Algoritmet RAID u prezantuan publikut që në vitin 1987. Edhe sot ata mbeten teknologjia më e kërkuar për mbrojtjen dhe përshpejtimin e qasjes në të dhëna në fushën e ruajtjes së informacionit. Por mosha e teknologjisë IT, e cila ka kaluar pragun e 30 vjetëve, nuk është më shumë se sa një plakje. Arsyetimi është progresi, i cili sjell vazhdimisht mundësi të reja. Në kohën kur praktikisht nuk kishte ruajtës tjetër përveç HDD-ve, algoritmet RAID lejonin përdorimin më efikas të burimeve të ruajtjes. Megjithatë, me shfaqjen e SSD-ve, situata është ndryshuar rrënjësisht. Tani, RAID kur punon me ruajtësit me gjendje të ngurtë është tashmë një "përmbysje" në performancën e tyre. Prandaj, për të shpalosur potencialin e plotë të karakteristikave të shpejtësisë së SSD-ve, është e nevojshme një qasje krejtësisht e ndryshme në punën me to.
Përveç dallimeve të dukshme në parimet e punës, HDD dhe SSD kanë një karakteristikë tjetër të rëndësishme: çdo disk i fortë mund të ripërshkruajë të dhëna në një granularitet prej një blloku (shpesh kjo është 4KB). Për SSD, procesi i ripërshkrimit është një procedurë më e ndërlikuar:
- TĂ« dhĂ«nat e ndryshuara kopjohen nĂ« njĂ« vend tĂ« ri. NĂ« kĂ«tĂ« rast, granulariteti Ă«shtĂ« blloku i njĂ«jtĂ«, por i pĂ«rbĂ«rĂ« nga disa faqe dhe me njĂ« madhĂ«si prej 256KB â 4MB. Pra, kur ndryshohen ato 4KB, Ă«shtĂ« e nevojshme tĂ« kopjohen gjithashtu tĂ« gjitha fqinjĂ«t qĂ« formojnĂ« njĂ« bllok tĂ« vetĂ«m.
- "Blloqet e 'vjetra' të shënohen si të papërdorura, për t'u fshirë më vonë nga mbledhësi i 'mbetjeve' (Garbage Collector).
Shkrimi/ripërshkrimi i radhës në SSD
Në rastin e shkrimit/ripërshkrimit të radhës, kjo veçori e funksionimit të SSD-ve nuk luan një rol të madh në performancën e tij, pasi blloqet janë të vendosura afër, dhe mbledhësi i 'mbetjeve' e përfundon punën e tij në sfond. Por në jetën reale, dhe sidomos në segmentin Enterprise, për SSD zakonisht përdoret qasja e rastësishme në të dhëna. Dhe këto të dhëna shkruhen në vende të rastësishme në ruajtësit.
Sa më shumë të dhëna shkruhen në SSD, aq më e vështirë bëhet puna e mbledhësit të "debrisë", pasi fraksionimi rritet ndjeshëm. Si rezultat, arrin momenti kur procesi i pastrimit të pajisjes nuk është më "në sfond": performanca e SSD ulet ndjeshëm, pasi një pjesë të konsiderueshme të saj e merr Garbage Collector.
Pozita reale e të dhënave në SSD gjatë përdorimit të përditshëm
PĂ«r tĂ« ilustruar efektin e ndikimit tĂ« punĂ«s sĂ« mbledhĂ«sit tĂ« "debrisĂ«" nĂ« varĂ«si tĂ« modit tĂ« shkruarjes nĂ« pajisje, mund tĂ« kryhen teste tĂ« thjeshta: shkruajtje rreshtash dhe rastĂ«sore me blloqe 4KB nĂ« njĂ« pajisje 100GB. (Burimi â kompania )
Performanca gjatë shkruajtjes rreshtash
Performanca gjatë shkruajtjes rastësore
Siç shihet nga testet, rënia e performancës mund të arrijë më shumë se dy herë. Dhe kjo është thjesht një pajisje e vetme. Në rastin e përdorimit të SSD në një grup RAID, numri i operacioneve të rishtimit rritet ndjeshëm, për shkak të punës me paritet.
Në përgjithësi, për shkak të këtyre veçorive të punës së SSD, për to ekziston një parametër i tillë si koeficienti i shkruajtjes (write amplification). Ky është raporti i volumin e të dhënave që janë shkruar në pajisje, ndaj volumin e të dhënave që në të vërtetë dërgoi hosti. Dhe për RAID5 më të njohur ky koeficient është afërsisht ~3.5.
Si rezultat, sistemet me RAID klasik përdorin SSD vetëm ~10% të shpejtësisë së tyre reale dhe kanë vështirësi në shkallëzimin e performancës kur numri i pajisjeve kalon dhjetë.
Gjithashtu, vlen të përmendet se operacionet e tepërta të shkruajtjes jo vetëm që zvogëlojnë performancën e SSD, por gjithashtu e pakësojnë burimin e tij, duke e shkurtuar kështu jetëgjatësinë e pajisjes.
, e cila është thelbi i të gjithë produkteve AccelStor, është zhvilluar si një alternativë ndaj algoritmeve klasike të RAID kur punojnë me SSD. Inovacioni i teknologjisë është vlerësuar si nga patente të ndryshme dhe çmime (përfshirë në Flash Memory Summit 2016), ashtu edhe nga rezultatet e testeve të pavarura (për shembull, SPC1).
Kuptimi përfshihet në transformimin e të gjitha kërkesave që vijnë për shkarkim, kryesisht nga tipi i rastësishëm, në një grup bllokesh, maksimalisht të ngjashëm me modalitetin e shkarkimit rreshtor nga perspektiva e ruajtësit. Si rezultat, shkarkimi në SSD ndodh në modalitetin më të rehatshëm për ta, dhe performanca përfundimtare e tejkalon çdo sistem me RAID klasik.
Të gjitha SSD në sistemet AccelStor ndahen në dy grupe simetrike FlexiRemapŸ. Madhësia e grupit varet nga modeli dhe varion nga 5 në 11 ruajtës. Për qëllime qëndrueshmërie brenda grupit, përdoret pariteti si në RAID5. Të dy grupet përdoren së bashku, duke formuar një hapësirë të përbashkët ruajtjeje. Prandaj, qëndrueshmëria përfundimtare do të jetë e ngjashme me një masiv RAID50, që përbëhet nga dy grupe: sistemi është në gjendje të përballojë dështimin e deri në dy SSD, por jo më shumë se një nga çdo grup FlexiRemapŸ.
Të gjitha kërkesat për shkarkim ndahen në blloqe me madhësi 4KB, të cilat shkarkohen në mënyrë të ndërsjellë në të dy grupet FlexiRemapŸ. Gjatë kësaj kohe, sistemi mban vazhdimisht hesapin e kërkesave të blloqeve të shkarkuara, duke u përpjekur që gjatë ndryshimit të tyre të shkarkojë blloqet e ngjashme sa më afër njëri-tjetrit. Kjo rezulton në një analog virtual të tiering, në terma të SCSI. Në këtë rast, puna e mbledhësit të "mbetjeve" lehtësohet ndjeshëm: blloqet e pa përdorura do të mbeten gjithmonë pranë njëra-tjetrës.
Duhet theksuar se ndryshe nga produktet e konkurrentĂ«ve, nuk pĂ«rdorin funksionalitetin e cache-it tĂ« kĂ«rkesave tĂ« ardhshme nĂ« memorien operacionale tĂ« kontrollorit. TĂ« gjitha blloqet e dhĂ«nave qĂ« vijnĂ« shkarkohen menjĂ«herĂ« nĂ« SSD. Hosti merr konfirmimin pĂ«r shkarkimin e suksesshĂ«m vetĂ«m pasi tĂ« jenĂ« vendosur fizikisht tĂ« dhĂ«nat nĂ« ruajtĂ«sit. NĂ« RAM ruhen vetĂ«m tabelat e vendosjes sĂ« blloqeve nĂ« SSD pĂ«r tĂ« pĂ«rshpejtuar aksesin dhe pĂ«r tĂ« pĂ«rcaktuar se ku tĂ« shkarkohet blloku i ardhshĂ«m tĂ« dhĂ«nash. Sigurisht, pĂ«r qĂ«ndrueshmĂ«ri, kopjet e kĂ«tyre tabelave janĂ« gjithashtu tĂ« vendosura nĂ« vetĂ« ruajtĂ«sit. Si rezultati, sistemet AccelStor nuk kĂ«rkojnĂ« asnjĂ« mbrojtje tĂ« cache-it nĂ« formĂ«n e njĂ« baterie/kapacitetori (ndĂ«rkohĂ«, ekziston mundĂ«sia pĂ«r tĂ« vendosur lidhje me UPS-in â pĂ«r "shkĂ«putje tĂ« butĂ«" nĂ« rast probleme me furnizimin me energji).
Me falë një qasje të tillë në organizimin e shënimeve, mbledhësi i "plehrave" është në gjendje të punojë në sfond, pa ndikuar dukshëm në shpejtësinë e ruajtësve, çka në fund lejon që deri në 90% e performancës së SSD-së të riciklohet brenda sistemit. Kjo është pikërisht arsyeja pse performancat e larta IOPS në sistemet AccelStor janë të pranishme krahas All Flash, të cilat mbështeten në algoritmet RAID.
Gjithashtu, një veçori e rëndësishme e teknologjisë FlexiRemapŸ është reduktimi i dukshëm i operacioneve të tepruara të shkruarjes në SSD. Kështu, koeficienti i shkruarjes për sistemet AccelStor është vetëm 1.3, që në përkthim në gjuhën e zakonshme do të thotë se jeta e ruajtësve zgjatet më shumë se 2.5 herë krahasuar me RAID5!
Falë mbikëqyrjes së vazhdueshme nga sistemi mbi politikën e vendosjes së të dhënave në SSD, të gjitha ruajtësit konsumohen në mënyrë të barabartë. Kjo qasje lejon parashikimin e jetës së tyre dhe dërgimin e një sinjali të avancuar administratorit për shterimin e burimit të shkruarjes.
ĂshtĂ« e qartĂ« se SSD-tĂ« mund tĂ« dĂ«shtojnĂ«. NĂ« kĂ«tĂ« rast, sistemi menjĂ«herĂ« do tĂ« fillojĂ« rindĂ«rtimin nĂ« njĂ« nga disqet rezervĂ«. NdĂ«rkohĂ«, grupi FlexiRemapÂź, qĂ« ndodhet nĂ« gjendje tĂ« degraduar, kalon nĂ« modin "vetĂ«m pĂ«r lexim", dhe tĂ« gjitha kĂ«rkesat pĂ«r shkruarje dĂ«rgohen nĂ« grupin e dytĂ«. Ky mekanizĂ«m mbrojtĂ«s Ă«shtĂ« parashikuar pĂ«r tĂ« pĂ«rshpejtuar operacionin e rindĂ«rtimit dhe pĂ«r tĂ« ulur probabilitetin e dĂ«shtimit tĂ« njĂ« disku tjetĂ«r nĂ« tĂ« njĂ«jtin grup. E vĂ«rteta Ă«shtĂ« se gjatĂ« rindĂ«rtimit tĂ« gjithĂ« ruajtĂ«sit nĂ« grup ndiejnĂ« njĂ« ngarkesĂ« tĂ« shtuar pĂ«r shkak tĂ« ndĂ«rferencave nga operacionet e leximit, shkruarjes dhe rimĂ«kĂ«mbjes nĂ« rezervĂ«. KĂ«shtu, rritet probabiliteti i njĂ« dĂ«shtimi tjetĂ«r disku. Sa mĂ« shumĂ« operacione shkruarje, aq mĂ« gjatĂ« do tĂ« zgjasĂ« rindĂ«rtimi.
Pas përfundimit të procesit të rimëkëmbjes dhe kthimit të grupit FlexiRemapŸ në gjendjen normale, do të ketë një disbalancë të vogël në burimin e shkruarjes midis dy grupeve. Prandaj, për ta ekuilibruar, operacionet e ardhshme të shkruarjes do të bien më shpesh në grupin e rimëkëmbur (sigurisht, me llogari se performanca përfundimtare e sistemit të mos vuajë shumë).
Rritja e performancës së sistemeve All Flash, të bazuara në algoritmet RAID, mbi disa vlera (~280K IOPS@4K shkruar rastësor) nuk arrin të realizohet as me përdorimin e sistemeve të ndërlikuara të caching. Teknologjia FlexiRemapŸ, falë një qasje krejtësisht ndryshe ndaj organizatës së hapësirës së ruajtjes, jo vetëm që e kalon lehtësisht këtë barrierë, por gjithashtu rrit disa herë jetëgjatësinë e SSD-ve. Prandaj, sistemet kanë avantazhe të rëndësishme midis grupeve All Flash në shumë fronte (IOPS/$, GB/$, TCO, ROI), duke i bërë ato kandidatë idealë për pozita kyçe në qendrat e të dhënave të klientëve për zgjidhjen e detyrave që kërkojnë burime të mëdha.
Burimi: habr.com
