Новые технологии ввода-вывода

Новые технологии ввода-вывода

Вероятно, самая перспективная область улучшения Ц—П — ввод-вывод. Переход на PCI и возможность использования в серии AS/400е стандартных адаптеров — большой шаг вперед, но это лишь начало. В настоящее время ведется ряд работ по снижению цены ввода-вывода, но мы рассмотрим только две из них, относящиеся к сокращению цены и повышению производительности дисков.

IBM приняла на вооружение новую архитектуру SSA (Serial Storage Architecture), которая уже начала появляться в различных системах корпорации. Стандарт этой архитектуры разработан Американским национальным институтом стандартов ANSI (American National Standards Institute). SSA определяет высокопроизводительное последовательное соединение для подключения устройств ввода-вывода. Данное соединение было оптимизировано для устройств хранения данных, таких как жесткие диски, платы хост-адаптеров, и контроллеры дисковых массивов. Первые дисковые подсистемы SAA были созданы IBM в 1996 году.

У SSA много преимуществ перед существующими параллельными интерфейсами, такими как SCSI (Small Computer Systems Interface) по ключевым параметрам: производительности, возможностям подключения, надежности. Кроме того, она использует более компактные кабели и разъемы. Для поддержки миграции и совместного использования SAA сохраняет значительную часть логического протокола SCSI-2.

Использование SSA в последующих выпусках версии 4 для е-серии снизит стоимость подключения дисков и повысит производительность. Типичная конфигурация кольца с одним хост-адаптером может обеспечить пропускную способность до 73 МБ в секунду, и в будущем эта скорость повысится. Физическим средством соединения может быть либо медный кабель длиной до 20 метров, либо оптоволокно — для больших расстояний.

Последовательная связь выигрывает по сравнению с существующими параллельными интерфейсами. Более дешевые и малоразмерные кабели и разъемы хорошо подходят для маленьких 3,5- и 2,5-дюймовых дисков, причем к одному хост-адаптеру можно подключить больше устройств. Увеличение производительности дает и дуплексное соединение с устройствами. Чтобы повысить надежность, используется не простая проверка четности на шине, а CRC. Наконец, на последовательной линии легче и дешевле осуществлять переключение, что станет особенно важно, когда в AS/ 400 будут реализованы переключаемые и разделяемые диски для кластеров с постоянной готовностью.

Со временем преимущества SSA распространятся и на другие устройства. Например, новые контроллеры дисковых массивов, подключаемых к линиям SSA, должны сократить стоимость и повысить производительность, а также обеспечить новые дешевые решения RAID на всех наших системах.

Второе направление модернизации, которое я хочу рассмотреть — технологии сжатия. Сжатие данных позволяет эффективнее использовать устройства хранения, такие как диски, а также повышает скорость обмена между дисками и адаптером ввода-вывода. Стоимость дискового хранилища снижается без изменений приложений или методов доступа к данным.

Максимальные выгоды достигаются тогда, когда упаковка и распаковка выполняются без потери производительности. Для этого нужна технология обработки данных без значительных накладных расходов, что может произойти при использовании некоторых алгоритмов сжатия. Кроме того, эта технология должна сочетаться с современными скоростными шинами ввода-вывода. IBM разработала быстрые и очень надежные микросхему и алгоритм сжатия данных, специально предназначенные для систем хранения и соответствующие указанным требованиям.

Алгоритм сжатия IBMLZ1 был разработан так, что обеспечивает не только очень эффективное сжатие, но и весьма высокую надежность[ 85 ]. Это важно потому, что сжатие убирает из исходных данных избыточность, делающую их весьма уязвимыми для разрушения. IBM достигла высокой надежности технологии сжатия посредством комбинированного использования технологии КМОП для микросхемы и взаимосвязанной схемы проверки упаковки — распаковки, при которой CRC оригинальных данных сравнивается с CRC распакованных данных. Еще раз подчеркну, все это осуществляется микросхемой без потери производительности операций чтения и записи с диска!

Использование в дисковых адаптерах микросхемы сжатия повышает емкость дисков AS/400 (алгоритм сжатия IBMLZ1 обычно позволяет достичь трехкратной экономии дискового пространства на старших моделях), а также позволяет снизить

нагрузки на шины ввода-вывода. Описанная технология сжатия будет использоваться во всех будущих дисковых адаптерах.