FlexiRemap® बनाम RAID

RAID एल्गोरिदम को 1987 में जनता के सामने पेश किया गया था। आज तक, वे सूचना भंडारण के क्षेत्र में डेटा की सुरक्षा और पहुंच में तेजी लाने के लिए सबसे लोकप्रिय तकनीक बने हुए हैं। लेकिन आईटी प्रौद्योगिकी की उम्र, जो 30 साल का आंकड़ा पार कर चुकी है, परिपक्वता नहीं, बल्कि पहले से ही बुढ़ापा है। इसका कारण प्रगति है, जो अनिवार्य रूप से नए अवसर लाती है। ऐसे समय में जब एचडीडी के अलावा वस्तुतः कोई अन्य ड्राइव नहीं थी, RAID एल्गोरिदम ने उपलब्ध भंडारण संसाधनों का सबसे कुशल उपयोग करना संभव बना दिया। हालाँकि, SSDs के आगमन के साथ, स्थिति मौलिक रूप से बदल गई है। अब सॉलिड-स्टेट ड्राइव के साथ काम करते समय RAID पहले से ही उनके प्रदर्शन पर एक "फंदा" है। इसलिए, एसएसडी गति विशेषताओं की पूरी क्षमता को अनलॉक करने के लिए, उनके साथ काम करने के लिए एक पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण आवश्यक है।

ऑपरेटिंग सिद्धांतों में एचडीडी और एसएसडी के बीच स्पष्ट अंतर के अलावा, इस प्रकार के मीडिया में एक और महत्वपूर्ण विशेषता है: कोई भी हार्ड ड्राइव एक ब्लॉक की ग्रैन्युलैरिटी के साथ किसी भी डेटा को फिर से लिख सकता है (आजकल यह अक्सर 4KB है)। SSDs के लिए, पुनर्लेखन प्रक्रिया बहुत अधिक जटिल प्रक्रिया है:

• परिवर्तित डेटा को नए स्थान पर कॉपी किया जाता है। इस मामले में, ग्रैन्युलैरिटी एक ही ब्लॉक है, लेकिन इसमें कई पृष्ठ शामिल हैं और इसका आकार 256KB - 4MB है। वे। समान 4KB को बदलते समय, अन्य बातों के अलावा, एकल ब्लॉक बनाने वाले सभी आसन्न पृष्ठों की प्रतिलिपि बनाना आवश्यक है।
• "पुराने" ब्लॉकों को अप्रयुक्त के रूप में चिह्नित करें, ताकि उन्हें कचरा संग्रहकर्ता द्वारा मिटाया जा सके।

एसएसडी पर अनुक्रमिक लिखना/ओवरराइट करना

अनुक्रमिक लेखन/पुनर्लेखन के मामले में, SSD की यह सुविधा इसके प्रदर्शन के संदर्भ में कोई बड़ी भूमिका नहीं निभाती है, क्योंकि ब्लॉक पास-पास स्थित हैं, और कचरा संग्रहकर्ता पृष्ठभूमि में अपना काम काफी अच्छी तरह से करता है। लेकिन वास्तविक जीवन में, और इससे भी अधिक एंटरप्राइज़ सेगमेंट में, डेटा तक रैंडम एक्सेस का उपयोग अक्सर SSDs के लिए किया जाता है। और यह डेटा ड्राइव पर यादृच्छिक स्थानों पर लिखा जाता है।

एसएसडी पर जितना अधिक डेटा लिखा जाता है, कचरा संग्रहकर्ता के लिए काम करना उतना ही कठिन होता है, क्योंकि विखंडन बहुत बढ़ जाता है। नतीजतन, वह क्षण आता है जब ड्राइव को साफ करने की प्रक्रिया "पृष्ठभूमि" बंद हो जाती है: एसएसडी का प्रदर्शन काफी कम हो जाता है, क्योंकि इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा कचरा संग्रहकर्ता द्वारा लिया जाता है।

रोजमर्रा के उपयोग के दौरान एसएसडी पर वास्तविक डेटा स्थान

कचरा संग्रहकर्ता के कार्य के प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए, ड्राइव पर रिकॉर्डिंग मोड के आधार पर, आप सबसे सरल परीक्षण कर सकते हैं: 4GB ड्राइव पर 100KB ब्लॉक में अनुक्रमिक और यादृच्छिक लेखन। (स्रोत - कंपनी माइक्रोन)

अनुक्रमिक लेखन प्रदर्शन

यादृच्छिक लेखन प्रदर्शन

जैसा कि परीक्षणों से देखा जा सकता है, प्रदर्शन में गिरावट दो गुना से अधिक तक पहुंच सकती है। और यह सिर्फ एक सिंगल ड्राइव है. RAID समूह के हिस्से के रूप में SSD का उपयोग करते समय, समता के साथ काम करने के कारण पुनर्लेखन संचालन की संख्या बहुत बढ़ जाती है।

सामान्य तौर पर, एसएसडी ऑपरेशन की इन विशेषताओं के कारण, उनके लिए लेखन प्रवर्धन जैसा एक पैरामीटर होता है। यह ड्राइव पर लिखे गए डेटा की मात्रा और होस्ट द्वारा वास्तव में भेजे गए डेटा की मात्रा का अनुपात है। और सबसे लोकप्रिय RAID5 के लिए यह गुणांक ~3.5 है।

परिणामस्वरूप, क्लासिक RAID वाले सिस्टम मूल रूप से SSDs का उपयोग अपनी वास्तविक गति का केवल ~10% करते हैं और जब ड्राइव की संख्या एक दर्जन से अधिक हो जाती है तो उनका प्रदर्शन खराब होता है।

हम यह भी ध्यान देते हैं कि अत्यधिक लेखन संचालन न केवल एसएसडी के प्रदर्शन को कम करता है, बल्कि इसके अनंत संसाधन को भी कम करता है, जिससे ड्राइव की सेवा जीवन छोटा हो जाता है।

FlexiRemap® तकनीक, जो सभी AccelStor उत्पादों का मूल है, SSDs के साथ काम करते समय क्लासिक RAID एल्गोरिदम के विकल्प के रूप में डिज़ाइन किया गया है। प्रौद्योगिकी की नवीनता को विभिन्न पेटेंटों और पुरस्कारों (फ्लैश मेमोरी समिट 2016 सहित), और स्वतंत्र परीक्षणों (उदाहरण के लिए, एसपीसी1) दोनों द्वारा नोट किया गया है।

दिल फ्लेक्सीरेमैप® इसमें आने वाले सभी लेखन अनुरोधों को, मुख्य रूप से यादृच्छिक प्रकार के, ब्लॉक के एक सेट में परिवर्तित करना शामिल है जो ड्राइव के दृष्टिकोण से अनुक्रमिक लेखन मोड के जितना संभव हो उतना समान है। परिणामस्वरूप, SSD में रिकॉर्डिंग उनके लिए सबसे आरामदायक मोड में होती है, और परिणामी प्रदर्शन क्लासिक RAID वाले किसी भी सिस्टम से बेहतर होता है।

AccelStor सिस्टम में सभी SSDs को दो सममित FlexiRemap® समूहों में विभाजित किया गया है। समूह का आकार मॉडल पर निर्भर करता है और 5-11 ड्राइव तक होता है। समूह के भीतर दोष सहनशीलता के लिए, समता का उपयोग RAID5 के समान किया जाता है। एक सामान्य भंडारण स्थान बनाने के लिए दोनों समूहों का एक साथ उपयोग किया जाता है। इसलिए, परिणामी दोष सहिष्णुता दो समूहों से युक्त RAID50 सरणी के समान होगी: सिस्टम अधिकतम दो SSD की विफलता का सामना कर सकता है, लेकिन प्रत्येक FlexiRemap® समूह में एक से अधिक नहीं।

आने वाले सभी लेखन अनुरोधों को 4KB ब्लॉकों में विभाजित किया गया है, जो दोनों FlexiRemap® समूहों में राउंड रॉबिन मोड में लिखे गए हैं। साथ ही, सिस्टम लगातार रिकॉर्ड किए गए ब्लॉकों की मांग पर नज़र रखता है, जब वे बदलते हैं तो समान ब्लॉकों को यथासंभव एक-दूसरे के करीब रिकॉर्ड करने का प्रयास करता है। यदि भंडारण प्रणालियों के संदर्भ में व्यक्त किया जाए तो यह साझाकरण का एक आभासी एनालॉग बन जाता है। इस मामले में, कचरा संग्रहकर्ता का काम बहुत सुविधाजनक हो जाता है: आखिरकार, अप्रयुक्त ब्लॉक हमेशा पास में रहेंगे।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक्सेलस्टोर सिस्टम प्रतिस्पर्धियों के उत्पादों के विपरीत, वे नियंत्रक की रैम में आने वाले अनुरोधों को कैश करने की कार्यक्षमता का उपयोग नहीं करते हैं। आने वाले सभी डेटा ब्लॉक तुरंत SSD को लिखे जाते हैं। डेटा को भौतिक रूप से ड्राइव पर रखे जाने के बाद ही होस्ट को सफल रिकॉर्डिंग की पुष्टि मिलती है। रैम केवल एसएसडी पर ब्लॉक प्लेसमेंट टेबल को संग्रहीत करता है ताकि पहुंच को तेज किया जा सके और यह निर्धारित किया जा सके कि डेटा का अगला ब्लॉक कहां लिखना है। बेशक, विश्वसनीयता के लिए, इन तालिकाओं की प्रतियां स्वयं मीडिया पर स्थित हैं। परिणामस्वरूप, एक्सेलस्टोर सिस्टम को बैटरी/कैपेसिटर के रूप में किसी भी कैश सुरक्षा की आवश्यकता नहीं होती है (हालांकि, बिजली की समस्याओं की स्थिति में यूपीएस के साथ संचार करने की क्षमता "सॉफ्ट" शटडाउन के लिए उपलब्ध है)।

रिकॉर्डिंग को व्यवस्थित करने के इस दृष्टिकोण के लिए धन्यवाद, कचरा संग्रहकर्ता वास्तव में ड्राइव की गति को प्रभावित किए बिना पृष्ठभूमि में काम करने में सक्षम है, जो अंततः सिस्टम के भीतर 90% तक एसएसडी प्रदर्शन का उपयोग करने की अनुमति देता है। ऑल फ्लैश की तुलना में एक्सेलस्टोर सिस्टम में उच्च IOPS दरों का यही कारण है, जो RAID एल्गोरिदम पर आधारित हैं।

FlexiRemap® तकनीक की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता SSDs पर अनावश्यक राइट्स में महत्वपूर्ण कमी है। इस प्रकार, AccelStor सिस्टम के लिए राइट एम्प्लीफिकेशन फैक्टर केवल 1.3 है, जिसका सामान्य भाषा में अनुवाद करने पर RAID5 की तुलना में ड्राइव की सेवा जीवन में 2.5 गुना से अधिक की वृद्धि होती है!

एसएसडी पर डेटा प्लेसमेंट नीति की सिस्टम की निरंतर निगरानी के लिए धन्यवाद, सभी ड्राइव समान रूप से खराब हो जाती हैं। यह दृष्टिकोण आपको उनकी सेवा जीवन की भविष्यवाणी करने और रिकॉर्डिंग संसाधन की समाप्ति के बारे में व्यवस्थापक को पहले से संकेत भेजने की अनुमति देता है।

यह स्पष्ट है कि SSD विफल हो सकते हैं। इस स्थिति में, सिस्टम तुरंत हॉट स्पेयर डिस्क में से एक का पुनर्निर्माण शुरू कर देगा। इससे डिग्रेडेड स्थिति में FlexiRemap® समूह केवल-पढ़ने के लिए बन जाता है, और सभी लेखन अनुरोध दूसरे समूह को निर्देशित हो जाते हैं। यह सुरक्षा तंत्र पुनर्निर्माण कार्य को तेज़ करने और उसी समूह के भीतर किसी अन्य ड्राइव की विफलता की संभावना को कम करने के लिए प्रदान किया गया है। यह कोई रहस्य नहीं है कि पुनर्निर्माण के दौरान, हॉट स्पेयर पर पढ़ने, लिखने और पुनर्स्थापित संचालन में हस्तक्षेप के कारण समूह के सभी ड्राइव में लोड बढ़ जाता है। इससे एक और डिस्क विफलता की संभावना बढ़ जाती है। और जितने अधिक लेखन कार्य होंगे, पुनर्निर्माण में उतना ही अधिक समय लगेगा।

एक बार जब मरम्मत की प्रक्रिया पूरी हो जाती है और FlexiRemap® समूह वापस सामान्य हो जाता है, तो दोनों समूहों के बीच लेखन संसाधन में थोड़ा अंतर होगा। इसलिए, इसे संरेखित करने के लिए, बाद के लेखन संचालन अक्सर बहाल किए गए समूह पर पड़ेंगे (बेशक, इस तरह से कि अंतिम सिस्टम प्रदर्शन को ज्यादा नुकसान न हो)।

जटिल कैशिंग सिस्टम का उपयोग करते समय भी RAID एल्गोरिदम के आधार पर सभी फ्लैश सिस्टम के प्रदर्शन को निश्चित मानों (~280K IOPS@4K रैंडम राइट) से ऊपर बढ़ाना संभव नहीं है। FlexiRemap® तकनीक, भंडारण स्थान को व्यवस्थित करने के लिए एक पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण के लिए धन्यवाद, न केवल आसानी से इस बाधा को पार कर जाती है, बल्कि साथ ही SSDs की सेवा जीवन को कई गुना बढ़ा देती है। तो सिस्टम एक्सेलस्टोर कई मोर्चों (IOPS/$, GB/$, TCO, ROI) पर सभी फ़्लैश सरणियों के बीच गंभीर लाभ हैं, जो उन्हें संसाधन-गहन कार्यों को हल करने के लिए ग्राहक डेटा केंद्रों में प्रमुख पदों के लिए आदर्श उम्मीदवार बनाता है।

स्रोत: www.habr.com