Hello Habr! Niini nga artikulo isulti namo kanimo kung angay ba ang pag-organisar sa mga arrays sa RAID base sa solid-state nga mga solusyon nga SATA SSD ug NVMe SSD, ug aduna bay seryoso nga ganansya gikan niini? Nakahukom kami nga tan-awon kini nga isyu pinaagi sa pagkonsiderar sa mga tipo ug tipo sa mga controller nga nagtugot niini nga mahimo, ingon man ang sakup sa paggamit sa ingon nga mga pag-configure.
Sa usa ka paagi o sa lain, matag usa kanato labing menos kausa sa atong kinabuhi nakadungog sa mga kahulugan sama sa "RAID", "RAID-array", "RAID-controller", apan dili tingali nga gihatagan naton kini ug seryoso nga importansya, tungod kay kining tanan dili tingali alang sa usa ka ordinaryo nga PC boyar Interesting. Apan gusto sa tanan ang taas nga tulin gikan sa internal nga mga drive ug walay problema nga operasyon. Human sa tanan, bisan unsa pa ka gamhanan ang hardware sa kompyuter, ang katulin sa drive mahimong usa ka bottleneck kon bahin sa hiniusang performance sa PC ug server.
Mao gyud kini ang nahitabo hangtod ang mga tradisyonal nga HDD gipulihan sa mga modernong NVMe SSD nga adunay parehas nga kapasidad nga 1 TB o labaw pa. Ug kung sa sayo pa sa mga PC adunay kanunay nga mga kombinasyon sa SATA SSD + usa ka pares nga mga capacious HDDs, karon nagsugod na sila nga mapulihan sa lain nga solusyon - NVMe SSD + usa ka pares nga mga capacious SATA SSDs. Kung maghisgot kita bahin sa mga server sa korporasyon ug "mga panganod," daghan na ang malampuson nga mibalhin sa SATA SSDs, tungod lang kay mas paspas sila kaysa sa naandan nga "mga lata" ug makahimo sa pagproseso sa daghang mga operasyon sa I / O nga dungan.
Bisan pa, ang pagtugot sa sayup sa sistema anaa pa sa usa ka medyo ubos nga lebel: dili kita, sama sa "Battle of Psychics," makatagna nga adunay katukma bisan hangtod sa usa ka semana kung ang usa ka partikular nga solid-state drive mamatay. Ug kung ang mga HDD anam-anam nga "mamatay", nga gitugotan ka nga makuha ang mga sintomas ug molihok, nan ang mga SSD "mamatay" dayon ug walaβy pasidaan. Ug karon na ang panahon aron mahibal-an kung ngano nga kini tanan gikinahanglan? Takus ba ang pag-organisar sa mga arrays sa RAID base sa solid-state nga mga solusyon nga SATA SSD ug NVMe SSD, ug aduna bay seryoso nga ganansya gikan niini?
Ngano nga kinahanglan nimo ang RAID array?
Ang mismong pulong nga "array" nagpasabot na nga daghang mga drive (HDD ug SSD) ang gigamit sa paghimo niini, nga gihiusa gamit ang RAID controller ug giila sa OS isip usa ka storage data. Ang global nga buluhaton nga masulbad sa RAID arrays mao ang pagminus sa oras sa pag-access sa datos, pagdugang sa katulin sa pagbasa / pagsulat ug kasaligan, nga nakab-ot salamat sa katakus nga dali nga mabawi kung adunay kapakyasan. Pinaagi sa dalan, dili kinahanglan nga gamiton ang RAID alang sa pag-backup sa balay. Apan kung adunay ka kaugalingon nga server sa balay, diin kinahanglan nimo ang kanunay nga pag-access 24/7, lahi kana nga butang.
Adunay sobra sa usa ka dosena nga lebel sa RAID arrays, nga ang matag usa lahi sa gidaghanon sa mga drive nga gigamit niini ug adunay kaugalingon nga mga bentaha ug disbentaha: pananglitan, ang RAID 0 nagtugot kanimo nga makakuha og taas nga pasundayag nga walaβy pagtugot sa sayup, ang RAID 1 nagtugot kanimo nga awtomatik nga salamin ang data nga walaβy pagtaas sa katulin, ug ang RAID 10 naghiusa naglangkob sa mga posibilidad sa ibabaw. Ang RAID 0 ug 1 mao ang pinakasimple (tungod kay wala sila magkinahanglan og mga kalkulasyon sa software) ug, isip resulta, ang labing popular. Sa katapusan, ang pagpili nga pabor sa usa o lain nga lebel sa RAID nagdepende sa mga buluhaton nga gi-assign sa disk array ug sa mga kapabilidad sa RAID controller.
Home ug corporate RAID: unsa ang kalainan?
Ang sukaranan sa bisan unsang modernong negosyo mao ang daghang mga volume sa datos nga kinahanglan nga luwas nga gitipigan sa mga server sa kompanya. Ug usab, ingon sa among nahibal-an sa ibabaw, kinahanglan sila hatagan kanunay nga pag-access 24/7. Tin-aw nga, uban sa hardware, ang software nga bahin importante usab, apan sa niini nga kaso kita sa gihapon sa paghisgot mahitungod sa mga ekipo nga nagsiguro sa kasaligan nga pagtipig ug pagproseso sa impormasyon. Walaβy software nga makaluwas sa usa ka kompanya gikan sa pagkaguba kung ang hardware dili makatagbo sa mga buluhaton nga gihatag niini.
Alang sa kini nga mga buluhaton, ang bisan unsang tiggama sa hardware nagtanyag sa gitawag nga mga aparato sa negosyo. Ang Kingston adunay kusgan nga solid-state nga mga solusyon sa porma sa mga modelo sa SATA ΠΈ , ingon man ang mga modelo sa NVMe DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe ug DCP-1000 PCI-e, gituyo alang sa paggamit sa mga sentro sa datos ug mga supercomputer. Ang mga han-ay sa ingon nga mga drive kasagarang gigamit kauban sa mga controller sa hardware.
Alang sa merkado sa konsyumer (kana mao, alang sa mga PC sa balay ug mga server sa NAS), mga drive sama sa NVMe PCIe, apan sa kini nga kaso dili kinahanglan nga mopalit usa ka hardware controller. Mahimo nimong limitahan ang imong kaugalingon sa usa ka PC o NAS server nga gitukod sa motherboard, gawas kung siyempre nagplano ka nga mag-assemble sa usa ka home server sa imong kaugalingon alang sa dili tipikal nga mga buluhaton (nagsugod sa usa ka gamay nga pag-host sa balay alang sa mga higala, pananglitan). Dugang pa, ang home RAID arrays, ingon nga usa ka lagda, wala magkinahanglan og gatusan o liboan nga mga drive, nga limitado sa duha, upat ug walo ka mga himan (kasagaran SATA).
Mga tipo ug tipo sa RAID controllers
Adunay tulo ka matang sa RAID controllers base sa mga prinsipyo sa pagpatuman sa RAID arrays:
1. Software, diin ang pagdumala sa array nahulog sa CPU ug DRAM (nga mao, ang program code gipatuman sa processor).
2. Integrated, nga mao, gitukod ngadto sa motherboards sa usa ka PC o NAS server.
3. Hardware (modular), nga discrete expansion cards para sa PCI/PCIe connectors sa motherboards.
Unsa ang ilang sukaranan nga kalainan sa usag usa? Ang software RAID controllers mas ubos kay sa integrated ug hardware sa mga termino sa performance ug fault tolerance, apan wala magkinahanglan og espesyal nga ekipo aron makalihok. Bisan pa, hinungdanon nga masiguro nga ang processor sa host system adunay igo nga gahum aron mapadagan ang software sa RAID nga walaβy negatibo nga epekto sa paghimo sa mga aplikasyon nga nagdagan usab sa host. Ang mga integrated controller kasagaran adunay gamit sa ilang kaugalingon nga cache memory ug naggamit sa usa ka piho nga kantidad sa mga kapanguhaan sa CPU.
Apan ang mga hardware adunay ilang kaugalingon nga memorya sa cache ug usa ka built-in nga processor alang sa pagpatuman sa mga algorithm sa software. Kasagaran, gitugotan ka nila nga ipatuman ang tanan nga mga lahi sa lebel sa RAID ug suportahan ang daghang mga lahi sa mga drive sa usa ka higayon. Pananglitan, ang modernong hardware controllers gikan sa Broadcom mahimong dungan nga magkonektar sa SATA, SAS ug NVMe nga mga device, nga nagtugot kanimo nga dili usbon ang controller kung mag-upgrade sa mga server: ilabi na, sa pagbalhin gikan sa SATA SSD ngadto sa NVMe SSD, ang mga controllers dili kinahanglan nga usbon.
Sa tinuud, sa kini nga nota moabut kami sa tipolohiya sa mga tigkontrol mismo. Kung adunay mga three-mode, kinahanglan ba nga adunay uban pa? Niini nga kaso, ang tubag niini nga pangutana anaa sa positibo. Depende sa mga gimbuhaton ug kapabilidad, ang mga tigkontrol sa RAID mahimong bahinon sa daghang mga tipo:
1. Ordinaryo nga mga controller nga adunay RAID function
Sa tibuok nga hierarchy, kini ang pinakasimple nga controller nga nagtugot kanimo sa paghiusa sa HDD ug SSD ngadto sa RAID arrays sa lebel nga "0", "1" o "0 + 1". Gipatuman kini nga programmatically sa lebel sa firmware. Bisan pa, ang ingon nga mga aparato halos dili irekomenda alang sa paggamit sa bahin sa korporasyon, tungod kay wala sila usa ka cache ug wala nagsuporta sa mga arrays sa lebel nga "5", "3", ug uban pa. Apan alang sa usa ka entry-level nga home server sila angayan.
2. Mga tigkontrol nga nagtrabaho kauban ang ubang mga tigkontrol sa RAID
Kini nga matang sa controller mahimong ipares sa integrated motherboard controllers. Gipatuman kini sumala sa mosunod nga prinsipyo: ang usa ka discrete RAID controller nag-atiman sa pagsulbad sa "lohikal" nga mga problema, ug ang built-in nga usa nagkuha sa mga gimbuhaton sa data exchange tali sa mga drive. Apan adunay usa ka nuance: ang parallel nga operasyon sa maong mga controller posible lamang sa compatible motherboards, nga nagpasabot nga ang ilang sakup sa aplikasyon seryoso nga limitado.
3. Standalone RAID controllers
Kini nga mga discrete nga mga solusyon naglangkob sa tanan nga gikinahanglan nga mga chips sa pagtrabaho uban sa enterprise-class nga mga server, nga adunay ilang kaugalingon nga BIOS, cache memory ug processor alang sa paspas nga pagtul-id sa sayop ug checksum kalkulasyon. Dugang pa, nakab-ot nila ang taas nga mga sumbanan sa kasaligan sa mga termino sa paghimo ug adunay taas nga kalidad nga mga module sa memorya.
4. External RAID controllers
Dili lisud ang pagtag-an nga ang tanan nga mga controller nga gilista sa ibabaw kay internal ug makadawat og gahum pinaagi sa PCIe connector sa motherboard. Unsay buot ipasabot niini? Ug kana nga kapakyasan sa motherboard mahimong mosangpot sa mga sayup sa operasyon sa RAID array ug pagkawala sa datos. Ang mga eksternal nga controller gibuhian gikan niini nga dili pagsinabtanay, tungod kay kini gibutang sa usa ka bulag nga kaso nga adunay usa ka independente nga suplay sa kuryente. Sa termino sa pagkakasaligan, ang ingon nga mga controller naghatag sa labing taas nga lebel sa pagtipig sa datos.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell ug Cisco pipila lang sa mga kompanya nga karon nagtanyag sa hardware RAID controllers.
Operating mode sa RAID controllers SAS/SATA/NVMe
Ang nag-unang katuyoan sa tri-mode HBA ug RAID controllers (o controllers nga adunay Tri-Mode functionality) mao ang paghimo sa NVMe-based hardware RAID. Ang 9400 series controllers sa Broadcom makahimo niini: pananglitan, . Kini iya sa usa ka independenteng tipo sa RAID controller, adunay upat ka SFF-8643 connectors ug, salamat sa Tri-Mode nga suporta, nagtugot kanimo sa pagkonektar sa SATA/SAS ug NVMe drive nga dungan. Dugang pa, usa usab kini sa labing kusog nga pagkontrol sa enerhiya sa merkado (nagkonsumo lamang sa 17 Watts nga enerhiya, nga adunay ubos sa 1,1 Watts alang sa matag usa sa 16 nga mga pantalan).
Ang interface sa koneksyon mao ang PCI Express x8 nga bersyon 3.1, nga nagtugot alang sa usa ka throughput nga 64 Gbit/s (mga controller alang sa PCI Express 2020 gilauman nga makita sa 4.0). Ang 16-port controller gibase sa 2-core chip ug 72-bit DDR4-2133 SDRAM (4 GB), ingon man ang abilidad sa pagkonektar hangtod sa 240 SATA/SAS drive, o hangtod sa 24 NVMe nga mga aparato. Sa mga termino sa pag-organisar sa RAID arrays, ang lebel "0", "1", "5" ug "6", ingon man ang "10", "50" ug "60" gisuportahan. Pinaagi sa dalan, cache memory ug uban pang mga controller sa 9400 series gipanalipdan gikan sa boltahe kapakyasan pinaagi sa opsyonal nga CacheVault CVPM05 module.
Ang three-mode nga teknolohiya gibase sa SerDes data conversion function: pag-convert sa serial representation sa data sa SAS/SATA interfaces ngadto sa parallel form sa PCIe NVMe ug vice versa. Sa ato pa, ang tigdumala nakigsabot sa mga katulin ug mga protocol aron molihok nga hapsay sa bisan unsang tulo nga klase sa mga aparato sa pagtipig. Naghatag kini usa ka seamless nga paagi sa pagsukod sa mga imprastraktura sa data center: ang mga tiggamit makagamit sa NVMe nga wala maghimo hinungdanon nga pagbag-o sa ubang mga pag-configure sa sistema.
Bisan pa, kung nagplano sa mga pag-configure sa mga NVMe drive, angay nga hunahunaon nga ang mga solusyon sa NVMe naggamit sa 4 nga mga linya sa PCIe aron makonekta, nga nagpasabut nga ang matag drive naggamit sa tanan nga mga linya sa SFF-8643 nga mga pantalan. Kini nahimo nga upat lamang ka NVMe drive ang mahimong direktang konektado sa MegaRAID 9460-16i controller. O limitahan ang imong kaugalingon sa duha ka solusyon sa NVMe samtang dungan nga nagkonektar sa walo ka SAS drive (tan-awa ang diagram sa koneksyon sa ubos).
Ang numero nagpakita sa paggamit sa connector "0" (C0 / Connector 0) ug connector "1" alang sa NVMe koneksyon, ingon man usab sa connectors "2" ug "3" alang sa SAS koneksyon. Kini nga kahikayan mahimong balihon, apan ang matag x4 NVMe drive kinahanglan nga konektado gamit ang kasikbit nga mga agianan. Ang controller operating modes gitakda pinaagi sa StorCLI o Human Interface Infrastructure (HII) configuration utilities, nga naglihok sa UEFI environment.
Ang default mode mao ang "PD64" profile (nagsuporta lamang sa SAS/SATA). Sama sa giingon na namo sa ibabaw, adunay tulo ka mga profile sa kinatibuk-an: ang "SAS/SATA only mode" mode (PD240 / PD64 / PD 16), ang "NVMe only mode" (PCIe4) mode ug usa ka mixed mode diin ang tanang matang sa drive mahimong molihok: "PD64 -PCIe4" (suporta alang sa 64 pisikal ug virtual nga mga disk nga adunay 4 NVMe drive). Sa mixed mode, ang bili sa gipiho nga profile kinahanglan nga "ProfileID=13". Pinaagi sa dalan, ang pinili nga profile gitipigan ingon nga master ug wala i-reset bisan kung mobalik sa mga setting sa pabrika pinaagi sa Set Factory Defaults nga mando. Mahimo lamang kini usbon sa kamut.
Takus ba ang paghimo og RAID array sa SSD?
Busa, nasabtan na namo nga ang RAID arrays mao ang yawe sa taas nga performance. Apan angayan ba ang pagtukod sa RAID gikan sa mga SSD alang sa paggamit sa balay ug korporasyon? Daghang mga maduhaduhaon ang nag-ingon nga ang pagtaas sa katulin dili kaayo hinungdanon sa pag-splurge sa NVMe drive. Apan tinuod ba kini? Halos dili. Ang pinakadako nga limitasyon sa paggamit sa mga SSD sa RAID (sa balay ug sa lebel sa negosyo) mahimong ang presyo. Bisan unsa ang isulti sa usa, ang gasto sa usa ka gigabyte nga wanang sa usa ka HDD labi ka barato.
Ang pagkonektar sa daghang solid state nga "drive" ngadto sa RAID controller aron makahimo og SSD array mahimong adunay dako nga epekto sa performance sa pipila ka mga configuration. Bisan pa, ayaw kalimti nga ang labing kadaghan nga pasundayag limitado sa throughput sa RAID controller mismo. Ang lebel sa RAID nga nagtanyag sa labing kaayo nga pasundayag mao ang RAID 0.
Ang usa ka naandan nga RAID 0 nga adunay duha ka SSD, nga naggamit usa ka pamaagi sa pagbahin sa datos sa mga naayos nga bloke ug pagtangtang niini sa solidong pagtipig sa estado, moresulta sa doble nga pasundayag kung itandi sa usa ka SSD. Apan, ang RAID 0 array nga adunay upat ka SSD mahimong upat ka pilo nga mas paspas kay sa pinakahinay nga SSD sa array (depende sa bandwidth limit sa RAID SSD controller level).
Base sa simple nga aritmetika, ang SATA SSD maoy mga 3 ka beses nga mas paspas kay sa tradisyonal nga SATA HDD. Ang mga solusyon sa NVMe labi ka episyente - 10 ka beses o daghan pa. Kung ang duha ka hard drive sa zero-level RAID nagpakita nga doble ang pasundayag, nagdugang kini sa 50%, duha ka SATA SSD ang 6 ka beses nga mas paspas, ug ang duha ka NVMe SSD mahimong 20 ka beses nga mas paspas. Sa partikular, ang usa ka Kingston KC2000 NVMe PCIe drive mahimong makab-ot ang sunud-sunod nga pagbasa ug pagsulat nga katulin hangtod sa 3200 MB / s, nga sa RAID 0 nga format makaabut sa usa ka impresibo nga 6 GB / s. Ug ang katulin sa pagbasa/pagsulat sa mga random block nga 4 KB ang gidak-on moliko gikan sa 350 IOPS ngadto sa 000 IOPS. Apan ... sa samang higayon, ang "zero" RAID wala maghatag kanato og redundancy.
Mahimong isulti nga sa mga palibot sa balay, ang pag-usab sa pagtipig kasagaran dili kinahanglan, mao nga ang labing angay nga pag-configure sa RAID alang sa mga SSD mahimo gyud nga RAID 0. Kini usa ka kasaligan nga paagi aron makakuha mga hinungdanon nga pag-uswag sa pasundayag ingon usa ka alternatibo sa paggamit sa mga teknolohiya sama sa Intel Optane-based. Mga SSD. Apan hisgutan namon kung giunsa ang mga solusyon sa SSD molihok sa labing inila nga mga tipo sa RAID ("1", "5", "10", "50") sa among sunod nga artikulo.
Ang kini nga artikulo giandam uban ang suporta sa among mga kauban sa Broadcom, nga naghatag sa ilang mga controller sa mga inhenyero sa Kingston alang sa pagsulay sa mga drive nga SATA/SAS/NVMe nga klase sa negosyo. Salamat sa kini nga mahigalaon nga symbiosis, ang mga kostumer dili kinahanglan nga magduhaduha sa pagkakasaligan ug kalig-on sa Kingston drive nga adunay HBA ug RAID controllers gikan sa produksiyon. .
Alang sa dugang nga kasayuran bahin sa mga produkto sa Kingston, palihug bisitaha ang kompanya.
Source: www.habr.com