ประสิทธิภาพของระบบจัดเก็บข้อมูลดิสก์อาร์เรย์ในการเชื่อมต่อโฮสต์เดียว

โดยทั่วไป ดิสก์หรือดิสก์อาร์เรย์มีประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในสถานการณ์การเชื่อมต่อโฮสต์เดียว ระบบปฏิบัติการส่วนใหญ่ใช้ระบบไฟล์เฉพาะ ซึ่งหมายความว่าระบบไฟล์สามารถเป็นเจ้าของโดยระบบปฏิบัติการเดียวเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ ทั้งระบบปฏิบัติการและแอพพลิเคชั่นซอฟต์แวร์จึงปรับการอ่านและเขียนข้อมูลสำหรับระบบจัดเก็บข้อมูลดิสก์ตามคุณลักษณะของระบบ การเพิ่มประสิทธิภาพนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดเวลาในการค้นหาทางกายภาพและลดเวลาตอบสนองทางกลไกของดิสก์ ระบบปฏิบัติการจะจัดการคำขอข้อมูลจากแต่ละกระบวนการของโปรแกรม ส่งผลให้คำขออ่านและเขียนข้อมูลสำหรับดิสก์หรืออาร์เรย์ดิสก์ได้รับการปรับปรุงและเป็นระเบียบ สิ่งนี้นำไปสู่ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของระบบจัดเก็บข้อมูลในการตั้งค่านี้

สำหรับดิสก์อาร์เรย์ แม้ว่าจะมีการเพิ่มตัวควบคุม RAID เพิ่มเติมระหว่างระบบปฏิบัติการและดิสก์ไดรฟ์แต่ละตัว แต่ตัวควบคุม RAID ในปัจจุบันจะจัดการและตรวจสอบการดำเนินงานที่ทนทานต่อข้อบกพร่องของดิสก์เป็นหลัก พวกเขาไม่ดำเนินการรวมคำขอข้อมูล เรียงลำดับใหม่ หรือปรับให้เหมาะสม ตัวควบคุม RAID ได้รับการออกแบบบนสมมติฐานที่ว่าคำขอข้อมูลจากโฮสต์เดียว ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมและจัดเรียงตามระบบปฏิบัติการแล้ว แคชของคอนโทรลเลอร์มีเฉพาะความสามารถในการบัฟเฟอร์โดยตรงและเชิงคำนวณเท่านั้น โดยไม่ต้องจัดคิวข้อมูลเพื่อการปรับให้เหมาะสม เมื่อแคชถูกเติมอย่างรวดเร็ว ความเร็วจะลดลงตามความเร็วที่แท้จริงของการทำงานของดิสก์ทันที

ฟังก์ชันหลักของตัวควบคุม RAID คือการสร้างดิสก์ที่ทนต่อข้อผิดพลาดขนาดใหญ่ตั้งแต่หนึ่งดิสก์ขึ้นไปจากดิสก์หลายตัว และปรับปรุงความเร็วในการอ่านและเขียนข้อมูลโดยรวมโดยใช้คุณสมบัติการแคชบนดิสก์แต่ละตัว แคชการอ่านของตัวควบคุม RAID ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการอ่านของดิสก์อาร์เรย์อย่างมากเมื่อมีการอ่านข้อมูลเดียวกันภายในระยะเวลาอันสั้น ความเร็วในการอ่านและเขียนสูงสุดตามจริงของดิสก์อาเรย์ทั้งหมดถูกจำกัดด้วยค่าต่ำสุดในบรรดาแบนด์วิดท์ช่องสัญญาณโฮสต์ การคำนวณการตรวจสอบ CPU ของตัวควบคุมและความสามารถในการควบคุมระบบ (กลไก RAID) แบนด์วิดท์ช่องสัญญาณดิสก์ และประสิทธิภาพของดิสก์ (ประสิทธิภาพจริงรวมของ ดิสก์ทั้งหมด) นอกจากนี้ ความไม่ตรงกันระหว่างพื้นฐานการปรับให้เหมาะสมที่สุดของคำขอข้อมูลของระบบปฏิบัติการและรูปแบบ RAID เช่น ขนาดบล็อกของคำขอ I/O ที่ไม่สอดคล้องกับขนาดเซ็กเมนต์ RAID อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของดิสก์อาร์เรย์

การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของระบบจัดเก็บข้อมูลดิสก์อาเรย์แบบดั้งเดิมในการเข้าถึงโฮสต์หลายเครื่อง

ในสถานการณ์การเข้าถึงโฮสต์หลาย ๆ ประสิทธิภาพการทำงานของดิสก์อาร์เรย์ลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมต่อโฮสต์เดียว ในระบบจัดเก็บข้อมูลอาร์เรย์ดิสก์ขนาดเล็ก ซึ่งโดยทั่วไปจะมีตัวควบคุมอาร์เรย์ดิสก์คู่เดียวหรือซ้ำซ้อน และดิสก์ที่เชื่อมต่อในจำนวนจำกัด ประสิทธิภาพจะได้รับผลกระทบจากกระแสข้อมูลที่ไม่ได้เรียงลำดับจากโฮสต์ต่างๆ สิ่งนี้นำไปสู่เวลาในการค้นหาดิสก์ที่เพิ่มขึ้น ข้อมูลส่วนหัวและส่วนท้ายของส่วนข้อมูล และการกระจายตัวของข้อมูลสำหรับการอ่าน ผสาน การคำนวณการตรวจสอบ และกระบวนการเขียนใหม่ ดังนั้น ประสิทธิภาพการจัดเก็บข้อมูลจึงลดลงเมื่อมีการเชื่อมต่อโฮสต์มากขึ้น

ในระบบจัดเก็บข้อมูลดิสก์อาเรย์ขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพที่ลดลงจะแตกต่างจากดิสก์อาร์เรย์ขนาดเล็ก ระบบขนาดใหญ่เหล่านี้ใช้โครงสร้างบัสหรือโครงสร้างการสลับจุดข้ามเพื่อเชื่อมต่อระบบย่อยการจัดเก็บข้อมูลหลายระบบ (ดิสก์อาร์เรย์) และรวมถึงแคชความจุขนาดใหญ่และโมดูลการเชื่อมต่อโฮสต์ (คล้ายกับฮับหรือสวิตช์ช่องสัญญาณ) สำหรับโฮสต์เพิ่มเติมภายในบัสหรือการสลับ โครงสร้าง. ประสิทธิภาพส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแคชในแอปพลิเคชันการประมวลผลธุรกรรม แต่มีประสิทธิภาพที่จำกัดในสถานการณ์ข้อมูลมัลติมีเดีย แม้ว่าระบบย่อยของดิสก์อาร์เรย์ภายในในระบบขนาดใหญ่เหล่านี้ทำงานค่อนข้างเป็นอิสระ แต่หน่วยโลจิคัลเดียวจะถูกสร้างขึ้นภายในระบบย่อยของดิสก์เดียวเท่านั้น ดังนั้นประสิทธิภาพของหน่วยลอจิคัลเดียวจึงยังคงต่ำ

โดยสรุป ดิสก์อาร์เรย์ขนาดเล็กประสบกับประสิทธิภาพที่ลดลงเนื่องจากกระแสข้อมูลที่ไม่เรียงลำดับ ในขณะที่ดิสก์อาร์เรย์ขนาดใหญ่ที่มีระบบย่อยของดิสก์อาร์เรย์อิสระหลายตัวสามารถรองรับโฮสต์ได้มากขึ้น แต่ยังคงเผชิญกับข้อจำกัดสำหรับแอปพลิเคชันข้อมูลมัลติมีเดีย ในทางกลับกัน ระบบจัดเก็บข้อมูล NAS ที่ใช้เทคโนโลยี RAID แบบดั้งเดิมและใช้โปรโตคอล NFS และ CIFS เพื่อแชร์พื้นที่จัดเก็บข้อมูลกับผู้ใช้ภายนอกผ่านการเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ต ประสบปัญหาประสิทธิภาพลดลงน้อยลงในสภาพแวดล้อมการเข้าถึงโฮสต์หลายรายการ ระบบจัดเก็บข้อมูล NAS ปรับการรับส่งข้อมูลให้เหมาะสมโดยใช้การถ่ายโอน TCP/IP แบบขนานหลายรายการ ทำให้มีความเร็วแชร์สูงสุดประมาณ 60 MB/s ในระบบจัดเก็บข้อมูล NAS เดียว การใช้การเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ตช่วยให้สามารถเขียนข้อมูลลงในระบบดิสก์ได้อย่างเหมาะสมที่สุด หลังจากการจัดการและการเรียงลำดับใหม่โดยระบบปฏิบัติการหรือซอฟต์แวร์การจัดการข้อมูลในเซิร์ฟเวอร์แบบบาง ดังนั้นตัวระบบดิสก์เองจึงไม่ประสบปัญหาประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้ที่เก็บข้อมูล NAS เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการแบ่งปันข้อมูล