RAID-4 / RAID-डीपी - ताकत में पंजे को मोड़ना

जब मैंने पिछली पोस्ट में लिखा था कि स्नैपशॉट्स नेटएप सिस्टम की उपस्थिति के समय थे, तो उनकी मुख्य "विशेषताएं", मैं आंशिक रूप से गुमराह किया गया था (और आंशिक रूप से बस भूल गया था), क्योंकि उस समय उनके पास कम से कम एक और विशेषता थी जो मूल रूप से प्रतिष्ठित थी। "पारंपरिक" भंडारण प्रणालियों की एक संख्या "RAID प्रकार 4" है।

यह सब और अधिक दिलचस्प है, क्योंकि डिस्क भंडारण प्रणालियों में उपयोग के लिए कोई अन्य इस प्रकार के RAID का उपयोग नहीं करता है।

इस प्रकार को क्यों चुना गया, इसके फायदे क्या हैं, और आज कोई भी इस प्रकार के RAID का उपयोग क्यों नहीं करता है?



उन लोगों के लिए जो पढ़ने के सिद्धांत से दूर हैं, मैं आपको याद दिलाता हूं कि वैज्ञानिक कार्यों में वर्णित छह मानक प्रकार के RAID ने उनके उपयोग के लिए नींव रखी, RAID टाइप 2 (हैमिंग कोड सुरक्षा के साथ) "जीवित प्रकृति" में इस्तेमाल नहीं किया गया था, एक मजेदार सैद्धांतिक व्यायाम शेष था, RAID-1 (और इसके संस्करण RAID -10, या कभी-कभी RAID-0 + 1 के रूप में) डेटा डिस्क के स्वत: सिंक्रोनस मिररिंग (या कई जोड़े) भौतिक डिस्क, और RAID-3, 4 और 5 (बाद में उनके द्वारा) के द्वारा डेटा सुरक्षा है। RAID टाइप 6 को जोड़ा गया) - ये तथाकथित "धारीदार और यहां तक ​​कि RAID" हैं। स्वयं के बीच, वे समता डेटा को व्यवस्थित करने और संग्रहीत करने के तरीके में भिन्न होते हैं, साथ ही साथ डेटा रोटेशन के क्रम में भी। आमतौर पर अच्छी तरह से ज्ञात RAID-5 में, डेटा को समानता जानकारी के साथ डिस्क पर छीन लिया जाता है, यानी समता एक विशेष डिस्क नहीं लेता है।

RAID-3 और 4 में, समता जानकारी के लिए एक अलग डिस्क आवंटित की जाती है (3 और 4 के बीच, स्ट्रिपिंग यूनिट के आकार में अंतर टाइप 3 में एक सेक्टर और सेक्टरों का समूह है, टाइप 4 में एक ब्लॉक)।







RAID-4, अर्थात्, "एक समर्पित ड्राइव पर ब्लॉक स्ट्रिपिंग और समानता के साथ RAID," एक महत्वपूर्ण लाभ है। यह केवल RAID में भौतिक डिस्क जोड़कर आकार में बढ़ाया जा सकता है, और पूरी तरह से पूरी तरह से पुनर्निर्माण करने की कोई आवश्यकता नहीं है RAID, उदाहरण के लिए, RAID -5 के साथ मामला है। यदि आप RAID-4 में डेटा (और समता के लिए एक) के लिए 5 ड्राइव का उपयोग करते हैं, तो इसकी क्षमता बढ़ाने के लिए, आप बस इसमें एक, दो, और इसी तरह जोड़ सकते हैं, और RAID सरणी की क्षमता तुरंत बढ़ जाएगी अतिरिक्त डिस्क की मात्रा। RAID -5 के मामले में उपयोग के लिए अनुपलब्ध RAID सरणी के पुनर्निर्माण की कोई लंबी प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं है। जाहिर है, और व्यवहार में बहुत सुविधाजनक लाभ।







इसके बाद RAID -5 के बजाय हर जगह RAID-4 का उपयोग क्यों नहीं किया गया?

इसकी एक और बहुत गंभीर समस्या है - प्रदर्शन लिखना।

तथ्य यह है कि RAID डिस्क पर एक ब्लॉक का प्रत्येक लेखन ऑपरेशन पैरिटी डिस्क पर पैरिटी ब्लॉक को अपडेट करने के लिए एक लिखने के साथ है। इसका मतलब यह है कि हम अपने डिस्क के जोड़ को कितना भी जोड़ लें, जिसके बीच I / O को समानांतर किया जाएगा, यह अभी भी एक डिस्क - पैरिटी डिस्क के खिलाफ सभी आराम करेगा। वास्तव में, इसके "क्लासिक" एप्लिकेशन में RAID -4 का प्रदर्शन, पैरिटी डिस्क के प्रदर्शन से सीमित है। हालांकि यह डिस्क उस पर पड़े समता ब्लॉकों की सामग्री के साथ अपडेट नहीं की गई है, अन्य सभी डिस्क जो डेटा स्पिन को स्टोर करते हैं और इस ऑपरेशन के पूरा होने की प्रतीक्षा करते हैं।



यह समस्या आंशिक रूप से RAID-5 में हल की गई थी, जहां समता ब्लॉक डिस्क के साथ-साथ डेटा ब्लॉक भी समानांतर किए गए हैं, और समता डिस्क के साथ अड़चन समस्या आंशिक रूप से हल की गई थी, जिसका अर्थ यह नहीं है कि RAID-5 सभी से रहित है कमियां, बल्कि इसके विपरीत, आज के लिए, सबसे खराब प्रकार का RAID है जो व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, अविश्वसनीयता और खराब प्रदर्शन से पीड़ित है, जैसा कि मैंने लेख में लिखा है "क्यों RAID-5 एक मस्टी है?" ।



विशेष रूप से प्रदर्शन के मुद्दों पर आवास (विश्वसनीयता के लिए ऊपर दिए गए लेख पढ़ें), यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि RAID-5 में एक है, लेकिन बहुत गंभीर "जन्म की चोट" है, जो मूल रूप से इस प्रकार के RAID में सामान्य रूप से निहित था (सामान्य रूप से 3,4,5 और 6 प्रकार) समता ") - एक मनमाना (यादृच्छिक) रिकॉर्ड पर कम प्रदर्शन। वास्तविक जीवन में यह पहलू बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि प्रकृति में मनमाने ढंग से यादृच्छिक, कुल भंडारण यातायात में रिकॉर्ड काफी महत्वपूर्ण हैं (30-50% तक पहुंचते हैं), और लेखन प्रदर्शन में गिरावट सीधे भंडारण के प्रदर्शन को सामान्य रूप से प्रभावित करती है।



यह समस्या "बीमार" है, मैं दोहराता हूं, सभी "क्लासिक" भंडारण प्रणालियां जो इस प्रकार के RAID (3, 4, 5 और 6) का उपयोग करती हैं।

नेटऐप को छोड़कर सभी।



नेटएप ने अड़चन लेखन के साथ समता डिस्क और खराब प्रदर्शन की समस्या के साथ दोनों अड़चन समस्या को कैसे हल किया?

यहां हमें फिर से डब्ल्यूएएफएल की संरचना को याद करना होगा, जिसके बारे में मैंने पहले ही लिखा था।

जैसा कि नेटऐप इंजीनियर कोस्टाडिस रूसो ने इस अवसर पर कहा: "आज की लगभग कोई भी फाइल सिस्टम किसी विशेष RAID के शीर्ष पर है। लेकिन नेटएप पर केवल WAFL और RAID एक-दूसरे के बारे में इतना जानते हैं कि एक-दूसरे की क्षमताओं का उपयोग करते हैं और एक-दूसरे की कमियों की भरपाई करते हैं। " यह सच है, क्योंकि WAFL के लिए RAID स्तर केवल फ़ाइल सिस्टम के अंदर डेटा लेआउट का एक और तार्किक स्तर है। आपको याद दिला दूं कि NetApp हार्डवेयर RAID कंट्रोलर का उपयोग नहीं करता है, अपने फाइल सिस्टम के माध्यम से RAID का निर्माण करना पसंद करता है (इसी तरह के दृष्टिकोण को बाद में ZFS ने अपने RAID-Z से चुना था)



यह "पारस्परिक अवसर" क्या है?

जैसा कि आप WAFL के बारे में मेरी कहानी से याद करते हैं, इसे इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि इस पर डेटा, एक बार रिकॉर्ड किया गया, भविष्य में ओवरराइट नहीं किया जाता है। यदि पहले से रिकॉर्ड की गई फ़ाइल के अंदर सामग्री में परिवर्तन करना आवश्यक है, तो रिक्त ब्लॉकों के स्थान में स्थान आवंटित किया जाता है, संशोधित ब्लॉक वहां लिखा जाता है, और फिर पुराने ब्लॉक की सामग्री को पॉइंटर को नए ब्लॉक में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो खाली था, और अब नई सामग्री ले जाता है।



यह रिकॉर्डिंग रणनीति हमें एक यादृच्छिक रिकॉर्डिंग को अनुक्रमिक रिकॉर्ड में बदलने की अनुमति देती है। और यदि ऐसा है, तो हम यथासंभव कुशलता से रिकॉर्ड कर सकते हैं - "पूर्ण पट्टी" द्वारा इसे पहले से तैयार करके और डिस्क के विभिन्न हिस्सों को एक सुविधाजनक रिकॉर्डिंग क्षेत्र में लक्षित सभी "डब्स" को इकट्ठा करके। अर्थात्, अलग-अलग ब्लॉकों को अधिलेखित करने के बजाय, एक में लिखकर, सभी RAID डिस्क पर, संपूर्ण पट्टी की पूर्व-गणना की गई समता सहित संबंधित डिस्क पर, एक ही बार में, डेटा की "स्ट्रिप" का निर्माण किया। तीन पढ़ने-लिखने के संचालन के बजाय, एक।

यह कोई रहस्य नहीं है कि अनुक्रमिक संचालन यादृच्छिक संचालन की तुलना में सिस्टम के लिए बहुत तेज और अधिक सुविधाजनक है।











रिकॉर्डिंग "पूर्ण पट्टी", अर्थात्, स्ट्रिपिंग के साथ सभी RAID ड्राइव पर, यह इस प्रकार के RAID के लिए सबसे वांछनीय रिकॉर्डिंग एल्गोरिथ्म है। इस कारण से, RAID-नियंत्रकों पर, वे कैश मेमोरी बढ़ाते हैं, जो उच्च-अंत सिस्टम पर बहुत प्रभावशाली आकार (और लागत) तक पहुंचता है। पारंपरिक सरणियों में लेखन कैश जितना बड़ा होता है, और सर्वर से डिस्क तक "हैंग" करने के लिए लिखने के लिए डेटा ब्लॉक जितना लंबा होता है, उतनी अधिक संभावना है कि इस कैश में एक "पूर्ण पट्टी" ब्लॉक को एक दिन ऐसे ब्लॉक से इकट्ठा किया जाएगा, और लाभ के रूप में संभव के रूप में डिस्क पर विलय करना संभव होगा।

यही कारण है कि RAID नियंत्रकों के राइट-बैक कैश कैश को अक्सर ड्राइव करने के लिए डेटा को फ्लश करते हैं, और कैश में अपनी बारी का इंतजार करने वाले डेटा ब्लॉक को बचाने के लिए उन्हें स्वयं बैटरी बंद करने की आवश्यकता होती है।



डिस्क की बढ़ती मात्रा के साथ, नेटएपीपी, अन्य सभी की तरह, RAID डेटा भंडारण की बढ़ी हुई विश्वसनीयता प्रदान करने की आवश्यकता के साथ सामना किया गया था। इस कारण से, 2005 के बाद से, यह RAID-DP, RAID-6 का नेटएप कार्यान्वयन है, जो कि अनुशंसित, पसंदीदा और आम तौर पर "डिफ़ॉल्ट कॉन्फ़िगरेशन" है। नेट-डीपी भी इसमें शामिल है, क्योंकि RAID -डीपी, प्रोटेक्शन, जैसे- RAID -6, डेटा लॉस से, जब दो डिस्क एक साथ खो रहे हों (उदाहरण के लिए, पहले विफल डिस्क के पुनर्निर्माण के दौरान एक विफलता), तो RAID- के विपरीत प्रदर्शन को कम नहीं करता है। RAID-5 या RAID-10 की तुलना में 6।



इसके कारण समान हैं। RAID-5 के साथ "अन्य विक्रेताओं" की स्थिति, RAID-5 के साथ तुलना में भी बदतर है। यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि RAID-5 की तुलना में RAID-6 की प्रदर्शन में 10-15% की गिरावट RAID-5 की तुलना में, और RAID-10 की तुलना में 25-35% है। अब न केवल एक समता ब्लॉक के रीड-राइट को पूरा करना आवश्यक है, बल्कि इसे दो अलग-अलग समूहों के ब्लॉक के लिए किया जाना चाहिए।

हालांकि, RAID-DP को अभी भी इसकी आवश्यकता नहीं है, कारण समान हैं - सरणी में एक मनमाना स्थान के लिए आकस्मिक रिकॉर्डिंग एक पूर्व-आवंटित स्थान में क्रमिक रिकॉर्डिंग द्वारा WAFL में परिवर्तित हो जाती है, और इस तरह की रिकॉर्डिंग बहुत तेज और अधिक लाभदायक है।



यह पुष्टि करता है कि NetApp सिस्टम पर RAID-4 (और इसके संस्करण - RAID-DP, RAID-6 का एक एनालॉग) का उपयोग उद्देश्यपूर्ण रूप से प्रदर्शन में गिरावट नहीं लाता है - SAN डिस्क सिस्टम (संग्रहण प्रदर्शन परिषद, SPC-1 / SPC-1E के प्रदर्शन के आधिकारिक परीक्षण ) और NAS ( Specsfs2008 ), जिसे NetApp RAID-4 (और 2005 से RAID-DP) पर प्रदर्शित करता है।

इसके अलावा, RAID-DP के साथ NetApp सिस्टम RAID-10 के साथ सिस्टम के साथ एक समान पायदान पर प्रतिस्पर्धा करता है, अर्थात, वे "RAID स्ट्रिपिंग और समानता के साथ" के लिए सामान्य से बहुत अधिक प्रदर्शन करते हैं, जबकि उच्च स्थान दक्षता बनाए रखते हैं, क्योंकि जैसा कि आप जानते हैं, RAID पर -10 डेटा का उपयोग केवल खरीदी गई क्षमता के 50% के लिए किया जा सकता है, जबकि RAID-DP पर, उच्च विश्वसनीयता के साथ, लेकिन RAID-10 गति के लिए तुलनीय है, और मानक समूह आकार के लिए, 87% से अधिक डेटा के लिए उपलब्ध स्थान है। ।



इस प्रकार, एक साथ दो "सुविधाओं" के मजाकिया उपयोग - RAID-4 और WAFL में लिखने की विधि, ने दोनों से लाभ प्राप्त करना संभव बना दिया, एक ही समय में अपनी कमियों से छुटकारा पा लिया। और RAID-डीपी में RAID-4 के आगे के विकास, जो डबल डिस्क विफलता के खिलाफ सुरक्षा प्रदान करता है, ने परंपरागत रूप से उच्च प्रदर्शन का त्याग किए बिना डेटा स्टोरेज की विश्वसनीयता बढ़ाना संभव बना दिया। और यह आसान नहीं है। यह कहने के लिए पर्याप्त है कि RAID-6 का उपयोग (RAID-DP का एक एनालॉग, एक समान रूप से उच्च स्तर की सुरक्षा के साथ), क्योंकि कम लेखन प्रदर्शन का अभ्यास नहीं किया जाता है और किसी अन्य भंडारण प्रणाली निर्माता द्वारा प्राथमिक डेटा के लिए अनुशंसित नहीं है।



एक ही समय में अमीर, मजबूत और स्वस्थ कैसे बनें (और इसलिए कि इसके लिए कुछ भी नहीं है)? उच्च प्रदर्शन या डिस्क स्थान का त्याग किए बिना, विफलता से डेटा सुरक्षा के उच्च स्तर को कैसे सुनिश्चित करें?

नेटएप इसका जवाब जानता है।

अपने साथी कंपनियों को संबोधित;)



UPD: लेख की स्प्लैश स्क्रीन में फोटो में मुख्य भूमिका - फोबॉस हब्रायुज़र के खेत से NetApp FAS2020A