RAID algoritmaları 1987'de halka tanıtıldı. Bugüne kadar, bilgi depolama alanında veri erişimini korumak ve hızlandırmak için en çok talep edilen teknoloji olmaya devam ediyorlar. Ancak 30 yıllık kilometre taşını aşan BT teknolojisinin çağı, olgunluk değil, çoktan yaşlılıktır. Bunun nedeni, kaçınılmaz olarak yeni fırsatlar getiren ilerlemedir. HDD'lerden başka neredeyse hiçbir sürücünün olmadığı bir zamanda, RAID algoritmaları, mevcut depolama kaynaklarının en verimli şekilde kullanılmasını mümkün kıldı. Ancak, SSD'nin ortaya çıkmasıyla durum önemli ölçüde değişti. Artık katı hal sürücülerle çalışırken RAID, performansları üzerinde zaten bir "ilmik". Bu nedenle, SSD'lerin hız özelliklerinin tam potansiyelini ortaya çıkarmak için, onlarla çalışmak için tamamen farklı bir yaklaşım gereklidir.
Çalışma ilkelerinde HDD ve SSD arasındaki bariz farklılıklara ek olarak, bu tür ortamların başka bir önemli özelliği vardır: herhangi bir sabit sürücü, bir blok ayrıntı düzeyiyle herhangi bir verinin üzerine yazabilir (şimdi çoğu zaman 4KB'dir). SSD için üzerine yazma işlemi çok daha karmaşık bir prosedürdür:
- Değiştirilen veriler yeni konuma kopyalanır. Aynı zamanda, ayrıntı düzeyi aynı bloktur, ancak birkaç sayfadan oluşur ve 256KB - 4MB boyutundadır. Onlar. aynı 4KB'yi değiştirirken, diğer şeylerin yanı sıra tek bir blok oluşturan tüm bitişik sayfaları kopyalamak gerekir.
- "Eski" bloklar, Çöp Toplayıcı ile üzerine yazılabilmesi için kullanılmamış olarak işaretlenir.
SSD'ye Sıralı Yazma/Üzerine Yazma
Sıralı yazma/yeniden yazma durumunda, SSD'nin işleyişindeki bu özellik, performansı açısından büyük bir rol oynamaz çünkü. bloklar yan yana ve çöp toplayıcı arka planda işini iyi yapıyor. Ancak gerçek hayatta ve hatta SSD için Kurumsal segmentte en sık olarak verilere rastgele erişim kullanılır. Ve bu veriler sürücülerdeki rastgele yerlere yazılır.
SSD'ye ne kadar çok veri yazılırsa, parçalanma büyük ölçüde arttığı için çöp toplayıcının çalışması o kadar zorlaşır. Sonuç olarak, sürücüyü temizleme işleminin "arka plan" olmaktan çıktığı an gelir: SSD'nin performansı önemli ölçüde düşer, çünkü. önemli bir kısmı Çöp Toplayıcı tarafından alınır.
Günlük kullanımda bir SSD'deki verilerin gerçek konumu
Sürücüye yazma moduna bağlı olarak "çöp toplayıcı" çalışmasının etkisini göstermek için, en basit testleri gerçekleştirebilirsiniz: 4 GB'lık bir sürücüye 100 KB bloklar halinde sıralı ve rastgele yazma. (Kaynak - şirket )
Sıralı yazma performansı
Rastgele yazma performansı
Testlerden de görülebileceği gibi, performans düşüşü iki kattan fazlasına ulaşabilir. Ve bu sadece tek bir sürüş. RAID grubunun bir parçası olarak bir SSD kullanılması durumunda, parite ile çalışma nedeniyle yeniden yazma işlemlerinin sayısı büyük ölçüde artar.
Genel olarak SSD işleminin bu özellikleri sayesinde onlar için yazma yükseltme faktörü gibi bir parametre vardır. Bu, sürücüye yazılan veri miktarının, ana bilgisayar tarafından fiilen gönderilen veri miktarına oranıdır. Ve en popüler RAID5 için bu oran ~3.5'tir.
Sonuç olarak, klasik RAID'e sahip sistemler temelde SSD'leri gerçek hızlarının yalnızca ~%10'unu kullanır ve sürücü sayısı bir düzinenin üzerine çıktığında performansta zayıf ölçeklenir.
Ayrıca, aşırı yazma işlemlerinin yalnızca SSD'nin performansını düşürmekle kalmayıp, aynı zamanda sonsuz kaynağından da uzaklaştırarak sürücünün ömrünü kısalttığını unutmayın.
Tüm AccelStor ürünlerinin çekirdeğini oluşturan , SSD'lerle çalışırken klasik RAID algoritmalarına alternatif olarak tasarlanmıştır. Teknolojinin yenilikçiliği hem çeşitli patentler ve ödüllerle (Flash Bellek Zirvesi 2016 dahil) hem de bağımsız testlerin sonuçlarıyla (örneğin, SPC1) işaretlenmiştir.
kalp gelen tüm yazma isteklerinin ve esasen rastgele türde olanların, sürücü açısından sıralı yazma moduna mümkün olduğunca benzer bir blok kümesine dönüştürülmesinden oluşur. Sonuç olarak, SSD'lere yazmak onlar için en rahat modda gerçekleşir ve nihai performans, klasik RAID'e sahip tüm sistemleri geride bırakır.
AccelStor sistemlerindeki tüm SSD'ler iki simetrik FlexiRemap® grubuna ayrılmıştır. Grup boyutu modele bağlıdır ve 5-11 sürücüdür. Grup içindeki hata toleransı için eşlik, RAID5'e benzer şekilde kullanılır. Her iki grup ortak bir depolama alanı oluşturmak için birlikte kullanılır. Bu nedenle, ortaya çıkan hata toleransı, iki gruptan oluşan bir RAID50 dizisine benzer olacaktır: sistem, iki SSD'ye kadar arızaya dayanabilir, ancak her bir FlexiRemap® grubunda birden fazla olamaz.
Gelen tüm yazma istekleri, döngüsel modda her iki FlexiRemap® grubuna yazılan 4 KB bloklara bölünür. Aynı zamanda sistem, kaydedilen bloklara olan talebin kaydını sürekli olarak tutar ve değiştiklerinde benzer blokları mümkün olduğunca birbirine yakın yazmaya çalışır. Depolama sistemleri açısından ifade edilirse, sanal bir yırtılma analoğu ortaya çıkıyor. Bu durumda, "çöp toplayıcının" işi büyük ölçüde kolaylaştırılmıştır: sonuçta, kullanılmayan bloklar her zaman yakınlarda olacaktır.
Bu unutulmamalıdır ki rakip ürünlerin aksine, denetleyicinin RAM'inde gelen istekleri önbelleğe alma işlevini kullanmazlar. Gelen tüm veri blokları anında SSD'ye yazılır. Ana bilgisayar, yalnızca verilerin sürücülere fiziksel olarak yerleştirilmesinden sonra başarılı bir yazmanın onayını alır. Erişimi hızlandırmak ve bir sonraki veri bloğunun nereye yazılacağını belirlemek için yalnızca SSD'deki blok ayırma tabloları RAM'de saklanır. Tabii ki, güvenilirlik için, bu tabloların kopyaları medyanın kendisinde bulunur. Sonuç olarak, AccelStor sistemleri herhangi bir pil/kapasitör önbellek koruması gerektirmez (ancak, güç sorunları olması durumunda "yumuşak" bir kapatma için UPS ile iletişim kurmak mümkündür).
Kaydı organize etmeye yönelik bu yaklaşım sayesinde, çöp toplayıcı, sürücülerin hızını önemli ölçüde etkilemeden arka planda gerçekten çalışabilir ve bu da sonuçta sistemde SSD performansının %90'a kadar kullanılmasına olanak tanır. Bu, RAID algoritmalarına dayanan All Flash'ın arka planına karşı AccelStor sistemlerindeki yüksek IOPS performansıdır.
FlexiRemap® teknolojisinin bir diğer önemli özelliği, gereksiz SSD yazmalarında önemli ölçüde azalma sağlamasıdır. Dolayısıyla, AccelStor sistemleri için yazma yükseltmesi yalnızca 1.3'tür, bu da genel dile çevrildiğinde, RAID5'e kıyasla sürücülerin hizmet ömründe 2.5 kattan fazla artış anlamına gelir!
SSD'deki veri yerleştirme politikasının sistem tarafından sürekli izlenmesi nedeniyle, tüm sürücüler aynı şekilde aşınır. Bu yaklaşım, hizmet ömürlerinin tahmin edilmesini ve yöneticiye kayıt kaynağının tükenmesi hakkında önceden sinyal verilmesini sağlar.
SSD'lerin başarısız olabileceği açıktır. Bu durumda sistem, etkin yedek disklerden birini yeniden oluşturmaya hemen başlayacaktır. Bu durumda, indirgenmiş durumdaki FlexiRemap® grubu salt okunur moda geçer ve tüm yazma istekleri ikinci gruba yönlendirilir. Böyle bir koruma mekanizması, yeniden oluşturma işlemini hızlandırmak ve aynı grup içindeki başka bir sürücünün arızalanma olasılığını azaltmak için sağlanır. Yeniden oluşturma sırasında, bir gruptaki tüm sürücülerin etkin yedekte okuma, yazma ve geri yükleme işlemlerinin karışması nedeniyle artan bir yüke maruz kaldığı bir sır değil. Bu, başka bir sürücünün arızalanma olasılığını artırır. Ve ne kadar çok yazma işlemi olursa, yeniden oluşturma işlemi o kadar uzun sürer.
Yeniden oluşturma işlemi tamamlandıktan ve FlexiRemap® grubu normale döndükten sonra, iki grup arasındaki yazma kaynağında hafif bir sapma olacaktır. Bu nedenle, onu eşitlemek için, sonraki yazma işlemleri daha çok geri yüklenen gruba düşecektir (tabii ki, sistemin son performansı çok fazla zarar görmeyecek şekilde).
RAID algoritmalarına dayalı All Flash sistemlerinin performansını, karmaşık önbellekleme sistemleri kullanıldığında bile belirli değerlerin (~280K IOPS@4K rastgele yazma) üzerine çıkarmak mümkün değildir. FlexiRemap® teknolojisi, depolama alanını düzenlemeye tamamen farklı bir yaklaşım sayesinde, yalnızca bu engeli kolayca aşmakla kalmıyor, aynı zamanda SSD'nin hizmet ömrünü de birkaç kat artırıyor. Yani sistemler Tüm Flash dizileri arasında birçok cephede (IOPS / $, GB / $, TCO, ROI) önemli avantajlara sahiptir ve bu da onları, yoğun kaynak gerektiren görevleri çözmek için müşteri veri merkezlerinde kilit konumlar için ideal adaylar yapar.
Kaynak: habr.com
