بهترین raid سخت افزاری برای ssd ها چیست

کدگذاری RAID، فلش و پاک کردن: چه چیزی با حالت جامد بهتر عمل می کند؟

کدگذاری RAID، فلش و پاک کردن: چه چیزی با حالت جامد بهتر عمل می کند؟

ما به RAID و فلش نگاه می کنیم تا گزینه های کلیدی را در مورد محافظت از درایو برجسته کنیم. چه سطوح RAID با حالت جامد بهتر کار می کنند و چه زمانی کدگذاری پاک کردن انتخاب خوبی است؟
سیستم های RAID از دهه 1990 بلوک های سازنده ذخیره سازی سازمانی بوده اند. اما RAID - آرایه اضافی از دیسک‌های ارزان قیمت - دهه قبل از آن در تحقیقات دانشگاه کالیفرنیا، برکلی منشا گرفت.

محققان در برکلی پیشگام استفاده از درایوهای رایانه شخصی ارزان قیمت برای داده های حیاتی بودند. با ترکیب درایوها در یک آرایه، آن‌ها بر محدودیت‌های سرعت و قابلیت اطمینان هارد دیسک‌های رایانه شخصی غلبه کردند و آن‌ها را به عملکرد درایوهای پردازنده مرکزی بسیار گران‌تر نزدیک‌تر کردند.

برای سه دهه، دیسک مبتنی بر RAID بیشترین فضای ذخیره سازی را برای سرورها، پشتیبان گیری و بایگانی و حتی محاسبات ابری فراهم کرده است. اما با کاهش هزینه حافظه فلش و افزایش ظرفیت، آیا RAID همچنان مرتبط است؟

به طور فزاینده ای، تامین کنندگان سطوح RAID پیچیده تری را متناسب با رسانه های SSD توسعه داده اند، در حالی که پروتکل های جایگزین حفاظت از داده مانند کدگذاری پاک کردن، جایگاه خود را در میان ارائه دهندگان ابر و اپراتورهای ذخیره سازی هیبریدی و شی به دست آورده اند.

سطوح RAID
سیستم‌های RAID از داده‌ها به دو روش اصلی محافظت می‌کنند – یا با انعکاس یک دیسک فیزیکی به طور کامل، یا با ذخیره داده‌های برابری روی یک یا چند دیسک که برای بازسازی یک درایو خراب استفاده می‌شوند.

طراحان سیستمی که آرایه‌های RAID می‌سازند باید عملکرد، انعطاف‌پذیری و سربار ظرفیت داده‌های آینه یا برابری را متعادل کنند. در ساده ترین حالت، RAID 1 یا mirroring، همه داده ها را به طور همزمان در دو یا سه درایو کپی می کند. سربار ظرفیت - مقدار ذخیره اضافی مورد نیاز برای آینه ها - بنابراین 100٪ یا 200٪ از ذخیره سازی قابل استفاده است.

هدف دیگر سطوح RAID کاهش سربار ذخیره سازی و در نتیجه کاهش هزینه بدون جریمه عملکرد نامناسب است. RAID 1 بهترین عملکرد و به طور بحرانی، سریع ترین زمان های بازسازی را بدون نیاز به ایجاد مجدد داده ها با استفاده از بیت های برابری ارائه می دهد.

RAID 4 از striping در سطح بلوک استفاده می کند و داده های برابری را روی یک درایو ذخیره می کند. RAID 5 از striping با برابری توزیع شده بدون نیاز به دیسک برابری اختصاصی استفاده می کند. RAID 6 از برابری توزیع شده دوگانه برای حفاظت بیشتر از داده ها استفاده می کند. RAID 10 ترکیبی از Mirroring و Striping است.

سطوح RAID 2 و 3 امروزه به ندرت در سیستم های سازمانی استفاده می شوند. تعدادی از تامین کنندگان اکنون سیستم های RAID اختصاصی دارند، با هدف کاهش سربار ظرفیت هنوز بیشتر از RAID 5 یا RAID 6.

آیا RAID برای ذخیره سازی فلش مرتبط است؟

از نظر عملکرد به تنهایی، RAID یک انتخاب واضح برای ذخیره سازی مبتنی بر فلش نیست. عملکرد یک رسانه به راحتی تقریباً در تمام سناریوهای معمول سازمانی RAID را شکست می دهد.

Eric Burgener، معاون پژوهشی در بخش زیرساخت سازمانی IDC می‌گوید: «SAS SSD با استفاده از فلش NAND، بسته به اینکه در مورد خواندن تصادفی یا متوالی صحبت می‌کنیم، تأخیر کمتر و یک تا دو مرتبه توان عملیاتی بالاتری ارائه می‌دهند. .

اما از نظر هزینه، فلش مدیا هنوز به طور قابل توجهی گرانتر از دیسک چرخان است.

با کنار گذاشتن ظرفیت کمتر فلش مدیا در هر درایو، که استفاده از آرایه های بزرگتر را ضروری می کند، SSD ها هفت تا هشت برابر گران تر از دیسک های چرخان معادل هستند.

اگرچه این RAID 1 یا RAID 10 را برای آرایه‌های مبتنی بر فلش رد نمی‌کند، اما آن را به برنامه‌هایی محدود می‌کند که تحمل کمی برای از دست دادن داده‌ها دارند و نیاز به زمان‌های بازیابی کوتاه دارند.

Burgener می گوید: "RAID 1 بهترین عملکرد را در صورت استفاده از آن به صورت محلی ارائه می دهد - شما فقط دو نوشتن دارید، یا اگر سه آینه را اجرا می کنید، سه مورد دارید." کمترین تأثیر را در حالت بازیابی دارد، زیرا شما فقط باید از یک دستگاه بخوانید و نیازی به انجام هیچ محاسباتی برای «بازسازی» داده ندارید. اما گران ترین است.»

RAID 5 و 6: گزینه ای کاربردی برای فلش
این هزینه‌های بالا محققان را بر آن داشت تا RAID 4، 5 و 6 را توسعه دهند. این فناوری‌ها اکنون بالغ شده‌اند، زیرا تامین‌کنندگان سیستم ذخیره‌سازی دندان‌های خود را زمانی که دیسک‌های چرخان کوچک‌تر و گران‌تر از امروز هستند، قطع می‌کنند. بسیاری از این کارها به خوبی به دنیای ذخیره سازی فلش ترجمه می شود.

Burgener می‌گوید: «این هزینه بالای افزونگی یکی از دلایلی است که سطوح RAID مانند RAID 4، 5 یا 6 یا رویکردهای کدگذاری پاک‌سازی توسعه داده شده‌اند. "آنها سربار ظرفیت بسیار کمتری را ارائه می دهند، اما در حالت بازیابی تاثیر بیشتری دارند، زیرا داده ها باید از چندین دستگاه خوانده شوند و محاسبات باید روی آن داده ها با استفاده از یک یا چند نوار برابری انجام شود."

RAID سرور برای SSD

با این حال، این معایب تا حدی با عملکرد بالاتر حافظه فلش، به ویژه در خواندن برطرف می شود. نکته منفی این است که درصد قابل توجهی از حافظه فلش گران قیمت برای داده های برابری کنار گذاشته شده است. در یک سیستم RAID 6، با طرح استاندارد 4+2 (چهار بیت داده و دو بیت برابری)، سربار یک سوم فضای ذخیره سازی است.

برای سیستم‌های جریان اصلی، و در جایی که نیازهای ذخیره‌سازی داده نسبتاً متوسط است - تا حدود 20 ترابایت - RAID 6 احتمالاً کافی است. اکثر معماران فناوری اطلاعات 

محاسبه کنید که انعطاف پذیری بیشتر RAID 6 ارزش افزایش هزینه یا جریمه ظرفیت را نسبت به RAID 5 دارد. RAID 10 نیز یک گزینه است، معمولاً برای برنامه های کاربردی حساس به تأخیر و در دسترس بودن بالا.

حفاظت از داده ها برای آرایه های تمام فلش و ابر
با این حال، تامین کنندگان در حال توسعه اشکال جدیدی از حفاظت از داده ها هستند که برای ذخیره سازی مبتنی بر فلش مناسب تر است، با کاهش سربار ظرفیت. این سیستم ها همچنین از اندازه متوسط کوچکتر درایو برای فلش استفاده می کنند تا داده های برابری را در حجم های بیشتری توزیع کنند.

فروشندگان آرایه های تمام فلش تا به امروز تا حد زیادی RAID 6 را ارائه کرده اند، اما تعدادی از شرکت ها این موضوع را با فناوری های جدید به چالش کشیده اند.

به عنوان مثال، Kaminario از فرمت 22+2 برای آرایه های تمام فلش خود استفاده می کند. این کار سربار را کاهش می دهد، اما فقط با آرایه هایی با 24 درایو یا بیشتر کار می کند.

VAST Data ها ترکیبی از SSD های Optane اینتل و SSD های QLC است و از طراحی بسیار مقرون به صرفه 150+4 استفاده می کند که با سربار حدود 2 درصد کار می کند. اما حداقل ظرفیت سیستم 1PB است.

پاک کردن کدگذاری
پذیرش کدگذاری پاک‌سازی توسط پلت‌فرم‌های ابری بزرگ انجام شده است، اما در ذخیره‌سازی اشیاء ترکیبی و داخلی رایج‌تر می‌شود. رمزگذاری پاک کردن احتمالاً رایج‌تر است، نه حداقل به این دلیل که به شرکت‌ها کنترل بیشتری بر سطح حفاظتی که می‌خواهند و همچنین افزونگی فیزیکی می‌دهد.

نقطه ضعف کدگذاری پاک کردن تا حد زیادی عملکرد است، اگرچه با عملکرد ذخیره سازی تمام فلش، این شکاف کاهش یافته است.

تحلیل داده ها: معماری های مختلف
با این حال، سیستم های فلش دارای برخی تفاوت های فنی کلیدی هستند که بر طراحی طرح های RAID تأثیر می گذارد.

حافظه فلش هر چه بیشتر استفاده شود خراب می شود و این بیشتر در مورد نوشتن است تا خواندن. رسانه‌های فلش جدیدتر اما ارزان‌تر، مانند سلول‌های چهار سطحی (QLC)، نسبت به نسل‌های قبلی فلاش NAND عمر نوشتن کوتاه‌تری دارند. اما برنامه‌های کاربردی سازمانی می‌توانند به نوشتن فشرده باشند، بنابراین طراحان سخت‌افزار باید تکنیک‌هایی ایجاد کنند تا نوشته‌ها را به حداقل برسانند و عمر کاری سیستم را افزایش دهند.

این چیزی نیست که با دیسک چرخان اتفاق بیفتد، بنابراین بخش‌های فناوری اطلاعات نمی‌توانند به سادگی بار کاری را از آرایه‌های معمولی به آرایه‌های فلش «برداشته و تغییر دهند» و انتظار همان سطوح حفاظت را داشته باشند.

Burgener می‌گوید: «هنگام طراحی الگوریتم‌های حفاظت از داده‌ها برای داده‌های مبتنی بر فلش، ورودی‌های جدیدی دارید – تأخیر بسیار کمتر و توان عملیاتی بالاتر، اما استقامت بسیار پایین‌تر». بنابراین طرح‌هایی که نوشتن را به حداقل می‌رسانند جالب‌تر هستند.»

 https://www.drhp.ir/hp-server/421-hp-proliant-dl380-gen9-8sff.html