ذخیره سازی داده ها با متد دیتا استریپینگ (موازی سازی ورودی و خروجی)
-
معرفی
منظور از تکنیک دیتا استریپینگ در ذخیره سازی داده های یک کامپیوتر، تقسیم بندی منطقی دادههای ترتیبی مانند یک فایل است؛ به صورتی که دسترسی به بخشهای متوالی از طریق دستگاههای ذخیره سازی فیزیکی مختلفی انجام میشود.
با دادن دسترسی هر بخش به چندین دستگاه (مانند هارد درایو) ، میتوان به طور همزمان یا به اصطلاح موازی به چندین بخش متصل شده و در نتیجه توان دسترسی به دادهها را افزایش داد. به علاوه با این تکنیک زمان انتظار پردازنده برای دسترسی به دادهها کاهش مییابد.
استفاده از دیتا استریپینگ نرخ انتقال بالایی برای ورودی I/Oهای گسترده ارائه میدهد که چندین برابر بیشتر از نرخ انتقال یک هارد درایو بسیار سریع میباشد. اولین کاربرد این فناوری در یک آرایه Redundant از ذخیره سازی دیسکهای مستقل یا RAID بوده است.
در همین جهت Oracle سالهاست که به کاربران خود توصیه میکند روش Stripe And Mirror Everything یا همان S.A.M.E. را از طریق یک اندازه نوار 1 مگابایتی استفاده کنند. تنظیم چنین پیکربندی نسبتاً ساده بوده و در عین حال عملکرد خوبی را برای هر نوع فعالیتی (OLTP ، گزارش و انبار دادهها) ارائه میدهد.
برای سرور خود نیاز به هارد مناسب دارید؟
- مزایا و معایب
مزایا: توان عملیاتی بالاتر
از مزایای دیتا استریپینگ میتوان به عملکرد از طریق توان عملیاتی بالاتر اشاره کرد. به این صورت که ترکیب متوالی دسترسیهای داده، باعث میشود تا ضریب دسترسی به دادههای هر دستگاه ذخیره سازی به طور تجمعی افزایش یابد.
معایب: درصد خرابی بالا
از آنجا که در این روش بخشهای مختلف داده در دستگاههای ذخیره سازی مختلفی نگهداری میشود، خرابی یک دستگاه باعث خراب شدن توالی کامل دادهها میشود. به عبارتی میزان خرابی آرایه دستگاههای ذخیره سازی برابر است با مجموع میزان خرابی هر دستگاه ذخیره سازی.
البته با ذخیره سازی یکسری اطلاعات اضافی مانند بیت توازن یا Parity ، میتوان بر این عیب دیتا استریپینگ غلبه کرد. در چنین سیستمی با صرف هزینه برای ذخیره سازی اضافی، میتوان از ضرر های احتمالی جلوگیری کرد.
-
مراحل استریپینگ
استریپینگ در دو سطح استفاده میشود: سخت افزار و نرم افزار
سخت افزار
- در سراسر درایوهای دیسک حافظه RAID
- رابطهای شبکه در حافظه Grid-oriented یا شبکه گرا
- در قسمت رم برخی از سیستمها
نرم افزار
برخی از پایگاه دادههای مدرن مانند Sybase
فایلهای خوشهای سیستم: مدیریت ذخیره سازی خودکار Oracle به فایلهای ASM اجازه میدهد تا به شکل انواع دادههای استریپینگ در دسترس باشند.
مدیریت حجم منطقی یا LVM : ابزارهای LVM امکان پیاده سازی دادهها را به همراه میرورینگ امکان پذیر میسازند. این قابلیت را میتوان با استفاده از متادیتا فرمت LVM2 بدست آورد.
استریپینگ سخت افزار یا نرم افزار؟
در صورت استریپینگ سخت افزار، محاسبات لازم سیستم توسط کنترل کننده و همراه با استریپینگ نرم افزار در پردازنده سرور انجام میشود.
بنابراین اگر محاسبات استریپینگ شده بسیار ساده بوده (مانند RAID 1 یا 10RAID) و سرور نسبتاً قدرتمند باشد، استفاده از استریپینگ نرم افزار مناسب بوده و مشکل چندانی وجود نخواهد داشت.
اما برای محاسبات پیچیدهتر (مانند RAID 5EE یا RAID 6)، پیشنهاد میکنیم از استریپینگ سخت افزار استفاده کنید؛ زیرا با این کار عملکرد سیستم و برنامههای موجود در سرور به دلیل حجم کاری سرور به خطر نمیافتند.
به علاوه در صورت استفاده از استریپینگ سخت افزار، قابلیت استریپینگ از سیستم عامل مستقل شده و درایورهای ساده HBA که برای یک کنترل کننده مورد نیاز هستند؛ معمولاً به عنوان بخشی از توزیع سیستم عامل در دسترس قرار میگیرند. همچنین با وجود باتری، استریپینگ سخت افزار میتواند در حالت بازگشت مجدد اجرا شده و سطح دیگری از حفاظت داده را به شما ارائه دهد.
مطلب ” RAID چیست و انواع سطوح آن ” را مطالعه فرمایید.
پرسش و پاسخ دیتا استریپینگ
دیتا استریپینگ چیست؟
دیتا استریپینگ روشی در ذخیرهسازی است که در آن دادههای یک فایل به بخشهای کوچکتر تقسیم شده و هر بخش روی چندین دستگاه ذخیرهسازی مختلف قرار میگیرد تا دسترسی سریعتر و همزمان به دادهها فراهم شود.
مزیت اصلی دیتا استریپینگ چیست؟
مهمترین مزیت دیتا استریپینگ افزایش سرعت و توان عملیاتی سیستم است، زیرا امکان خواندن و نوشتن همزمان دادهها از چندین دیسک به صورت موازی فراهم میشود و زمان انتظار پردازنده کاهش مییابد.
بزرگترین عیب دیتا استریپینگ چیست؟
بزرگترین عیب این روش افزایش ریسک از دست رفتن دادهها است، زیرا خرابی یکی از دیسکها میتواند باعث از بین رفتن کل دادههای توزیعشده شود، مگر اینکه از روشهایی مانند Parity یا RAID استفاده شود.
دیتا استریپینگ در چه جاهایی استفاده میشود؟
این تکنیک معمولاً در سیستمهای RAID، برخی پایگاههای داده، سیستمهای مدیریت حجم منطقی (LVM) و حتی در برخی ساختارهای شبکه و حافظه رم برای بهبود عملکرد استفاده میشود.
تفاوت استریپینگ سختافزاری و نرمافزاری چیست؟
در استریپینگ سختافزاری پردازشها توسط کنترلر انجام میشود و فشار از روی CPU برداشته میشود، اما در استریپینگ نرمافزاری این پردازشها بر عهده پردازنده سرور است و بیشتر مناسب سیستمهای سبکتر است.
چه زمانی استریپینگ سختافزاری بهتر است؟
در سناریوهای پیچیده مانند RAID 5 یا RAID 6 که نیاز به محاسبات بیشتری دارند، استفاده از استریپینگ سختافزاری توصیه میشود زیرا عملکرد پایدارتر و بهتری ارائه میدهد.