{"id":54587,"date":"2019-12-29T00:00:00","date_gmt":"2019-12-28T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/delimsya-opytom-kak-pokazyvayut-sebya-ssd-v-ramkah-raid-i-kakoj-uroven-massiva-vygodnee"},"modified":"2020-02-18T14:02:37","modified_gmt":"2020-02-18T11:02:37","slug":"delimsya-opytom-kak-pokazyvayut-sebya-ssd-v-ramkah-raid-i-kakoj-uroven-massiva-vygodnee","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/administrirovanie\/delimsya-opytom-kak-pokazyvayut-sebya-ssd-v-ramkah-raid-i-kakoj-uroven-massiva-vygodnee","title":{"rendered":"Wir teilen unsere Erfahrungen dar\u00fcber, wie sich SSDs im Rahmen von RAID schlagen und welche Konfiguration am vorteilhaftesten ist.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

In im vorherigen Artikel<\/a><\/noindex> haben wir bereits die Frage behandelt, ob \u201eRAID auf SSDs anwendbar ist\u201c am Beispiel der Kingston-Laufwerke, aber nur auf der Basis von Level Null. In diesem Artikel werden wir die Verwendung von professionellen und privaten NVMe-L\u00f6sungen in den beliebtesten RAID-Konfigurationen untersuchen und \u00fcber die Kompatibilit\u00e4t der Controller berichten. Broadcom<\/a><\/noindex> mit Kingston-Laufwerken.<\/p>\n

\"Wir
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Warum ist RAID auf SSDs notwendig?<\/h2>\n

\nDie Vorteile von SSD-basierten Speichermassen im Vergleich zu HDD-basierten Speichersystemen umfassen k\u00fcrzere Zugriffszeiten auf die Daten und hervorragende Leistung bei Lese-\/Schreiboperationen. F\u00fcr die ideale RAID-Performance auf SSDs ist jedoch eine optimale Kombination aus CPU, Cache sowie Software- und Hardwarekomponenten erforderlich. Wenn all diese Faktoren perfekt zusammenarbeiten, kann ein RAID-Verbund aus SSDs eine vergleichbare Konfiguration mit herk\u00f6mmlichen HDDs deutlich \u00fcbertreffen.<\/p>\n

Typische SSDs verbrauchen weniger Energie als Festplatten. Daher kann die Kombination mehrerer Solid-State-Laufwerke in einem RAID-Verbund im Vergleich zu einem RAID-Verbund aus HDDs nicht nur Energie, sondern auch Kosten bei den Unternehmensstromrechnungen einsparen.<\/p>\n

Allerdings hat SSD-RAID seine Einschr\u00e4nkungen und Nachteile: Insbesondere sind die Kosten pro Gigabyte Speicherplatz h\u00f6her als bei vergleichbaren Festplatten. Au\u00dferdem ist die Lebensdauer von Flash-Speichern auf eine bestimmte Anzahl von Schreibzyklen begrenzt. Das bedeutet, dass SSDs eine gewisse Lebensdauer haben, die von ihrer Nutzung abh\u00e4ngt: Je h\u00e4ufiger Informationen darauf \u00fcberschrieben werden, desto schneller wird das Laufwerk ausfallen. Auf der anderen Seite haben Unternehmens-SSDs jedoch eine anst\u00e4ndige Lebensdauer, die mit der von mechanischen Festplatten vergleichbar ist.<\/p>\n

Wie Kingston SSDs im RAID-Modus mit Broadcom-Controllern laufen.<\/h2>\n

\nZu Beginn der \u00c4ra der SSDs birgt die RAID-Konfiguration zahlreiche Herausforderungen, vor allem aufgrund der Verwendung weniger zuverl\u00e4ssiger HDD-Festplatten. Solid-State-Laufwerke sind deutlich zuverl\u00e4ssiger als ihre magnetischen Pendants. Wie wir wissen, haben SSD-L\u00f6sungen keine beweglichen Teile, wodurch mechanische Besch\u00e4digungen nahezu ausgeschlossen sind. Auch das Ausfallen von SSDs aufgrund von Spannungsschwankungen ist unwahrscheinlich, da sowohl beim Heim-PC als auch beim Server USVs, Netzfilter und sogar Netzteile Schutz bieten.<\/p>\n

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Solid-State-Laufwerken ist, dass selbst wenn die Speichermodule verschlei\u00dfen, die Daten trotzdem abgerufen werden k\u00f6nnen. Bei einer Besch\u00e4digung der magnetischen Festplatte hingegen ist dies leider nicht der Fall.<\/p>\n

\"Wir
\n
\nHeutzutage ist es v\u00f6llig normal, SSD-L\u00f6sungen in RAID-Arrays verschiedener Ebenen zu verwenden. Wichtig ist, die richtigen Solid-State-Laufwerke auszuw\u00e4hlen, deren Latenz minimal ist. Idealerweise sollten alle SSDs vom selben Hersteller und aus derselben Modellreihe stammen, um eine Mischmasch von Laufwerken zu vermeiden, die verschiedene Lasttypen unterst\u00fctzen und auf unterschiedlichen Speichertechnologien, Controllern und weiteren Technologien basieren. Wenn wir also vier oder 16 NVMe SSDs von Kingston f\u00fcr die Erstellung eines RAID-Arrays beschaffen, sollten sie besser alle aus derselben Serie und Produktlinie stammen. <\/p>\n

\u00dcbrigens liegen im in einem fr\u00fcheren Artikel<\/a><\/noindex> Wir haben bewusst die Broadcom-Controller erw\u00e4hnt, als wir \u00fcber die NVMe SSDs von Kingston gesprochen haben. Der Grund daf\u00fcr ist, dass in den Handb\u00fcchern zu diesen Ger\u00e4ten sofort die kompatiblen Laufwerke (einschlie\u00dflich der L\u00f6sungen des oben genannten US-SSD-Herstellers) aufgef\u00fchrt sind, mit denen der Controller ohne Probleme arbeitet. Auf diese Informationen sollte man bei der Auswahl der \u201eController-SSD\u201c-Kombination f\u00fcr RAID achten.<\/p>\n

Wir untersuchen die Leistung der Kingston SSD in den beliebtesten RAID-Typen \u2013 \u201e1\u201c, \u201e5\u201c, \u201e10\u201c, \u201e50\u201c.<\/h2>\n

\nDer \u201eNull\u201c-RAID-Level bietet keine Datenredundanz, sondern verbessert lediglich die Leistung. RAID 0 bietet \u00fcberhaupt keinen Datenschutz, weshalb wir ihn im Unternehmenssektor nicht betrachten werden. RAID 1 hingegen gew\u00e4hrleistet vollst\u00e4ndige Redundanz, liefert jedoch nur einen bescheidenen Leistungszuwachs und sollte daher nur in Betracht gezogen werden, wenn eine Leistungssteigerung nicht das Hauptkriterium beim Erstellen eines RAID-Arrays aus SSDs ist.<\/p>\n

RAID 1 mit Kingston SSDs und Broadcom Controllern<\/h2>\n

\nDas RAID-Array der ersten Ebene mit dem Broadcom MegaRAID 9460-16i Controller kombiniert zwei bis 32 Kingston-Laufwerke, die alle identisch sind, und bietet vollst\u00e4ndige Redundanz. W\u00e4hrend bei herk\u00f6mmlichen HDDs die Lese- und Schreibgeschwindigkeit auf dem Niveau der HDD bleibt, erzielen wir mit NVMe SSD-L\u00f6sungen eine zehnfache Leistungssteigerung. Besonders hinsichtlich der Zugriffszeiten auf die Daten. Beispielsweise erreichen wir mit zwei Kingston DC1000M U.2 NVMe SSDs im Server-RAID 1 350.000 IOPS beim Lesen zuf\u00e4lliger Daten und 75.000 IOPS beim Schreiben. <\/p>\n

\"Wir
\n
\nBei der sequenziellen Lesegeschwindigkeit entsprechen die Ergebnisse den Spezifikationen des Laufwerks \u2013 3200 MB\/s. Da jedoch beide NVMe-SSDs betriebsbereit sind, k\u00f6nnen die Daten gleichzeitig von ihnen gelesen werden, was die Lesevorg\u00e4nge ziemlich schnell macht. Die Schreibgeschwindigkeit (angegeben mit 2000 MB\/s) ist jedoch langsamer, da jede Schreiboperation zweimal durchgef\u00fchrt wird. <\/p>\n

\"Wir
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\nEin RAID 1-Array ist ideal f\u00fcr kleine Datenbanken oder jede andere Umgebung, die Redundanz erfordert, jedoch nur \u00fcber begrenzte Kapazit\u00e4t verf\u00fcgt. Die Spiegelung der Laufwerke ist besonders hilfreich in Notfallszenarien (die Leistung kann dabei etwas beeintr\u00e4chtigt werden), da sie eine sofortige \"Wiederherstellung\" wichtiger Daten erm\u00f6glicht, falls eines der Laufwerke im Array ausf\u00e4llt. Allerdings erfordert dieser Schutzlevel die Verdopplung der Speicherplatzkapazit\u00e4t f\u00fcr die Speicherung der Spiegelkopie (zum Speichern von 100 TB ben\u00f6tigt man 200 TB Speicherplatz), weshalb in vielen Unternehmenssystemen kosteneffizientere Speicheroptionen wie RAID 5 und RAID 6 verwendet werden.<\/p>\n

RAID 5 auf Basis von SSDs von Kingston und Broadcom-Controllern<\/h2>\n

\nF\u00fcr die Einrichtung eines RAID-Arrays der Stufe 5 ben\u00f6tigen wir mindestens drei Speicherlaufwerke, auf denen die Daten abwechselnd (zyklisch auf alle Laufwerke im Array geschrieben) gespeichert werden, ohne dupliziert zu werden. Bei ihrer Organisation ist es wichtig, die komplexere Struktur zu ber\u00fccksichtigen, da hier das Konzept der \"Pr\u00fcfziffer\" (oder \"Parit\u00e4t\") eine Rolle spielt. Dieses Konzept beruht auf der logischen algebraischen Funktion XOR (exklusives 'ODER'), das die Verwendung von mindestens drei Laufwerken im Array vorschreibt (maximal 32). Dabei werden die Informationen \u00fcber die Parit\u00e4t auf allen \"Disks\" im Array gespeichert.<\/p>\n

\"Wir
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\nF\u00fcr ein Array aus vier SATA SSD-Laufwerken Kingston DC500R mit jeweils 3,84 TB Kapazit\u00e4t erhalten wir 11,52 TB Speicherplatz und 3,84 TB f\u00fcr Pr\u00fcfziffern. Wenn wir 16 NVMe-Laufwerke Kingston DC1000M U.2 mit 7,68 TB in einem RAID der Stufe 5 kombinieren, erhalten wir 115,2 TB bei einem Verlust von 7,68 TB. Wie Sie sehen, desto mehr Laufwerke, desto besser das Ergebnis. Au\u00dferdem ist es besser, weil je mehr Laufwerke im RAID 5 vorhanden sind, desto h\u00f6her die Gesamtleistung bei Schreiboperationen. Und die sequenzielle Lesegeschwindigkeit erreicht das Niveau eines RAID 0.<\/p>\n

\"Wir
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\nDie RAID 5-Gruppe bietet eine hohe Bandbreite (insbesondere f\u00fcr gro\u00dfe Dateien) und Redundanz bei minimalem Leistungsverlust. Diese Art der Anordnung ist besonders geeignet f\u00fcr Netzwerke, die viele kleine E\/A-Operationen gleichzeitig durchf\u00fchren. Sie sollten jedoch vorsichtig sein, wenn es um Aufgaben geht, die viele Schreibvorg\u00e4nge mit kleinen oder sehr kleinen Bl\u00f6cken erfordern.
\nEs gibt noch einen weiteren Aspekt: Bei Ausfall eines der NVMe-Laufwerke wechselt RAID 5 in den Degradierungsmodus, und der Ausfall eines weiteren Speichermediums kann kritisch f\u00fcr alle Daten werden. Im Falle eines Ausfalls eines Laufwerks innerhalb des RAIDs verwendet der RAID-Controller Parit\u00e4tsinformationen, um alle fehlenden Daten wiederherzustellen.<\/p>\n

RAID 10 basierend auf Kingston SSDs und Broadcom-Controllern<\/h2>\n

\nRAID 0 bietet eine doppelte Geschwindigkeit und schnelleren Zugriff, w\u00e4hrend RAID 1 f\u00fcr Zuverl\u00e4ssigkeit sorgt. Ideal w\u00e4re eine Kombination beider Systeme, und hier kommt RAID 10 (oder 1+0) ins Spiel. RAID 10 besteht aus vier SATA SSD- oder NVMe-Laufwerken (maximal 32) und bildet ein Array aus \u201eSpiegeln\u201c, wobei die Anzahl der Laufwerke immer durch vier teilbar sein muss. Die Daten werden in diesem Array durch die Aufteilung in feste Bl\u00f6cke (wie bei RAID 0) und durch Wechseln zwischen den Laufwerken geschrieben, wobei Kopien zwischen den \u201eFestplatten\u201c im RAID 1-Array verteilt werden. Dank des gleichzeitigen Zugriffs auf mehrere Laufwerksgruppen bietet RAID 10 eine hohe Leistung.<\/p>\n

\"Wir
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\nDa RAID 10 Daten \u00fcber mehrere Spiegelpaare verteilen kann, bedeutet dies, dass der Ausfall eines Laufwerks in einem Paar toleriert werden kann. Bei einem Ausfall beider Spiegelpaare (d.h. aller vier Laufwerke) kommt es jedoch unweigerlich zu Datenverlust. Insgesamt bietet es eine gute Fehlertoleranz und Zuverl\u00e4ssigkeit. Es ist jedoch zu beachten, dass der 10. Level-RAID, wie auch der RAID 1, nur die H\u00e4lfte der gesamten Kapazit\u00e4t nutzt, was es zu einer kostspieligen L\u00f6sung macht. Au\u00dferdem ist es komplex in der Konfiguration. <\/p>\n

RAID 10 eignet sich f\u00fcr Datenspeicher, die 100% Redundanz der Spiegel-Diskgruppen sowie eine verbesserte I\/O-Leistung von RAID 0 ben\u00f6tigen. Es ist die beste L\u00f6sung f\u00fcr mittelgro\u00dfe Datenbanken oder jede Umgebung, die eine h\u00f6here Fehlertoleranz als bei RAID 5 erfordert.<\/p>\n

RAID 50 basiert auf Kingston SSDs und Broadcom-Controllern.<\/h2>\n

\nEin kombinierter Verbund, der dem RAID Level 10 \u00e4hnlich ist und aus RAID Level 0 besteht, welches aus RAID 5-Arrays erstellt wird. Wie im vorherigen Fall liegt das Hauptziel dieses Verbunds darin, die doppelte Leistung bei gleichzeitiger Gew\u00e4hrleistung der Datensicherheit in RAID 5-Arrays zu erreichen. RAID 50 bietet dabei eine verbesserte Schreibgeschwindigkeit und besseren Datenschutz als das Standard-RAID 5 im Falle eines Festplattenausfalls und erm\u00f6glicht eine schnellere Wiederherstellung bei einem Ausfall eines der Speicherger\u00e4te.<\/p>\n

\"Wir
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\nDie RAID 50-Gruppe unterteilt die Daten in kleinere Bl\u00f6cke und verteilt sie auf jedes RAID 5-Array. Die RAID 5-Gruppe zerlegt die Daten wiederum ebenfalls in kleinere Bl\u00f6cke, berechnet die Parit\u00e4t, f\u00fchrt logische OR-Operationen f\u00fcr die Bl\u00f6cke durch und f\u00fchrt anschlie\u00dfend Schreibvorg\u00e4nge in die Datenbl\u00f6cke sowie die Parit\u00e4tspr\u00fcfung f\u00fcr jede Festplatte in der Gruppe durch.<\/p>\n

Obwohl die Leistung bei einem Ausfall eines der Laufwerke unweigerlich sinkt, ist dies nicht so gravierend wie bei einem RAID 5-Array, da ein Ausfall nur eines der Array beeinflusst und das andere vollst\u00e4ndig funktionsf\u00e4hig bleibt. Tats\u00e4chlich kann RAID 50 bis zu acht Ausf\u00e4lle von HDD\/SSD\/NVMe-Laufwerken verkraften, solange jeder ausgefallene \"Disk\" in einem separaten RAID 5-Array ist.<\/p>\n

\"Wir
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\nRAID 50 eignet sich am besten f\u00fcr Anwendungen, die hohe Zuverl\u00e4ssigkeit erfordern und eine gro\u00dfe Anzahl von Anfragen verarbeiten m\u00fcssen, w\u00e4hrend sie hohe \u00dcbertragungsgeschwindigkeiten bei geringeren Kosten f\u00fcr die Laufwerke im Vergleich zu einem RAID 10-Array aufrechterhalten. Da jedoch mindestens sechs Laufwerke f\u00fcr die Einrichtung eines RAID 50-Arrays ben\u00f6tigt werden, kann der Kostenfaktor nicht vollst\u00e4ndig ausgeschlossen werden. Ein Nachteil von RAID 50 ist, dass es, \u00e4hnlich wie RAID 5, einen komplexen Controller ben\u00f6tigt: wie den von uns erw\u00e4hnten<\/a><\/noindex> dem vorherigen Artikel MegaRAID 9460-16i<\/a><\/noindex> von Broadcom.<\/p>\n

Es lohnt sich auch zu erw\u00e4hnen, dass RAID 50 weniger genutzten Speicherplatz hat als RAID 5, da Kapazit\u00e4t f\u00fcr die Speicherung von Parit\u00e4tsinformationen reserviert wird. Dennoch bietet es immer noch mehr nutzbare Kapazit\u00e4t als andere RAID-Level, insbesondere solche, die Spiegelung verwenden. Bei einer Mindestanforderung von sechs Festplatten kann RAID 50 eine kostspielige Option sein, aber der zus\u00e4tzliche Speicherplatz rechtfertigt die Kosten, indem er Unternehmensdaten sch\u00fctzt. Diese Art von Array wird empfohlen f\u00fcr Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Speicherzuverl\u00e4ssigkeit, hohe Anfragefrequenzen, hohe \u00dcbertragungsgeschwindigkeiten und gro\u00dfe Speicherkapazit\u00e4ten.<\/p>\n

RAID 6 und RAID 60: Auch an sie haben wir gedacht<\/h2>\n

\nNachdem wir \u00fcber Arrays der f\u00fcnften und f\u00fcnfzigsten Stufe gesprochen haben, sollten wir auch die Arten der Array-Organisation wie RAID 6 und RAID 60 erw\u00e4hnen.<\/p>\n

\"Wir
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\nDie Leistung von RAID 6 ist vergleichbar mit RAID 5, jedoch werden hier mindestens zwei Laufwerke f\u00fcr die Parit\u00e4tskontrolle verwendet. Dadurch kann das Array den Ausfall von zwei Laufwerken \u00fcberstehen, ohne dass Daten verloren gehen \u2013 ein Zustand, der bei RAID 5 \u00e4u\u00dferst unerw\u00fcnscht w\u00e4re. Dies sorgt f\u00fcr eine h\u00f6here Zuverl\u00e4ssigkeit. Ansonsten funktioniert es genauso wie bei einem RAID 5-Array: Wenn eines oder zwei Laufwerke ausfallen, verwendet der RAID-Controller die Parit\u00e4tsbl\u00f6cke, um alle fehlenden Informationen wiederherzustellen. Bei einem Ausfall von zwei Laufwerken erfolgt die Wiederherstellung nicht gleichzeitig: Zuerst wird das erste Laufwerk wiederhergestellt, danach das zweite. So werden zwei Datenwiederherstellungsoperationen durchgef\u00fchrt.<\/p>\n

\"Wir
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\nEs ist leicht zu verstehen, dass RAID 50 ein Null-Level-Array aus Level-5-Arrays darstellt, w\u00e4hrend RAID 60 ein Null-Level-Array aus Level-6-Arrays ist, \u00fcber die wir gerade gesprochen haben. Diese Struktur von RAID-Speichern erm\u00f6glicht es, den Verlust von zwei SSDs in jeder RAID-6-Gruppe zu \u00fcberstehen. Das Prinzip funktioniert \u00e4hnlich wie das, das wir im Abschnitt \u00fcber RAID 50 beschrieben haben, aber die Anzahl der Ausf\u00e4lle, die ein RAID-60-Array verkraften kann, steigt von 8 auf 16 Laufwerke. Solche Arrays werden normalerweise f\u00fcr Online-Dienste verwendet, die eine hohe Fehlertoleranz erfordern.<\/p>\n

Zusammenfassend:<\/h2>\n

\nObwohl Mirroring eine h\u00f6here Ausfallsicherheit als RAID 50\/60 bietet, ben\u00f6tigt es auch erheblich mehr Platz. Da sich die Datenmenge verdoppelt, erhalten Sie tats\u00e4chlich nur 50 % der Gesamtkapazit\u00e4t der im Server installierten Speicher f\u00fcr das Schreiben und Speichern von Informationen. Die Wahl zwischen RAID 50\/60 und RAID 10 h\u00e4ngt wahrscheinlich von den verf\u00fcgbaren Budgets, der Serverkapazit\u00e4t und Ihren Datensicherheitsbed\u00fcrfnissen ab. Der Preis r\u00fcckt in den Vordergrund, wenn wir \u00fcber SSD-L\u00f6sungen (sowohl f\u00fcr Unternehmen als auch f\u00fcr Verbraucher) sprechen.<\/p>\n

Ebenso wichtig ist, dass wir nun sicher wissen, dass RAID-basierte SSDs eine absolut sichere L\u00f6sung und g\u00e4ngige Praxis in der modernen Gesch\u00e4ftswelt sind. Auch im Heimgebrauch macht es Sinn, auf NVMe umzusteigen, sofern das Budget es zul\u00e4sst. Und falls Sie sich immer noch fragen, warum das alles notwendig ist, gehen Sie zur\u00fcck zum Anfang des Artikels \u2013 wir haben diese Frage bereits ausf\u00fchrlich beantwortet.<\/p>\n

Dieser Artikel wurde mit Unterst\u00fctzung unserer Kollegen von Broadcom erstellt, die ihre Controller den Ingenieuren von Kingston zur Verf\u00fcgung stellen, um sie mit SATA\/SAS\/NVMe Unternehmensspeicher zu testen. Dank dieser freundlichen Zusammenarbeit m\u00fcssen die Kunden nicht an der Zuverl\u00e4ssigkeit und Stabilit\u00e4t von Kingston-Speichermedien in Verbindung mit HBA- und RAID-Controllern zweifeln. Broadcom<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Weitere Informationen zu den Produkten von Kingston finden Sie auf offiziellen Website beschrieben.<\/a><\/noindex> das Unternehmen.
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Quelle: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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