En general, les matrius de disc o discs tenen el millor rendiment en un escenari de connexió d'amfitrió únic. La majoria dels sistemes operatius es basen en sistemes de fitxers exclusius, el que significa que un sistema de fitxers només pot ser propietat d'un únic sistema operatiu. Com a resultat, tant el sistema operatiu com el programari d'aplicació optimitzen la lectura i l'escriptura de dades per al sistema d'emmagatzematge en disc en funció de les seves característiques. Aquesta optimització pretén reduir els temps de cerca física i disminuir els temps de resposta mecànica del disc. Les sol·licituds de dades de cada procés del programa són gestionades pel sistema operatiu, donant lloc a sol·licituds de lectura i escriptura de dades optimitzades i ordenades per al disc o la matriu de discs. Això condueix al millor rendiment del sistema d'emmagatzematge en aquesta configuració.
Per a les matrius de discs, encara que s'afegeix un controlador RAID addicional entre el sistema operatiu i les unitats de disc individuals, els controladors RAID actuals gestionen i verifiquen principalment les operacions de tolerància a errors del disc. No realitzen sol·licituds de fusió, reordenació ni optimització de dades. Els controladors RAID es dissenyen a partir del supòsit que les sol·licituds de dades provenen d'un únic host, ja optimitzat i ordenat pel sistema operatiu. La memòria cau del controlador només proporciona capacitats de memòria intermèdia directa i computacional, sense posar en cua les dades per a l'optimització. Quan la memòria cau s'omple ràpidament, la velocitat disminueix immediatament fins a la velocitat real de les operacions del disc.
La funció principal del controlador RAID és crear un o més discos grans tolerants a errors a partir de diversos discs i millorar la velocitat general de lectura i escriptura de dades mitjançant la funció de memòria cau de cada disc. La memòria cau de lectura dels controladors RAID millora significativament el rendiment de lectura de la matriu de discs quan es llegeixen les mateixes dades en poc temps. La velocitat màxima real de lectura i escriptura de tota la matriu de discs està limitada pel valor més baix entre l'ample de banda del canal amfitrió, el càlcul de verificació de la CPU del controlador i les capacitats de control del sistema (motor RAID), l'amplada de banda del canal de disc i el rendiment del disc (el rendiment real combinat de tots els discos). A més, la discrepància entre la base d'optimització de les sol·licituds de dades del sistema operatiu i el format RAID, com ara la mida del bloc de les sol·licituds d'E/S que no s'alinea amb la mida del segment RAID, pot afectar significativament el rendiment de la matriu de discs.
Variacions de rendiment dels sistemes d'emmagatzematge de matrius de discs tradicionals en accés a múltiples hosts
En escenaris d'accés a múltiples hosts, el rendiment de les matrius de discs disminueix en comparació amb les connexions d'un sol amfitrió. En els sistemes d'emmagatzematge de matrius de discs a petita escala, que normalment tenen un parell de controladors de matriu de discs únic o redundant i un nombre limitat de discs connectats, el rendiment es veu afectat pels fluxos de dades no ordenats de diversos hosts. Això comporta un augment dels temps de cerca del disc, la informació de la capçalera i la cua del segment de dades i la fragmentació de dades per als processos de lectura, fusió, càlculs de verificació i reescriptura. En conseqüència, el rendiment d'emmagatzematge disminueix a mesura que es connecten més hosts.
En els sistemes d'emmagatzematge de matrius de discs a gran escala, la degradació del rendiment és diferent de la de les matrius de discs a petita escala. Aquests sistemes a gran escala utilitzen una estructura de bus o una estructura de commutació de punts creuats per connectar diversos subsistemes d'emmagatzematge (matrius de discos) i inclouen memòria cau de gran capacitat i mòduls de connexió d'amfitrió (similars als concentradors o commutadors de canals) per a més amfitrions dins del bus o de la commutació. estructura. El rendiment depèn en gran mesura de la memòria cau a les aplicacions de processament de transaccions, però té una eficàcia limitada en escenaris de dades multimèdia. Tot i que els subsistemes de matriu de discs interns d'aquests sistemes a gran escala funcionen de manera relativament independent, una única unitat lògica només es construeix dins d'un únic subsistema de disc. Així, el rendiment d'una única unitat lògica continua sent baix.
En conclusió, les matrius de discs a petita escala experimenten una disminució del rendiment a causa dels fluxos de dades no ordenats, mentre que les matrius de discs a gran escala amb múltiples subsistemes de matrius de discs independents poden suportar més hosts, però encara s'enfronten a limitacions per a aplicacions de dades multimèdia. D'altra banda, els sistemes d'emmagatzematge NAS basats en la tecnologia RAID tradicional i que utilitzen protocols NFS i CIFS per compartir emmagatzematge amb usuaris externs mitjançant connexions Ethernet experimenten menys degradació del rendiment en entorns d'accés a múltiples hosts. Els sistemes d'emmagatzematge NAS optimitzen la transmissió de dades mitjançant múltiples transferències TCP/IP paral·leles, permetent una velocitat màxima compartida d'uns 60 MB/s en un únic sistema d'emmagatzematge NAS. L'ús de connexions Ethernet permet que les dades s'escriguin de manera òptima al sistema de disc després de la gestió i reordenació del sistema operatiu o del programari de gestió de dades al servidor prim. Per tant, el sistema de disc en si no experimenta una degradació significativa del rendiment, cosa que fa que l'emmagatzematge NAS sigui adequat per a aplicacions que requereixen compartir dades.
Hora de publicació: 17-jul-2023
