Algoritma RAID diperkenalkan ke publik pada tahun 1987. Hingga saat ini, mereka tetap menjadi teknologi yang paling diminati untuk melindungi dan mempercepat akses data di bidang penyimpanan informasi. Namun usia teknologi IT yang telah melewati milestone 30 tahun tersebut bukanlah usia yang matang, melainkan usia yang sudah tua. Alasannya adalah kemajuan, yang pasti membawa peluang baru. Pada saat hampir tidak ada drive lain selain HDD, algoritme RAID memungkinkan penggunaan sumber daya penyimpanan yang tersedia secara paling efisien. Namun, dengan munculnya SSD, situasinya telah berubah secara dramatis. Sekarang RAID saat bekerja dengan solid state drive sudah menjadi "jerat" pada kinerjanya. Oleh karena itu, untuk membuka potensi penuh dari karakteristik kecepatan SSD, diperlukan pendekatan yang sama sekali berbeda untuk bekerja dengannya.
Selain perbedaan yang jelas antara HDD dan SSD dalam prinsip operasi, jenis media ini memiliki karakteristik penting lainnya: hard drive apa pun dapat menimpa data apa pun dengan perincian satu blok (sekarang paling sering 4KB). Untuk SSD, proses penimpaan adalah prosedur yang jauh lebih rumit:
- Data yang diubah disalin ke lokasi baru. Pada saat yang sama, rinciannya adalah blok yang sama, tetapi terdiri dari beberapa halaman dan berukuran 256KB - 4MB. Itu. saat mengubah 4KB yang sama, perlu menyalin, antara lain, semua halaman yang berdekatan yang membentuk satu blok.
- Blok "Lama" ditandai sebagai tidak terpakai, sehingga dapat ditimpa dengan Pengumpul Sampah.
Menulis Berurutan/Menimpa ke SSD
Dalam kasus penulisan / penulisan ulang berurutan, fitur fungsi SSD ini tidak berperan besar dalam hal kinerjanya, karena. balok-balok itu berdampingan, dan pemulung melakukan tugasnya dengan baik di latar belakang. Namun dalam kehidupan nyata, dan terlebih lagi di segmen Perusahaan untuk SSD, akses acak ke data paling sering digunakan. Dan data ini ditulis ke sembarang tempat di drive.
Semakin banyak data yang ditulis ke SSD, semakin sulit bagi pengumpul sampah untuk bekerja, karena fragmentasi meningkat pesat. Alhasil, tiba saatnya proses pembersihan drive tidak lagi menjadi "latar belakang": performa SSD turun drastis, karena. bagian yang terlihat diambil oleh Pengumpul Sampah.
Lokasi sebenarnya dari data pada SSD yang digunakan sehari-hari
Untuk mengilustrasikan efek kerja "pengumpul sampah" tergantung pada mode penulisan ke drive, Anda dapat melakukan pengujian paling sederhana: penulisan berurutan dan acak dalam blok 4KB ke drive 100GB. (Sumber - perusahaan )
Performa penulisan berurutan
Performa tulis acak
Seperti yang terlihat dari pengujian, penurunan performa bisa mencapai lebih dari dua kali lipat. Dan itu hanya satu drive. Dalam hal menggunakan SSD sebagai bagian dari grup RAID, jumlah operasi penulisan ulang meningkat pesat karena bekerja dengan paritas.
Secara umum, berkat fitur operasi SSD ini, bagi mereka ada parameter seperti faktor amplifikasi tulis. Ini adalah rasio jumlah data yang ditulis ke drive dengan jumlah data yang benar-benar dikirim oleh host. Dan untuk RAID5 paling populer, rasionya adalah ~3.5.
Akibatnya, sistem dengan RAID klasik pada dasarnya menggunakan SSD hanya ~10% dari kecepatan sebenarnya dan skala kinerjanya buruk ketika jumlah drive meningkat menjadi lebih dari selusin.
Perhatikan juga bahwa operasi tulis yang berlebihan tidak hanya mengurangi kinerja SSD, tetapi juga mengurangi sumber dayanya yang jauh dari tak terbatas, sehingga mengurangi masa pakai drive.
, yang merupakan inti dari semua produk AccelStor, dirancang sebagai alternatif algoritme RAID klasik saat bekerja dengan SSD. Inovasi teknologi ini ditandai dengan berbagai paten dan penghargaan (termasuk di Flash Memory Summit 2016) dan hasil pengujian independen (misalnya, SPC1).
Zat terdiri dari mengubah semua permintaan tulis yang masuk, dan terutama jenis acak, menjadi sekumpulan blok yang semirip mungkin dengan mode tulis berurutan dari sudut pandang drive. Akibatnya, menulis ke SSD berlangsung dalam mode yang paling nyaman untuk mereka, dan kinerja akhir melebihi sistem apa pun dengan RAID klasik.
Semua SSD dalam sistem AccelStor dibagi menjadi dua grup FlexiRemap® simetris. Ukuran grup tergantung pada model dan 5-11 drive. Untuk toleransi kesalahan dalam grup, paritas digunakan mirip dengan RAID5. Kedua kelompok digunakan bersama untuk membentuk ruang penyimpanan bersama. Oleh karena itu, toleransi kesalahan yang dihasilkan akan serupa dengan larik RAID50 yang terdiri dari dua grup: sistem mampu menahan kegagalan hingga dua SSD, tetapi tidak lebih dari satu di setiap grup FlexiRemap®.
Semua permintaan tulis yang masuk dibagi menjadi blok 4KB, yang ditulis dalam mode round robin ke kedua grup FlexiRemap®. Pada saat yang sama, sistem terus mencatat permintaan untuk blok yang direkam, mencoba menulis blok serupa sedekat mungkin satu sama lain ketika mereka berubah. Ternyata analogi robekan virtual, jika dinyatakan dalam istilah sistem penyimpanan. Dalam hal ini, pekerjaan "pengumpul sampah" sangat dimudahkan: bagaimanapun juga, blok yang tidak terpakai akan selalu ada di dekatnya.
Perlu dicatat bahwa tidak seperti produk pesaing, mereka tidak menggunakan fungsi caching permintaan masuk di RAM pengontrol. Semua blok data yang masuk segera ditulis ke SSD. Tuan rumah menerima konfirmasi penulisan yang berhasil hanya setelah penempatan fisik data pada drive. Hanya tabel alokasi blok pada SSD yang disimpan dalam RAM untuk mempercepat akses dan menentukan di mana harus menulis blok data berikutnya. Tentu saja, untuk keandalan, salinan tabel ini ditempatkan di media itu sendiri. Akibatnya, sistem AccelStor tidak memerlukan perlindungan cache baterai/kapasitor (namun, dimungkinkan untuk berkomunikasi dengan UPS - untuk shutdown "lunak" jika terjadi masalah daya).
Berkat pendekatan untuk mengatur perekaman ini, pengumpul sampah benar-benar dapat bekerja di latar belakang tanpa memengaruhi kecepatan drive secara signifikan, yang pada akhirnya memungkinkan penggunaan hingga 90% kinerja SSD di dalam sistem. Inilah kinerja IOPS yang tinggi dalam sistem AccelStor dengan latar belakang All Flash, yang didasarkan pada algoritme RAID.
Fitur penting lainnya dari teknologi FlexiRemap® adalah pengurangan yang signifikan dalam penulisan SSD yang berlebihan. Jadi amplifikasi tulis untuk sistem AccelStor hanya 1.3, yang diterjemahkan ke dalam bahasa umum, berarti peningkatan masa pakai drive dibandingkan dengan RAID5 lebih dari 2.5 kali lipat!
Karena pemantauan konstan oleh sistem kebijakan penempatan data pada SSD, semua drive aus dengan cara yang sama. Pendekatan ini memungkinkan untuk memprediksi masa pakai mereka dan memberi sinyal kepada administrator terlebih dahulu tentang habisnya sumber daya perekaman.
Jelas bahwa SSD bisa gagal. Dalam hal ini, sistem akan segera memulai pembangunan kembali ke salah satu disk cadangan panas. Dalam hal ini, grup FlexiRemap®, yang dalam keadaan terdegradasi, beralih ke mode hanya baca, dan semua permintaan tulis diarahkan ke grup kedua. Mekanisme perlindungan semacam itu disediakan untuk mempercepat operasi pembangunan kembali dan mengurangi kemungkinan kegagalan drive lain dalam grup yang sama. Bukan rahasia lagi bahwa selama pembangunan kembali, semua drive dalam grup mengalami peningkatan beban karena gangguan operasi baca, tulis, dan pemulihan pada cadangan panas. Ini meningkatkan kemungkinan drive lain gagal. Dan semakin banyak operasi tulis, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk membangun kembali.
Setelah proses pembangunan kembali selesai dan grup FlexiRemap® kembali normal, akan ada sedikit kemiringan sumber daya tulis di antara kedua grup. Oleh karena itu, untuk menyamakannya, operasi tulis selanjutnya akan lebih sering jatuh pada grup yang dipulihkan (tentu saja, sedemikian rupa sehingga kinerja akhir sistem tidak terlalu menderita).
Tidak mungkin meningkatkan kinerja Semua sistem Flash berdasarkan algoritma RAID di atas nilai tertentu (~280K IOPS@4K penulisan acak) bahkan ketika menggunakan sistem caching yang kompleks. Teknologi FlexiRemap®, berkat pendekatan yang benar-benar berbeda dalam mengatur ruang penyimpanan, tidak hanya dengan mudah mengatasi hambatan ini, namun juga secara bersamaan meningkatkan masa pakai SSD beberapa kali lipat. Jadi sistemnya memiliki keunggulan yang signifikan di antara Semua larik Flash di banyak lini (IOPS / $, GB / $, TCO, ROI), menjadikannya kandidat ideal untuk posisi kunci di pusat data pelanggan untuk menyelesaikan tugas intensif sumber daya.
Sumber: www.habr.com
