Helo Habr! Yn yr erthygl hon byddwn yn dweud wrthych a yw'n werth trefnu araeau RAID yn seiliedig ar atebion cyflwr solet SATA SSD a NVMe SSD, ac a fydd elw difrifol o hyn? Penderfynasom ymchwilio i'r mater hwn trwy ystyried y mathau a'r mathau o reolwyr sy'n caniatáu i hyn gael ei wneud, yn ogystal â chwmpas cymhwyso ffurfweddiadau o'r fath.
Un ffordd neu'r llall, clywodd pob un ohonom o leiaf unwaith yn ein bywydau ddiffiniadau o'r fath fel "RAID", "RAID-array", "RAID-controller", ond mae'n annhebygol ein bod yn rhoi pwys mawr ar hyn, oherwydd dyma'r cyfan. annhebygol ar gyfer PC boyar arferol Diddorol. Ond mae pawb eisiau cyflymder uchel o yriannau mewnol a gweithrediad di-drafferth. Wedi'r cyfan, ni waeth pa mor bwerus yw caledwedd y cyfrifiadur, mae cyflymder y gyriant yn dod yn dagfa o ran perfformiad cyfun y PC a'r gweinydd.
Roedd hyn yn union yn wir nes i HDDs traddodiadol gael eu disodli gan NVMe SSDs modern gyda galluoedd tebyg o 1 TB neu fwy. Ac os yn gynharach mewn cyfrifiaduron personol roedd cyfuniadau yn aml o SATA SSD + cwpl o HDDs capacious, heddiw maent yn dechrau cael eu disodli gan ateb arall - NVMe SSD + cwpl o SSDs SATA capacious. Os byddwn yn siarad am weinyddion corfforaethol a “chymylau,” mae llawer eisoes wedi symud yn llwyddiannus i SATA SSDs, dim ond oherwydd eu bod yn gyflymach na “chaniau tun” confensiynol ac yn gallu prosesu nifer fwy o weithrediadau I / O ar yr un pryd.
Fodd bynnag, mae goddefgarwch namau yn y system yn dal i fod ar lefel weddol isel: ni allwn, fel ym “Brwydr Seicig,” ragweld yn gywir hyd yn oed hyd at wythnos pan fydd gyriant cyflwr solet penodol yn marw. Ac os bydd HDDs yn “marw” yn raddol, gan ganiatáu ichi ddal y symptomau a gweithredu, yna mae SSDs yn “marw” ar unwaith a heb rybudd. A nawr yw'r amser i ddarganfod pam mae angen hyn i gyd o gwbl? A yw'n werth trefnu araeau RAID yn seiliedig ar atebion cyflwr solet SATA SSD a NVMe SSD, ac a fydd elw difrifol o hyn?
Pam mae angen amrywiaeth RAID arnoch chi?
Mae'r union air “arae” eisoes yn awgrymu bod sawl gyriant (HDD ac SSD) yn cael eu defnyddio i'w greu, sy'n cael eu cyfuno gan ddefnyddio rheolydd RAID a'u cydnabod gan yr OS fel storfa ddata sengl. Y dasg fyd-eang y gall araeau RAID ei datrys yw lleihau amser mynediad data, cynyddu cyflymder darllen/ysgrifennu a dibynadwyedd, a gyflawnir diolch i'r gallu i adfer yn gyflym os bydd methiant. Gyda llaw, nid oes angen defnyddio RAID ar gyfer copïau wrth gefn cartref o gwbl. Ond os oes gennych chi'ch gweinydd cartref eich hun, y mae angen mynediad cyson ato 24/7, mae hynny'n fater gwahanol.
Mae yna dros ddwsin o lefelau o araeau RAID, ac mae pob un ohonynt yn wahanol yn nifer y gyriannau a ddefnyddir ynddo ac mae ganddo ei fanteision a'i anfanteision ei hun: er enghraifft, mae RAID 0 yn caniatáu ichi gael perfformiad uchel heb oddef diffygion, mae RAID 1 yn caniatáu ichi yn adlewyrchu data yn awtomatig heb gyflymder cynyddol, ac mae RAID 10 yn cyfuno yn cynnwys posibiliadau'r uchod. RAID 0 ac 1 yw'r rhai symlaf (gan nad oes angen cyfrifiadau meddalwedd arnynt) ac, o ganlyniad, y mwyaf poblogaidd. Yn y pen draw, mae'r dewis o blaid un neu lefel RAID arall yn dibynnu ar y tasgau a neilltuwyd i'r gyfres ddisg a galluoedd y rheolydd RAID.
RAID cartref a chorfforaethol: beth yw'r gwahaniaeth?
Sail unrhyw fusnes modern yw llawer iawn o ddata y mae'n rhaid ei storio'n ddiogel ar weinyddion cwmni. A hefyd, fel y nodwyd uchod, rhaid darparu mynediad cyson iddynt 24/7. Mae'n amlwg, ynghyd â'r caledwedd, bod y rhan feddalwedd hefyd yn bwysig, ond yn yr achos hwn rydym yn dal i siarad am offer sy'n sicrhau storio a phrosesu gwybodaeth yn ddibynadwy. Ni fydd unrhyw feddalwedd yn arbed cwmni rhag cael ei ddifetha os nad yw'r caledwedd yn bodloni'r tasgau a neilltuwyd iddo.
Ar gyfer y tasgau hyn, mae unrhyw wneuthurwr caledwedd yn cynnig dyfeisiau menter fel y'u gelwir. Mae gan Kingston atebion cyflwr solet pwerus ar ffurf modelau SATA и , yn ogystal â modelau NVMe DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe a DCP-1000 PCI-e, y bwriedir eu defnyddio mewn canolfannau data ac uwchgyfrifiaduron. Defnyddir araeau o yriannau o'r fath fel arfer ar y cyd â rheolwyr caledwedd.
Ar gyfer y farchnad defnyddwyr (hynny yw, ar gyfer cyfrifiaduron cartref a gweinyddwyr NAS), gyriannau megis NVMe PCIe, ond yn yr achos hwn nid oes angen prynu rheolydd caledwedd. Gallwch gyfyngu'ch hun i gyfrifiadur personol neu weinydd NAS sydd wedi'i gynnwys yn y famfwrdd, oni bai wrth gwrs eich bod chi'n bwriadu cydosod gweinydd cartref eich hun ar gyfer tasgau annodweddiadol (gan ddechrau cynnal cartref bach i ffrindiau, er enghraifft). Yn ogystal, nid oes angen cannoedd neu filoedd o yriannau ar araeau RAID cartref, fel rheol, sy'n gyfyngedig i ddau, pedwar ac wyth dyfais (SATA fel arfer).
Mathau a mathau o reolwyr RAID
Mae tri math o reolwyr RAID yn seiliedig ar egwyddorion gweithredu araeau RAID:
1. Meddalwedd, lle mae rheoli arae yn disgyn ar y CPU a DRAM (hynny yw, mae cod rhaglen yn cael ei weithredu ar y prosesydd).
2. Integredig, hynny yw, wedi'i adeiladu i mewn i famfyrddau gweinydd PC neu NAS.
3. Caledwedd (modiwlar), sef cardiau ehangu arwahanol ar gyfer cysylltwyr PCI/PCIe ar famfyrddau.
Beth yw eu gwahaniaeth sylfaenol oddi wrth ei gilydd? Mae rheolwyr RAID meddalwedd yn israddol i rai integredig a chaledwedd o ran perfformiad a goddefgarwch namau, ond nid oes angen offer arbennig arnynt i weithredu. Fodd bynnag, mae'n bwysig sicrhau bod prosesydd y system westeiwr yn ddigon pwerus i redeg y feddalwedd RAID heb effeithio'n negyddol ar berfformiad cymwysiadau sydd hefyd yn rhedeg ar y gwesteiwr. Mae rheolwyr integredig fel arfer yn meddu ar eu cof storfa eu hunain ac yn defnyddio rhywfaint o adnoddau CPU.
Ond mae gan rai caledwedd eu cof storfa eu hunain a phrosesydd adeiledig ar gyfer gweithredu algorithmau meddalwedd. Yn nodweddiadol, maent yn caniatáu ichi weithredu pob math o lefelau RAID a chefnogi sawl math o yriannau ar unwaith. Er enghraifft, gall rheolwyr caledwedd modern o Broadcom gysylltu dyfeisiau SATA, SAS a NVMe ar yr un pryd, sy'n eich galluogi i beidio â newid y rheolydd wrth uwchraddio gweinyddwyr: yn benodol, wrth symud o SATA SSD i NVMe SSD, nid oes rhaid newid rheolwyr.
Mewn gwirionedd, ar y nodyn hwn rydym yn dod at deipoleg y rheolwyr eu hunain. Os oes rhai tri modd, a ddylai fod rhai eraill? Yn yr achos hwn, bydd yr ateb i'r cwestiwn hwn yn gadarnhaol. Yn dibynnu ar y swyddogaethau a'r galluoedd, gellir rhannu rheolwyr RAID yn sawl math:
1. Rheolyddion cyffredin gyda swyddogaeth RAID
Yn yr hierarchaeth gyfan, dyma'r rheolydd symlaf sy'n eich galluogi i gyfuno HDD ac SSD yn araeau RAID o lefelau “0”, “1” neu “0+1”. Gweithredir hyn yn rhaglennol ar lefel firmware. Fodd bynnag, prin y gellir argymell dyfeisiau o'r fath i'w defnyddio yn y segment corfforaethol, oherwydd nid oes ganddynt storfa ac nid ydynt yn cefnogi araeau o lefelau "5", "3", ac ati. Ond ar gyfer gweinydd cartref lefel mynediad maent yn eithaf addas.
2. Rheolwyr sy'n gweithio ar y cyd â rheolwyr RAID eraill
Gellir paru'r math hwn o reolwr â rheolwyr mamfwrdd integredig. Gweithredir hyn yn unol â'r egwyddor ganlynol: mae rheolydd RAID arwahanol yn gofalu am ddatrys problemau “rhesymegol”, ac mae'r un adeiledig yn cymryd drosodd swyddogaethau cyfnewid data rhwng gyriannau. Ond mae yna naws: dim ond ar famfyrddau cydnaws y mae gweithrediad cyfochrog rheolwyr o'r fath yn bosibl, sy'n golygu bod cwmpas eu cais yn gyfyngedig iawn.
3. Rheolwyr RAID annibynnol
Mae'r atebion arwahanol hyn yn cynnwys yr holl sglodion angenrheidiol i weithio gyda gweinyddwyr dosbarth menter, gyda'u BIOS, cof storfa a phrosesydd eu hunain ar gyfer cywiro gwallau cyflym a chyfrifiadau siec. Yn ogystal, maent yn bodloni safonau uchel o ddibynadwyedd o ran gweithgynhyrchu ac mae ganddynt fodiwlau cof o ansawdd uchel.
4. rheolwyr RAID allanol
Nid yw'n anodd dyfalu bod yr holl reolwyr a restrir uchod yn fewnol ac yn derbyn pŵer trwy gysylltydd PCIe y famfwrdd. Beth mae hyn yn ei olygu? A gall methiant y famfwrdd arwain at wallau yng ngweithrediad yr arae RAID a cholli data. Mae rheolwyr allanol yn rhydd o'r camddealltwriaeth hwn, gan eu bod wedi'u lleoli mewn achos ar wahân gyda chyflenwad pŵer annibynnol. O ran dibynadwyedd, rheolwyr o'r fath sy'n darparu'r lefel uchaf o storio data.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell a Cisco yw ychydig o'r cwmnïau sy'n cynnig rheolwyr RAID caledwedd ar hyn o bryd.
Dulliau gweithredu rheolwyr RAID SAS/SATA/NVMe
Prif bwrpas rheolwyr HBA a RAID tri-modd (neu reolwyr ag ymarferoldeb Tri-Modd) yw creu RAID caledwedd yn seiliedig ar NVMe. Gall rheolwyr cyfres 9400 Broadcom wneud hyn: er enghraifft, . Mae'n perthyn i fath annibynnol o reolwr RAID, mae ganddo bedwar cysylltydd SFF-8643 a, diolch i gefnogaeth Tri-Mode, mae'n caniatáu ichi gysylltu gyriannau SATA / SAS a NVMe ar yr un pryd. Yn ogystal, mae hefyd yn un o'r rheolwyr mwyaf ynni-effeithlon ar y farchnad (yn defnyddio dim ond 17 Watts o ynni, gyda llai nag 1,1 Watt ar gyfer pob un o'r 16 porthladdoedd).
Y rhyngwyneb cysylltiad yw PCI Express x8 fersiwn 3.1, sy'n caniatáu ar gyfer trwygyrch o 64 Gbit yr eiliad (disgwylir i reolwyr PCI Express 2020 ymddangos yn 4.0). Mae'r rheolydd 16-porthladd yn seiliedig ar sglodyn 2 graidd a 72-did DDR4-2133 SDRAM (4 GB), yn ogystal â'r gallu i gysylltu hyd at 240 o yriannau SATA / SAS, neu hyd at 24 dyfais NVMe. O ran trefnu araeau RAID, cefnogir lefelau “0”, “1”, “5” a “6”, yn ogystal â “10”, “50” a “60”. Gyda llaw, cof cache ac mae rheolwyr eraill yn y gyfres 9400 yn cael eu hamddiffyn rhag methiannau foltedd gan y modiwl CacheVault CVPM05 dewisol.
Mae'r dechnoleg tri modd yn seiliedig ar swyddogaeth trosi data SerDes: trosi cynrychiolaeth gyfresol data mewn rhyngwynebau SAS / SATA i ffurf gyfochrog yn PCIe NVMe ac i'r gwrthwyneb. Hynny yw, mae'r rheolwr yn negodi cyflymderau a phrotocolau i weithio'n ddi-dor gydag unrhyw un o'r tri math o ddyfais storio. Mae hyn yn darparu ffordd ddi-dor i raddfa seilwaith canolfannau data: gall defnyddwyr ddefnyddio NVMe heb wneud newidiadau sylweddol i ffurfweddiadau system eraill.
Fodd bynnag, wrth gynllunio cyfluniadau gyda gyriannau NVMe, mae'n werth ystyried bod datrysiadau NVMe yn defnyddio 4 lonydd PCIe i gysylltu, sy'n golygu bod pob gyriant yn defnyddio pob llinell o borthladdoedd SFF-8643. Mae'n ymddangos mai dim ond pedwar gyriant NVMe y gellir eu cysylltu'n uniongyrchol â rheolydd MegaRAID 9460-16i. Neu cyfyngwch eich hun i ddau ddatrysiad NVMe tra'n cysylltu wyth gyriant SAS ar yr un pryd (gweler y diagram cysylltiad isod).
Mae'r ffigur yn dangos y defnydd o gysylltydd “0” (C0 / Connector 0) a chysylltydd “1” ar gyfer cysylltiadau NVMe, yn ogystal â chysylltwyr “2” a “3” ar gyfer cysylltiadau SAS. Gellir gwrthdroi'r trefniant hwn, ond rhaid cysylltu pob gyriant NVMe x4 gan ddefnyddio lonydd cyfagos. Mae'r dulliau gweithredu rheolydd yn cael eu gosod trwy'r cyfleustodau cyfluniad StorCLI neu Seilwaith Rhyngwyneb Dynol (HII), sy'n gweithredu yn amgylchedd UEFI.
Y modd rhagosodedig yw proffil “PD64” (dim ond yn cefnogi SAS / SATA). Fel y dywedasom uchod, mae yna dri phroffil i gyd: y modd "SAS / SATA yn unig" (PD240 / PD64 / PD 16), y modd "NVMe only" (PCIe4) a modd cymysg lle mae pob math o yriannau yn gallu gweithredu: “PD64 -PCIe4” (cymorth ar gyfer 64 o ddisgiau corfforol a rhithwir gyda 4 gyriant NVMe). Mewn modd cymysg, dylai gwerth y proffil penodedig fod yn “ProfileID=13”. Gyda llaw, mae'r proffil a ddewiswyd yn cael ei gadw fel yr un meistr ac nid yw'n cael ei ailosod hyd yn oed wrth ddychwelyd i osodiadau ffatri trwy'r gorchymyn Gosod Rhagosodiadau Ffatri. Dim ond â llaw y gellir ei newid.
A yw'n werth creu arae RAID ar SSD?
Felly, rydym eisoes wedi deall mai araeau RAID yw'r allwedd i berfformiad uchel. Ond a yw'n werth adeiladu RAID o SSDs at ddefnydd cartref a chorfforaethol? Mae llawer o amheuwyr yn dweud nad yw'r cynnydd mewn cyflymder mor sylweddol ag ysbeilio ar yriannau NVMe. Ond a yw hyn felly mewn gwirionedd? Prin. Efallai mai'r cyfyngiad mwyaf i ddefnyddio SSDs yn RAID (yn y cartref ac ar lefel menter) yw'r pris yn unig. Beth bynnag a ddywed rhywun, mae cost gigabeit o le ar HDD yn llawer rhatach.
Gall cysylltu “gyriannau” cyflwr solet lluosog â rheolydd RAID i greu arae SSD gael effaith enfawr ar berfformiad mewn rhai ffurfweddiadau. Fodd bynnag, peidiwch ag anghofio bod y perfformiad uchaf yn cael ei gyfyngu gan fewnbwn y rheolydd RAID ei hun. Y lefel RAID sy'n cynnig y perfformiad gorau yw RAID 0.
Bydd RAID 0 confensiynol gyda dau SSD, sy'n defnyddio dull o rannu data yn flociau sefydlog a'u tynnu ar draws storfa cyflwr solet, yn arwain at ddwywaith y perfformiad o'i gymharu ag un SSD. Fodd bynnag, bydd arae RAID 0 gyda phedwar SSDs eisoes bedair gwaith yn gyflymach na'r SSD arafaf yn yr arae (yn dibynnu ar y cyfyngiad lled band ar lefel rheolydd RAID SSD).
Yn seiliedig ar rifyddeg syml, mae SSD SATA tua 3 gwaith yn gyflymach na SATA HDD traddodiadol. Mae atebion NVMe hyd yn oed yn fwy effeithlon - 10 gwaith neu fwy. Ar yr amod bod dau yriant caled mewn RAID lefel sero yn dangos dwbl y perfformiad, gan ei gynyddu 50%, bydd dau SSD SATA 6 gwaith yn gyflymach, a bydd dau SSD NVMe 20 gwaith yn gyflymach. Yn benodol, gall un gyriant Kingston KC2000 NVMe PCIe gyflawni cyflymder darllen ac ysgrifennu dilyniannol hyd at 3200 MB/s, a fydd yn fformat RAID 0 yn cyrraedd 6 GB/s trawiadol. A bydd cyflymder darllen/ysgrifennu blociau ar hap o 4 KB o ran maint yn troi o 350 IOPS i 000 IOPS. Ond... ar yr un pryd, nid yw RAID “sero” yn rhoi diswyddiad i ni.
Gellir dweud, mewn amgylcheddau cartref, nad oes angen diswyddo storio fel arfer, felly mae'r cyfluniad RAID mwyaf addas ar gyfer SSDs yn dod yn RAID 0 mewn gwirionedd. Mae hon yn ffordd ddibynadwy o gael gwelliannau perfformiad sylweddol fel dewis arall i ddefnyddio technolegau fel Intel Optane-seiliedig SSDs. Ond byddwn yn siarad am sut mae datrysiadau SSD yn ymddwyn yn y mathau RAID mwyaf poblogaidd (“1”, “5”, “10”, “50”) yn ein herthygl nesaf.
Paratowyd yr erthygl hon gyda chefnogaeth ein cydweithwyr o Broadcom, sy'n darparu eu rheolwyr i beirianwyr Kingston i'w profi gyda gyriannau SATA / SAS / NVMe dosbarth menter. Diolch i'r symbiosis cyfeillgar hwn, nid oes rhaid i gwsmeriaid amau dibynadwyedd a sefydlogrwydd gyriannau Kingston gyda rheolwyr HBA a RAID wedi'u gweithgynhyrchu .
Am ragor o wybodaeth am gynhyrchion Kingston, ewch i cwmni.
Ffynhonnell: hab.com