Salam Habr! Bu yazıda SATA SSD və NVMe SSD bərk cisim həlləri əsasında RAID massivlərini təşkil etməyə dəyər olub olmadığını sizə xəbər verəcəyik və bundan ciddi qazanc olacaqmı? Bunu etməyə imkan verən nəzarətçilərin növlərini və növlərini, eləcə də bu cür konfiqurasiyaların tətbiq dairəsini nəzərə alaraq bu məsələni araşdırmaq qərarına gəldik.
Bu və ya digər şəkildə, hər birimiz həyatımızda ən azı bir dəfə "RAID", "RAID-massivi", "RAID-nəzarətçi" kimi tərifləri eşitmişik, lakin çətin ki, buna ciddi əhəmiyyət vermişik, çünki bütün bunlar adi bir PC boyar üçün çətin Maraqlıdır. Ancaq hər kəs daxili sürücülərdən yüksək sürət və problemsiz işləmə istəyir. Axı, kompüterin aparatının nə qədər güclü olmasından asılı olmayaraq, kompüter və serverin birləşmiş performansına gəldikdə, sürücünün sürəti darboğaz olur.
Ənənəvi HDD-lər 1 TB və ya daha çox müqayisə edilə bilən tutumlu müasir NVMe SSD-lərlə əvəz olunana qədər bu, məhz belə idi. Əgər əvvəllər kompüterlərdə tez-tez SATA SSD + bir neçə tutumlu HDD birləşmələri var idisə, bu gün onlar başqa bir həll ilə əvəz olunmağa başlayır - NVMe SSD + bir neçə tutumlu SATA SSD. Əgər korporativ serverlər və “buludlar” haqqında danışsaq, bir çoxları SATA SSD-lərə uğurla keçiblər, çünki onlar adi “qalay qutulardan” daha sürətlidirlər və eyni vaxtda daha çox sayda I/O əməliyyatlarını emal edə bilirlər.
Bununla belə, sistemin nasazlıqlara qarşı dözümlülüyü hələ də kifayət qədər aşağı səviyyədədir: “Psixika Döyüşü”ndə olduğu kimi, müəyyən bir bərk vəziyyət sürücüsünün nə vaxt öləcəyini hətta bir həftəyə qədər dəqiqliklə proqnozlaşdıra bilmirik. HDD-lər tədricən "ölürsə", simptomları tutmağa və hərəkətə keçməyə imkan verirsə, SSD-lər dərhal və xəbərdarlıq etmədən "ölür". İndi bütün bunların niyə lazım olduğunu anlamağın vaxtıdır? SATA SSD və NVMe SSD bərk cisim həlləri əsasında RAID massivlərini təşkil etməyə dəyərmi və bundan ciddi qazanc olacaqmı?
Niyə RAID massivinə ehtiyacınız var?
"Massiv" sözü artıq onu yaratmaq üçün bir neçə sürücünün (HDD və SSD) istifadə edildiyini, RAID nəzarətçisindən istifadə edərək birləşdirildiyini və OS tərəfindən vahid məlumat yaddaşı kimi tanındığını nəzərdə tutur. RAID massivlərinin həll edə biləcəyi qlobal vəzifə məlumatlara giriş vaxtını minimuma endirmək, oxumaq/yazma sürətini və etibarlılığı artırmaqdır ki, bu da uğursuzluq halında tez bərpa olunma qabiliyyəti sayəsində əldə edilir. Yeri gəlmişkən, ev ehtiyat nüsxələri üçün RAID istifadə etmək heç də lazım deyil. Ancaq 24/7 daimi girişə ehtiyacınız olan öz ev serveriniz varsa, bu başqa məsələdir.
Ondan çox səviyyəli RAID massivləri var, onların hər biri istifadə olunan sürücülərin sayına görə fərqlənir və öz müsbət və mənfi cəhətlərinə malikdir: məsələn, RAID 0 səhvlərə dözümlülük olmadan yüksək performans əldə etməyə imkan verir, RAID 1 sizə imkan verir sürəti artırmadan məlumatları avtomatik olaraq əks etdirir və RAID 10 birləşdirir, yuxarıda göstərilən imkanları ehtiva edir. RAID 0 və 1 ən sadədir (çünki proqram hesablamaları tələb etmir) və nəticədə ən populyardır. Nəhayət, bu və ya digər RAID səviyyəsinin lehinə seçim disk massivinə təyin edilmiş vəzifələrdən və RAID nəzarətçisinin imkanlarından asılıdır.
Ev və korporativ RAID: fərq nədir?
İstənilən müasir biznesin əsasını şirkət serverlərində təhlükəsiz saxlanmalı olan böyük həcmli məlumat təşkil edir. Həm də yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, onlara 24/7 daimi giriş təmin edilməlidir. Aydındır ki, hardware ilə yanaşı, proqram təminatı hissəsi də vacibdir, lakin bu halda söhbət hələ də informasiyanın etibarlı saxlanmasını və işlənməsini təmin edən avadanlıqdan gedir. Avadanlıq ona verilən tapşırıqlara cavab vermirsə, heç bir proqram şirkəti məhv olmaqdan xilas edə bilməz.
Bu tapşırıqlar üçün hər hansı bir hardware istehsalçısı sözdə müəssisə cihazları təklif edir. Kingston SATA modelləri şəklində güclü bərk cisim həllərinə malikdir и , həmçinin məlumat mərkəzlərində və superkompüterlərdə istifadə üçün nəzərdə tutulmuş NVMe modelləri DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe və DCP-1000 PCI-e. Belə sürücülərin massivləri adətən aparat nəzarətçiləri ilə birlikdə istifadə olunur.
İstehlak bazarı üçün (yəni ev kompüterləri və NAS serverləri üçün) kimi sürücülər NVMe PCIe, lakin bu halda bir hardware nəzarətçisi almaq lazım deyil. Özünüzü atipik tapşırıqlar üçün (məsələn, dostlar üçün kiçik bir ev hostinqinə başlamaq) özünüz üçün ev serveri yığmağı planlaşdırmasanız, özünüzü ana plataya quraşdırılmış PC və ya NAS serveri ilə məhdudlaşdıra bilərsiniz. Bundan əlavə, ev RAID massivləri, bir qayda olaraq, iki, dörd və səkkiz cihaz (adətən SATA) ilə məhdudlaşaraq yüzlərlə və ya minlərlə sürücü tələb etmir.
RAID nəzarətçilərinin növləri və növləri
RAID massivlərinin tətbiqi prinsiplərinə əsaslanan üç növ RAID nəzarətçiləri var:
1. Massivlərin idarə edilməsinin CPU və DRAM-a düşdüyü proqram təminatı (yəni proqram kodu prosessorda icra olunur).
2. İnteqrasiya edilmiş, yəni PC və ya NAS serverinin ana platalarına quraşdırılmışdır.
3. Ana platalarda PCI/PCIe konnektorları üçün diskret genişləndirmə kartları olan aparat (modul).
Onların bir-birindən əsas fərqi nədir? Proqram təminatı RAID kontrollerləri performans və nasazlığa dözümlülük baxımından inteqrasiya olunmuş və aparat təminatlarından daha aşağıdır, lakin işləmək üçün xüsusi avadanlıq tələb etmir. Bununla belə, host sisteminin prosessorunun həm də hostda işləyən proqramların işinə mənfi təsir göstərmədən RAID proqramını işə salmaq üçün kifayət qədər güclü olmasını təmin etmək vacibdir. İnteqrasiya edilmiş kontrollerlər adətən öz keş yaddaşı ilə təchiz edilir və müəyyən miqdarda CPU resurslarından istifadə edirlər.
Lakin hardware olanların həm öz keş yaddaşı, həm də proqram alqoritmlərini yerinə yetirmək üçün daxili prosessoru var. Tipik olaraq, onlar sizə bütün növ RAID səviyyələrini həyata keçirməyə imkan verir və eyni anda bir neçə növ sürücünü dəstəkləyir. Məsələn, Broadcom-un müasir aparat kontrollerləri eyni vaxtda SATA, SAS və NVMe cihazlarını birləşdirə bilər ki, bu da serverləri təkmilləşdirərkən nəzarətçini dəyişməməyə imkan verir: xüsusən, SATA SSD-dən NVMe SSD-yə keçərkən nəzarətçiləri dəyişdirmək lazım deyil.
Əslində, bu qeyddə biz nəzarətçilərin özlərinin tipologiyasına gəlirik. Üç rejimlilər varsa, başqaları da olmalıdır? Bu halda bu sualın cavabı müsbət olacaq. Funksiyalarından və imkanlarından asılı olaraq RAID nəzarətçiləri bir neçə növə bölmək olar:
1. RAID funksiyalı adi kontrollerlər
Bütün iyerarxiyada bu, HDD və SSD-ni “0”, “1” və ya “0+1” səviyyəli RAID massivlərində birləşdirməyə imkan verən ən sadə nəzarətçidir. Bu, proqram təminatı səviyyəsində proqramlı şəkildə həyata keçirilir. Bununla belə, bu cür cihazları korporativ seqmentdə istifadə etmək çətin ki, tövsiyə oluna bilər, çünki onların keşi yoxdur və “5”, “3” səviyyəli massivləri dəstəkləmir və s. Ancaq giriş səviyyəli bir ev serveri üçün onlar olduqca uyğundur.
2. Digər RAID nəzarətçiləri ilə tandemdə işləyən nəzarətçilər
Bu tip nəzarətçi inteqrasiya olunmuş anakart nəzarətçiləri ilə birləşdirilə bilər. Bu, aşağıdakı prinsipə əsasən həyata keçirilir: diskret RAID nəzarətçisi "məntiqi" problemlərin həllinə diqqət yetirir və quraşdırılmış sürücülər arasında məlumat mübadiləsi funksiyalarını öz üzərinə götürür. Ancaq bir nüans var: belə nəzarətçilərin paralel işləməsi yalnız uyğun anakartlarda mümkündür, bu da onların tətbiq dairəsinin ciddi şəkildə məhdud olduğunu göstərir.
3. Müstəqil RAID nəzarətçiləri
Bu diskret həllər bortda korporativ səviyyəli serverlərlə işləmək üçün bütün lazımi çipləri ehtiva edir, öz BIOS-a, keş yaddaşa və səhvlərin sürətli korreksiyası və yoxlama məbləğinin hesablanması üçün prosessoruna malikdir. Bundan əlavə, onlar istehsal baxımından yüksək etibarlılıq standartlarına cavab verir və yüksək keyfiyyətli yaddaş modullarına malikdirlər.
4. Xarici RAID nəzarətçiləri
Yuxarıda sadalanan kontrollerlərin hamısının daxili olduğunu və anakartın PCIe konnektoru vasitəsilə güc aldığını təxmin etmək çətin deyil. Bu nə deməkdir? Və anakartın uğursuzluğu RAID massivinin işində səhvlərə və məlumat itkisinə səbəb ola bilər. Xarici nəzarətçilər bu anlaşılmazlıqdan azad olurlar, çünki onlar müstəqil enerji təchizatı ilə ayrıca bir qutuda yerləşdirilir. Etibarlılıq baxımından belə nəzarətçilər məlumatların saxlanmasının ən yüksək səviyyəsini təmin edir.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell və Cisco hazırda aparat RAID nəzarətçiləri təklif edən şirkətlərdən yalnız bir neçəsidir.
SAS/SATA/NVMe RAID kontrollerlərinin iş rejimləri
Üç rejimli HBA və RAID nəzarətçilərinin (və ya Tri-Rejim funksionallığı olan nəzarətçilərin) əsas məqsədi NVMe əsaslı aparat RAID yaratmaqdır. Broadcom-un 9400 seriyalı nəzarətçiləri bunu edə bilər: məsələn, . O, müstəqil RAID nəzarətçi növünə aiddir, dörd SFF-8643 konnektoru ilə təchiz olunub və Tri-Mode dəstəyi sayəsində SATA/SAS və NVMe sürücülərini eyni vaxtda birləşdirməyə imkan verir. Bundan əlavə, o, həm də bazarda ən çox enerjiyə qənaət edən kontrollerlərdən biridir (yalnız 17 Vatt enerji istehlak edir, 1,1 portun hər biri üçün 16 Vattdan azdır).
Qoşulma interfeysi 8 Gbit/s ötürmə qabiliyyətinə imkan verən PCI Express x3.1 64 versiyasıdır (PCI Express 2020 üçün nəzarətçilərin 4.0-ci ildə peyda olacağı gözlənilir). 16 portlu nəzarətçi 2 nüvəli çip üzərində qurulub və 72-bit DDR4-2133 SDRAM (4 GB), həmçinin 240-a qədər SATA/SAS diskini və ya 24-ə qədər NVMe cihazını qoşmaq imkanı. RAID massivlərinin təşkili baxımından “0”, “1”, “5” və “6”, həmçinin “10”, “50” və “60” səviyyələri dəstəklənir. Yeri gəlmişkən, yaddaş yaddaşı və 9400 seriyasındakı digər kontrollerlər isteğe bağlı CacheVault CVPM05 modulu ilə gərginlik nasazlığından qorunur.
Üç rejimli texnologiya SerDes məlumatların çevrilməsi funksiyasına əsaslanır: SAS/SATA interfeyslərində verilənlərin seriyalı təsvirinin PCIe NVMe-də paralel formaya çevrilməsi və əksinə. Yəni nəzarətçi üç növ saxlama qurğusundan hər hansı biri ilə problemsiz işləmək üçün sürət və protokolları müzakirə edir. Bu, məlumat mərkəzi infrastrukturlarının miqyasının qüsursuz şəkildə miqyasını təmin edir: istifadəçilər digər sistem konfiqurasiyalarında əhəmiyyətli dəyişikliklər etmədən NVMe-dən istifadə edə bilərlər.
Bununla belə, NVMe sürücüləri ilə konfiqurasiyaları planlaşdırarkən, NVMe həllərinin əlaqə üçün 4 PCIe zolağından istifadə etdiyini nəzərə almaq lazımdır, yəni hər bir sürücü SFF-8643 portlarının bütün xətlərindən istifadə edir. Məlum oldu ki, yalnız dörd NVMe sürücüsü birbaşa MegaRAID 9460-16i nəzarətçisinə qoşula bilər. Və ya eyni vaxtda səkkiz SAS sürücüsünü birləşdirərkən özünüzü iki NVMe həlli ilə məhdudlaşdırın (aşağıdakı əlaqə diaqramına baxın).
Şəkildə NVMe əlaqələri üçün “0” (C0 / Bağlayıcı 0) və “1” konnektorunun, həmçinin SAS birləşmələri üçün “2” və “3” birləşdiricilərinin istifadəsi göstərilir. Bu tənzimləmə tərsinə çevrilə bilər, lakin hər bir x4 NVMe sürücüsü bitişik zolaqlardan istifadə etməklə birləşdirilməlidir. Nəzarətçinin iş rejimləri UEFI mühitində işləyən StorCLI və ya İnsan İnterfeysi İnfrastrukturunun (HII) konfiqurasiya utilitləri vasitəsilə təyin edilir.
Standart rejim “PD64” profilidir (yalnız SAS/SATA-nı dəstəkləyir). Yuxarıda dediyimiz kimi, cəmi üç profil var: “Yalnız SAS/SATA rejimi” rejimi (PD240 / PD64 / PD 16), “Yalnız NVMe rejimi” (PCIe4) rejimi və bütün növ sürücülərin işlədiyi qarışıq rejim işləyə bilər: “PD64 -PCIe4” (64 NVMe sürücüsü ilə 4 fiziki və virtual disk üçün dəstək). Qarışıq rejimdə göstərilən profilin dəyəri “ProfileID=13” olmalıdır. Yeri gəlmişkən, seçilmiş profil əsas profil kimi saxlanılır və Zavod parametrlərini təyin edin əmri ilə zavod parametrlərinə qayıtdıqda belə sıfırlanmır. Yalnız əl ilə dəyişdirilə bilər.
SSD-də RAID massivi yaratmağa dəyərmi?
Beləliklə, biz artıq başa düşdük ki, RAID massivləri yüksək performansın açarıdır. Bəs ev və korporativ istifadə üçün SSD-lərdən RAID qurmağa dəyərmi? Bir çox skeptiklər deyirlər ki, sürət artımı NVMe sürücülərinə sərf edəcək qədər əhəmiyyətli deyil. Amma bu həqiqətən belədirmi? Çətinliklə. RAID-də (həm evdə, həm də müəssisə səviyyəsində) SSD-lərdən istifadə üçün ən böyük məhdudiyyət sadəcə qiymət ola bilər. Nə demək olarsa, HDD-də bir gigabayt yerin qiyməti daha ucuzdur.
SSD massivi yaratmaq üçün çoxlu bərk vəziyyətli “sürücüləri” RAID nəzarətçisinə qoşmaq müəyyən konfiqurasiyalarda performansa böyük təsir göstərə bilər. Bununla birlikdə, maksimum performansın RAID nəzarətçisinin özünün ötürmə qabiliyyəti ilə məhdudlaşdığını unutmayın. Ən yaxşı performansı təklif edən RAID səviyyəsi RAID 0-dır.
Məlumatları sabit bloklara bölmək və onları bərk vəziyyətdə saxlama üsulundan istifadə edən iki SSD ilə adi RAID 0, tək bir SSD ilə müqayisədə ikiqat performansla nəticələnəcəkdir. Bununla belə, dörd SSD ilə RAID 0 massivi artıq massivdəki ən yavaş SSD-dən dörd dəfə daha sürətli olacaq (RAID SSD nəzarətçi səviyyəsində bant genişliyi məhdudiyyətindən asılı olaraq).
Sadə hesaba əsaslansaq, SATA SSD ənənəvi SATA HDD-dən təxminən 3 dəfə sürətlidir. NVMe həlləri daha səmərəlidir - 10 dəfə və ya daha çox. Sıfır səviyyəli RAID-də iki sabit disk ikiqat performans göstərərək onu 50% artırarsa, iki SATA SSD 6 dəfə, iki NVMe SSD isə 20 dəfə daha sürətli olacaq. Xüsusilə, tək Kingston KC2000 NVMe PCIe sürücüsü RAID 3200 formatında təsirli 0 GB/s-ə çatan 6 MB/s-ə qədər ardıcıl oxuma və yazma sürətinə nail ola bilər. Və 4 KB ölçülü təsadüfi blokların oxuma/yazma sürəti 350 IOPS-dən 000 IOPS-ə çevriləcək. Lakin... eyni zamanda, “sıfır” RAID bizə artıqlığı təmin etmir.
Demək olar ki, ev mühitlərində saxlama ehtiyatının çoxluğu adətən tələb olunmur, buna görə də SSD-lər üçün ən uyğun RAID konfiqurasiyası həqiqətən RAID 0-a çevrilir. Bu, Intel Optane əsaslı texnologiyalardan istifadəyə alternativ olaraq əhəmiyyətli performans təkmilləşdirmələri əldə etməyin etibarlı yoludur. SSD-lər. Ancaq SSD həllərinin ən populyar RAID növlərində (“1”, “5”, “10”, “50”) necə davranması barədə növbəti məqaləmizdə danışacağıq.
Bu məqalə Broadcom-dakı həmkarlarımızın dəstəyi ilə hazırlanıb, onlar idarəedicilərini Kingston mühəndislərinə müəssisə səviyyəli SATA/SAS/NVMe diskləri ilə sınaqdan keçirmək üçün təqdim edirlər. Bu mehriban simbioz sayəsində müştərilər istehsaldan HBA və RAID nəzarətçiləri ilə Kingston disklərinin etibarlılığına və dayanıqlığına şübhə etməməlidirlər. .
Kingston məhsulları haqqında ətraflı məlumat üçün müraciət edin şirkəti.
Mənbə: www.habr.com