תכנון מערכות אחסון

1. תכנון מערכות אחסון מנחה אקדמי ומקצועי: ד"ר איתן בכמט חברי הקבוצה: הדר מור, טל רון, אלעד שמידוב, עדי ליטמן.

2. רקע • מהי מערכת אחסון? • לחברות גדולות כמות עצומה של מידע. כדי לנהל מידע זה יש צורך במערכת המיועדת לכך. • מערכת אחסון סטנדרטית הינה בעלת מאות כוננים קשיחים. • המידע מגיע למערכת משרתים שונים ומאוחסן בכוננים המקומיים. • המערכת מספקת אבסטרקציה של תהליך האחסון, בדומה לאבסטרקציה שמספקת מערכת ההפעלה לתהליך ה-I/O.

3. User input Server Server Network System Management control station Statistics Processor Processor Computational engine Cache Our software is located here Storage system Output Mass storage devices תרשים מערכת אחסון Computational element Network element Storage element

4. רקע • סוגי כוננים • כיום ניתן למצוא בשוק שלושה סוגים עיקריים של כוננים: • SATA- כונן בעל נפח גדול, מחיר זול, מהירות נמוכה וצריכת אנרגיה נמוכה. • SCSI- כונן בעל נפח בינוני, מחיר בינוני, מהירות סבירה וצריכת אנרגיה גבוהה. • SSD- כונן בעל נפח יחסית קטן, מחיר גבוה מאד, מהירות גבוהה מאוד וצריכת אנרגיה בינונית.

5. המצב כיום • מערכות אחסון נוכחיות • במערכות אחסון הקיימות כיום הטכנולוגיות המתקדמות עדיין לא מנוצלות במלואן. • במערכות רבות המידע נשמר בכוננים מסוג אחד בלבד ואין ניצול מירבי של היתרונות של כל אחד מסוגי הכוננים. • לכן, המערכות אינן אופטימליות מבחינת השימוש במשאבים, צריכת האנרגיה ואפילו מבחינת הביצועים.

6. מטרת הפרויקט • מטרתנו הינה לתכנן הרכב כוננים חדש למערכת, אשר בהנתן היסטורית השימוש של מערכת האחסון הנוכחית, יהיה הרכב כוננים אופטימלי אשר יענה על כל הצרכים והדרישות של החברה. • הרכב כוננים אופטימלי הינו הרכב אשר יחסוך בעלות, יחסוך בצריכת אנרגיה וישפר את הביצועים.

7. מטרות משניות • תוך שימוש באותו קלט של המטרה העיקרית ניתן להשיג את המטרות הבאות: • חסכון באנרגיה במערכות גיבוי. • קיבוץ LUNs. • איחוד כוננים.

8. מהו LUN? • כחלק מהאבסטרקציה של מערכת האחסון היא מציגה למשתמש את המידע ביחידות לוגיות הנקראות LUN (logical unit). • LUN אחד יכול להתפרש על יותר מכונן אחד. • גודלו של LUN הוא 5-10 GB. • במערכת אחסון אחת אלפי LUN-ים. • ניהול מערכת האחסון מתבצע ברמת ה LUN.

9. קלט המערכת • קובצי הסטטיסטיקות שנשתמש בהם יהיו בפורמט בינארי ויכילו מידע על כתיבות וקריאות שהתבצעו במכונה. • דוגמא לרשומה: • Time interval - 73 • LUN number– 5 • Number of reads – 3720 • Number of writes – 2876 • KB read – 500,000 • KB written – 287,000

10. Use case diagram

11. פונקציונליות המערכת • תכנון הרכב כוננים חדש • המערכת תנתח את הסטטיסטיקות ממערכת האחסון הנוכחית ותתכנן מערכת חדשה אשר מתאימה להיסטורית השימוש ולדרישות שהתקבלו מהמשתמש. • דרישות לדוגמא: עלות מינמלית, ביצועים מקסימלים.

12. דיאגרמת רצף

13. פונקציונליות המערכת • מערכות גיבוי • חברות מחזיקות מערכות גיבוי אשר מתבצעת בהן בעיקר כתיבה. • המערכת תתכנן מנגנון buffer שגודלו אופטימלי. • על ידי שימוש ב-bufferזה ושמירת הנתונים על כוננים ניתן יהיה להשאיר את הכוננים כבויים אחוז ניכר מהזמן ולהדליקם רק בעת הכתיבה אליהם. • שיטה זו חוסכת באנרגיה בצורה משמעותית.

14. דיאגרמת רצף

15. פונקציונליות המערכת • איחוד כוננים • מערכות אחסון רבות מכילות כמות כוננים גדולה אשר אינה בשימוש מלא. • על ידי איחוד המידע בכוננים אלו תוך שמירה על רמת ביצועים דומה ניתן לכבות חלק ניכר מהכוננים במערכת ולהדליקם רק כאשר כמות המידע תגדל ותצדיק את השימוש בהם. • כאשר חלק מהמערכת כבוי נחסכת אנרגיה רבה.

16. דיאגרמת רצף

17. פונקציונליות המערכת • קיבוץ LUN-ים • מכיוון שכמות ה LUN-ים במערכת היא עצומה, ניהול מערכת אשר מתבסס על המידע הקיים עליהם אינו בר ביצוע. • על פי הסטטיסטיקות המופקות במערכת ניתן לאתר קבוצות של LUN-ים אשר קשורים זה לזה. • ניהול מערכת אשר מתבסס על מספר קטן יחסית של קבוצות LUN-ים הינו פשוט יותר.

18. דיאגרמת רצף

19. סיכונים • מגבלת זמן יכולה לגרום לכך שלא נספיק לממש את כל ארבעת הפונקציונליות של המערכת. • במקרה כזה, נוותר על המימוש של איחוד הכוננים.

20. FIN