ซอฟต์แวร์เร่งความเร็วแคช
Open Cache Acceleration Software ( Open CAS ) ซึ่งเดิมชื่อIntel Cache Acceleration Software ( Intel CAS ) เป็นซอฟต์แวร์จัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ สำหรับแคชของ ไดรฟ์โซลิดสเตต (SSD) CAS จัดการพื้นที่จัดเก็บข้อมูล SSD เป็นเลเยอร์แคชสำหรับพื้นที่จัดเก็บข้อมูลแบ็กเอนด์ที่ช้ากว่า (เช่น ฮาร์ดไดรฟ์แบบหมุน) โดยเก็บสำเนาแคชของข้อมูลที่ใช้ล่าสุดไว้ในพื้นที่จัดเก็บข้อมูล SSD ที่เร็วกว่าเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ I/O [ 1 ]
Open CAS เป็นโครงการโอเพนซอร์สที่ประกอบด้วยไลบรารีซอฟต์แวร์แคชบล็อก อะแดปเตอร์ และเครื่องมือต่างๆ ซึ่งโฮสต์อยู่บนGitHubภายใต้ใบอนุญาต BSD 3-Clauseเดิมทีเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของIntelและเปิดเป็นโอเพนซอร์สในปี 2018 [ 2 ] [ 3 ]
ประวัติศาสตร์
Origins และ Intel CAS
CAS เข้าสู่กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Intel หลังจากที่ Intel เข้าซื้อกิจการ Nevex Virtual Technologies ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพจากแคนาดาในเดือนสิงหาคม 2012 [ 4 ] Intel เปลี่ยนชื่อผลิตภัณฑ์ Nevex CacheWorks เป็น Intel Cache Acceleration Software พร้อมกับการเปิดตัวเวอร์ชัน 2.0 ในเดือนธันวาคม 2012 [ 5 ] Intel CAS มีให้เลือกใช้งาน 3 รูปแบบ ได้แก่ Windows Enterprise, Windows Workstation และ Linux [ 4 ]
CAS สำหรับ Windows เป็นแคชแบบไฟล์ที่รับรู้แอปพลิเคชันซึ่งสามารถปรับแต่งได้โดยผู้ดูแลระบบ โดยผสานรวมกับแคชบัฟเฟอร์ ของระบบปฏิบัติการ ทำให้เกิดสถาปัตยกรรมแคชแบบหลายระดับ[ 5 ] CAS ยังรับรู้ เทคโนโลยี เวอร์ชวลไลเซชัน บางอย่าง เช่นvMotionโดยรักษาแคช SSD ที่ใช้งานอยู่ระหว่างการย้าย VM [ 6 ]
CAS ทำงานร่วมกับผลิตภัณฑ์ SSD ระดับองค์กรของ Intel เช่น ไดรฟ์ SATA DC S3700 และอุปกรณ์ NVMe PCI Express DC P3700 รวมถึงอุปกรณ์แคชในSAN [ 4 ] Intel CAS สำหรับ Linux ประกอบด้วยโมดูลเคอร์เนลที่โหลดได้ซึ่งได้รับอนุญาตภายใต้ GPL จับคู่กับเครื่องมือการจัดการพื้นที่ผู้ใช้แบบปิดแหล่งที่มา เวอร์ชัน Linux รองรับCentOS , Red Hat Enterprise LinuxและSUSE Linux Enterprise Server [ 6 ] เวอร์ชัน Windows Enterprise รองรับWindows Server 2008 R2 SP1 และWindows Server 2012 R2 แบบ 64 บิต ในขณะที่เวอร์ชัน Windows Workstation รองรับ Windows 7, 8.1 และ 10 แบบ 64 บิต[ 4 ]
Dellได้ประกาศเปิดตัวเวอร์ชันเวิร์กสเตชันที่เรียกว่า CAS-W ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2556 ภายใต้ข้อตกลงพิเศษที่จะนำเสนอ CAS-W เฉพาะสำหรับเวิร์กสเตชันDell Precision เท่านั้น [ 7 ] [ 8 ]
การเปลี่ยนไปใช้ Open CAS
ในปี 2018 Intel ได้เปิดเผยซอร์สโค้ดเวอร์ชัน Linux ของ CAS และสร้างโครงการ Open CAS ขึ้นมา Open CAS Linux มีคุณสมบัติและความสามารถเหมือนกับ Intel CAS สำหรับ Linux รุ่นก่อนหน้า แต่มีการแจกจ่ายและใช้งานที่แตกต่างกัน ทั้ง Intel CAS สำหรับ Linux และ Intel CAS สำหรับ Windows (เวอร์ชันที่เป็นกรรมสิทธิ์) สิ้นสุดการสนับสนุนในปี 2023 Intel แนะนำให้ผู้ใช้เปลี่ยนไปใช้ Open CAS ซึ่งสามารถใช้งานได้โดยไม่มีค่าธรรมเนียมใบอนุญาต[ 9 ]
สถาปัตยกรรม
กรอบงาน CAS แบบเปิด (OCF)
หัวใจหลักของ Open CAS คือOpen CAS Framework ( OCF ) ซึ่งเป็นเมตาไลบรารีแคชบล็อกประสิทธิภาพสูงที่เขียนด้วยภาษา C OCF เป็นอิสระจากแพลตฟอร์มและระบบโดยสิ้นเชิง โดยเข้าถึง API ของระบบผ่านเลเยอร์ wrapper สภาพแวดล้อมที่ผู้ใช้จัดเตรียมไว้ ออกแบบมาเพื่อฝังลงในสแต็กซอฟต์แวร์อื่น ๆ แทนที่จะคอมไพล์เป็นไลบรารีแบบสแตนด์อโลน[ 10 ] [ 11 ]
OCF ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการสร้างการใช้งานอะแดปเตอร์สำหรับแพลตฟอร์มเฉพาะ อะแดปเตอร์หลักสองตัวคือ Open CAS Linux และอุปกรณ์บล็อก SPDK OCF [ 2 ]
เปิด CAS Linux
Open CAS Linuxมีอะแดปเตอร์เคอร์เนลสำหรับ OCF ซึ่งใช้โซลูชันการแคชที่สมบูรณ์สำหรับระบบปฏิบัติการ Linux โดยจะติดตั้งเป็นโมดูลเคอร์เนลในระบบปฏิบัติการ GNU/Linux ซึ่งเป็นโซลูชันการแคชที่โปร่งใสต่อผู้ใช้และแอปพลิเคชัน และไม่จำเป็นต้องย้ายพื้นที่จัดเก็บหรือเปลี่ยนแปลงแอปพลิเคชัน[ 3 ]
Open CAS Linux เร่งความเร็วแอปพลิเคชันโดยการแคชข้อมูลที่ใช้งานอยู่ ("ร้อน") จากอุปกรณ์บล็อกแบ็กเอนด์ที่ช้ากว่า (เช่น HDD หรือที่เก็บข้อมูลเครือข่าย) ไปยังสื่อแฟลชประสิทธิภาพสูงในพื้นที่ (เช่น NVMe SSD หรือIntel Optane SSD) โดยวางแคชให้ใกล้กับ CPU มากที่สุดเพื่อลดความหน่วงของที่เก็บข้อมูล[ 3 ]
การผสานรวม SPDK
Open CAS ยังมีอะแดปเตอร์ OCF สำหรับ Storage Performance Development Kit (SPDK) ซึ่งช่วยให้แอปพลิเคชันที่คำนึงถึงแคชประสิทธิภาพสูงที่สร้างด้วย SPDK สามารถทำงานได้ อุปกรณ์บล็อก OCF ของ SPDK เป็นอิสระจาก Open CAS Linux โดยใช้อะแดปเตอร์ประเภทที่แตกต่างกันในขณะที่ยังคงใช้แกน OCF ร่วมกัน[ 2 ]
คุณสมบัติ
โหมดแคช
Open CAS Linux รองรับโหมดแคชหลายโหมด: [ 3 ]
- การเขียนข้อมูล แบบ Write-through — ข้อมูลจะถูกเขียนพร้อมกันทั้งไปยังแคชและอุปกรณ์แบ็กเอนด์ ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของข้อมูล
- การเขียนข้อมูลกลับไปยัง แคช (Write-back ) — ข้อมูลจะถูกเขียนลงในแคชก่อน แล้วจึงถูกส่งไปยังอุปกรณ์แบ็กเอนด์ในภายหลัง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนข้อมูล
- Write-around — การเขียนข้อมูลจะข้ามแคชและส่งตรงไปยังอุปกรณ์แบ็กเอนด์ ป้องกันไม่ให้แคชสกปรกจากการทำงานที่เน้นการเขียนข้อมูลจำนวนมาก
- แบบเขียนอย่างเดียว — เฉพาะการดำเนินการเขียนเท่านั้นที่จะถูกแคชไว้
- การส่งผ่านโดยตรง — การรับส่งข้อมูลจะข้ามแคชไปโดยสิ้นเชิง ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการบำรุงรักษาหรือการวินิจฉัยปัญหา
การจำแนกประเภทอินพุต/เอาต์พุต
CAS รองรับการจำแนกและแบ่งชั้นภาระงาน ทำให้ผู้ดูแลระบบสามารถจัดหมวดหมู่ I/O ตามขนาดบล็อก ไฟล์ ไดเร็กทอรี/พาธ หรือเมตาเดตาเพื่อการปรับแต่งแคชที่ยืดหยุ่น[ 3 ]
การสนับสนุน Kubernetes
โครงการ Open CAS ประกอบด้วยไดรเวอร์ Container Storage Interface (CSI) (open-cas-csi) สำหรับการปรับใช้ Open CAS ใน สภาพแวดล้อม Kubernetesโดยใช้ Kernel Module Management Operator เพื่อจัดการการสร้างโมดูลเคอร์เนลในโหนดคลัสเตอร์[ 12 ]
Intel VROC Integrated Caching
Intel Virtual RAID on CPU (Intel VROC) ซึ่งเป็นโซลูชัน RAID แบบบูรณาการระดับองค์กรของ Intel สำหรับโปรเซสเซอร์Intel Xeon Scalable ประกอบด้วย VROC Integrated Cachingซึ่งเป็นเวอร์ชัน Open CAS ที่ได้รับการสนับสนุนและตรวจสอบแล้วในระดับองค์กร ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ VROC โดยรองรับการกำหนดค่า Intel Optane SSD เป็นเลเยอร์จัดเก็บข้อมูลแคชที่มีการป้องกัน RAID [ 13 ]คุณสมบัตินี้สิ้นสุดอายุการใช้งานในปี 2023 พร้อมกับผลิตภัณฑ์ Intel CAS ที่เป็นกรรมสิทธิ์
ประวัติเวอร์ชัน
การเผยแพร่ข้อมูล CAS ของ Intel
| เวอร์ชั่น | วันที่วางจำหน่าย |
|---|---|
| 1.0 (Nevex CacheWorks) | 2011 |
| 2.0 | กุมภาพันธ์ 2556 |
| 2.1 | พฤษภาคม 2556 |
| 2.5 | สิงหาคม 2556 |
| 2.6 | ธันวาคม 2556 |
| 2.7 | กรกฎาคม 2557 |
| 2.8 | ธันวาคม 2557 |
| 2.9 | มิถุนายน 2558 |
| 3.0 | ธันวาคม 2558 |
| 3.1 | พฤษภาคม 2559 |
| 3.5 | กรกฎาคม 2560 |
| 3.6 | พฤษภาคม 2561 |
| 3.7 | สิงหาคม 2561 |
| 3.8 | ธันวาคม 2018 |
เปิดใช้งาน CAS Linux เวอร์ชันหลัก
| เวอร์ชั่น | วันที่วางจำหน่าย | การเปลี่ยนแปลงที่น่าสนใจ |
|---|---|---|
| 19.3 | มีนาคม 2562 | การเปิดตัวโอเพนซอร์สครั้งแรก |
| 20.3 | มีนาคม 2563 | รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 5.5; ปรับปรุงการจำแนกประเภท I/O |
| 20.12 | ธันวาคม 2020 | รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 5.9; ปรับปรุงประสิทธิภาพ |
| 21.3 | มีนาคม 2564 | รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 5.11; การบัฟเฟอร์ข้อมูลเมตาแบบสองชั้นเพื่อความปลอดภัยในกรณีไฟฟ้าดับ |
| 21.6 | มิถุนายน 2564 | รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 5.13; สามารถกำหนดค่าเกณฑ์การโปรโมตเมื่อมีการตรวจพบได้ |
| 22.3 | เมษายน 2565 | เพิ่มโหมดสแตนด์บายแคช; รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 5.12; ลบการรองรับการเขียนแบบอะตอมิก |
| 22.6 | กรกฎาคม 2565 | รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 5.15; ปิดใช้งานตัวเลือกตัวล้างข้อมูล; วอลุ่มแบบคอมโพสิต |
| 24.9 | ตุลาคม 2567 | รองรับเคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 6.9; อินเทอร์เฟซ I/O แบบส่งต่อ; การรวมโมดูล; รองรับ ARM ใน OCF |
| 25.03 | เมษายน 2568 | การแนบ/ถอดแคช; เคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 6.14; รองรับไฟล์อุปกรณ์ Ceph |
| 25.12 | ธันวาคม 2025 | อัตราส่วนความสกปรกสูงสุดสำหรับ ALRU; เคอร์เนลเวอร์ชันสูงสุด 6.16 |
ดูเพิ่มเติม
- เทคโนโลยี Intel Smart Responseสำหรับคอมพิวเตอร์ระดับเดสก์ท็อป
- ระบบจัดลำดับชั้นอัตโนมัติของ Microsoft (Windows Server 2012 R2)
- Bcache — แคชระดับบล็อกของเคอร์เนลลินุกซ์
- dm-cache — ระบบแคชข้อมูลแบบ device-mapper สำหรับ Linux
ลิงก์ภายนอก
- เว็บไซต์โครงการเปิด CAS
- เปิด CAS Linux บน GitHub
- Open CAS Framework (OCF) บน GitHub
- หน้าผลิตภัณฑ์ Intel CAS