FlexiRemap® ທຽບກັບ RAID

ສູດການຄິດໄລ່ RAID ໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີຕໍ່ສາທາລະນະໃນປີ 1987. ມາຮອດປະຈຸ, ພວກເຂົາຍັງຄົງເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ນິຍົມທີ່ສຸດສໍາລັບການປົກປ້ອງແລະເລັ່ງການເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນໃນຂົງເຂດການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ. ​ແຕ່​ຍຸກ​ຂອງ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ໄອ​ທີ​ທີ່​ໄດ້​ຜ່ານ​ໄລຍະ 30 ປີ​ແລ້ວ, ​ແມ່ນ​ບໍ່​ແມ່ນ​ການ​ເຕີບ​ໂຕ, ​ແຕ່​ອາຍຸ​ແລ້ວ. ເຫດຜົນແມ່ນຄວາມຄືບຫນ້າ, ເຊິ່ງ inexorably ເອົາໂອກາດໃຫມ່. ໃນຊ່ວງເວລາທີ່ເກືອບບໍ່ມີໄດອື່ນໆນອກເຫນືອຈາກ HDDs, RAID algorithms ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະໃຊ້ຊັບພະຍາກອນການເກັບຮັກສາທີ່ມີປະສິດຕິຜົນສູງສຸດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ກັບການມາເຖິງຂອງ SSDs, ສະຖານະການໄດ້ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນປັດຈຸບັນ RAID ເມື່ອເຮັດວຽກກັບ drives ຂອງລັດແຂງແມ່ນ "noose" ກ່ຽວກັບການປະຕິບັດຂອງພວກເຂົາ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອປົດລັອກຄວາມສາມາດອັນເຕັມທີ່ຂອງຄຸນລັກສະນະຄວາມໄວຂອງ SSD, ວິທີທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງສິ້ນເຊີງເພື່ອເຮັດວຽກກັບພວກມັນແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນພຽງແຕ່.

ນອກເຫນືອຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນລະຫວ່າງ HDD ແລະ SSD ໃນຫຼັກການປະຕິບັດງານ, ສື່ປະເພດນີ້ມີລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນອີກຢ່າງຫນຶ່ງ: ຮາດດິດໃດໆສາມາດຂຽນຄືນຂໍ້ມູນໃດໆທີ່ມີ granularity ຂອງຫນຶ່ງຕັນ (ປະຈຸບັນນີ້ມັກຈະເປັນ 4KB). ສໍາລັບ SSDs, ຂະບວນການຂຽນຄືນໃຫມ່ແມ່ນຂັ້ນຕອນທີ່ສັບສົນຫຼາຍ:

• ຂໍ້​ມູນ​ທີ່​ປ່ຽນ​ແປງ​ແມ່ນ​ຖືກ​ຄັດ​ລອກ​ໄປ​ທີ່​ຕັ້ງ​ໃຫມ່​. ໃນກໍລະນີນີ້, granularity ແມ່ນຕັນດຽວກັນ, ແຕ່ປະກອບດ້ວຍຫຼາຍຫນ້າແລະມີຂະຫນາດ 256KB - 4MB. ເຫຼົ່ານັ້ນ. ເມື່ອປ່ຽນ 4KB ດຽວກັນ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຄັດລອກ, ໃນບັນດາສິ່ງອື່ນໆ, ຫນ້າທີ່ຕິດກັນທັງຫມົດທີ່ປະກອບເປັນບລັອກດຽວ.
• ໝາຍບລັອກ “ເກົ່າ” ວ່າບໍ່ໄດ້ໃຊ້ແລ້ວ, ສະນັ້ນ ເຂົາເຈົ້າຈຶ່ງສາມາດລຶບລ້າງໂດຍຜູ້ເກັບຂີ້ເຫຍື້ອ.

ຂຽນ/ຂຽນທັບຕາມລໍາດັບໄປຫາ SSD

ໃນກໍລະນີຂອງການຂຽນ / ຂຽນໃຫມ່ຕາມລໍາດັບ, ຄຸນນະສົມບັດຂອງ SSD ນີ້ບໍ່ໄດ້ມີບົດບາດອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນການປະຕິບັດຂອງມັນ, ເພາະວ່າ. ຕັນຕັ້ງຢູ່ໃກ້ໆ, ແລະຄົນເກັບຂີ້ເຫຍື້ອເຮັດວຽກຂອງມັນໄດ້ດີໃນພື້ນຫລັງ. ແຕ່ໃນຊີວິດຈິງ, ແລະຫຼາຍກວ່ານັ້ນໃນພາກວິສາຫະກິດ, ການເຂົ້າເຖິງຂໍ້ມູນແບບສຸ່ມແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດສໍາລັບ SSDs. ແລະຂໍ້ມູນນີ້ຖືກຂຽນໃສ່ສະຖານທີ່ແບບສຸ່ມໃນໄດຣຟ໌.

ຂໍ້ມູນຖືກຂຽນໃສ່ SSD ຫຼາຍ, ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍສໍາລັບຜູ້ເກັບຂີ້ເຫຍື້ອທີ່ຈະເຮັດວຽກ, ນັບຕັ້ງແຕ່ການແບ່ງສ່ວນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ປັດຈຸບັນມາຮອດເມື່ອຂະບວນການເຮັດຄວາມສະອາດໄດຢຸດເປັນ "ພື້ນຫລັງ": ການປະຕິບັດຂອງ SSD ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເພາະວ່າ. ພາກສ່ວນທີ່ສໍາຄັນຂອງມັນຖືກປະຕິບັດໂດຍຜູ້ເກັບຂີ້ເຫຍື້ອ.

ຂໍ້ມູນສະຖານທີ່ທີ່ແທ້ຈິງໃນ SSD ໃນລະຫວ່າງການນໍາໃຊ້ປະຈໍາວັນ

ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຜົນກະທົບຂອງການເຮັດວຽກຂອງຜູ້ເກັບຂີ້ເຫຍື້ອ, ອີງຕາມຮູບແບບການບັນທຶກໃນໄດ, ທ່ານສາມາດປະຕິບັດການທົດສອບທີ່ງ່າຍດາຍທີ່ສຸດ: ການຂຽນຕາມລໍາດັບແລະແບບສຸ່ມໃນບລັອກ 4KB ໃນໄດ 100GB. (ທີ່ມາ – ບໍລິສັດ Micron)

ການປະຕິບັດການຂຽນຕາມລໍາດັບ

ການປະຕິບັດການຂຽນແບບສຸ່ມ

ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກການທົດສອບ, ການຫຼຸດລົງຂອງການປະຕິບັດສາມາດບັນລຸຫຼາຍກ່ວາສອງເທົ່າ. ແລະນີ້ແມ່ນພຽງແຕ່ຂັບດຽວ. ເມື່ອໃຊ້ SSD ເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງກຸ່ມ RAID, ຈໍານວນການດໍາເນີນການຂຽນຄືນໃຫມ່ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຍ້ອນການເຮັດວຽກກັບຄວາມສະເຫມີພາບ.

ໂດຍທົ່ວໄປ, ເນື່ອງຈາກລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້ຂອງການດໍາເນີນງານ SSD, ມີຕົວກໍານົດການດັ່ງກ່າວສໍາລັບພວກເຂົາເຊັ່ນການຂຽນຂະຫຍາຍ. ນີ້​ແມ່ນ​ອັດ​ຕາ​ສ່ວນ​ຂອງ​ຈໍາ​ນວນ​ຂອງ​ຂໍ້​ມູນ​ທີ່​ຂຽນ​ໃສ່​ການ​ຂັບ​ກັບ​ຈໍາ​ນວນ​ຂອງ​ຂໍ້​ມູນ​ທີ່​ເຈົ້າ​ພາບ​ໄດ້​ຖືກ​ສົ່ງ​ໄປ​ແທ້​ຈິງ​. ແລະສໍາລັບ RAID5 ທີ່ນິຍົມຫຼາຍທີ່ສຸດຄ່າສໍາປະສິດນີ້ແມ່ນ ~ 3.5.

ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບທີ່ມີ RAID ຄລາສສິກໂດຍພື້ນຖານແລ້ວໃຊ້ SSDs ພຽງແຕ່ ~ 10% ຂອງຄວາມໄວຕົວຈິງຂອງພວກເຂົາແລະຂະຫນາດຂອງການປະຕິບັດທີ່ບໍ່ດີເມື່ອຈໍານວນໄດເພີ່ມຂຶ້ນເປັນຫຼາຍກວ່າອາຍແກັສ.

ພວກເຮົາຍັງສັງເກດວ່າການປະຕິບັດການຂຽນຫຼາຍເກີນໄປບໍ່ພຽງແຕ່ຫຼຸດຜ່ອນການປະຕິບັດຂອງ SSD, ແຕ່ຍັງຫຼຸດຜ່ອນການຢູ່ໄກຈາກຊັບພະຍາກອນທີ່ບໍ່ມີຂອບເຂດ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຊີວິດການບໍລິການຂອງໄດສັ້ນລົງ.

ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ FlexiRemap®​, ເຊິ່ງເປັນຫຼັກຂອງຜະລິດຕະພັນ AccelStor ທັງຫມົດ, ໄດ້ຖືກອອກແບບຢ່າງແນ່ນອນເປັນທາງເລືອກສໍາລັບ algorithms RAID ຄລາສສິກໃນເວລາທີ່ເຮັດວຽກກັບ SSDs. ນະວັດຕະກໍາຂອງເຕັກໂນໂລຢີໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນທັງໂດຍສິດທິບັດແລະລາງວັນຕ່າງໆ (ລວມທັງໃນ Flash Memory Summit 2016), ແລະໂດຍຜົນຂອງການທົດສອບເອກະລາດ (ຕົວຢ່າງ, SPC1).

Essence FlexiRemap® ປະກອບດ້ວຍການປ່ຽນຄໍາຮ້ອງຂໍການຂຽນທີ່ເຂົ້າມາທັງຫມົດ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະເພດແບບສຸ່ມ, ເຂົ້າໄປໃນຊຸດຂອງບລັອກທີ່ຄ້າຍຄືກັບຮູບແບບການຂຽນຕາມລໍາດັບຈາກມຸມເບິ່ງຂອງໄດ. ດັ່ງນັ້ນ, ການບັນທຶກກັບ SSD ເກີດຂື້ນໃນໂຫມດທີ່ສະດວກສະບາຍທີ່ສຸດສໍາລັບພວກເຂົາ, ແລະການປະຕິບັດຜົນໄດ້ຮັບເກີນລະບົບໃດໆທີ່ມີ RAID ຄລາສສິກ.

SSD ທັງໝົດໃນລະບົບ AccelStor ຖືກແບ່ງອອກເປັນສອງກຸ່ມ FlexiRemap® symmetrical. ຂະຫນາດຂອງກຸ່ມແມ່ນຂຶ້ນກັບຕົວແບບແລະຕັ້ງແຕ່ 5-11 ໄດ. ສໍາລັບຄວາມທົນທານຄວາມຜິດພາຍໃນກຸ່ມ, parity ແມ່ນໃຊ້ຄ້າຍຄືກັນກັບ RAID5. ທັງສອງກຸ່ມຖືກໃຊ້ຮ່ວມກັນເພື່ອສ້າງພື້ນທີ່ເກັບຮັກສາທົ່ວໄປ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມຜິດທີ່ອອກມາຈະຄ້າຍຄືກັນກັບ RAID50 array ປະກອບດ້ວຍສອງກຸ່ມ: ລະບົບສາມາດທົນກັບຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງ SSD ສູງສຸດສອງອັນ, ແຕ່ບໍ່ມີຫຼາຍກ່ວາຫນຶ່ງໃນແຕ່ລະກຸ່ມFlexiRemap®.

ທຸກໆຄໍາຮ້ອງຂໍການຂຽນທີ່ເຂົ້າມາແມ່ນແບ່ງອອກເປັນ 4KB, ເຊິ່ງຖືກຂຽນໃນໂຫມດ Round robin ກັບທັງສອງກຸ່ມ FlexiRemap®. ໃນເວລາດຽວກັນ, ລະບົບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຕິດຕາມຄວາມຕ້ອງການຂອງບລັອກທີ່ບັນທຶກໄວ້, ພະຍາຍາມບັນທຶກຕັນທີ່ຄ້າຍຄືກັນຢູ່ໃກ້ກັນເທົ່າທີ່ເປັນໄປໄດ້ເມື່ອພວກເຂົາປ່ຽນແປງ. ມັນກາຍເປັນການປຽບທຽບ virtual ຂອງການແບ່ງປັນ, ຖ້າສະແດງອອກໃນແງ່ຂອງລະບົບການເກັບຮັກສາ. ໃນກໍລະນີນີ້, ວຽກງານຂອງຜູ້ເກັບຂີ້ເຫຍື້ອແມ່ນມີຄວາມສະດວກສະບາຍຫຼາຍ: ຫຼັງຈາກທີ່ທັງຫມົດ, ຕັນທີ່ບໍ່ໄດ້ໃຊ້ຈະຢູ່ໃກ້ໆ.

ມັນຄວນຈະໄດ້ຮັບຍົກໃຫ້ເຫັນວ່າ ລະບົບ AccelStor ບໍ່ເຫມືອນກັບຜະລິດຕະພັນຂອງຄູ່ແຂ່ງ, ພວກເຂົາບໍ່ໄດ້ໃຊ້ການເຮັດວຽກຂອງ caching ຄໍາຮ້ອງຂໍທີ່ເຂົ້າມາໃນ RAM ຂອງຕົວຄວບຄຸມ. ບລັອກຂໍ້ມູນຂາເຂົ້າທັງໝົດຈະຖືກຂຽນໃສ່ SSD ທັນທີ. ເຈົ້າພາບໄດ້ຮັບການຢືນຢັນຂອງການບັນທຶກທີ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດພຽງແຕ່ຫຼັງຈາກຂໍ້ມູນຖືກຈັດໃສ່ໃນໄດ. RAM ພຽງແຕ່ເກັບຕາຕະລາງການຈັດວາງໃນ SSD ເພື່ອເລັ່ງການເຂົ້າເຖິງແລະກໍານົດບ່ອນທີ່ຈະຂຽນຂໍ້ມູນຕໍ່ໄປ. ແນ່ນອນ, ສໍາລັບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື, ສໍາເນົາຂອງຕາຕະລາງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຕັ້ງຢູ່ໃນສື່ມວນຊົນດ້ວຍຕົນເອງ. ດັ່ງນັ້ນ, ລະບົບ AccelStor ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີການປ້ອງກັນ cache ໃນຮູບແບບຂອງຫມໍ້ໄຟ / capacitor (ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມສາມາດໃນການສື່ສານກັບ UPS ແມ່ນມີສໍາລັບການປິດ "ອ່ອນ" ໃນກໍລະນີຂອງບັນຫາພະລັງງານ).

ຂໍຂອບໃຈກັບວິທີການຈັດການບັນທຶກນີ້, ຕົວເກັບຂີ້ເຫຍື້ອແມ່ນຕົວຈິງແລ້ວສາມາດເຮັດວຽກໃນພື້ນຫລັງໄດ້ໂດຍບໍ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມໄວຂອງໄດ, ເຊິ່ງໃນທີ່ສຸດອະນຸຍາດໃຫ້ເຖິງ 90% ຂອງການປະຕິບັດ SSD ທີ່ຈະນໍາໃຊ້ພາຍໃນລະບົບ. ນີ້ແມ່ນເຫດຜົນທີ່ຊັດເຈນສໍາລັບອັດຕາ IOPS ສູງໃນລະບົບ AccelStor ເມື່ອທຽບກັບ Flash ທັງຫມົດ, ເຊິ່ງອີງໃສ່ RAID algorithms.

ຄຸນນະສົມບັດທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງຂອງເທກໂນໂລຍີ FlexiRemap® ແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນການຂຽນທີ່ຊ້ໍາຊ້ອນກັບ SSDs. ດັ່ງນັ້ນ, ປັດໄຈການຂະຫຍາຍການຂຽນສໍາລັບລະບົບ AccelStor ແມ່ນພຽງແຕ່ 1.3, ເຊິ່ງ, ແປເປັນພາສາທົ່ວໄປ, ຫມາຍຄວາມວ່າການເພີ່ມຂື້ນຂອງຊີວິດການບໍລິການຂອງໄດທຽບກັບ RAID5 ຫຼາຍກວ່າ 2.5 ເທົ່າ!

ຂໍຂອບໃຈກັບການຕິດຕາມຢ່າງບໍ່ຢຸດຢັ້ງຂອງລະບົບນະໂຍບາຍການຈັດວາງຂໍ້ມູນໃນ SSDs, ໄດຣຟ໌ທັງໝົດຈະໝົດໄປເທົ່າທຽມກັນ. ວິທີການນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ທ່ານສາມາດຄາດຄະເນຊີວິດການບໍລິການຂອງເຂົາເຈົ້າແລະສົ່ງສັນຍານໃຫ້ຜູ້ບໍລິຫານລ່ວງຫນ້າກ່ຽວກັບການຫມົດຂອງຊັບພະຍາກອນການບັນທຶກ.

ມັນເປັນທີ່ຊັດເຈນວ່າ SSDs ສາມາດລົ້ມເຫລວ. ໃນ​ກໍ​ລະ​ນີ​ນີ້​, ລະ​ບົບ​ຈະ​ເລີ່ມ​ຕົ້ນ​ການ​ສ້າງ​ໃຫມ່​ໃນ​ທັນ​ທີ​ຫນຶ່ງ​ຂອງ​ແຜ່ນ spare ຮ້ອນ​. ອັນນີ້ເຮັດໃຫ້ກຸ່ມ FlexiRemap® ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ຊຸດໂຊມກາຍເປັນການອ່ານເທົ່ານັ້ນ, ແລະການຮ້ອງຂໍການຂຽນທັງຫມົດແມ່ນຖືກສົ່ງໄປຫາກຸ່ມທີສອງ. ກົນໄກການປ້ອງກັນນີ້ແມ່ນສະຫນອງໃຫ້ເພື່ອເລັ່ງການດໍາເນີນງານຂອງການກໍ່ສ້າງຄືນໃຫມ່ແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງ drive ອື່ນພາຍໃນກຸ່ມດຽວກັນ. ມັນບໍ່ມີຄວາມລັບວ່າໃນລະຫວ່າງການສ້າງໃຫມ່, ໄດທັງຫມົດໃນປະສົບການຂອງກຸ່ມໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຍ້ອນການແຊກແຊງຈາກການອ່ານ, ຂຽນ, ແລະການຟື້ນຟູການດໍາເນີນງານໃນ spare ຮ້ອນ. ນີ້ເພີ່ມຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງແຜ່ນອື່ນ. ແລະການດໍາເນີນງານການຂຽນຫຼາຍ, ການກໍ່ສ້າງຄືນໃຫມ່ຈະໃຊ້ເວລາດົນ.

ເມື່ອຂະບວນການສ້ອມແປງສໍາເລັດແລ້ວແລະກຸ່ມ FlexiRemap® ກັບຄືນສູ່ສະພາບປົກກະຕິ, ຈະມີຄວາມເຂົ້າໃຈເລັກນ້ອຍໃນການຂຽນຊັບພະຍາກອນລະຫວ່າງສອງກຸ່ມ. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອຈັດວາງມັນ, ການປະຕິບັດການຂຽນຕໍ່ມາມັກຈະຕົກຢູ່ໃນກຸ່ມທີ່ໄດ້ຮັບການຟື້ນຟູ (ແນ່ນອນ, ໃນລັກສະນະທີ່ການປະຕິບັດລະບົບສຸດທ້າຍບໍ່ທົນທຸກຫຼາຍ).

ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ Flash ທັງຫມົດໂດຍອີງໃສ່ RAID algorithms ຂ້າງເທິງຄ່າທີ່ແນ່ນອນ (~280K IOPS@4K random write) ເຖິງແມ່ນວ່າໃນເວລາທີ່ໃຊ້ລະບົບ caching ສະລັບສັບຊ້ອນ. ເທກໂນໂລຍີ FlexiRemap®, ຍ້ອນວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງສິ້ນເຊີງໃນການຈັດຕັ້ງພື້ນທີ່ເກັບຮັກສາ, ບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດເອົາຊະນະອຸປະສັກນີ້ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ, ແຕ່ຍັງເພີ່ມຊີວິດການບໍລິການຂອງ SSDs ຫຼາຍຄັ້ງ. ດັ່ງນັ້ນລະບົບ AccelStor ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ຮຸນແຮງໃນບັນດາ array Flash ທັງຫມົດໃນຫຼາຍໆດ້ານ (IOPS / $, GB / $, TCO, ROI), ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຜູ້ສະຫມັກທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບຕໍາແຫນ່ງທີ່ສໍາຄັນໃນສູນຂໍ້ມູນລູກຄ້າເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາວຽກງານທີ່ມີຊັບພະຍາກອນ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com