لماذا يتباطأ مصفوفة NAS المتدهورة حتى قبل بدء إعادة البناء؟

يمكن لمصفوفة NAS المتدهورة أن تبطئ قبل بدء إعادة البناء لأن الفشل قد غيّر بالفعل كيفية إكمال القراءات والكتابات العادية. قد تفقد المصفوفة مصدر المرآة المتوازية، أو تعيد بناء بيانات التكافؤ المفقودة عند الطلب، أو تعيد محاولة قرص غير مستقر، أو توجه المزيد من العمل عبر الأعضاء الناجين.

إعادة البناء هي عبء عمل لاحق يعيد العضو المفقود. يبدأ التشغيل المتدهور بمجرد أن تتوقف المصفوفة عن الثقة في عضو واحد، لذلك يمكن أن ترتفع زمن استجابة التطبيق حتى عندما يكون مكان الاستبدال فارغًا ولا يوجد شريط تقدم لإعادة البناء.

ما الذي يتغير في اللحظة التي يفقد فيها عضو RAID؟

تستمر معظم المصفوفات الزائدة في العمل في الوضع المتدهور، لكن مسار بياناتها لم يعد المسار الصحي المستخدم عندما يكون كل عضو متاحًا.

يقوم متحكم المصفوفة أو طبقة البرنامج بتسجيل العضو كفاشل أو غير متاح أو لم يعد موثوقًا به. من تلك اللحظة فصاعدًا، يجب على كل طلب تجنب المصدر المفقود والحفاظ على الاتساق مع عدد أقل من الأجهزة.

تعتمد العقوبة الدقيقة على مستوى RAID والكتلة المطلوبة. قد تظل القراءات التي تستهدف البيانات الناجية مباشرة نسبيًا، بينما تحتاج القراءات التي تتطلب العضو الفاشل إلى إعادة بناء أو نسخة أخرى.

لماذا تحتاج قراءات التكافؤ إلى المزيد من العمل قبل إعادة البناء؟

يصبح الطلب على البيانات التي كانت تخص العضو الفاشل قراءة متدهورة. خلال هذا المسار، تستهلك القراءات المتدهورة وحدة المعالجة المركزية لاسترداد البيانات من قطع البيانات والتكافؤ الناجية.

بدلاً من قراءة كتلة واحدة مطلوبة، قد يحتاج المصفوفة إلى كتل من عدة أقراص ناجية، وأداء عملية XOR أو حساب رمز الإزالة، وإرجاع النتيجة المعاد بناؤها إلى العميل. هذا يزيد من توزيع الجهاز والمعالجة لكل طلب.

لأن هذا الإعادة للبناء تحدث في المقدمة، يمكن للمستخدمين ملاحظة بطء في فتح الملفات، وقراءة قواعد البيانات، والبحث في الوسائط، أو بدء تشغيل التطبيقات قبل إضافة أي قرص بديل.

لماذا يفقد المرآة التوازي في القراءة؟

يمكن للمرآة السليمة توزيع القراءات بين النسخ المتكافئة. بعد فشل أحد الأعضاء، يخدم العضو المتبقي في المرآة القراءات بمفرده، مما يزيل التوازي في القراءة وتوزيع الطوابير الذي كان موجودًا قبل الفشل.

قد يقترب معدل النقل التسلسلي من قدرة قرص واحد بدلاً من السلوك المشترك لزوج المرآة. كما تتراكم الطلبات العشوائية خلف طابور جهاز واحد بدلاً من خدمتها من النسخة الأقل انشغالًا.

لا تتطلب هذه العقوبة حسابات التماثل. إنها ناتجة عن فقدان نسخة متاحة وتركيز عبء العمل على العضو الناجي.

لماذا يمكن أن يكون القرص الذي فشل جزئيًا أبطأ من الفشل الكامل؟

قد يقضي القرص الذي يظل مرئيًا لكنه يعاني من قطاعات وقتًا طويلاً في إعادة محاولة الأوامر. في RAID البرمجي على لينكس، يمكن لمهلات القرص الطويلة أن توقف المجموعة قبل أن يتخلى طبقة التخزين ويعيد بناء الكتلة في مكان آخر.

يمكن أن تكون هذه التوقفات أسوأ من فشل القرص بشكل نظيف وإزالته من المسار النشط. تنتظر الطلبات العضو غير المؤكد، وتتراكم الطوابير خلفه، وتعاني التطبيقات من كمون طويل الذيل حتى عندما يبدو متوسط ​​معدل النقل مقبولًا.

تختلف وحدات التحكم ومنصات NAS في سياسات المهلة، واسترداد الأخطاء، وإزالة الأعضاء. لهذا السبب يمكن لمجموعتين بنفس مستوى RAID أن تستجيبا بشكل مختلف جدًا لنفس القرص الهامشي.

كيف تتنافس أعباء العمل العادية على NAS مع الإدخال/الإخراج المتدهور؟

يجب على الأقراص الناجية الاستمرار في خدمة SMB وNFS والحاويات وفهرسة الوسائط والنسخ الاحتياطية وقواعد بيانات التطبيقات، مع توفير قراءات إضافية للبيانات المفقودة. الوضع المتدهور يجهد الأقراص المتبقية.

قد تشمل الطلبات التي كانت تلمس جهازًا أو جهازين فقط الآن مجموعة التماثل بأكملها. هذا يستهلك عرض النطاق الترددي، ويزيد من عمق الطابور، ويمكن أن يطرد إدخالات ذاكرة التخزين المؤقت المفيدة التي تحتوي على بيانات وبيانات وصفية معاد بناؤها.

يصبح التباطؤ أكثر وضوحًا في مجموعات الأقراص الصلبة، والأنظمة متعددة المستخدمين المشغولة، وأعباء العمل التي تحتوي على العديد من عمليات الإدخال/الإخراج الصغيرة المعتمدة. يمكن لنسخة تسلسلية كبيرة واحدة أن تخفي الكمون الذي يكشف عنه تطبيق قاعدة البيانات على الفور.

ما الذي يتغير عندما يبدأ إعادة البناء أخيرًا؟

يبدأ إضافة قرص بديل المرحلة الثانية من الأداء. يجب على النظام استعادة التكرار، ويمكن لحركة إعادة البناء إبطاء القراءات والكتابات بينما تظل التطبيقات في المقدمة نشطة.

تقرأ عملية إعادة البناء البيانات الناجية، وتحسب المحتوى المفقود، وتكتبه إلى البديل. يتنافس هذا التدفق الخلفي الواسع مع العمل المتدهور في المقدمة الذي كان يحدث بالفعل.

لذلك، أولوية إعادة البناء هي مساومة. يمكن لإعادة بناء أكثر عدوانية تقصير النافذة الضعيفة لكنها تستهلك عرض نطاق فوري أكبر، بينما تحافظ إعادة البناء اللطيفة جدًا على الاستجابة على حساب بقاء المصفوفة متدهورة لفترة أطول.

الأسئلة الشائعة

هل يمكن أن تكون مصفوفة RAID متدهورة بطيئة حتى عندما لا يكون هناك إعادة بناء جارية؟

نعم. قد تكون المصفوفة تعيد بناء القراءات المفقودة بالفعل، باستخدام عضو مرآة واحد متبقي، أو تنتظر خلال محاولات إعادة من قرص غير مستقر.

هل تصبح كل قراءة أبطأ في مصفوفة تماثل متدهورة؟

ليس بالضرورة. قد تظل القراءات للبيانات المتاحة مباشرة على الأعضاء الناجين سريعة، بينما تتطلب الطلبات التي تحتاج إلى مساهمة العضو الفاشل إعادة بناء.

لماذا يمكن أن يؤدي إزالة قرص فاشل أحيانًا إلى تحسين الاستجابة؟

يمكن للقرص الهامشي أن يحتفظ بالأوامر أثناء محاولات الاسترداد المتكررة. بمجرد أن تتوقف المصفوفة عن الانتظار له، قد يعيد طبقة RAID بناء القراءات الفاشلة بشكل متوقع من التكرار.

هل يجب دائمًا تعيين أولوية إعادة البناء إلى الحد الأقصى؟

لا يوجد إعداد عالمي يناسب كل نظام تخزين شبكي. الأولوية الأعلى تقلل من وقت التدهور لكنها قد تقلل من استجابة الخدمة. يجب أن يعكس القرار أهمية عبء العمل، حالة المصفوفة، وجاهزية النسخ الاحتياطي.

النتيجة النهائية

لا ينتظر نظام التخزين الشبكي (NAS) إعادة البناء ليصبح متدهورًا. يمكن أن تنخفض الأداء على الفور لأن مسار القراءة السليم قد اختفى بالفعل: المرايا تفقد نسخة، ومصفوفات التماثل تعيد بناء الكتل المفقودة، والأقراص الهامشية قد تحتفظ بطوابير في محاولات إعادة طويلة. تضيف عملية إعادة البناء عبئًا ثانيًا فوق هذا المسار المتدهور، ولهذا السبب يبدأ التباطؤ غالبًا قبل ظهور شريط التقدم ويزداد بعد بدايته.