RAID-algoritmer introducerades för allmänheten redan 1987. Än idag är de fortfarande den mest populära tekniken för att skydda och påskynda åtkomst till data inom informationslagring. Men IT-teknikens ålder, som har passerat 30-årsstrecket, är snarare inte mognad, utan redan hög ålder. Anledningen är framsteg, som obönhörligen ger nya möjligheter. I en tid då det praktiskt taget inte fanns några andra enheter än hårddiskar, gjorde RAID-algoritmer det möjligt att utnyttja tillgängliga lagringsresurser på bästa sätt. Men med tillkomsten av SSD:er har situationen förändrats radikalt. Nu är RAID när man arbetar med solid-state-enheter redan en "snara" för deras prestanda. Därför, för att låsa upp den fulla potentialen av SSD-hastighetsegenskaper, är ett helt annat tillvägagångssätt för att arbeta med dem helt enkelt nödvändigt.
Förutom de uppenbara skillnaderna mellan hårddisk och SSD i driftsprinciper har dessa typer av media en annan viktig egenskap: vilken hårddisk som helst kan skriva om vilken data som helst med en granularitet på ett block (numera är detta oftast 4KB). För SSD:er är omskrivningsprocessen en mycket mer komplex procedur:
- De ändrade uppgifterna kopieras till den nya platsen. I det här fallet är granulariteten samma block, men består av flera sidor och har en storlek på 256KB - 4MB. Dessa. vid ändring av samma 4KB är det nödvändigt att kopiera bland annat alla intilliggande sidor som bildar ett enda block.
- Markera "gamla" block som oanvända, så att de sedan kan raderas av Garbage Collector.
Sekventiell skriv/skriv över till SSD
När det gäller sekventiell skrivning/omskrivning spelar denna funktion hos SSD:n ingen stor roll vad gäller dess prestanda, eftersom blocken är placerade i närheten, och sophämtaren gör sitt jobb ganska bra i bakgrunden. Men i verkligheten, och ännu mer i Enterprise-segmentet, används slumpmässig tillgång till data oftast för SSD:er. Och dessa data skrivs till slumpmässiga platser på enheterna.
Ju mer data som skrivs till SSD, desto svårare är det för sopsamlaren att arbeta, eftersom fragmenteringen ökar kraftigt. Som ett resultat kommer ögonblicket när processen att rengöra enheten upphör att vara "bakgrund": SSD-prestandan sjunker avsevärt, eftersom en betydande del av den tas av Garbage Collector.
Verklig dataplats på SSD:n under daglig användning
För att illustrera effekten av sopsamlarens arbete, beroende på inspelningsläget på enheten, kan du utföra de enklaste testerna: sekventiell och slumpmässig skrivning i 4KB-block på en 100GB-enhet. (Källa – företag )
Sekventiell skrivprestanda
Slumpmässig skrivprestanda
Som framgår av testerna kan prestandafallet nå mer än två gånger. Och det här är bara en enda enhet. När man använder en SSD som en del av en RAID-grupp ökar antalet omskrivningsoperationer kraftigt på grund av att man arbetar med paritet.
I allmänhet, på grund av dessa funktioner i SSD-drift, finns det en sådan parameter för dem som skrivförstärkning. Detta är förhållandet mellan mängden data som skrivs till enheten och mängden data som värden faktiskt skickade. Och för den mest populära RAID5 är denna koefficient ~3.5.
Som ett resultat använder system med klassisk RAID i princip endast ~10% av deras faktiska hastighet och prestandaskala när antalet enheter ökar till mer än ett dussin.
Vi noterar också att överdrivna skrivoperationer inte bara minskar SSD:ns prestanda, utan också minskar dess långt ifrån oändliga resurser, vilket förkortar enhetens livslängd.
, som är kärnan i alla AccelStor-produkter, är exakt designad som ett alternativ till klassiska RAID-algoritmer när man arbetar med SSD:er. Teknikens innovativitet noteras både av olika patent och utmärkelser (inklusive vid Flash Memory Summit 2016), och av resultaten av oberoende tester (till exempel SPC1).
hjärta består av att konvertera alla inkommande skrivförfrågningar, huvudsakligen av slumpmässig typ, till en uppsättning block som är så lika som möjligt med det sekventiella skrivläget ur drivenhetens synvinkel. Som ett resultat sker inspelning till SSD i det mest bekväma läget för dem, och den resulterande prestandan överträffar alla system med klassisk RAID.
Alla SSD:er i AccelStor-system är indelade i två symmetriska FlexiRemap®-grupper. Gruppstorleken beror på modell och sträcker sig från 5-11 enheter. För feltolerans inom gruppen används paritet liknande RAID5. Båda grupperna används tillsammans för att bilda ett gemensamt förvaringsutrymme. Därför kommer den resulterande feltoleransen att likna en RAID50-array som består av två grupper: systemet kan motstå fel på upp till två SSD:er, men inte mer än en i varje FlexiRemap®-grupp.
Alla inkommande skrivförfrågningar delas upp i 4KB-block, som skrivs i round robin-läge till båda FlexiRemap®-grupperna. Samtidigt håller systemet ständigt koll på efterfrågan på inspelade block och försöker spela in liknande block så nära varandra som möjligt när de ändras. Det visar sig vara en virtuell analog för delning, om den uttrycks i termer av lagringssystem. I det här fallet underlättas sopsamlarens arbete avsevärt: trots allt kommer oanvända block alltid att vara i närheten.
Det bör noteras att Till skillnad från konkurrenternas produkter använder de inte funktionen för att cachelagra inkommande förfrågningar i styrenhetens RAM. Alla inkommande datablock skrivs omedelbart till SSD:n. Värden får en bekräftelse på lyckad inspelning först efter att data fysiskt placerats på enheterna. RAM lagrar endast blockplaceringstabeller på SSD:n för att påskynda åtkomsten och bestämma var nästa datablock ska skrivas. Naturligtvis, för tillförlitligheten, finns kopior av dessa tabeller på själva media. Som ett resultat av detta kräver AccelStor-system inget cacheskydd i form av ett batteri/kondensator (möjligheten att kommunicera med en UPS är dock tillgänglig för en "mjuk" avstängning vid strömproblem).
Tack vare detta tillvägagångssätt för att organisera inspelningen kan sopsamlaren faktiskt arbeta i bakgrunden utan att nämnvärt påverka hastigheten på enheter, vilket i slutändan tillåter att upp till 90 % av SSD-prestandan kan utnyttjas i systemet. Detta är just anledningen till de höga IOPS-hastigheterna i AccelStor-system jämfört med All Flash, som är baserade på RAID-algoritmer.
En annan viktig egenskap hos FlexiRemap®-tekniken är den betydande minskningen av redundanta skrivningar till SSD:er. Således är skrivförstärkningsfaktorn för AccelStor-system endast 1.3, vilket översatt till vanligt språk innebär en ökning av livslängden för enheter jämfört med RAID5 med mer än 2.5 gånger!
Tack vare systemets ständiga övervakning av dataplaceringspolicyn på SSD:er slits alla enheter lika mycket. Detta tillvägagångssätt låter dig förutsäga deras livslängd och skicka en signal till administratören i förväg om uttömning av inspelningsresursen.
Det är klart att SSD:er kan misslyckas. I det här fallet kommer systemet omedelbart att börja byggas om till en av de heta reservdiskarna. Detta gör att FlexiRemap®-gruppen i degraderat tillstånd blir skrivskyddad och alla skrivförfrågningar riktas till den andra gruppen. Denna skyddsmekanism tillhandahålls för att påskynda återuppbyggnaden och minska sannolikheten för fel på en annan enhet inom samma grupp. Det är ingen hemlighet att under en ombyggnad upplever alla enheter i en grupp ökad belastning på grund av störningar från läs-, skriv- och återställningsoperationer på hot spare. Detta ökar sannolikheten för ytterligare ett diskfel. Och ju fler skrivoperationer, desto längre tid tar ombyggnaden.
När reparationsprocessen är klar och FlexiRemap®-gruppen är tillbaka till det normala, kommer det att finnas en liten skevhet i skrivresursen mellan de två grupperna. Därför, för att anpassa det, kommer efterföljande skrivoperationer oftare att falla på den återställda gruppen (naturligtvis på ett sådant sätt att den slutliga systemprestandan inte lider för mycket).
Det är inte möjligt att öka prestandan för Alla Flash-system baserade på RAID-algoritmer över vissa värden (~280K IOPS@4K slumpmässig skrivning) även när man använder komplexa cachningssystem. FlexiRemap®-teknik, tack vare ett helt annat tillvägagångssätt för att organisera lagringsutrymme, övervinner inte bara enkelt denna barriär, utan ökar samtidigt SSD:ns livslängd flera gånger. Systemen alltså har allvarliga fördelar bland All Flash-arrayer på många fronter (IOPS/$, GB/$, TCO, ROI), vilket gör dem till idealiska kandidater för nyckelpositioner i kunddatacenter för att lösa resurskrävande uppgifter.
Källa: will.com
