डेटा केंद्रों में फ्लैश मेमोरी: यह कभी-कभी हार्ड ड्राइव से सस्ता क्यों होता है?

एक आधुनिक सर्वर एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जहां लगभग कोई चलते हुए यांत्रिक भाग नहीं होते हैं। लगभग - क्योंकि हार्ड ड्राइव, उदाहरण के लिए, इस पंक्ति में बाहर खड़ा है।


^{कुछ मामलों में यह सब एक कॉम्पैक्ट डिवाइस से बदला जा सकता है।}

जब किसी सर्वर के इलेक्ट्रॉनिक घटकों के बीच सूचना संचारित की जाती है, तो तकनीकी सीमा प्रकाश की गति होती है। हार्ड ड्राइव असीमित रूप से तेजी से स्पिन नहीं कर सकता है, और इसकी गति यांत्रिकी पर टिकी हुई है। नतीजतन, सूचना प्रसंस्करण की गति प्रोसेसर और मेमोरी की तुलना में सैकड़ों और हजारों गुना धीमी है।

उस समय के दौरान जब प्रोसेसर की गति दस गुना बढ़ गई, हार्ड ड्राइव स्थिर हो गया और बीसवीं शताब्दी के अंत तक उसी स्तर पर रहा। इस असंतुलन के कारण, कई अनुप्रयोग जिनके लिए डेटा केंद्र बनाए जा रहे हैं, वे पीड़ित हैं। वास्तव में, कई अत्यधिक भरी हुई प्रक्रियाएं एक "अड़चन" प्राप्त करती हैं और हार्ड ड्राइव के लिए जानकारी पढ़ी और लिखी जाने के दौरान बेकार खड़ी होने के लिए मजबूर होती हैं।

क्या फ्लैश मेमोरी समस्या को हल करती है?

हां। फ्लैश मेमोरी की प्रतिक्रिया की गति बहुत अधिक होती है: इष्टतम (प्रयोगशाला स्थितियों में) हार्ड ड्राइव 6-7 मिलीसेकंड के औसत में एक अनुरोध को पूरा करता है, और फ्लैश मेमोरी 0.1 मिलीसेकंड में भी ऐसा ही करती है। एक ही समय में, यह 150-200 संचालन की सीमा के साथ हार्ड डिस्क की तुलना में दसियों और सैकड़ों गुना अधिक लेनदेन की प्रक्रिया कर सकता है।

जबकि फ्लैश मेमोरी अधिक महंगी है और सभी कार्यों के लिए उपयुक्त नहीं है, बस इस कारण से। और, जैसा कि कई दशकों से चुंबकीय टेप की मृत्यु की भविष्यवाणी की गई है, और वह अभी भी जीवित है, इसलिए हार्ड ड्राइव काफी समय तक जीवित रहेंगे। उसी समय, हमारे ग्राहकों और सामान्य तौर पर, बहुत स्पष्ट कार्य होते हैं जिनके लिए आप मेमोरी को फ्लैश करने के लिए पारंपरिक स्टोरेज सिस्टम से स्थानांतरित करते समय पैसे बचा सकते हैं।

कंपनी के लिए लागत की तुलना कैसे करें?

यहां यह समझना महत्वपूर्ण है कि क्या कंपनी के पास आईटी कार्य हैं जो आपको तेजी से पूरा होने पर अधिक पैसा कमाने में मदद करेंगे। उदाहरण के लिए, एक रिपोर्ट है कि मैं हर दिन दौड़ना चाहूंगा, लेकिन इसे एक दिन माना जाता है, और इसलिए इसे हर हफ्ते चलाया जाता है। नतीजतन, वितरण नेटवर्क में कीमतों का पूर्वानुमान पूरी तरह से सही नहीं है, या भागीदारों को अप-टू-डेट जानकारी नहीं दी जाती है, या जमाकर्ता दूसरे बैंक के लिए छोड़ देते हैं, जो एटीएम के धीमे संचालन से असंतुष्ट हैं। यदि ऐसे कार्य हैं, तो उन्हें फ्लैश मेमोरी का उपयोग करके लगभग हमेशा तेज किया जा सकता है। आप यथोचित तर्क दे सकते हैं कि मूल कारण गलत तरीके से लिखे गए आवेदन में है, लेकिन डिस्क सिस्टम को तेज करके अक्सर समस्याओं को हल किया जा सकता है। केवल तकनीक के माध्यम से, बिना पुनर्लेखन के अनुप्रयोग, क्या हम गंभीरता से दक्षता बढ़ा सकते हैं।

फ्लैश मेमोरी का मूल्य वॉल्यूम में नहीं, बल्कि गति में है, और इसका उपयोग उपयुक्त अनुप्रयोगों के लिए किया जाना चाहिए, लागत पर विचार करना प्रति गीगाबाइट में रूबल में नहीं है, लेकिन प्रति लेनदेन रूबल में (आईओपीएस) है।

विशेष रूप से, बड़े डेटाबेस जो हाई-एंड डिस्क सरणियों पर रहते हैं, फ्लैश पर बहुत अच्छा महसूस करते हैं। यदि आपके पास एक विशाल एप्लिकेशन सिस्टम है, जिसके रखरखाव में आईटी बजट का शेर हिस्सा लेता है, तो यह सोचने के लिए एक संकेत है। एक फ्लैश स्टोरेज डेटा सेंटर में एक या कई रैक को बदल सकता है। उदाहरण के लिए, जब एसएपी उपयोगकर्ता शिकायत करते हैं कि सब कुछ धीमा है, सबसे अधिक संभावना है, मेमोरी को फ्लैश मेमोरी में स्थानांतरित करने से उनके प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद मिलेगी।

यदि आपके पास वर्कस्टेशन के वर्चुअलाइजेशन पर एक बड़ी परियोजना है, तो आपको फ्लैश के बारे में भी सोचने की जरूरत है। पहले से ही कई ग्राहकों में, मैंने देखा कि जब सैकड़ों आभासी मशीनें होती हैं, तो मौजूदा भंडारण प्रणाली बस सामना नहीं कर सकती है। यह कहना नहीं है कि फ्लैश स्टोरेज केवल बड़ी कंपनियों के लिए उपयुक्त है, हालांकि यह वह है जो निरपेक्ष रूप से सबसे बड़ा लाभ प्राप्त कर सकते हैं। यहां तक ​​कि अगर आप एक मध्यम आकार की कंपनी हैं, और आपको लगता है कि क्या किसी महत्वपूर्ण एप्लिकेशन के लिए 20-40 हार्ड ड्राइव का स्टोरेज सिस्टम खरीदना है, तो यह काफी संभव है कि 3-4 फ्लैश ड्राइव कम कुशल नहीं हो सकते हैं।

मैं अपने मौजूदा स्टोरेज इंफ्रास्ट्रक्चर में फ्लैश मेमोरी कैसे एम्बेड कर सकता हूं?

कई बुनियादी तरीके हैं:

• पहली बार फ्लैश मेमोरी को सीधे सर्वर में डालना है । सबसे बजट विकल्प। फ्लैश हार्ड ड्राइव हैं, जो शायद सबसे अधिक सामना करना पड़ा है, यदि कामकाजी जीवन में नहीं है, तो उनके कंप्यूटर और लैपटॉप में पीसीआई एक्सप्रेस कार्ड हैं, जिसमें फ्लैश मेमोरी चिप्स हैं। यह एकल सर्वर को गति देने का एक सस्ता तरीका है। इसमें कई कमियां हैं, जिसके कारण अधिकांश कंपनियों ने एक समय में आंतरिक डिस्क पर डेटा स्टोर करने से इनकार कर दिया और भंडारण के पक्ष में गईं: गलती सहिष्णुता, रखरखाव में कठिनाई, अपर्याप्त क्षमता, एक साथ कई सर्वरों के लिए फ्लैश मेमोरी का उपयोग करने में असमर्थता आदि। एक सर्वर के भीतर फ्लैश मेमोरी की क्षमता पीसीआई-ई स्लॉट की संख्या और RAID नियंत्रक के प्रदर्शन से सीमित है। यह 2 से अधिक टीबी होने में सक्षम होने की संभावना नहीं है।
  
  
• डेटा संग्रहीत करने का एक अधिक उन्नत और सार्वभौमिक रूप से स्वीकृत तरीका केंद्रीकृत है। यह तब होता है जब एक एकल भंडारण प्रणाली होती है, जिसके लिए सूचना के उपभोक्ता नेटवर्क - सर्वर के माध्यम से जुड़े होते हैं जो कंपनी की कुछ समस्याओं का समाधान करते हैं। प्लस रेजिस्टेंसी, प्लस तथ्य यह है कि आप इस महंगी फ्लैश मेमोरी के संसाधनों को कई कार्यों के बीच साझा कर सकते हैं। मेरे अभ्यास में, यहां तक ​​कि बड़े ग्राहकों के लिए भी, कुछ सर्वर इस तरह के स्टोरेज सिस्टम को लोड कर सकते हैं।
  
  
  
• यहां विकल्प भी हैं: पहला पारंपरिक भंडारण प्रणालियों के विक्रेता हैं : आईबीएम, एचपी, ईएमसी, हिताची, जिन्होंने कई सालों तक साधारण यांत्रिक हार्ड ड्राइव पर भंडारण किया। वे कई वर्षों से SSDs का समर्थन कर रहे हैं। इस प्रकार, उन लोगों के लिए फ्लैश मेमोरी का उपयोग करने का एक सरल तरीका है जिनके पास पहले से ही ऐसी प्रणाली प्राप्त है - फ्लैश मेमोरी से कई हार्ड डिस्क को स्टोरेज अलमारियों में खरीदा और डाला जाता है। प्लस सादगी में, और यह कि आप एक विश्वसनीय विक्रेता से एक समाधान खरीदते हैं। नकारात्मक पक्ष यह है कि ये सिस्टम अतीत से आए थे, उनके पास पर्याप्त शक्तिशाली नियंत्रक नहीं हैं, जिसमें लाखों की संख्या में कोड होते हैं, यांत्रिकी से तेज होते हैं। हमेशा नहीं ये एल्गोरिदम फ्लैश मेमोरी के लिए उपयुक्त हैं। यहां तक ​​कि फ्लैश की दुनिया में पारंपरिक RAID5 इतना कुशल नहीं है और पुनर्विचार की आवश्यकता है।
• कई नए विक्रेता हैं जिन्होंने 21 वीं शताब्दी में खरोंच से विकास शुरू किया था । प्लस यह है कि सिस्टम विशेष रूप से फ्लैश मेमोरी के लिए बनाए गए थे। वे एक पूरे के रूप में फ्लैश मेमोरी पूल का प्रबंधन करते हैं और नुकसान को कम करते हैं - पुनर्लेखन चक्र की संख्या पर सीमाएं, पढ़ने की तुलना में अपर्याप्त लेखन गति आदि। सबसे सफल उदाहरणों में से एक वायलिन मेमोरी, मार्केट लीडर है। कई प्रतिष्ठित कंपनियों ने वायलिन में निवेश किया है, सबसे गंभीर निवेशकों में से एक तोशिबा है, जिसने नंद स्मृति का आविष्कार किया था। यदि आपके पास अत्यधिक भरा हुआ आवेदन है, तो आप इसे पूरी तरह से इस तरह के नए स्टोरेज सिस्टम में स्थानांतरित कर सकते हैं। यदि यह बहुत बड़ा है, या यह बहुत महंगा निकला है, तो सबसे अधिक लोड किए गए वॉल्यूम को स्थानांतरित करें। विशिष्ट मेमोरी सिस्टम दसियों और सैकड़ों टेराबाइट फ्लैश मेमोरी के पैमाने पर होता है।
• और अंतिम दृष्टिकोण न केवल फ्लैश स्टोरेज सिस्टम का उपयोग है, बल्कि सर्वर और मौजूदा स्टोरेज सिस्टम के बीच भंडारण नेटवर्क (सैन) में एक और कैश स्तर को जोड़ने का प्रयास है , अर्थात, जब इस फ्लैश कैश-आधारित संग्रहण में केवल सबसे प्रासंगिक डेटा होता है। दृष्टिकोण बहुत प्रगतिशील है, लेकिन बहुत जोखिम भरा है, यह अभी भी युवा कंपनियों या यहां तक ​​कि स्टार्टअप स्तर पर कंपनियों द्वारा पेश किया जा रहा है। यदि अचानक थोड़ी सी भी विफलता होती है, तो आप डेटा खो सकते हैं, और इसलिए पैसा, समय। इसलिए, यह विधि एक दिलचस्प प्रयोग की स्थिति में है, और हम तुरंत इसकी अनुशंसा नहीं कर सकते। शेष विकल्प पूरी तरह से औद्योगिक-संचालित समाधान हैं।

परिणाम क्या है?

फ्लैश सर्वर गति देता है, डेटा सेंटर में स्थान का अनुकूलन करता है, ऊर्जा बचाता है। आज, पूरी तरह से फ्लैश मेमोरी पर निर्मित स्टोरेज सिस्टम उच्च अंत सरणियों के गंभीर प्रतियोगी हैं। इस तरह के सरणियों को अक्सर दसियों या सैकड़ों हार्ड ड्राइव से भरा जाता है ताकि आवेदन को वांछित गति मिल सके, क्षमता अक्सर गौण होती है। यदि कोई कंपनी वाणिज्यिक डेटा केंद्र किराए पर देती है, तो यह एक बहुत ही गंभीर तर्क है। चूंकि अधिकांश कॉर्पोरेट सॉफ़्टवेयर - ओरेकल, एसएपी, और इसी तरह - विशेष रूप से गुठली के लिए लाइसेंस प्राप्त है, आप प्रक्रियाओं को अनुकूलित करके और शामिल किए गए गुठली की संख्या को कम करके लाइसेंस पर बचा सकते हैं। यदि प्रोसेसर स्टोरेज के लिए कम मशीन समय बिताते हैं, तो वे समय की प्रति यूनिट अधिक समस्याओं को हल करने में सक्षम होंगे। परिणामस्वरूप, हमें उसी समस्या को हल करने के लिए कम कोर की आवश्यकता होगी।

और एक और महत्वपूर्ण बिंदु: फ्लैश मेमोरी में पारंपरिक हार्ड ड्राइव की तुलना में अधिक लंबी उम्र है: तदनुसार, दो ड्राइव विफल होने पर (जो पारंपरिक भंडारण प्रणालियों के लिए आम है) डेटा का नुकसान कम समर्थन लागत और कम जोखिम है।

प्रति गीगाबाइट जानकारी संग्रहीत करने की लागत से, फ्लैश स्टोरेज सिस्टम कुछ और साल खो देंगे, लेकिन प्रसंस्करण जानकारी (लेनदेन लागत) की लागत से वे अब पारंपरिक प्रणालियों से कई गुना बेहतर हैं। रूसी और विश्व अभ्यास में ऐसे कई मामले हैं जब विशाल मेमोरी सिस्टम को कई बार कम कीमत पर फ्लैश मेमोरी पर छोटे स्टोरेज सिस्टम से बदल दिया गया था, जो एक ही समय में अद्भुत एप्लिकेशन त्वरण दिखाया गया था। मैं यह सुझाव देना चाहता हूं कि भविष्य में 15K और 10K के रोटेशन की गति के साथ आज के डिस्क की जगह पर SLC और MLC चिप्स का कब्जा होगा। हाई-स्पीड लो-स्पीड डिस्क (SATA, 7.2K) लंबे समय के लिए प्रासंगिक होगी।

क्या फ्लैश और पारंपरिक भंडारण पर भंडारण को संयोजित करना संभव है?

ऐसे कई कार्य हैं जिन्हें अल्ट्रा-हाई प्रोसेसिंग गति की आवश्यकता नहीं है। आमतौर पर, आपको अपने डेटा सेंटर में उन अनुप्रयोगों की पहचान करने की आवश्यकता होती है, जिन्हें डिस्क सिस्टम की बढ़ी हुई गति की आवश्यकता होती है, उन्हें फ्लैश स्टोरेज में स्थानांतरित करते हैं। "नियमित" डिस्क सरणी पर शेष एप्लिकेशन अधिक स्वतंत्र रूप से साँस लेंगे और उनकी गति भी बढ़ेगी। क्योंकि डेटा स्टोरेज पर खाली जगह लेने की तुलना में बहुत अधिक बढ़ रहा है, यह कभी भी एक पहेली नहीं है।