Secara umum, disk atau array disk memiliki performa terbaik dalam skenario koneksi host tunggal. Sebagian besar sistem operasi didasarkan pada sistem file eksklusif, yang berarti sistem file hanya dapat dimiliki oleh satu sistem operasi. Hasilnya, sistem operasi dan perangkat lunak aplikasi mengoptimalkan pembacaan dan penulisan data untuk sistem penyimpanan disk berdasarkan karakteristiknya. Optimalisasi ini bertujuan untuk mengurangi waktu pencarian fisik dan mengurangi waktu respons mekanis disk. Permintaan data dari setiap proses program ditangani oleh sistem operasi, sehingga menghasilkan permintaan baca dan tulis data yang optimal dan teratur untuk disk atau susunan disk. Hal ini menghasilkan kinerja terbaik dari sistem penyimpanan dalam pengaturan ini.
Untuk susunan disk, meskipun pengontrol RAID tambahan ditambahkan antara sistem operasi dan drive disk individual, pengontrol RAID saat ini terutama mengelola dan memverifikasi operasi toleransi kesalahan disk. Mereka tidak melakukan penggabungan, penyusunan ulang, atau pengoptimalan permintaan data. Pengontrol RAID dirancang berdasarkan asumsi bahwa permintaan data berasal dari satu host, sudah dioptimalkan dan diurutkan berdasarkan sistem operasi. Cache pengontrol hanya menyediakan kemampuan buffering langsung dan komputasi, tanpa mengantri data untuk pengoptimalan. Ketika cache terisi dengan cepat, kecepatannya segera menurun ke kecepatan sebenarnya dari operasi disk.
Fungsi utama pengontrol RAID adalah membuat satu atau lebih disk toleransi kesalahan besar dari beberapa disk dan meningkatkan kecepatan baca dan tulis data secara keseluruhan menggunakan fitur caching pada setiap disk. Cache baca pengontrol RAID secara signifikan meningkatkan kinerja baca array disk ketika data yang sama dibaca dalam waktu singkat. Kecepatan baca dan tulis maksimum sebenarnya dari seluruh susunan disk dibatasi oleh nilai terendah di antara bandwidth saluran host, perhitungan verifikasi CPU pengontrol dan kemampuan kontrol sistem (mesin RAID), bandwidth saluran disk, dan kinerja disk (gabungan kinerja aktual dari semua disk). Selain itu, ketidakcocokan antara dasar pengoptimalan permintaan data sistem operasi dan format RAID, seperti ukuran blok permintaan I/O yang tidak selaras dengan ukuran segmen RAID, dapat berdampak signifikan pada kinerja susunan disk.
Variasi Kinerja Sistem Penyimpanan Array Disk Tradisional dalam Akses Banyak Host
Dalam skenario akses beberapa host, kinerja array disk menurun dibandingkan dengan koneksi host tunggal. Dalam sistem penyimpanan susunan disk skala kecil, yang biasanya memiliki sepasang pengontrol susunan disk tunggal atau berlebihan dan sejumlah disk yang terhubung terbatas, kinerjanya dipengaruhi oleh aliran data yang tidak berurutan dari berbagai host. Hal ini menyebabkan peningkatan waktu pencarian disk, informasi header dan tail segmen data, serta fragmentasi data untuk proses baca, penggabungan, penghitungan verifikasi, dan penulisan ulang. Akibatnya, kinerja penyimpanan menurun seiring dengan semakin banyaknya host yang terhubung.
Dalam sistem penyimpanan susunan disk skala besar, penurunan kinerja berbeda dengan penurunan kinerja pada susunan disk skala kecil. Sistem skala besar ini menggunakan struktur bus atau struktur peralihan titik silang untuk menghubungkan beberapa subsistem penyimpanan (array disk) dan menyertakan cache berkapasitas besar dan modul koneksi host (mirip dengan hub atau sakelar saluran) untuk lebih banyak host dalam bus atau switching struktur. Performanya sangat bergantung pada cache dalam aplikasi pemrosesan transaksi namun efektivitasnya terbatas dalam skenario data multimedia. Meskipun subsistem susunan disk internal dalam sistem skala besar ini beroperasi relatif independen, satu unit logis hanya dibangun dalam satu subsistem disk. Dengan demikian, kinerja satu unit logis masih rendah.
Kesimpulannya, susunan disk skala kecil mengalami penurunan kinerja karena aliran data yang tidak berurutan, sedangkan susunan disk skala besar dengan beberapa subsistem susunan disk independen dapat mendukung lebih banyak host tetapi masih menghadapi keterbatasan untuk aplikasi data multimedia. Di sisi lain, sistem penyimpanan NAS berdasarkan teknologi RAID tradisional dan menggunakan protokol NFS dan CIFS untuk berbagi penyimpanan dengan pengguna eksternal melalui koneksi Ethernet mengalami lebih sedikit penurunan kinerja di lingkungan akses beberapa host. Sistem penyimpanan NAS mengoptimalkan transmisi data menggunakan beberapa transfer TCP/IP paralel, memungkinkan kecepatan bersama maksimum sekitar 60 MB/s dalam satu sistem penyimpanan NAS. Penggunaan koneksi Ethernet memungkinkan data ditulis secara optimal ke sistem disk setelah dikelola dan disusun ulang oleh sistem operasi atau perangkat lunak manajemen data di server tipis. Oleh karena itu, sistem disknya sendiri tidak mengalami penurunan kinerja yang signifikan, sehingga membuat penyimpanan NAS cocok untuk aplikasi yang memerlukan berbagi data.
Waktu posting: 17 Juli-2023
