عملکرد سیستم های ذخیره سازی آرایه دیسک در اتصال هاست تک

به طور کلی، دیسک یا آرایه دیسک بهترین عملکرد را در سناریوی اتصال یک میزبان دارند. اکثر سیستم عامل ها بر اساس سیستم های فایل انحصاری هستند، به این معنی که یک سیستم فایل تنها می تواند متعلق به یک سیستم عامل باشد. در نتیجه، هم سیستم عامل و هم نرم افزار کاربردی، خواندن و نوشتن داده ها را برای سیستم ذخیره سازی دیسک بر اساس ویژگی های آن بهینه می کنند. هدف این بهینه سازی کاهش زمان جستجوی فیزیکی و کاهش زمان پاسخ مکانیکی دیسک است. درخواست های داده از هر فرآیند برنامه توسط سیستم عامل مدیریت می شود و در نتیجه درخواست های خواندن و نوشتن داده ها بهینه و منظم برای دیسک یا آرایه دیسک می شود. این منجر به بهترین عملکرد سیستم ذخیره سازی در این راه اندازی می شود.

برای آرایه‌های دیسک، اگرچه یک کنترلر RAID اضافی بین سیستم عامل و درایوهای دیسک جداگانه اضافه می‌شود، کنترل‌کننده‌های RAID فعلی عمدتاً عملیات تحمل خطای دیسک را مدیریت و تأیید می‌کنند. آنها ادغام، مرتب سازی مجدد یا بهینه سازی درخواست داده را انجام نمی دهند. کنترل‌کننده‌های RAID بر اساس این فرض طراحی می‌شوند که درخواست‌های داده از یک میزبان منفرد می‌آیند که قبلاً توسط سیستم عامل بهینه‌سازی و مرتب شده است. حافظه پنهان کنترل‌کننده فقط قابلیت‌های بافر مستقیم و محاسباتی را بدون صف‌بندی داده‌ها برای بهینه‌سازی فراهم می‌کند. هنگامی که حافظه پنهان به سرعت پر می شود، سرعت بلافاصله به سرعت واقعی عملیات دیسک کاهش می یابد.

عملکرد اصلی کنترلر RAID ایجاد یک یا چند دیسک بزرگ مقاوم در برابر خطا از چندین دیسک و بهبود سرعت کلی خواندن و نوشتن داده ها با استفاده از ویژگی کش روی هر دیسک است. حافظه پنهان خوانده شده کنترلرهای RAID به طور قابل توجهی عملکرد خواندن آرایه دیسک را هنگامی که همان داده ها در مدت زمان کوتاهی خوانده می شوند، افزایش می دهد. حداکثر سرعت واقعی خواندن و نوشتن کل آرایه دیسک با کمترین مقدار در میان پهنای باند کانال میزبان، محاسبه تایید CPU کنترلر و قابلیت‌های کنترل سیستم (موتور RAID)، پهنای باند کانال دیسک، و عملکرد دیسک (عملکرد واقعی ترکیبی) محدود می‌شود. همه دیسک ها). علاوه بر این، عدم تطابق بین مبنای بهینه‌سازی درخواست‌های داده‌های سیستم عامل و قالب RAID، مانند عدم همسویی اندازه بلوک درخواست‌های ورودی/خروجی با اندازه بخش RAID، می‌تواند به طور قابل‌توجهی بر عملکرد آرایه دیسک تأثیر بگذارد.

تغییرات عملکرد سیستم‌های ذخیره‌سازی آرایه دیسک سنتی در دسترسی میزبان چندگانه

در سناریوهای دسترسی چندگانه میزبان، عملکرد آرایه‌های دیسک در مقایسه با اتصالات تک میزبان کاهش می‌یابد. در سیستم‌های ذخیره‌سازی آرایه دیسک در مقیاس کوچک، که معمولاً دارای یک جفت کنترل‌کننده آرایه دیسک تک یا اضافی و تعداد محدودی دیسک متصل هستند، عملکرد تحت تأثیر جریان‌های نامرتب داده از میزبان‌های مختلف قرار می‌گیرد. این منجر به افزایش زمان جستجوی دیسک، اطلاعات سرصفحه و انتهای بخش داده، و تکه تکه شدن داده ها برای خواندن، ادغام، محاسبات تأیید، و فرآیندهای بازنویسی می شود. در نتیجه، عملکرد ذخیره سازی با اتصال میزبان های بیشتری کاهش می یابد.

در سیستم های ذخیره سازی آرایه دیسک در مقیاس بزرگ، کاهش عملکرد با آرایه های دیسک در مقیاس کوچک متفاوت است. این سیستم‌های مقیاس بزرگ از ساختار گذرگاه یا ساختار سوئیچینگ نقطه‌ای برای اتصال زیرسیستم‌های ذخیره‌سازی متعدد (آرایه‌های دیسک) استفاده می‌کنند و شامل حافظه‌های پنهان و ماژول‌های اتصال میزبان با ظرفیت بالا (مشابه هاب‌ها یا سوئیچ‌ها) برای میزبان‌های بیشتر در گذرگاه یا سوئیچینگ هستند. ساختار عملکرد تا حد زیادی به حافظه نهان در برنامه های پردازش تراکنش بستگی دارد، اما اثربخشی محدودی در سناریوهای داده چند رسانه ای دارد. در حالی که زیرسیستم‌های آرایه دیسک داخلی در این سیستم‌های مقیاس بزرگ به طور نسبتاً مستقل عمل می‌کنند، یک واحد منطقی تنها در یک زیرسیستم دیسک واحد ساخته می‌شود. بنابراین، عملکرد یک واحد منطقی کم باقی می ماند.

در نتیجه، آرایه‌های دیسک در مقیاس کوچک به دلیل جریان‌های نامرتب داده کاهش عملکرد را تجربه می‌کنند، در حالی که آرایه‌های دیسک در مقیاس بزرگ با چندین زیرسیستم آرایه دیسک مستقل می‌توانند میزبان‌های بیشتری را پشتیبانی کنند، اما همچنان با محدودیت‌هایی برای برنامه‌های داده چندرسانه‌ای مواجه هستند. از سوی دیگر، سیستم‌های ذخیره‌سازی NAS مبتنی بر فناوری RAID سنتی و استفاده از پروتکل‌های NFS و CIFS برای اشتراک‌گذاری فضای ذخیره‌سازی با کاربران خارجی از طریق اتصالات اترنت، کاهش عملکرد کمتری را در محیط‌های دسترسی چندگانه میزبان تجربه می‌کنند. سیستم‌های ذخیره‌سازی NAS، انتقال داده‌ها را با استفاده از چندین انتقال موازی TCP/IP بهینه می‌کنند و حداکثر سرعت مشترک حدود 60 مگابایت بر ثانیه را در یک سیستم ذخیره‌سازی NAS فراهم می‌کنند. استفاده از اتصالات اترنت این امکان را فراهم می کند که داده ها پس از مدیریت و مرتب سازی مجدد توسط سیستم عامل یا نرم افزار مدیریت داده در سرور نازک، به صورت بهینه روی سیستم دیسک نوشته شوند. بنابراین، سیستم دیسک به خودی خود کاهش عملکرد قابل توجهی را تجربه نمی کند و ذخیره سازی NAS را برای برنامه هایی که نیاز به اشتراک گذاری داده دارند مناسب می کند.