भंडारण प्रणालियों पर वॉल्यूम के पतले प्रावधान की मूल बातें (या 3PAR पतली प्रावधान की वर्षगांठ)

इस साल थिन प्रोविजनिंग तकनीक के साथ पहले 3PAR स्टोरेज सिस्टम की बिक्री के 10 साल बाद निशान आया है। और इस तथ्य के बावजूद कि तकनीक बहुत लोकप्रिय हो गई है और मांग में है, मैं अभी भी एक समझदार विवरण को पूरा करने में सक्षम नहीं हूं कि यह निम्न स्तर पर कैसे काम करता है। इस लेख में मैं सबसे "अंधेरे" को उजागर करने की कोशिश करूंगा, मेरी राय में, पतली प्रावधान के पक्ष - इस तकनीक का तकनीकी आधार। यही है, मेजबान कैसे भंडारण प्रणाली के साथ बातचीत करता है। ये तकनीकें अब 3PAR के लिए अनन्य नहीं हैं, क्योंकि अब वे उद्योग के मानक हैं, लेकिन चूंकि पतली प्रावधान तकनीक पहली बार 3PAR में दिखाई दी, इसलिए मैं खुद को इन सरणियों को सभी लॉरेल्स देने की अनुमति दूंगा।

क्यों पतली प्रावधान की जरूरत है

उन लोगों के लिए जो पिछले 10 वर्षों से चूक गए हैं, मैं अभी भी आपको संक्षेप में याद दिलाता हूं कि पतली प्रावधान क्या है और इसकी आवश्यकता क्यों है, जबकि अन्य स्पष्ट विवेक के साथ इस अनुभाग को छोड़ सकते हैं।

पतली प्रावधान एक भंडारण वर्चुअलाइजेशन तकनीक है जो भंडारण उपयोग को अधिकतम करता है। यह तकनीक डिस्क स्थान के उपयोग को कम करने के लिए आवश्यक है, जिसका उपयोग सीधे एप्लिकेशन डेटा को संग्रहीत करने के लिए नहीं किया जाता है। विशेष रूप से, फ़ाइल सिस्टम सामान्य परिस्थितियों में कभी भी 100% पूर्ण नहीं होते हैं। हालाँकि, फ़ाइल सिस्टम के सामान्य कामकाज को सुनिश्चित करने और डेटा वृद्धि के लिए तत्परता सुनिश्चित करने के लिए आपको हमेशा एक निश्चित स्थान खाली रखना होगा। यह लगभग अप्रयुक्त स्थान भंडारण प्रणाली पर सभी तार्किक संस्करणों के लिए आवंटित किया गया है। लॉजिकल वॉल्यूम जिसके लिए स्टोरेज सिस्टम पर निर्माण के समय डिस्क स्पेस पूरी तरह से आवंटित किया जाता है, उसे "टोस्ट्स" कहा जाता है। डिस्क संसाधनों का उपयोग करने का यह मॉडल डेटा संग्रहीत करने के लिए पहले उपकरणों के साथ दिखाई दिया और अभी भी जीवित है।


इसके निम्नलिखित नुकसान हैं:

• एक तार्किक आयतन (लेकिन उपयोग नहीं किया गया) के लिए आवंटित किया गया स्थान दूसरे खंड द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता है। एक लॉजिकल वॉल्यूम पर डेटा की तेज़ी से बढ़ती मात्रा के साथ, जल्दी या बाद में हम इसके आकार में चलेंगे और यह तथ्य कि अन्य लॉजिकल वॉल्यूम पर अप्रयुक्त डिस्क स्थान की काफी मदद नहीं मिलेगी। यही है, मुफ्त डिस्क स्थान एक सामान्य पूल का प्रतिनिधित्व नहीं करता है जिसमें से कोई भी मात्रा आवश्यक होने पर क्षमता ले सकता है, लेकिन अनिवार्य रूप से प्रत्येक वॉल्यूम के साथ सख्ती से जुड़ा हुआ है। इस तथ्य के अलावा कि यह बहुत बेकार है, यह योजना भी असुविधाजनक है यदि आपको वॉल्यूम के बीच क्षमताओं को फिर से विभाजित करने की आवश्यकता है।
• चूंकि एप्लिकेशन डेटा के विकास की सटीक भविष्यवाणी करना अक्सर बहुत मुश्किल होता है, आमतौर पर मोटे वॉल्यूम के आकार को पर्याप्त अंतर के साथ चुना जाता है। विभिन्न अध्ययनों के अनुसार, मोटे वॉल्यूम वाले डेटा स्टोरेज सिस्टम की उपयोग दर 30 से 50 प्रतिशत तक होती है। हालाँकि, इन अनुप्रयोगों के लिए अप्रयुक्त डिस्क स्थान पर एक निश्चित राशि खर्च होती है, जिसे बहुत अधिक उपयोगी चीजों पर खर्च किया जा सकता है।
• जब मोटी वॉल्यूम पर स्नैपशॉट की नकल या उपयोग करते हैं, तो डिस्क सरणी अप्रयुक्त होस्ट ब्लॉकों के साथ-साथ उपयोग किए गए लोगों के साथ काम करती है। हालांकि प्रतिकृति के दौरान यह केवल कब्जे वाले ब्लॉकों को कॉपी करना संभव होगा, और स्नैपशॉट का उपयोग करते समय, स्नैपशॉट में एक नि: शुल्क ब्लॉक की प्रतिलिपि नहीं देखें (कॉपी-ऑन-राइट देखें), लेकिन बस इसे चिह्नित करें कि वहां कब्जा नहीं किया गया है। 3PAR सरणियों में एक समान प्रतिकृति प्रौद्योगिकी कार्यान्वित की जाती है।

ऐसी समस्याओं को हल करने के लिए, पतले प्रोविजनिंग और पतली रिक्लेमेशन का आविष्कार किया गया था, जिसके बारे में हम अधिक विस्तार से बात करेंगे।

कितना पतला प्रावधान काम करता है

पतली प्रावधान की अवधारणा सरल है और निम्नलिखित में शामिल हैं:

• डिस्क सरणी पर तार्किक वॉल्यूम (LUN) के निर्माण के समय, वॉल्यूम की पूरी मात्रा पूरी तरह से आवंटित नहीं की जाती है। LUN LBA -> बैकएंड भौतिक पता मानचित्रण तालिका आरम्भिक है। स्टोरेज सिस्टम एडमिनिस्ट्रेटर वॉल्यूम के अधिकतम संभावित आकार और वॉल्यूम पूर्ण सीमा को इंगित करता है, जिस पर यह एक चेतावनी प्राप्त करेगा।
• लॉजिकल वॉल्यूम के लिए नए डेटा ब्लॉक का आवंटन तब होता है जब वॉल्यूम भर जाता है।
• जब सर्वर डेटा ब्लॉक जारी करता है, तो इसे जारी किए गए ब्लॉकों को स्टोरेज सिस्टम पर रिपोर्ट करना होगा ताकि उन्हें साझा पूल में वापस लौटाया जा सके। प्रौद्योगिकी को पतली पुनरावृत्ति कहा जाता है और इसे नीचे वर्णित किया गया है।
• जब सर्वर वॉल्यूम साइज़ (SCSI Read Capacity) के लिए पूछता है, तो स्टोरेज सिस्टम अधिकतम वॉल्यूम साइज़ देता है जो स्टोरेज एडमिनिस्ट्रेटर सेट करता है।
• भंडारण प्रणाली पर सभी संस्करणों की अधिकतम मात्रा का योग भंडारण प्रणाली पर शारीरिक रूप से उपलब्ध स्थान से अधिक हो सकता है।

पूर्वगामी के आधार पर, एक पतली प्रावधान वर्कफ़्लो प्रस्तुत करना मुश्किल नहीं है। जब भंडारण प्रणाली को SCSI लिखें कमांड (FC, SAS, iSCSI को स्टैक पर एनकैप्सुलेट किया जाता है) प्राप्त होता है, तो यह डेटा के अगले बैच को आवंटित करता है और SCSI राइट से डेटा लिखता है। 3PAR के मामले में, ब्लॉक 16K के आकार के साथ आवंटित किए जाते हैं।

कितना दुबला-पतला काम करता है

और अब हम बहुत अधिक रोचक और गैर-स्पष्ट बिंदुओं पर चर्चा करेंगे - साझा पूल में मुफ्त डिस्क स्थान को वापस करने के लिए मेजबान भंडारण प्रणाली के साथ कैसे बातचीत करता है। होस्ट और स्टोरेज सिस्टम की परस्पर क्रिया एक अत्यंत महत्वपूर्ण बारीकियाँ है, क्योंकि केवल होस्ट ही जानता है कि कौन से ब्लॉक को हटाया जा सकता है और कौन सा नहीं। थिन रिक्लेमेशन तकनीक को पहले 3PAR सरणियों पर लागू किया गया था और आज सूचना प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति (INCITS) द्वारा अनुमोदित एक उद्योग मानक है। दस्तावेज़ को T10 SBC-3 कहा जाता है और भंडारण प्रणालियों के साथ बातचीत करने के लिए नए आदेशों के साथ SCSI मानक का विस्तार करता है (ये आदेश दस्तावेज़ के अठारहवें संशोधन में 23 फरवरी, 2009 को जोड़े गए थे)। इसी तरह का मानक ATA / SATA उपकरणों के लिए भी उपलब्ध है।

पतली प्रावधान को लागू करने के लिए, मानक 3 SCSI कमांड प्रदान करता है:

1. unmap
2. राइट
3. LBA STATUS प्राप्त करें

मानक को कम से कम UNMAP कमांड या WRITE SAME कमांड को अनमैप बिट के साथ सपोर्ट करने के लिए सभी स्टोरेज सिस्टम की आवश्यकता होती है। प्रोटोकॉल द्वारा वर्णित एपीआई पर विचार करें।

unmap

भंडारण प्रणाली को लगातार LBA (लॉजिकल ब्लॉक एड्रेस) के एक या अधिक समूहों को मुक्त करने के लिए कहता है। स्टोरेज सिस्टम को LBA डेटा को मुफ्त में (अनकैप्ड, SCSI शब्दों में) चिह्नित करना चाहिए, बैकएंड पर स्पेस खाली करना चाहिए और इन ब्लॉक के बाद किसी अन्य होस्ट को आवंटित किए जाने की स्थिति में डेटा को मिटा देना चाहिए। यह कमांड विशेष रूप से "LBA एड्रेस" और "लॉजिकल ब्लॉक की संख्या" से युक्त कई जोड़े के रूप में सेवा की जानकारी प्रसारित करता है।

राइट

यदि किसी कारण से होस्ट UNMAP कमांड का उपयोग नहीं करना चाहता है, तो यह WRITE SAME कमांड का उपयोग करके एक समान प्रभाव प्राप्त कर सकता है। इसके लिए, अनमैप बिट फ़ील्ड प्रदान किया जाता है। यदि unmap बिट सेट के साथ WRITE SAME कमांड पतली प्रोविजनिंग के साथ एक एरे पर आती है और एरे पर वॉल्यूम पतला है, तो ऐरे यूएनएमएपी कमांड के साथ भी ऐसा ही करेगा। यह UNMAP (42h) कमांड से भिन्न है, जिसमें WRITE SAME का उपयोग करके, बड़ी संख्या में ब्लॉक को मुफ्त में निर्दिष्ट करना संभव नहीं है। आप "LBA एड्रेस" और "लॉजिकल ब्लॉक की संख्या" की केवल एक जोड़ी निर्दिष्ट कर सकते हैं।

इसके अलावा, यह मत भूलो कि WRITE SAME टीम मुख्य रूप से डेटा रिकॉर्ड करने के लिए एक टीम है। यदि अनमैप बिट सेट नहीं है, तो स्टोरेज सिस्टम पतले प्रोविजनिंग का समर्थन नहीं करता है, या वॉल्यूम मोटा है, तो निर्दिष्ट LBA पर डेटा लिखने का सामान्य ऑपरेशन किया जाएगा। यह इस प्रकार है कि इन मामलों में, SCSI READ को उस डेटा को वापस करना होगा जो वहां लिखा गया था। यहाँ, एक ही हेवलेट जैसे कुछ निर्माता चालाक होते हैं और क्रमिक रूप से एक ही प्रकार के डेटा (उदाहरण के लिए, शून्य) लिखने के बजाय, इन ब्लॉकों को आवंटित की गई तार्किक मात्रा के मेटाडेटा में चिह्नित किया जाता है, लेकिन "शून्य से भरा होता है।" इस तकनीक को कहा जाता है - शून्य का पता लगाना।

LBA STATUS प्राप्त करें

यह एक सेवा संचालन (डिवाइस विशिष्ट) है और यह सेवा अधिनियम IN (9Eh) कमांड कोड का उपयोग करता है। यह आपको सर्वर का पता लगाने की अनुमति देता है:
1. क्या वॉल्यूम पतली प्रावधान का समर्थन करता है।
2. भंडारण प्रणाली पर एक विशिष्ट ब्लॉक की स्थिति (बैकएंड पर वास्तविक क्षमता इसके लिए आवंटित की गई है या नहीं)।
3. पतली मात्रा के लिए दाने का प्रावधान।
4. सीमा (खतरनाक स्तर और अधिकतम मात्रा)।

आदेश बहुत उपयोगी है, उदाहरण के लिए, एक सरणी पर आवंटित ब्लॉकों के मेजबान पक्ष से पृष्ठभूमि खोजों के लिए, लेकिन होस्ट द्वारा डेटा संग्रहीत करने के लिए या मोटे से पतले संस्करणों में स्थानांतरित करने के लिए उपयोग नहीं किया जाता है।

निष्कर्ष में।

मुझे बहुत खुशी है कि आपने अंतिम पंक्तियों को पढ़ा! दुर्भाग्य से, मैंने फ़ाइल सिस्टम, डेटाबेस और OS से पतले प्रोविजनिंग के समर्थन के बारे में कुछ नहीं कहा, मैंने आपको यह नहीं बताया कि इसका उपयोग कब किया जाता है - और यह एक बहुत ही दिलचस्प विषय है, मेरी राय में, लेकिन दुर्भाग्य से एक बड़ा भ्रम है। शायद मैं बाद में उसके पास वापस आ जाऊंगा।