理论教育 磁盘阵列优化:Ripple-RAID提升性能与节能

磁盘阵列优化:Ripple-RAID提升性能与节能

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:Ripple-RAID采用适度贪婪的地址分配策略,所以由分组切换而启动磁盘的次数要略多于S-RAID,但磁盘启动与待机的时间间隔仍然足够长,因此对节能与磁盘寿命的影响可以忽略。Ripple-RAID采用的是一种不断推进式的数据校验方式,校验数据的校验范围如同水中涟漪一样不断扩大,因此该磁盘阵列命名为Ripple-RAID。Ripple-RAID在单盘容错的条件下,既保持了局部并行的节能性,又解决了局部并行带来的小写问题,具有突出的写性能和节能效率。

磁盘阵列优化:Ripple-RAID提升性能与节能

基于存储系统节能研究的发展趋势,针对S-RAID带来的“小写”问题以及云存储环境下连续数据存储应用,本节提出一种面向连续数据存储的高效能磁盘阵列——Ripple-RAID,Ripple-RAID采用了局部并行数据布局,在继承S-RAID中局部并行策略的基础上,重新进行了数据布局设计,Ripple-RAID综合运用了多个节能及布局策略,以实现高I/O性能和高节能效率

Ripple-RAID主要采用了如下策略:

①数据异地更新的策略并结合SSD、Cache存储介质更加有效地解决“小写”问题;

②采用渐进式校验生成策略以降低磁盘读写和校验过程中的能耗,根据缓冲数据区中的数据(初始时无数据),生成其校验数据,随着写入数据的增加,校验数据的校验范围也渐进扩大,直至覆盖整个数据缓冲区;

③采用SSD结合渐进式生成校验,更加有效地降低磁盘能耗;

④采用Cache优化策略将Cache划分出普通数据优化应用Cache和校验优化Cache,针对小规模数据项和数据校验对能耗的影响采取相应策略达到节能目的。(www.daowen.com)

Ripple-RAID采用适度贪婪的地址分配策略,所以由分组切换而启动磁盘的次数要略多于S-RAID,但磁盘启动与待机的时间间隔仍然足够长,因此对节能与磁盘寿命的影响可以忽略。

Ripple-RAID采用的是一种不断推进式的数据校验方式,校验数据的校验范围如同水中涟漪一样不断扩大,因此该磁盘阵列命名为Ripple-RAID。本章首先提出了Ripple RAID磁盘阵列模式,介绍了其数据布局及性能优化策略,并对这些策略进行了验证,最后对其节能效果进行实验测试。

实验结果表明,在具有相同节能效果和容错能力的条件下,Ripple-RAID在将非连续写转化为连续写上效果较好,性能相比S-RAID也有明显提高,但在读性能上,Ripple-RAID比S-RAID略有降低,但考虑到其主要应用于如视频监控等连续数据存储,因此在读性能的指标上可适当放宽。

Ripple-RAID在单盘容错的条件下,既保持了局部并行的节能性,又解决了局部并行带来的小写问题,具有突出的写性能和节能效率。实验表明:在80%顺序写负载下,请求长度为512 KB时,Ripple-RAID性能有了显著提升,其写性能为S-RAID 5的3.9倍,Hibernator、MAID写性能的1.9倍,PARAID、eRAID 5写性能的0.49倍;而比S-RAID 5节能20%,比Hibernator、MAID节能33%,比eRAID节能70%,比PARAID节能72%。连续数据存储中的读操作以数据回放(重复某时间段内的写操作)为主,Ripple-RAID也具有与写性能接近的读性能。

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