Γενικά, οι συστοιχίες δίσκων ή δίσκων έχουν την καλύτερη απόδοση σε ένα σενάριο σύνδεσης κεντρικού υπολογιστή. Τα περισσότερα λειτουργικά συστήματα βασίζονται σε αποκλειστικά συστήματα αρχείων, πράγμα που σημαίνει ότι ένα σύστημα αρχείων μπορεί να ανήκει μόνο σε ένα μόνο λειτουργικό σύστημα. Ως αποτέλεσμα, τόσο το λειτουργικό σύστημα όσο και το λογισμικό εφαρμογής βελτιστοποιούν την ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων για το σύστημα αποθήκευσης δίσκου με βάση τα χαρακτηριστικά του. Αυτή η βελτιστοποίηση στοχεύει να μειώσει τους χρόνους φυσικής αναζήτησης και να μειώσει τους χρόνους μηχανικής απόκρισης του δίσκου. Τα αιτήματα δεδομένων από κάθε διεργασία προγράμματος αντιμετωπίζονται από το λειτουργικό σύστημα, με αποτέλεσμα βελτιστοποιημένα και τακτοποιημένα αιτήματα ανάγνωσης και εγγραφής δεδομένων για το δίσκο ή τη συστοιχία δίσκων. Αυτό οδηγεί στην καλύτερη απόδοση του συστήματος αποθήκευσης σε αυτήν τη ρύθμιση.
Για συστοιχίες δίσκων, αν και προστίθεται ένας πρόσθετος ελεγκτής RAID μεταξύ του λειτουργικού συστήματος και των μεμονωμένων μονάδων δίσκου, οι τρέχοντες ελεγκτές RAID διαχειρίζονται και επαληθεύουν κυρίως λειτουργίες ανοχής σφαλμάτων δίσκου. Δεν πραγματοποιούν συγχώνευση, αναδιάταξη ή βελτιστοποίηση αιτημάτων δεδομένων. Οι ελεγκτές RAID έχουν σχεδιαστεί με βάση την υπόθεση ότι τα αιτήματα δεδομένων προέρχονται από έναν μόνο κεντρικό υπολογιστή, ήδη βελτιστοποιημένο και ταξινομημένο από το λειτουργικό σύστημα. Η κρυφή μνήμη του ελεγκτή παρέχει μόνο δυνατότητες άμεσης και υπολογιστικής αποθήκευσης στην προσωρινή μνήμη, χωρίς δεδομένα σε ουρά για βελτιστοποίηση. Όταν η κρυφή μνήμη γεμίσει γρήγορα, η ταχύτητα μειώνεται αμέσως στην πραγματική ταχύτητα των λειτουργιών του δίσκου.
Η κύρια λειτουργία του ελεγκτή RAID είναι η δημιουργία ενός ή περισσότερων μεγάλων δίσκων με ανοχή σφαλμάτων από πολλούς δίσκους και η βελτίωση της συνολικής ταχύτητας ανάγνωσης και εγγραφής δεδομένων χρησιμοποιώντας τη δυνατότητα προσωρινής αποθήκευσης σε κάθε δίσκο. Η μνήμη cache ανάγνωσης των ελεγκτών RAID βελτιώνει σημαντικά την απόδοση ανάγνωσης της συστοιχίας δίσκων όταν διαβάζονται τα ίδια δεδομένα σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η πραγματική μέγιστη ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής ολόκληρης της συστοιχίας δίσκου περιορίζεται από τη χαμηλότερη τιμή μεταξύ του εύρους ζώνης του κεντρικού καναλιού, του υπολογισμού επαλήθευσης της CPU του ελεγκτή και των δυνατοτήτων ελέγχου του συστήματος (μηχανή RAID), το εύρος ζώνης του καναλιού δίσκου και την απόδοση του δίσκου (η συνδυασμένη πραγματική απόδοση του όλοι οι δίσκοι). Επιπλέον, η αναντιστοιχία μεταξύ της βάσης βελτιστοποίησης των αιτημάτων δεδομένων του λειτουργικού συστήματος και της μορφής RAID, όπως το μέγεθος μπλοκ των αιτημάτων εισόδου/εξόδου που δεν ευθυγραμμίζεται με το μέγεθος του τμήματος RAID, μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόδοση της συστοιχίας δίσκων.
Παραλλαγές απόδοσης των παραδοσιακών συστημάτων αποθήκευσης συστοιχιών δίσκων σε πολλαπλή πρόσβαση κεντρικού υπολογιστή
Σε σενάρια πρόσβασης πολλαπλών κεντρικών υπολογιστών, η απόδοση των συστοιχιών δίσκων μειώνεται σε σύγκριση με τις συνδέσεις ενός κεντρικού υπολογιστή. Σε συστήματα αποθήκευσης συστοιχιών δίσκων μικρής κλίμακας, τα οποία έχουν τυπικά ένα μόνο ή περιττό ζεύγος ελεγκτών συστοιχίας δίσκων και περιορισμένο αριθμό συνδεδεμένων δίσκων, η απόδοση επηρεάζεται από τις μη διατεταγμένες ροές δεδομένων από διάφορους κεντρικούς υπολογιστές. Αυτό οδηγεί σε αυξημένους χρόνους αναζήτησης δίσκου, πληροφορίες κεφαλίδας και ουράς τμήματος δεδομένων και κατακερματισμό δεδομένων για διαδικασίες ανάγνωσης, συγχώνευσης, επαλήθευσης και επανεγγραφής. Κατά συνέπεια, η απόδοση αποθήκευσης μειώνεται καθώς συνδέονται περισσότεροι κεντρικοί υπολογιστές.
Σε συστήματα αποθήκευσης συστοιχιών δίσκων μεγάλης κλίμακας, η υποβάθμιση της απόδοσης είναι διαφορετική από αυτή των συστοιχιών δίσκων μικρής κλίμακας. Αυτά τα συστήματα μεγάλης κλίμακας χρησιμοποιούν δομή διαύλου ή δομή μεταγωγής εγκάρσιων σημείων για τη σύνδεση πολλαπλών υποσυστημάτων αποθήκευσης (συστοιχίες δίσκων) και περιλαμβάνουν κρυφές μνήμες μεγάλης χωρητικότητας και μονάδες σύνδεσης κεντρικού υπολογιστή (παρόμοια με διανομείς καναλιών ή μεταγωγείς) για περισσότερους κεντρικούς υπολογιστές εντός του διαύλου ή της μεταγωγής δομή. Η απόδοση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη μνήμη cache στις εφαρμογές επεξεργασίας συναλλαγών, αλλά έχει περιορισμένη αποτελεσματικότητα σε σενάρια δεδομένων πολυμέσων. Ενώ τα υποσυστήματα εσωτερικής συστοιχίας δίσκων σε αυτά τα συστήματα μεγάλης κλίμακας λειτουργούν σχετικά ανεξάρτητα, μια ενιαία λογική μονάδα είναι χτισμένη μόνο σε ένα υποσύστημα μεμονωμένου δίσκου. Έτσι, η απόδοση μιας μεμονωμένης λογικής μονάδας παραμένει χαμηλή.
Συμπερασματικά, οι συστοιχίες δίσκων μικρής κλίμακας παρουσιάζουν μείωση της απόδοσης λόγω μη διατεταγμένων ροών δεδομένων, ενώ οι συστοιχίες δίσκων μεγάλης κλίμακας με πολλαπλά ανεξάρτητα υποσυστήματα συστοιχιών δίσκων μπορούν να υποστηρίξουν περισσότερους κεντρικούς υπολογιστές, αλλά εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν περιορισμούς για εφαρμογές δεδομένων πολυμέσων. Από την άλλη πλευρά, τα συστήματα αποθήκευσης NAS που βασίζονται στην παραδοσιακή τεχνολογία RAID και χρησιμοποιούν πρωτόκολλα NFS και CIFS για κοινή χρήση αποθηκευτικού χώρου με εξωτερικούς χρήστες μέσω συνδέσεων Ethernet, αντιμετωπίζουν λιγότερη υποβάθμιση της απόδοσης σε περιβάλλοντα πολλαπλής πρόσβασης κεντρικού υπολογιστή. Τα συστήματα αποθήκευσης NAS βελτιστοποιούν τη μετάδοση δεδομένων χρησιμοποιώντας πολλαπλές παράλληλες μεταφορές TCP/IP, επιτρέποντας μέγιστη κοινή ταχύτητα περίπου 60 MB/s σε ένα ενιαίο σύστημα αποθήκευσης NAS. Η χρήση συνδέσεων Ethernet επιτρέπει τη βέλτιστη εγγραφή των δεδομένων στο σύστημα δίσκου μετά τη διαχείριση και την αναδιάταξη από το λειτουργικό σύστημα ή το λογισμικό διαχείρισης δεδομένων στον thin server. Επομένως, το ίδιο το σύστημα δίσκου δεν αντιμετωπίζει σημαντική υποβάθμιση της απόδοσης, καθιστώντας την αποθήκευση NAS κατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν κοινή χρήση δεδομένων.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Ιουλίου 2023
