مقایسه کش سرور و کش ریدکنترلر | بررسی عملکرد و تفاوت ها
می‌توانید خلاصه‌ای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
برای افزایش سرعت خواندن و نوشتن دادهها، از سیستمی به نام کش (Cache) استفاده می‌شود. کش با ذخیره سازی داده‌های پراستفاده، سرعت دسترسی به آنها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. کش کاربرد گسترده‌ای در سرورها دارد و انواع مختلفی از آن برای بهبود عملکرد بخش‌های گوناگون به کار می‌روند. کش سرور و کش ریدکنترلر دو نمونه از این انواع هستند که هرکدام با روش متفاوتی به افزایش سرعت دسترسی به دادهها کمک می‌کنند.
کش سرور چیست؟
وقتی از کش سمت سرور صحبت می‌کنیم، منظور رویکردی مبتنی بر نرم افزار است، اما در لایه سرور. به بیان دیگر یعنی، کش به وسیله یک نرم افزار انجام می‌شود. این نرم افزار بر روی هایپروایزر یا ماشین مجازی نصب خواهد شد و داده‌هایی که پر استفاده هستند را بر روی یک هارد SSD قرار خواهد داد.
وقتی که این دادهها فراخوانی شوند، خواندن آنها به واسطه این نرم افزار کش سریعتر خواهد بود و از آنجایی که بر روی یک هارد جدا قرار گرفته‌اند، سریع در دسترس قرار خواهند گرفت.
کش ریدکنترلر چیست؟
RAID Controller یک قطعه سخت افزاری است که به صورت فیزیکی بر روی سرور قرار می‌گیرد. در سرورها چندین دیسک وجود دارد که این قطعه به مدیریت آنها کمک می‌کند و امکان ترکیب دادهها را فراهم می‌آورد. در کنار آن موارد محافظت از دادهها هم بخشی از کار ریدکنترلر است و در انواع ریدکنترلر ما شاهد قابلیت‌هایی مانند اسنپ‌شات، فشرده‌سازی و حذف داده‌های تکراری هستیم.
قابلیت کش این قطعه ظرفیت کمی دارد و مبتنی بر حافظه DRAM است. اما در نسخه‌های جدیدتر ما شاهد استفاده از حافظه فلش نیز هستیم که ظرفیت کش را افزایش داده است.
بررسی عملکرد کش سرور و کش ریدکنترلر
در اینجا مهم‌ترین تفاوت‌ها و ویژگی‌های هر نوع از کش را بهتر می‌شناسیم.
انعطاف‌پذیری کش
شاید تا به اینجا نیز متوجه شده باشید که تفاوت مهم این دو نوع کش در انتخاب نوع حافظه کش است. در کش کنترلر شما تقریبا حق انتخابی در رابطه با حافظه ندارید و حافظه فلش روی خود کنترلر نصب می‌شود. همچنین باید حافظه‌ای را تهیه کنید که ارائه دهنده برای شما در نظر گرفته است.
اما در کش سرور نرم افزار از هر حافظه‌ای که شما تعیین کنید استفاده خواهد کرد و حق انتخاب زیادی خواهید داشت. در کنار این موضوع استفاده از نرم افزار باعث می‌شود بتوانید از چند کش مختلف بر روی چند هارد استفاده کنید، بدون این که تداخلی ایجاد شود.
فراخوانی داده
زمانی کش عملکرد 100% دارد که دادهها پر استفاده از کش خوانده شوند و نه از هارد. به بیان دیگر، با کش سمت سرور همچنان دادهها از SSD خوانده می‌شوند، اما با سرعت بالا، ولی در ریدکنترلر دادهها از حافظه‌ای به غیر از هارد سرور.
ظرفیت کش
کش نیز فضا و ظرفیت مشخصی دارد و حجم داده‌ای مشخصی در آن جای می‌گیرد. به نسبت دفعاتی که داده پر استفاده در کش پیدا می‌شود و پیدا نمی‌شود، نسبت برخورد و عدم برخورد به کش گفته می‌شود. در این شرایط هر چه کش شما ظرفیت بیشتری داشته باشد، داده‌های پر استفاده بیشتر جای می‌گیرند و احتمال برگشت خوردن آنها کاهش می‌یابد. از طرفی دسترسی به داده‌های بیشتری با سرعت بالا انجام می‌شود. در این مورد هم کش سرور نسبت به کش ریدکنترلر، برتری دارد. چرا که ظرفیت حافظه بیشتری میتواند داشته باشد.
پیکربندی و راه اندازی
در زمان راه اندازی و شروع کار کش ریدکنترلر، شما نیازی به نصب نرم افزارهای اضافی و شلوغ کردن محیط سرور ندارید، فقط با یک قطعه سخت افزاری که اکثر آنها قابلیت Hot Plug دارند، می‌توانید یک کش بر روی سرور خود داشته باشید.
اما در کش سرور، نیاز است چند نرم افزار و ابزار مختلف را بر روی سرور نصب کنید و همین موضوع فضای سرور زیادی نیاز دارد.
عملکرد کش و سرور
برتری دیگری که کش ریدکنترلر نسبت به کش سرور دارد، کاهش نیاز به پردازش پردازنده در فراخوانی دادهها است. داده‌های کش شده بر روی خود کنترلر پردازش می‌شوند و هیچ منابعی از سرور برای آنها مصرف نخواهد شد. همان طور هم که متوجه شدید، چون کش سرور بر روی سرور قرار دارد، از منابع پردازشی و سخت افزاری سرور برای انجام کارها استفاده می‌کند.
مقایسه کش سرور و کش ریدکنترلر
معیار مقایسه | کش سرور (Server-side Caching) | کش ریدکنترلر (RAID Controller Caching) |
|---|---|---|
انعطاف‌پذیری | انعطاف‌پذیری بیشتر در انتخاب حافظه و پیکربندی کش | محدودیت بیشتر در انتخاب حافظه و وابستگی به سخت‌افزار کنترلر |
فراخوانی داده | دادهها از حافظه کش نرم‌افزاری یا حافظه ذخیره‌سازی سریعتر مانند SSD خوانده می‌شوند. | داده‌های کش‌شده مستقیما از حافظه کش کنترلر خوانده می‌شوند. |
ظرفیت کش | امکان استفاده از ظرفیت بیشتری برای کش، بسته به منابع و پیکربندی سرور | ظرفیت محدودتر و وابسته به مدل و مشخصات کنترلر |
پیکربندی و راه‌اندازی | نیازمند نصب و پیکربندی نرم‌افزارها و ابزارهای مربوطه | راه‌اندازی ساده‌تر و معمولا بدون نیاز به نصب نرم‌افزار کش جداگانه |
مصرف منابع پردازشی | از منابع پردازنده و حافظه سرور استفاده می‌کند. | بخش زیادی از پردازش مربوط به کش بر عهده کنترلر است و بار پردازشی سرور را کاهش می‌دهد. |
وابستگی به سخت‌افزار | وابستگی بیشتر به نرم‌افزار و منابع در دسترس سرور | وابستگی مستقیم به سخت‌افزار و قابلیت‌های ریدکنترلر |
نکته: این مقایسه کلی است و عملکرد واقعی هر نوع کش به نرم‌افزار، نوع حافظه، ظرفیت کش و مدل ریدکنترلر بستگی دارد. همچنین، کش ریدکنترلر همیشه سریعتر نیست؛ نتیجه به نوع بار کاری و نحوه پیکربندی کش نیز وابسته است.
آیا می‌توان از کش سرور و کش ریدکنترلر به صورت هم زمان استفاده کرد؟
به طور کلی، می‌توان از هر دو نوع کش در یک سرور استفاده کرد؛ زیرا کش سرور و کش ریدکنترلر در لایه‌های متفاوتی فعالیت می‌کنند و لزوما تداخلی با یکدیگر ندارند. کش ریدکنترلر به بهبود عملکرد عملیات ذخیره سازی کمک می‌کند، درحالی‌که کش سمت سرور میتواند دسترسی نرم افزارها به داده‌های پر استفاده را سریعتر کند.
از آنجا که سرعت پردازنده بسیار بیشتر از سرعت ذخیره سازی روی دیسک است، دسترسی به اطلاعات میتواند به یکی از عوامل محدود کننده عملکرد سرور تبدیل شود. استفاده از کش مناسب، با کاهش زمان انتظار برای خواندن و نوشتن دادهها، به بهبود عملکرد کلی سیستم کمک می‌کند. البته، میزان تاثیر هر نوع کش به معماری سرور، نوع بار کاری و نحوه پیکربندی آن بستگی دارد.
در نهایت
انتخاب بین کش سرور و کش ریدکنترلر به نیازهای سرور، نوع بار کاری و منابع سخت افزاری بستگی دارد. کش سرور به دلیل انعطاف پذیری بیشتر در انتخاب حافظه و پیکربندی، امکان مدیریت کش متناسب با نیازهای مختلف را فراهم می‌کند؛ در مقابل، کش ریدکنترلر با تکیه بر سخت افزار اختصاصی، راه اندازی ساده‌تر و کاهش بار پردازشی سرور را به همراه دارد. بنابراین، برای انتخاب گزینه مناسب باید عواملی مانند ظرفیت مورد نیاز، نوع دادهها، هزینه و نحوه استفاده از سرور را در نظر گرفت.
سوالات متداول
کش سرور با نگهداری دادهها و اطلاعات پراستفاده در حافظه سریعتر، میتواند زمان پاسخ گویی پایگاه داده را کاهش دهد و سرعت اجرای درخواستهای پرتکرار را افزایش دهد.
بله، در برخی شرایط، به ویژه هنگام قطع ناگهانی برق، ممکن است داده‌هایی که هنوز از کش به حافظه ذخیره‌سازی اصلی منتقل نشده‌اند، از بین بروند. استفاده از قابلیت‌های محافظت از کش و تنظیمات ایمن نوشتن میتواند این خطر را کاهش دهد.
منابع
- https://www.thomas-krenn.com/en/wiki/RAID_Controller_and_Hard_Disk_Cache_Settings
