RAID algoritmi tika iepazÄ«stinÄti sabiedrÄ«bai tÄlajÄ 1987. gadÄ. LÄ«dz Å”ai dienai tÄs joprojÄm ir vispieprasÄ«tÄkÄ tehnoloÄ£ija datu piekļuves aizsardzÄ«bai un paÄtrinÄÅ”anai informÄcijas uzglabÄÅ”anas jomÄ. Bet IT tehnoloÄ£iju laikmets, kas ŔķÄrsojis 30 gadu robežu, drÄ«zÄk nav briedums, bet gan jau vecums. Iemesls ir progress, kas neizbÄgami nes jaunas iespÄjas. LaikÄ, kad praktiski nebija citu disku, izÅemot HDD, RAID algoritmi ļÄva maksimÄli efektÄ«vi izmantot pieejamos krÄtuves resursus. TomÄr lÄ«dz ar SSD parÄdÄ«Å”anos situÄcija ir krasi mainÄ«jusies. Tagad RAID, strÄdÄjot ar cietvielu diskdziÅiem, jau ir "cilpa" to veiktspÄjai. TÄpÄc, lai pilnÄ«bÄ izmantotu SSD Ätruma raksturlielumu potenciÄlu, vienkÄrÅ”i ir nepiecieÅ”ama pilnÄ«gi atŔķirÄ«ga pieeja darbam ar tiem.
Papildus acÄ«mredzamajÄm atŔķirÄ«bÄm starp HDD un SSD darbÄ«bas principiem, Å”iem datu nesÄju veidiem ir vÄl viena svarÄ«ga iezÄ«me: jebkurÅ” cietais disks var pÄrrakstÄ«t jebkurus datus ar viena bloka precizitÄti (tagad tas visbiežÄk ir 4 KB). SSD pÄrrakstÄ«Å”anas process ir daudz sarežģītÄka procedÅ«ra:
- MainÄ«tie dati tiek kopÄti uz jauno atraÅ”anÄs vietu. TajÄ paÅ”Ä laikÄ granularitÄte ir tas pats bloks, bet sastÄv no vairÄkÄm lapÄm un ar izmÄru 256KB - 4MB. Tie. mainot tos paÅ”us 4KB, cita starpÄ ir jÄkopÄ visas blakus esoÅ”Äs lapas, kas veido vienu bloku.
- "Vecie" bloki ir atzÄ«mÄti kÄ neizmantoti, lai tos varÄtu pÄrrakstÄ«t ar atkritumu savÄcÄju.
SecÄ«gÄ rakstÄ«Å”ana/pÄrrakstÄ«Å”ana SSD
SecÄ«gÄs rakstÄ«Å”anas / pÄrrakstÄ«Å”anas gadÄ«jumÄ Å”Ä« SSD darbÄ«bas iezÄ«me nespÄlÄ lielu lomu tÄ veiktspÄjas ziÅÄ, jo. bloki ir blakus, un atkritumu savÄcÄjs fonÄ labi dara savu darbu. Bet reÄlajÄ dzÄ«vÄ un vÄl jo vairÄk SSD Enterprise segmentÄ visbiežÄk tiek izmantota nejauÅ”a piekļuve datiem. Un Å”ie dati tiek ierakstÄ«ti patvaļīgÄs vietÄs uz diskdziÅiem.
Jo vairÄk datu tiek ierakstÄ«ts SSD, jo grÅ«tÄk ir strÄdÄt atkritumu savÄcÄjam, jo āāsadrumstalotÄ«ba ievÄrojami palielinÄs. TÄ rezultÄtÄ pienÄk brÄ«dis, kad diska tÄ«rÄ«Å”anas process pÄrstÄj bÅ«t "fons": SSD veiktspÄja ievÄrojami samazinÄs, jo. manÄmu daļu no tÄ paÅem Atkritumu savÄcÄjs.
FaktiskÄ datu atraÅ”anÄs vieta SSD ikdienas lietoÅ”anÄ
Lai ilustrÄtu "atkritumu savÄcÄja" darba ietekmi atkarÄ«bÄ no ierakstÄ«Å”anas režīma diskÄ, varat veikt visvienkÄrÅ”Äkos testus: secÄ«ga un nejauÅ”a rakstÄ«Å”ana 4 KB blokos uz 100 GB disku. (Avots - uzÅÄmums )
SecÄ«gÄs rakstÄ«Å”anas veiktspÄja
NejauÅ”as rakstÄ«Å”anas veiktspÄja
KÄ redzams no testiem, veiktspÄjas kritums var sasniegt vairÄk nekÄ divas reizes. Un tas ir tikai viens brauciens. Ja SSD izmantojat kÄ daļu no RAID grupas, pÄrrakstÄ«Å”anas darbÄ«bu skaits ievÄrojami palielinÄs, pateicoties darbam ar paritÄti.
KopumÄ, pateicoties Ŕīm SSD darbÄ«bas funkcijÄm, tiem ir tÄds parametrs kÄ rakstÄ«Å”anas pastiprinÄÅ”anas koeficients. Å Ä« ir diskÄ ierakstÄ«to datu apjoma attiecÄ«ba pret resursdatora faktiski nosÅ«tÄ«to datu apjomu. Un vispopulÄrÄkajam RAID5 Ŕī attiecÄ«ba ir ~3.5.
RezultÄtÄ sistÄmas ar klasisko RAID pamatÄ izmanto SSD tikai ~10% no to reÄlÄ Ätruma, un to veiktspÄja ir vÄja, kad disku skaits palielinÄs lÄ«dz vairÄk nekÄ ducim.
Å emiet vÄrÄ arÄ« to, ka pÄrmÄrÄ«gas rakstÄ«Å”anas darbÄ«bas ne tikai samazina SSD veiktspÄju, bet arÄ« samazina tÄ tÄlu no bezgalÄ«gajiem resursiem, tÄdÄjÄdi samazinot diskdziÅa kalpoÅ”anas laiku.
, kas ir visu AccelStor produktu kodols, ir izstrÄdÄts kÄ alternatÄ«va klasiskajiem RAID algoritmiem, strÄdÄjot ar SSD. TehnoloÄ£ijas novatoriskums tiek atzÄ«mÄts gan ar dažÄdiem patentiem un balvÄm (tostarp Flash Memory Summit 2016), gan ar neatkarÄ«gu testu rezultÄtiem (piemÄram, SPC1).
sirds sastÄv no visu ienÄkoÅ”o rakstÄ«Å”anas pieprasÄ«jumu un galvenokÄrt nejauÅ”a veida pÄrveidoÅ”anas bloku komplektÄ, kas no diskdziÅa viedokļa ir pÄc iespÄjas lÄ«dzÄ«gÄks secÄ«gajam rakstÄ«Å”anas režīmam. RezultÄtÄ rakstÄ«Å”ana uz SSD notiek tiem ÄrtÄkajÄ režīmÄ, un galÄ«gÄ veiktspÄja pÄrspÄj jebkuru sistÄmu ar klasisko RAID.
Visi SSD diski AccelStor sistÄmÄs ir sadalÄ«ti divÄs simetriskÄs FlexiRemapĀ® grupÄs. Grupas lielums ir atkarÄ«gs no modeļa un ir 5-11 diski. Lai nodroÅ”inÄtu kļūdu toleranci grupÄ, paritÄte tiek izmantota lÄ«dzÄ«gi kÄ RAID5. Abas grupas tiek izmantotas kopÄ, lai izveidotu kopÄ«gu uzglabÄÅ”anas telpu. TÄpÄc iegÅ«tÄ kļūdu tolerance bÅ«s lÄ«dzÄ«ga RAID50 masÄ«vam, kas sastÄv no divÄm grupÄm: sistÄma spÄj izturÄt lÄ«dz diviem SSD, bet ne vairÄk kÄ vienam katrÄ FlexiRemapĀ® grupÄ.
Visi ienÄkoÅ”ie rakstÄ«Å”anas pieprasÄ«jumi tiek sadalÄ«ti 4 KB blokos, kas tiek rakstÄ«ti apļa režīmÄ abÄm FlexiRemapĀ® grupÄm. TajÄ paÅ”Ä laikÄ sistÄma pastÄvÄ«gi reÄ£istrÄ pieprasÄ«jumu pÄc ierakstÄ«tajiem blokiem, mÄÄ£inot rakstÄ«t lÄ«dzÄ«gus blokus pÄc iespÄjas tuvÄk viens otram, kad tie mainÄs. Tas izrÄdÄs virtuÄls plÄ«suma analogs, ja to izsaka uzglabÄÅ”anas sistÄmÄs. Å ajÄ gadÄ«jumÄ "atkritumu savÄcÄja" darbs tiek ievÄrojami atvieglots: galu galÄ neizmantoti bloki vienmÄr bÅ«s tuvumÄ.
JÄatzÄ«mÄ, ka atŔķirÄ«bÄ no konkurentu produktiem, tie neizmanto ienÄkoÅ”o pieprasÄ«jumu keÅ”atmiÅas funkcionalitÄti kontroliera operatÄ«vajÄ atmiÅÄ. Visi ienÄkoÅ”ie datu bloki tiek nekavÄjoties ierakstÄ«ti SSD. UzÅÄmÄjs saÅem apstiprinÄjumu par veiksmÄ«gu rakstÄ«Å”anu tikai pÄc datu fiziskas izvietoÅ”anas diskdziÅos. Tikai SSD bloku pieŔķirÅ”anas tabulas tiek saglabÄtas RAM, lai paÄtrinÄtu piekļuvi un noteiktu, kur rakstÄ«t nÄkamo datu bloku. Protams, uzticamÄ«bas labad Å”o tabulu kopijas atrodas paÅ”Ä datu nesÄjÄ. LÄ«dz ar to AccelStor sistÄmÄm nav nepiecieÅ”ama nekÄda akumulatora/kondensatora keÅ”atmiÅas aizsardzÄ«ba (tomÄr ir iespÄjams sazinÄties ar UPS - "mÄ«kstai" izslÄgÅ”anai strÄvas problÄmu gadÄ«jumÄ).
Pateicoties Å”ai pieejai ierakstÄ«Å”anas organizÄÅ”anÄ, atkritumu savÄcÄjs patieÅ”Äm spÄj strÄdÄt fonÄ, bÅ«tiski neietekmÄjot disku Ätrumu, kas galu galÄ Ä¼auj sistÄmÄ izmantot lÄ«dz pat 90% SSD veiktspÄjas. TieÅ”i tÄ ir augstÄ IOPS veiktspÄja AccelStor sistÄmÄs uz All Flash fona, kuru pamatÄ ir RAID algoritmi.
VÄl viena svarÄ«ga FlexiRemapĀ® tehnoloÄ£ijas iezÄ«me ir bÅ«tisks lieko SSD ierakstu samazinÄjums. TÄtad rakstÄ«Å”anas pastiprinÄjums AccelStor sistÄmÄm ir tikai 1.3, kas, tulkojot kopÄjÄ valodÄ, nozÄ«mÄ diskdziÅu kalpoÅ”anas laika pieaugumu, salÄ«dzinot ar RAID5, vairÄk nekÄ 2.5 reizes!
SakarÄ ar to, ka sistÄma pastÄvÄ«gi uzrauga datu izvietoÅ”anas politiku SSD, visi diskdziÅi nolietojas vienÄdi. Å Äda pieeja ļauj prognozÄt to kalpoÅ”anas laiku un jau iepriekÅ” signalizÄt administratoram par ieraksta resursa izsÄ«kumu.
Ir skaidrs, ka SSD var neizdoties. Å ÄdÄ gadÄ«jumÄ sistÄma nekavÄjoties sÄks pÄrbÅ«vi uz kÄdu no karstajiem rezerves diskiem. Å ajÄ gadÄ«jumÄ grupa FlexiRemapĀ®, kas atrodas degradÄtÄ stÄvoklÄ«, pÄriet tikai lasÄ«Å”anas režīmÄ, un visi rakstÄ«Å”anas pieprasÄ«jumi tiek novirzÄ«ti uz otro grupu. Å Äds aizsardzÄ«bas mehÄnisms ir paredzÄts, lai paÄtrinÄtu atjaunoÅ”anas darbÄ«bu un samazinÄtu cita diska atteices iespÄjamÄ«bu tajÄ paÅ”Ä grupÄ. Nav noslÄpums, ka pÄrbÅ«ves laikÄ visi grupas diski piedzÄ«vo palielinÄtu slodzi, jo tiek traucÄtas lasÄ«Å”anas, rakstÄ«Å”anas un atjaunoÅ”anas darbÄ«bas karstajÄ rezerves daļÄ. Tas palielina cita diska kļūmes iespÄjamÄ«bu. Un jo vairÄk rakstÄ«Å”anas darbÄ«bu, jo ilgÄka bÅ«s atjaunoÅ”ana.
Kad atjaunoÅ”anas process ir pabeigts un FlexiRemapĀ® grupa atgriežas normÄlÄ režīmÄ, rakstÄ«Å”anas resursÄ starp abÄm grupÄm bÅ«s neliela novirze. TÄpÄc, lai to izlÄ«dzinÄtu, turpmÄkÄs rakstÄ«Å”anas darbÄ«bas biežÄk tiks veiktas uz atjaunoto grupu (protams, tÄ, lai galÄ«gÄ sistÄmas veiktspÄja daudz neciestu).
Nav iespÄjams palielinÄt visu uz RAID algoritmiem balstÄ«to Flash sistÄmu veiktspÄju virs noteiktÄm vÄrtÄ«bÄm (~280K IOPS@4K nejauÅ”a rakstÄ«Å”ana) pat tad, ja tiek izmantotas sarežģītas keÅ”atmiÅas sistÄmas. FlexiRemapĀ® tehnoloÄ£ija, pateicoties pavisam citai pieejai uzglabÄÅ”anas telpas organizÄÅ”anai, ne tikai viegli pÄrvar Å”o barjeru, bet vienlaikus vairÄkas reizes palielina SSD kalpoÅ”anas laiku. TÄtad sistÄmas ir ievÄrojamas priekÅ”rocÄ«bas starp visiem Flash masÄ«viem daudzÄs frontÄs (IOPS / $, GB / $, TCO, ROI), padarot tos par ideÄliem kandidÄtiem galvenajÄm pozÄ«cijÄm klientu datu centros resursietilpÄ«gu uzdevumu risinÄÅ”anai.
Avots: www.habr.com
