Cache to Flash: Bảo vệ dữ liệu khi mất điện

Bảo vệ dữ liệu là một yêu cầu quan trọng đối với bất kỳ hệ thống lưu trữ nào. Để đạt được điều này, RAID (Redundant Array of Independent Disks) là một công nghệ thường được sử dụng để bảo vệ dữ liệu được lưu trữ trên hệ thống lưu trữ.

Ngoài RAID, một yêu cầu khác đối với hệ thống lưu trữ là hiệu suất cao. Hệ thống lưu trữ phải có khả năng truy cập dữ liệu càng sớm càng tốt. Các bộ vi xử lý có thể chạy nhanh hơn hàng nghìn lần so với ổ đĩa. Do đó hệ thống lưu trữ sử dụng một lượng nhỏ bộ nhớ gọi là DRAM để chứa dữ liệu cho đến khi nó có thể được ghi vào ổ đĩa. Bộ nhớ này được gọi là bộ nhớ đệm. Hệ thống lưu trữ đặt dữ liệu được ghi trên đĩa vào bộ nhớ đệm cho đến khi ổ đĩa sẵn sàng và dữ liệu có thể được ghi vào đĩa. Quá trình này được gọi là “ghi bộ nhớ cache”.

Công nghệ Cache

Trên thực tế, có hai chế độ bộ nhớ cache để ghi cache, write-through và write-back. Trong bộ nhớ đệm write-through cache, dữ liệu được chuyển nhanh chóng vào bộ nhớ đệm, nhưng hệ thống lưu trữ không thừa nhận rằng quá trình ghi đã hoàn tất cho đến khi dữ liệu được ghi vào đĩa. Đây là một quá trình diễn ra chậm, nhưng lại an toàn.

Trong bộ nhớ đệm write-back cache, hệ thống lưu trữ phản hồi một lệnh hoàn chỉnh khi dữ liệu được chuyển vào bộ nhớ đệm. Từ góc độ máy chủ, việc truyền dữ liệu được thực hiện rất nhanh chóng và nó có thể tiếp tục xử lý các lệnh khác. Sau đó, hệ thống lưu trữ có thể hoàn tất việc truyền dữ liệu sau đó. Điều này cải thiện hiệu suất của toàn bộ hệ thống.

bao-ve-du-lieu

Bảo vệ bộ nhớ khi cúp điện

Kỹ thuật bộ nhớ đệm dữ liệu có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống, nhưng dữ liệu sẽ gặp rủi ro khi nó được lưu trữ trong bộ nhớ đệm. Nếu máy chủ bị mất điện đột xuất, dữ liệu trong bộ nhớ đệm có thể sẽ bị mất.

Vì vậy việc bảo vệ bộ nhớ là cần thiết cho các hệ thống doanh nghiệp. Nó có thể khôi phục dữ liệu bộ nhớ đệm khi mất điện đột xuất. Hiện nay, hai công nghệ thường được sử dụng là bộ nhớ đệm dự phòng cho pin và bộ nhớ đệm Cache-to-Flash. Bộ nhớ cache của pin dự phòng có một số hạn chế (chi tiết phần bên dưới). Giải pháp tốt hơn để bảo vệ bộ nhớ là Cache-to-Flash.

Pin dự phòng Cache

Trong lịch sử, bộ nhớ đệm DRAM được bảo vệ bằng cách sử dụng pin để cung cấp nguồn điện dự phòng cho bộ nhớ trong trường hợp mất điện đột xuất. Trong trường hợp này, bộ nhớ đang ở chế độ tự làm mới nguồn điện thấp và pin cung cấp dữ liệu điện năng duy trì.

Nhưng có một số hạn chế đối với việc triển khai bộ nhớ cache dự phòng pin. Hạn chế chính là dữ liệu đã lưu trong bộ nhớ cache chỉ được duy trì khi pin có khả năng cung cấp năng lượng. Nếu pin đã được xả hết, dữ liệu đã lưu trong bộ nhớ cache sẽ bị mất. Khoảng thời gian mà dữ liệu có thể được duy trì phụ thuộc vào dung lượng của pin và dung lượng của bộ nhớ. Theo truyền thống, mục tiêu là duy trì dữ liệu được lưu trong bộ nhớ cache trong ít nhất 72 giờ. Tuy nhiên, có thể rủi ro rằng 72 giờ có thể không còn đủ để đảm bảo các cuộc gọi dịch vụ kịp thời và giải quyết các vấn đề đối với một số doanh nghiệp SMB hoặc trung tâm dữ liệu ở xa.

Thách thức khác là nếu kích thước bộ nhớ được tăng lên thì dung lượng pin cũng phải tăng theo. Khi dung lượng pin tăng lên, kích thước pin sẽ tăng lên và trong một số trường hợp, nó có thể trở nên rất lớn. Ngoài ra, khi kích thước của pin tăng lên, thời gian cần thiết để sạc pin cũng tăng lên, có thể mất vài giờ. Kích thước pin bộ nhớ đệm và vị trí đặt pin hiện là rào cản lớn đối với các thiết kế hệ thống mới.

Cache-to-Flash

bao-ve-du-lieu

Chức năng bảo vệ bộ nhớ Cache-to-Flash sẽ chuyển dữ liệu bộ nhớ đệm một cách an toàn sang thiết bị flash để bảo quản vĩnh viễn. Thông thường, mô-đun Cache-to-Flash đi kèm với mô-đun flash và mô-đun pin cung cấp năng lượng để sao chép dữ liệu từ bộ nhớ đệm sang mô-đun flash trong trường hợp mất điện.

Công nghệ Cache-to-Flash trước tiên sẽ chuyển bộ nhớ cache của CPU vào bộ nhớ, sau đó chuyển bộ nhớ vào mô-đun flash để duy trì tính nhất quán dữ liệu cao nhất. Nó tận dụng sức mạnh của cả BIOS và CPU để nhanh chóng sao lưu dữ liệu bộ nhớ vào mô-đun flash.

Khi nguồn được khôi phục, BIOS sẽ kiểm tra trạng thái của cờ C2F trong giai đoạn khôi phục Cache-to-Flash. Nếu cờ C2F BẬT, dữ liệu bộ nhớ cache I / O sẽ được khôi phục từ mô-đun flash và sau đó tiếp tục khởi động bình thường. Nếu cờ C2F TẮT, quá trình khởi động bình thường vẫn tiếp tục.

Phần kết luận

Triển khai Cache-to-Flash cung cấp một cách an toàn và đáng tin cậy để bảo vệ việc ghi dữ liệu vào bộ đệm trên hệ thống lưu trữ hiện đại. Các sản phẩm dòng QSAN XCubeFASXCubeSAN cung cấp tính năng Cache-to-Flash giúp tăng thời gian lưu dữ liệu giữa các lần mất điện. Hoặc truy cập công nghệ QSAN Cache-to-Flash để biết thêm chi tiết.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *