ્રાઇવની સંખ્યા એક ડઝનથી વધુ થઈ જાય છે ત્યારે કામગીરીમાં નબળી સ્કેલ હોય છે.

અમે એ પણ નોંધીએ છીએ કે અતિશય લેખન કામગીરી માત્ર SSD ની કામગીરીને ઘટાડે છે, પરંતુ તે અનંત સંસાધનથી દૂર પણ ઘટાડે છે, જેનાથી ડ્રાઇવની સેવા જીવન ટૂંકી થાય છે.

FlexiRemap® ટેકનોલોજી, જે તમામ AccelStor ઉત્પાદનોનો મુખ્ય ભાગ છે, જ્યારે SSDs સાથે કામ કરતી વખતે ક્લાસિક RAID અલ્ગોરિધમ્સના વિકલ્પ તરીકે ચોક્કસ રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે. ટેક્નોલોજીની નવીનતા વિવિધ પેટન્ટ અને પુરસ્કારો (ફ્લેશ મેમરી સમિટ 2016 સહિત) અને સ્વતંત્ર પરીક્ષણોના પરિણામો (ઉદાહરણ તરીકે, SPC1) દ્વારા નોંધવામાં આવે છે.

સાર FlexiRemap® ડ્રાઇવના દૃષ્ટિકોણથી અનુક્રમિક લેખન મોડ સાથે શક્ય તેટલું સમાન હોય તેવા બ્લોકના સમૂહમાં, મુખ્યત્વે રેન્ડમ પ્રકારની, તમામ ઇનકમિંગ રાઇટ વિનંતીઓને રૂપાંતરિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામે, SSD પર રેકોર્ડિંગ તેમના માટે સૌથી આરામદાયક મોડમાં થાય છે, અને પરિણામી કામગીરી ક્લાસિક RAID ધરાવતી કોઈપણ સિસ્ટમ કરતાં વધી જાય છે.

AccelStor સિસ્ટમમાં તમામ SSDs બે સપ્રમાણ FlexiRemap® જૂથોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. જૂથનું કદ મોડેલ પર આધારિત છે અને 5-11 ડ્રાઇવ્સ સુધીની છે. જૂથમાં દોષ સહિષ્ણુતા માટે, સમાનતાનો ઉપયોગ RAID5 ની જેમ થાય છે. બંને જૂથોનો ઉપયોગ એકસાથે એક સામાન્ય સંગ્રહ જગ્યા બનાવવા માટે થાય છે. તેથી, પરિણામી ખામી સહિષ્ણુતા બે જૂથો ધરાવતા RAID50 એરે જેવી જ હશે: સિસ્ટમ બે SSD ની નિષ્ફળતાનો સામનો કરી શકે છે, પરંતુ દરેક FlexiRemap® જૂથમાં એક કરતાં વધુ નહીં.

બધી ઇનકમિંગ રાઇટ વિનંતીઓને 4KB બ્લોક્સમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જે FlexiRemap® બંને જૂથોમાં રાઉન્ડ રોબિન મોડમાં લખવામાં આવે છે. તે જ સમયે, સિસ્ટમ રેકોર્ડ કરેલા બ્લોક્સની માંગ પર સતત નજર રાખે છે, જ્યારે તેઓ બદલાય છે ત્યારે સમાન બ્લોક્સને એકબીજાની શક્ય તેટલી નજીક રેકોર્ડ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે. જો સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સના સંદર્ભમાં વ્યક્ત કરવામાં આવે તો તે શેરિંગનું વર્ચ્યુઅલ એનાલોગ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. આ કિસ્સામાં, કચરો એકત્ર કરનારનું કાર્ય મોટા પ્રમાણમાં સુવિધાયુક્ત છે: છેવટે, ન વપરાયેલ બ્લોક્સ હંમેશા નજીકમાં રહેશે.

તે નોંધવું વર્થ છે કે એક્સેલસ્ટોર સિસ્ટમ્સ સ્પર્ધકોના ઉત્પાદનોથી વિપરીત, તેઓ નિયંત્રકની RAM માં ઇનકમિંગ વિનંતીઓને કેશ કરવાની કાર્યક્ષમતાનો ઉપયોગ કરતા નથી. બધા ઇનકમિંગ ડેટા બ્લોક્સ તરત જ SSD પર લખવામાં આવે છે. ડેટાને ડ્રાઇવ્સ પર ભૌતિક રીતે મૂક્યા પછી જ હોસ્ટ સફળ રેકોર્ડિંગની પુષ્ટિ મેળવે છે. RAM ઍક્સેસને ઝડપી બનાવવા અને ડેટાનો આગળનો બ્લોક ક્યાં લખવો તે નિર્ધારિત કરવા માટે SSD પર માત્ર બ્લોક પ્લેસમેન્ટ કોષ્ટકોનો સંગ્રહ કરે છે. અલબત્ત, વિશ્વસનીયતા માટે, આ કોષ્ટકોની નકલો મીડિયા પર જ સ્થિત છે. પરિણામે, એક્સેલસ્ટોર સિસ્ટમ્સને બેટરી/કેપેસિટરના રૂપમાં કોઈપણ કેશ પ્રોટેક્શનની જરૂર પડતી નથી (જો કે, પાવર સમસ્યાઓના કિસ્સામાં "સોફ્ટ" શટડાઉન માટે UPS સાથે વાતચીત કરવાની ક્ષમતા ઉપલબ્ધ છે).

રેકોર્ડિંગ ગોઠવવાના આ અભિગમ માટે આભાર, કચરો કલેક્ટર ડ્રાઇવ્સની ગતિને નોંધપાત્ર રીતે અસર કર્યા વિના પૃષ્ઠભૂમિમાં કામ કરવા માટે સક્ષમ છે, જે આખરે SSD કામગીરીના 90% સુધી સિસ્ટમમાં ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. RAID અલ્ગોરિધમ્સ પર આધારિત ઓલ ફ્લેશની સરખામણીમાં એક્સેલસ્ટોર સિસ્ટમ્સમાં ઊંચા IOPS દરોનું આ ચોક્કસ કારણ છે.

FlexiRemap® ટેક્નોલૉજીનું બીજું મહત્ત્વનું લક્ષણ એ છે કે SSDs પર રીડન્ડન્ટ રાઇટ્સનો નોંધપાત્ર ઘટાડો. આમ, એક્સેલસ્ટોર સિસ્ટમ્સ માટે રાઈટ એમ્પ્લીફિકેશન ફેક્ટર માત્ર 1.3 છે, જે સામાન્ય ભાષામાં અનુવાદિત થાય છે, એટલે કે RAID5 ની સરખામણીમાં ડ્રાઈવની સર્વિસ લાઈફમાં 2.5 ગણાથી વધુનો વધારો!

સિસ્ટમ દ્વારા SSDs પર ડેટા પ્લેસમેન્ટ પોલિસી પર સતત દેખરેખ રાખવા બદલ આભાર, બધી ડ્રાઈવો સમાન રીતે ઘસાઈ જાય છે. આ અભિગમ તમને તેમની સેવા જીવનની આગાહી કરવાની અને રેકોર્ડિંગ સંસાધનના થાક વિશે એડમિનિસ્ટ્રેટરને અગાઉથી સંકેત મોકલવાની મંજૂરી આપે છે.

તે સ્પષ્ટ છે કે SSDs નિષ્ફળ થઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, સિસ્ટમ તરત જ હોટ સ્પેર ડિસ્કમાંથી એકનું પુનઃનિર્માણ શરૂ કરશે. આનાથી ડિગ્રેડેડ સ્ટેટમાં FlexiRemap® જૂથ ફક્ત વાંચવા માટે બની જાય છે, અને તમામ લેખન વિનંતીઓ બીજા જૂથને નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. આ પ્રોટેક્શન મિકેનિઝમ પુનઃનિર્માણ કામગીરીને ઝડપી બનાવવા અને સમાન જૂથમાં અન્ય ડ્રાઇવની નિષ્ફળતાની સંભાવના ઘટાડવા માટે પ્રદાન કરવામાં આવે છે. તે કોઈ રહસ્ય નથી કે પુનઃનિર્માણ દરમિયાન, હોટ સ્પેર પર વાંચવા, લખવા અને પુનઃસ્થાપિત કામગીરીના દખલને કારણે જૂથના અનુભવમાંની બધી ડ્રાઇવ્સનો ભાર વધી ગયો હતો. આ બીજી ડિસ્ક નિષ્ફળતાની સંભાવનાને વધારે છે. અને વધુ લખવાની કામગીરી, પુનઃનિર્માણમાં વધુ સમય લાગશે.

એકવાર રિપેર પ્રક્રિયા પૂર્ણ થઈ જાય અને FlexiRemap® જૂથ સામાન્ય થઈ જાય, બે જૂથો વચ્ચે લેખન સંસાધનમાં થોડો ત્રાંસી હશે. તેથી, તેને સંરેખિત કરવા માટે, અનુગામી લેખન ક્રિયાઓ વધુ વખત પુનઃસ્થાપિત જૂથ પર આવશે (અલબત્ત, એવી રીતે કે અંતિમ સિસ્ટમ કામગીરીને વધુ નુકસાન ન થાય).

જટિલ કેશીંગ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરતી વખતે પણ ચોક્કસ મૂલ્યો (~280K IOPS@4K રેન્ડમ રાઈટ) ઉપરના RAID અલ્ગોરિધમ્સ પર આધારિત તમામ ફ્લેશ સિસ્ટમ્સનું પ્રદર્શન વધારવું શક્ય નથી. FlexiRemap® ટેક્નોલૉજી, સ્ટોરેજ સ્પેસને ગોઠવવા માટે સંપૂર્ણપણે અલગ અભિગમને આભારી છે, તે આ અવરોધને સરળતાથી દૂર કરે છે, પણ સાથે સાથે SSD ની સર્વિસ લાઇફ પણ અનેક ગણી વધારે છે. તેથી સિસ્ટમો એક્સેલસ્ટોર ઘણા મોરચે (IOPS/$, GB/$, TCO, ROI) પર તમામ ફ્લેશ એરેમાં ગંભીર ફાયદાઓ છે, જે તેમને સંસાધન-સઘન કાર્યોને ઉકેલવા માટે ગ્રાહક ડેટા કેન્દ્રોમાં મુખ્ય હોદ્દા માટે આદર્શ ઉમેદવાર બનાવે છે.

સોર્સ: www.habr.com