{"id":30402,"date":"2019-10-31T21:35:21","date_gmt":"2019-10-31T18:35:21","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/flexiremap-protiv-raid\/"},"modified":"2019-10-31T21:35:21","modified_gmt":"2019-10-31T18:35:21","slug":"flexiremap-protiv-raid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/flexiremap-protiv-raid","title":{"rendered":"FlexiRemap\u00ae contro RAID","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>Gli algoritmi RAID sono stati presentati al pubblico nel lontano 1987. Ad oggi, rimangono la tecnologia pi\u00f9 richiesta per la protezione e l'accelerazione dell'accesso ai dati nel campo dello storage. Tuttavia, la longevit\u00e0 di una tecnologia IT che ha superato i 30 anni non rappresenta tanto maturit\u00e0, quanto piuttosto un'invecchiamento. Questo \u00e8 dovuto al progresso, che inesorabilmente porta nuove opportunit\u00e0. In un'epoca in cui sostanzialmente non c'erano altri supporti oltre agli HDD, gli algoritmi RAID consentivano di utilizzare al meglio le risorse di storage disponibili. Tuttavia, con l'avvento degli SSD, la situazione \u00e8 cambiata radicalmente. Ora il RAID, lavorando con i dischi a stato solido, rappresenta un \"collare\" per le loro prestazioni. Pertanto, per sbloccare il pieno potenziale delle caratteristiche di velocit\u00e0 degli SSD, \u00e8 necessario un approccio completamente diverso nella loro gestione.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/1633250deaffc822dbd043caa229ea2b.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<p>Oltre alle evidenti differenze tra HDD e SSD nel loro funzionamento, questi due tipi di supporto presentano un'altra caratteristica importante: qualsiasi disco rigido pu\u00f2 riscrivere qualsiasi dato con granularit\u00e0 di un blocco (attualmente \u00e8 spesso di 4 KB). Per gli SSD, tuttavia, il processo di riscrittura \u00e8 molto pi\u00f9 complesso:<\/p>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>I dati modificati vengono copiati in un nuovo luogo. La granularit\u00e0 \u00e8 lo stesso blocco, ma composto da pi\u00f9 pagine e ha una dimensione di 256 KB - 4 MB. Ci\u00f2 significa che, quando si modificano 4 KB, \u00e8 necessario copiare anche tutte le pagine adiacenti che formano un blocco unico.<\/li>\n<li>Etichettare i \"vecchi\" blocchi come inutilizzati, in modo che possano essere successivamente cancellati dal raccoglitore di \"spazzatura\" (Garbage Collector).<\/li>\n<\/ul>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/79f6a2a9657171387121b00c956f9034.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Scrittura\/riserivazione sequenziale su SSD<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<p>In caso di scrittura\/sovrascrittura sequenziale, questa caratteristica di funzionamento degli SSD non influisce molto sulle prestazioni, poich\u00e9 i blocchi sono posizionati vicini tra loro e il Garbage Collector riesce a gestire il lavoro in background. Tuttavia, nella vita reale, e soprattutto nel segmento Enterprise, per gli SSD si utilizza spesso l'accesso casuale ai dati. E questi dati vengono scritti in posizioni casuali sui dispositivi.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Pi\u00f9 dati vengono scritti su un SSD, pi\u00f9 difficile diventa il lavoro del Garbage Collector, poich\u00e9 la frammentazione aumenta notevolmente. Di conseguenza, arriva un momento in cui il processo di pulizia del dispositivo smette di essere \"in background\": le prestazioni dell'SSD diminuiscono significativamente, poich\u00e9 una parte considerevole delle sue prestazioni viene assorbita dal Garbage Collector.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/3374a6b98f220f7c4e4ff75a04565c26.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Posizione reale dei dati sugli SSD durante l'uso quotidiano<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<p>Per illustrare l'effetto dell'operato del Garbage Collector in base alla modalit\u00e0 di scrittura sul dispositivo, \u00e8 possibile effettuare semplici test: scrittura sequenziale e casuale in blocchi da 4KB su un dispositivo da 100GB. (Fonte \u2013 azienda <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.micron.com\/~\/media\/documents\/products\/technical-marketing-brief\/brief_ssd_effect_data_placement_writes.pdf\">Micron<\/a><\/noindex>)<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/7e3b1f25dd27463d2c7b08ae84ff44b4.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Prestazioni in scrittura sequenziale<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/9c7d7be5982d6df688cf9481a0e9a826.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p><i>Prestazioni nella scrittura casuale<\/i><\/p>\n<p><\/p>\n<p>Come si pu\u00f2 vedere dai test, il calo delle prestazioni pu\u00f2 superare due volte. E questo \u00e8 solo un singolo disco. Nel caso dell'uso di SSD all'interno di un gruppo RAID, il numero di operazioni di riscrittura aumenta notevolmente, grazie al lavoro con la parit\u00e0.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>In generale, grazie a queste caratteristiche di funzionamento degli SSD, esiste un parametro chiamato fattore di scrittura (write amplification). Questo \u00e8 il rapporto tra il volume dei dati scritti sul disco e il volume dei dati effettivamente inviati dall'host. Per il RAID5 pi\u00f9 popolare, questo coefficiente \u00e8 pari a ~3.5. <\/p>\n<p><\/p>\n<p>Di conseguenza, i sistemi con RAID classico utilizzano solo ~10% della loro reale velocit\u00e0 degli SSD e scalano male in termini di prestazioni quando il numero di dischi supera la dozzina.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Va inoltre notato che le operazioni di scrittura eccessive non solo riducono le prestazioni degli SSD, ma diminuiscono anche la loro durata finita, accorciando quindi la vita utile del disco.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/accelstor.ru\/page\/flexiremap-technology\">Tecnologia FlexiRemap\u00ae<\/a><\/noindex>, che \u00e8 il cuore di tutti i prodotti AccelStor, \u00e8 stata progettata come alternativa agli algoritmi RAID tradizionali per l'uso con SSD. L'innovazione della tecnologia \u00e8 stata riconosciuta da vari brevetti e premi (incluso il Flash Memory Summit 2016) e dai risultati di test indipendenti (ad esempio, SPC1).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>L'essenza <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/accelstor.ru\/page\/flexiremap-advantages\">FlexiRemap\u00ae<\/a><\/noindex> consiste nella trasformazione di tutte le richieste di scrittura in arrivo, principalmente di tipo random, in un insieme di blocchi molto simile alla modalit\u00e0 di scrittura sequenziale dal punto di vista del dispositivo di archiviazione. Di conseguenza, la scrittura su SSD avviene nella modalit\u00e0 pi\u00f9 ottimale per essi, e la performance finale supera qualsiasi sistema con RAID tradizionale.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Tutti gli SSD nei sistemi AccelStor sono divisi in due gruppi simmetrici FlexiRemap\u00ae. La dimensione del gruppo dipende dal modello e varia da 5 a 11 dispositivi. Per la tolleranza ai guasti all'interno del gruppo si utilizza un sistema di parit\u00e0 simile a RAID5. Entrambi i gruppi sono utilizzati insieme, formando uno spazio di archiviazione complessivo. Pertanto, la tolleranza ai guasti finale sar\u00e0 equivalente a un array RAID50 composto da due gruppi: il sistema \u00e8 in grado di sopportare il guasto di fino a due SSD, ma non pi\u00f9 di uno in ciascun gruppo FlexiRemap\u00ae.<\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/76adaa3e4a9dbd1394ba18dac79e21e5.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>Tutte le richieste di registrazione in arrivo vengono suddivise in blocchi di dimensione 4KB, che vengono registrati in modalit\u00e0 round robin su entrambi i gruppi FlexiRemap\u00ae. Nel frattempo, il sistema tiene costantemente traccia della richiesta dei blocchi registrati, cercando di scrivere blocchi simili il pi\u00f9 vicino possibile l'uno all'altro durante le loro modifiche. Si ottiene un'analogia virtuale al tiering, per usare termini di storage. In questo caso, il lavoro del raccoglitore di \"spazzatura\" \u00e8 notevolmente semplificato: i blocchi non utilizzati saranno sempre vicini tra loro.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Vale la pena notare che <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/accelstor.ru\/page\/modeli-vysokoj-dostupnosti-ha\">i sistemi AccelStor<\/a><\/noindex> a differenza dei prodotti concorrenti, non utilizzano funzioni di caching delle richieste in ingresso nella memoria del controller. Tutti i blocchi di dati ricevuti vengono immediatamente scritti su SSD. L'host riceve conferma dell'avvenuta scrittura solo dopo il posizionamento fisico dei dati sui supporti. In RAM vengono memorizzate solo le tabelle di posizionamento dei blocchi su SSD per accelerare l'accesso e determinare dove scrivere il successivo blocco di dati. Naturalmente, per affidabilit\u00e0, copie di queste tabelle sono anche posizionate sui supporti stessi. Di conseguenza, i sistemi AccelStor non richiedono alcuna protezione della cache sotto forma di batteria\/condensatore (peraltro, \u00e8 possibile stabilire una connessione con UPS - per uno spegnimento 'soft' in caso di problemi di alimentazione).<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Grazie a questo approccio all'organizzazione della scrittura, il raccoglitore di 'spazzatura' \u00e8 realmente in grado di lavorare in background, senza influenzare significativamente la velocit\u00e0 dei supporti, il che consente infine di utilizzare fino al 90% delle prestazioni degli SSD all'interno del sistema. \u00c8 questo il motivo per cui i sistemi AccelStor mostrano elevati valori di IOPS rispetto agli All Flash, che si basano su algoritmi RAID.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>Un'altra caratteristica importante della tecnologia FlexiRemap\u00ae \u00e8 la significativa riduzione delle operazioni di scrittura superflue sugli SSD. Pertanto, il fattore di scrittura (write amplification) per i sistemi AccelStor \u00e8 di solo 1,3, il che significa che la durata degli archivi \u00e8 pi\u00f9 di 2,5 volte superiore rispetto a RAID5! <\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/c503ed537aed33aa0e1e98595ed020a2.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>Grazie al monitoraggio costante da parte del sistema della politica di posizionamento dei dati sugli SSD, tutti gli archivi si usurano in modo uniforme. Questo approccio consente di prevedere la loro vita utile e di inviare un avviso all'amministratore prima che il resource di scrittura si esaurisca.<\/p>\n<p><\/p>\n<p>\u00c8 noto che gli SSD possano guastarsi. In tal caso, il sistema inizier\u00e0 immediatamente il rebuild su uno dei dischi di hot spare. A questo punto, il gruppo FlexiRemap\u00ae, che si trova in stato degradato, passa in modalit\u00e0 \"solo lettura\", mentre tutte le richieste di scrittura vengono indirizzate al secondo gruppo. Questo meccanismo di protezione \u00e8 stato progettato per velocizzare l'operazione di rebuild e ridurre la probabilit\u00e0 di guasti ulteriori in un altro disco all'interno dello stesso gruppo. Infatti, durante il rebuild, tutti i dischi all'interno del gruppo subiscono un carico maggiore a causa delle interferenze tra le operazioni di lettura, scrittura e recupero sul hot spare. Questo aumenta la probabilit\u00e0 di guasto di un altro disco. E pi\u00f9 operazioni di scrittura vengono effettuate, pi\u00f9 a lungo durer\u00e0 il rebuild. <\/p>\n<p><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"FlexiRemap\u00ae contro RAID\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/c6389348c25427854ae24a17da9b89a7.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><\/p>\n<p>Una volta completato il processo di recupero e ripristinato lo stato normale del gruppo FlexiRemap\u00ae, ci sar\u00e0 un piccolo sbilancio nella risorsa di scrittura tra i due gruppi. Pertanto, per riequilibrarlo, le successive operazioni di scrittura saranno pi\u00f9 frequenti sul gruppo ripristinato (naturalmente, calcolando che le prestazioni complessive del sistema non ne risentano troppo).<\/p>\n<p><\/p>\n<blockquote><p>Aumentare le prestazioni dei sistemi All Flash, basati su algoritmi RAID, oltre determinati valori (~280K IOPS@4K write casuale) non \u00e8 possibile nemmeno utilizzando sistemi di caching avanzati. La tecnologia FlexiRemap\u00ae, grazie a un approccio completamente diverso nell'organizzazione dello spazio di archiviazione, non solo supera facilmente questo limite, ma aumenta anche di diversi anni la durata degli SSD. Quindi i sistemi <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/accelstor.ru\">AccelStor<\/a><\/noindex> hanno vantaggi significativi rispetto agli array All Flash su molti fronti (IOPS\/$, GB\/$, TCO, ROI), rendendoli candidati ideali per posizioni chiave nei data center dei clienti per affrontare compiti ad alta intensit\u00e0 di risorse.<\/p><\/blockquote>\n<p>Fonte: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/accelstor\/blog\/445336\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0410\u043b\u0433\u043e\u0440\u0438\u0442\u043c\u044b RAID \u0431\u044b\u043b\u0438 \u043f\u0440\u0435\u0434\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u044b \u043e\u0431\u0449\u0435\u0441\u0442\u0432\u0435\u043d\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438 \u0432 \u0434\u0430\u043b\u0435\u043a\u043e\u043c 1987 \u0433\u043e\u0434\u0443. \u041f\u043e \u0441\u0435\u0439 \u0434\u0435\u043d\u044c 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