RAIDアルゴリズムは、1987年に一般に公開されました。 今日まで、それらは情報ストレージの分野でデータへのアクセスを保護および加速するための最も人気のある技術であり続けています。 しかし、30年のマイルストーンを超えたIT技術の時代は、むしろ成熟ではなく、高齢です。 その理由は進歩であり、容赦なく新しい機会をもたらしています。 HDD以外に他のドライブが事実上なかった時代には、RAIDアルゴリズムにより、利用可能なストレージリソースを最も効果的に使用することができました。 ただし、SSDの登場により、状況は根本的に変わりました。 現在、SSDを使用する場合のRAIDは、すでにパフォーマンスの「無秩序」です。 したがって、SSDの速度特性の可能性を最大限に引き出すには、SSDを操作するためのまったく異なるアプローチが必要です。
動作原理におけるHDDとSSDの明らかな違いに加えて、これらのタイプのメディアにはもう1つの重要な特性があります。ハードドライブは1つのブロックで細かくデータを上書きできます（現在ではほとんどの場合4K）。 SSDの場合、書き換えプロセスははるかに複雑な手順です。
- 変更されたデータは新しい場所にコピーされます。 同時に、粒度は同じブロックですが、複数のページで構成され、サイズは256KB-4MBです。 つまり 同じ4KBを変更する場合、隣接するすべてのページを含めてコピーし、単一のブロックを形成する必要があります。
- 「古い」ブロックを未使用としてマークし、ガベージコレクターでそれらを消去します。
SSDでの順次書き込み/上書き
連続録画/ダビングの場合、SSDのこの機能はパフォーマンスの面で大きな役割を果たしません。 ブロックは近くにあり、ガベージコレクターはバックグラウンドでジョブを実行しています。 しかし、実際には、さらにSSDのエンタープライズセグメントでは、データへのランダムアクセスが最もよく使用されます。 そして、このデータはドライブ上の任意の場所に書き込まれます。
SSDに書き込まれるデータが多いほど、断片化が急速に拡大するため、ガベージコレクターが動作しにくくなります。 その結果、ドライブのクリーニングプロセスが「バックグラウンド」でなくなるのは、SSDのパフォーマンスが大幅に低下するためです。 その大部分はガベージコレクターによって取得されます。
日常使用のためのSSD上の実際のデータレイアウト
ガベージコレクターの動作の影響を説明するために、ドライブの記録モードに応じて、4GBのブロックから100GBドライブへの順次およびランダム記録という簡単なテストを実行できます。 （出典-Micron ）
順次書き込みパフォーマンス
ランダム書き込みパフォーマンス
テストからわかるように、パフォーマンスの低下は2倍以上に達する可能性があります。 そして、これはただのドライブです。 RAIDグループの一部としてSSDを使用する場合、パリティを使用するため、書き換え操作の回数が大幅に増加します。
一般に、SSDのこれらの機能のおかげで、それらには書き込み増幅などのパラメーターがあります。 これは、ホストが実際に送信したデータの量に対するドライブに書き込まれたデータの量の比率です。 最も一般的なRAID5の場合、この比率は〜3.5です。
その結果、クラシックRAIDを搭載したシステムは基本的にSSDを実際の速度の10％しか使用せず、ドライブの数が12を超えるとパフォーマンスが低下します。
また、過度の書き込み操作は、SSDのパフォーマンスを低下させるだけでなく、無限のリソースから遠く離れているため、ドライブの寿命を縮めることにも注意してください。
すべてのAccelStor製品のコアであるFlexiRemap®テクノロジーは、SSDを操作するための従来のRAIDアルゴリズムの代替として開発されました。 技術の革新は、さまざまな特許と賞（フラッシュメモリサミット2016を含む）、および独立したテストの結果（SPC1など）の両方で注目されました。
FlexiRemap®の本質は、主にランダムタイプのすべての着信書き込み要求を、ドライブの観点からシーケンシャルレコーディングに可能な限り類似したブロックのセットに変換することです。 その結果、SSDへの記録はユーザーにとって最も快適なモードで行われ、最終的なパフォーマンスは従来のRAIDを備えたどのシステムよりも優れています。
AccelStorシステムのすべてのSSDは、2つの対称FlexiRemap®グループに分けられます。 グループのサイズはモデルによって異なり、5〜11ドライブです。 グループ内の復元力については、RAID5のようにパリティが使用されます。 両方のグループを一緒に使用して、共通のストレージスペースを形成します。 したがって、結果のフォールトトレランスは、2つのグループで構成されるRAID50アレイに似たものになります。システムは、最大2つのSSDの障害に耐えることができますが、各FlexiRemap®グループには1つしかありません。
すべての着信書き込み要求は4Kブロックに分割され、ラウンドロビンモードでは両方のFlexiRemap®グループに書き込まれます。 さらに、システムは記録されたブロックの需要を常に追跡し、そのようなブロックをできるだけ近くに記録しようとします。 ストレージの観点から表現すると、ティアリングの仮想類似物になります。 この場合、ガベージコレクターの作業は非常に容易になります。結局、未使用のブロックは常に近くにあります。
競合他社の製品とは異なり、 AccelStorシステムはコントローラーRAMの着信要求のキャッシュ機能を使用しないことに注意してください 。 すべての着信データブロックは、すぐにSSDに書き込まれます。 ホストは、ドライブにデータを物理的に配置した後にのみ、記録の成功の確認を受け取ります。 アクセスを高速化し、次のデータブロックを書き込む場所を決定するために、SSD上のブロック割り当てのテーブルのみがRAMに保存されます。 もちろん、信頼性のために、これらのテーブルのコピーもメディア自体にあります。 その結果、AccelStorシステムは、バッテリー/コンデンサの形のキャッシュ保護を必要としません（ただし、電源の問題が発生した場合に「ソフト」シャットダウンのためにUPSとの接続を確立する機会があります）。
記録を整理するこのアプローチのおかげで、ガベージコレクターはドライブの速度に大きな影響を与えることなくバックグラウンドで実際に動作することができ、最終的にシステム内でSSDパフォーマンスの最大90％を利用できます。 これは、RAIDアルゴリズムに基づいた、オールフラッシュに対するAccelStorシステムのIOPSとまったく同じです。
FlexiRemap®テクノロジーのもう1つの重要な機能は、SSDでの冗長な書き込み操作の大幅な削減です。 そのため、AccelStorシステムの書き込み増幅係数はわずか1.3です。これは、共通言語への翻訳では、RAID5と比較してドライブの寿命が2.5倍以上長くなることを意味します。
SSDにデータを配置するポリシーをシステムが常時監視しているため、すべてのドライブが同じように摩耗します。 このようなアプローチにより、耐用年数を予測し、記録リソースの枯渇について管理者に事前に通知できます。
SSDが故障する可能性があることは明らかです。 この場合、システムはすぐにいずれかのホットスペアドライブへの再構築を開始します。 この場合、劣化状態のFlexiRemap®グループは読み取り専用モードになり、すべての書き込み要求は2番目のグループに送信されます。 このような保護メカニズムは、再構築操作を加速し、同じグループ内の別のドライブが故障する可能性を減らすために提供されています。 再構築中に、ホットスペアでの読み取り、書き込み、および復元操作の干渉により、グループ内のすべてのドライブの負荷が増加することは周知の事実です。 これにより、別のドライブが故障する可能性が高くなります。 また、記録操作が多いほど、再構築に時間がかかります。
回復プロセスが完了し、FlexiRemap®グループが通常の状態に戻った後、2つのグループ間の記録リソースにわずかな偏りが生じます。 したがって、それを調整するために、その後の記録操作は多くの場合、復元されたグループになります（もちろん、最終的なシステムパフォーマンスがそれほど低下しないように）。
複雑なキャッシングシステムであっても、RAIDアルゴリズムに基づいたオールフラッシュシステムのパフォーマンスを特定の値（4Kランダム書き込みで最大280K IOPS）以上に高めることは不可能です。 FlexiRemap®テクノロジーは、ストレージスペースを整理するためのまったく異なるアプローチのおかげで、この障壁を簡単に克服できるだけでなく、SSDの耐用年数を同時に数倍も延ばします。 そのため、 AccelStorシステムは、多くの面（IOPS / $、GB / $、TCO、ROI）のオールフラッシュアレイの中で深刻な利点があり、リソース集約的なタスクを解決するための顧客データセンターの重要なポジションの理想的な候補になります。