Saluton Habr! En ĉi tiu artikolo, ni diros al vi ĉu indas organizi RAID-tabelojn bazitajn sur SATA SSD kaj NVMe SSD-solidŝtataj solvoj, kaj ĉu estos serioza profito el tio? Ni decidis rigardi ĉi tiun aferon konsiderante la tipojn kaj specojn de regiloj, kiuj permesas ĉi tion, kaj ankaŭ la amplekson de tiaj agordoj.
Unumaniere aŭ alia, ĉiu el ni almenaŭ unufoje en nia vivo aŭdis tiajn difinojn kiel "RAID", "RAID-array", "RAID-regilo", sed apenaŭ donis gravan gravecon al tio, ĉar ĉio ĉi estas neverŝajna por ordinara. PC bojaro Interese. Sed ĉiuj volas altajn rapidojn de internaj diskoj kaj la fidindecon de sia laboro. Post ĉio, kiom ajn potenca estas la plenigo de la komputilo, la rapideco de la stirado fariĝas botelo kiam temas pri la kombinita rapideco de la komputilo kaj la servilo.
Ĉi tio estis ĝuste ĝis la momento, kiam tradiciaj HDD-oj estis anstataŭigitaj per modernaj NVMe SSD-oj kun komparebla kapacito de 1 TB aŭ pli. Kaj se pli frue en la komputilo estis pli ofte pakaĵoj de SATA SSD + kelkaj ampleksaj HDD-oj, hodiaŭ ili komencas esti anstataŭigitaj per alia solvo - NVMe SSD + paro da ampleksaj SSD-SSD. Se temas pri kompaniaj serviloj kaj la nubo, multaj jam sukcese translokiĝis al SATA SSD-oj, simple ĉar ili estas pli rapidaj ol regulaj ladskatoloj kaj povas manipuli pli da I/O samtempe.
Tamen, la faŭltoleremo de la sistemo estas ankoraŭ sur sufiĉe malalta nivelo: ni ne povas, kiel en la "Batalo de Psychics", antaŭdiri kun precizeco eĉ ĝis semajno, kiam unu aŭ alia solidsubstanca stirado mortos pro longa tempo. Kaj se HDD-oj "mortas" iom post iom, permesante vin kapti la simptomojn kaj ekagi, tiam SSD-oj "mortas" tuj kaj sen averto. Kaj nun estas tempo por ekscii, kial ĉio ĉi estas bezonata? Ĉu valoras organizi RAID-tabelojn bazitajn sur SATA SSD kaj NVMe SSD-solvoj, kaj ĉu estos serioza profito el tio?
Kial vi bezonas RAID-aron?
La vorto "array" mem jam implicas, ke pluraj diskoj (HDD kaj SSD) estas uzataj por krei ĝin, kiuj estas kombinitaj per RAID-regilo kaj rekonitaj de la OS kiel ununura datumstokado. La tutmonda tasko, kiun RAID-tabeloj povas solvi, estas minimumigi la datum-alirtempon, pliigante legadon/skriban rapidon kaj fidindecon, kiu estas atingita pro la kapablo rapide resaniĝi en kazo de fiasko. Cetere, ne necesas uzi RAID por hejmaj sekurkopioj. Sed se vi havas vian propran hejman servilon, al kiu vi bezonas konstantan aliron 24/7, tiam ĉi tio estas alia afero.
Estas pli ol dekduo da niveloj de RAID-tabeloj, ĉiu el kiuj diferencas en la nombro da diskoj uzataj en ĝi kaj havas siajn avantaĝojn kaj malavantaĝojn: ekzemple, RAID 0 ebligas al vi akiri altan rendimenton sen toleremo de misfunkciadoj, RAID 1 permesas vin. agordu aŭtomatan spegulon de datumoj sen pliigi rapidecon, kaj RAID 10 kombinas la eblecojn de ĉi-supraj. RAID 0 kaj 1 estas la plej simplaj (ĉar ili ne postulas programajn kalkulojn) kaj, kiel rezulto, la plej popularaj. Finfine, la elekto en favoro de speciala RAID-nivelo dependas de la taskoj asignitaj al la diska tabelo kaj la kapabloj de la RAID-regilo.
Hejmo vs Enterprise RAID: Kio Estas la Diferenco?
La bazo de iu ajn moderna komerco estas grandaj kvantoj da datumoj, kiuj devas esti sekure konservitaj en kompaniaj serviloj. Kaj tamen, kiel ni rimarkis supre, ili devas esti provizitaj per konstanta aliro 24/7. Estas klare, ke, kune kun aparataro, ankaŭ la programaro estas grava, sed en ĉi tiu kazo ni parolas pri ekipaĵo, kiu certigas fidindan stokadon kaj prilaboradon de informoj. Neniu programaro savos la kompanion de ruiniĝo se la "fera" ekipaĵo ne respondas al la taskoj al ĝi atribuitaj.
Por ĉi tiuj taskoj, ajna aparataro fabrikisto ofertas tiel nomatajn kompaniajn aparatojn. Kingston havas potencajn solidsubstancajn solvojn fronte al SATA-modeloj и , same kiel DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe kaj DCP-1000 PCI-e NVMe-modeloj dizajnitaj por uzo en datencentroj (datumtraktadcentroj) kaj superkomputiloj. Aroj de tiaj diskoj estas kutime uzitaj lige kun hardvarregiloj.
Por la konsuma merkato (tio estas, por hejmaj komputiloj kaj NAS-serviloj), tiaj diskoj disponeblas kiel NVMe PCIe, sed ĉi-kaze ne necesas aĉeti aparataron regilon. Vi povas limigi vin al komputila aŭ NAS-servilo enkonstruita en la baztabulo, krom se vi kompreneble planas kunmeti hejman servilon por maltipaj taskoj mem (ekzemple komencu malgrandan hejman gastigadon por amikoj). Krome, hejmaj RAID-tabeloj, kiel regulo, ne implicas la ĉeeston de centoj kaj miloj da diskoj, estante limigitaj al du, kvar kaj ok aparatoj (kutime SATA).
Tipoj kaj specoj de RAID-regiloj
Ekzistas tri specoj de RAID-regiloj bazitaj sur la principoj de efektivigado de RAID-aroj:
1. Programaro, en kiu la kontrolo de la tabelo falas sur la CPU kaj DRAM (tio estas, la ekzekuto de la programkodo okazas sur la procesoro).
2. Integrita, tio estas, konstruita en la bazplatojn de PC aŭ NAS-servilo.
3. Aparataro (modula), kiuj estas diskretaj ekspansiotabuloj por slotoj de PCI/PCIe-patrino.
Kio estas ilia fundamenta diferenco unu de la alia? Programaraj RAID-regiloj estas pli malsuperaj ol integraj kaj aparataj RAID-regiloj laŭ rendimento kaj misfunkciado, sed ili ne postulas specialan aparataron por funkciado. Tamen, estas grave certigi, ke la procesoro de la gastiga sistemo estas sufiĉe potenca por ruli la RAID-programaron sen negative influi la agadon de aplikaĵoj, kiuj ankaŭ funkcias sur la gastiganto. Integritaj regiloj, kutime, estas ekipitaj per sia propra kaŝmemoro kaj uzas certan kvanton da CPU-resursoj.
Sed la aparataro havas kaj sian propran kaŝmemoron kaj integran procesoron por ekzekuti programajn algoritmojn. Kutime ili permesas al vi efektivigi ĉiajn RAID-nivelojn kaj subteni plurajn specojn de diskoj samtempe. Ekzemple, SATA, SAS, kaj NVMe-aparatoj povas esti konektitaj al modernaj Broadcom-aparataj regiloj samtempe, kio ebligas al vi ne ŝanĝi la regilon dum ĝisdatigado de serviloj: precipe, kiam oni transiras de SATA SSD al NVMe SSD, regiloj ne faras. devas esti ŝanĝita.
Efektive, pri ĉi tiu noto, ni alproksimiĝis al la tipologio de la regiloj mem. Se estas tri reĝimoj, devas esti iuj aliaj? En ĉi tiu kazo, la respondo al ĉi tiu demando estos jesa. Depende de la funkcioj kaj kapabloj, RAID-regiloj povas esti dividitaj en plurajn tipojn:
1. Ordinaraj regiloj kun RAID-funkcio
En la tuta hierarkio, ĉi tiu estas la plej simpla regilo, kiu permesas vin kombini HDD kaj SSD en RAID-tabelojn de niveloj "0", "1" aŭ "0 + 1". Programe, ĉi tio estas efektivigita ĉe la firmvarnivelo. Tamen tiaj aparatoj apenaŭ povas esti rekomenditaj por uzo en la kompania segmento, ĉar ili mankas kaŝmemoron kaj ne subtenas tabelojn de niveloj "5", "3", ktp. Sed por enirnivela hejma servilo, ili estas sufiĉe taŭgaj.
2. Regiloj parigitaj kun aliaj RAID-regiloj
Ĉi tiu speco de regilo povas esti parigita kun integraj baztablaj regiloj. Ĉi tio estas efektivigita laŭ la sekva principo: diskreta RAID-regilo transprenas la solvon de "logikaj" taskoj, kaj la enkonstruita transprenas la funkciojn de interŝanĝo de datumoj inter diskoj. Sed estas averto: paralela funkciado de tiaj regiloj eblas nur sur kongruaj bazplatoj, kio signifas, ke ilia amplekso estas grave malvastigita.
3. Sendependaj RAID-regiloj
Ĉi tiuj diskretaj solvoj enhavas surŝipe ĉiujn necesajn blatojn por labori kun entreprenaj serviloj, kun sia propra BIOS-om, kaŝmemoro kaj procesoro por rapida erarkorektado kaj kontrolsumokalkulo. Krome, ili plenumas altajn normojn de fidindeco laŭ fabrikado kaj havas altkvalitajn memormodulojn.
4. Eksteraj RAID-regiloj
Ne estas malfacile konjekti, ke ĉiuj regiloj listigitaj supre estas internaj kaj estas funkciigitaj per la PCIe-konektilo de la patrino. Kion ĝi diras? Kaj ke la fiasko de la ĉeftabulo povas konduki al eraroj en la funkciado de la RAID-tabelo kaj perdo de datumoj. Eksteraj regiloj estas liberaj de ĉi tiu miskompreno, ĉar ili estas metitaj en apartan kazon kun sendependa elektroprovizo. Koncerne fidindecon, ĉi tiuj regiloj disponigas la plej altan nivelon de datumstokado.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell kaj Cisco estas nur kelkaj el la kompanioj, kiuj nuntempe ofertas aparatajn RAID-regilojn.
Funkciaj reĝimoj de RAID-regiloj SAS/SATA/NVMe
La ĉefa celo de tri-reĝimaj HBA kaj RAID-regiloj (aŭ regiloj kun Tri-Mode-funkcieco) estas krei NVMe-bazitan aparataron RAID. La 9400-seriaj regiloj de Broadcom povas fari tion: ekzemple, . Ĝi apartenas al sendependa tipo de RAID-regiloj, estas ekipita per kvar SFF-8643-konektiloj kaj, danke al Tri-Mode-subteno, permesas vin konekti SATA/SAS kaj NVMe-diskojn samtempe. Krome, ĝi ankaŭ estas unu el la plej energiefikaj regiloj sur la merkato (konsumante nur 17 vatojn da potenco, dum malpli ol 1,1 vatoj por ĉiu el la 16 havenoj).
La koneksa interfaco estas PCI Express x8 versio 3.1, kiu permesas bendolarĝon de 64 Gb/s (regiloj por PCI Express 2020 estas atendataj en 4.0). La 16-havena regilo baziĝas sur 2-kerna blato kaj 72-bita DDR4-2133 SDRAM (4 GB), same kiel la kapablo konekti ĝis 240 SATA / SAS-diskoj, aŭ ĝis 24 NVMe-aparatoj. Koncerne organizadon de RAID-tabeloj, niveloj "0", "1", "5" kaj "6", same kiel "10", "50" kaj "60" estas subtenataj. Cetere, la kaŝmemoro kaj aliaj regiloj en la 9400 serio estas protektitaj kontraŭ elektropaneoj per la laŭvola CacheVault CVPM05-modulo.
La tri-reĝima teknologio estas bazita sur la SerDes-datumkonverta funkcio: konvertado de seriaj datumoj en SAS / SATA interfacoj al paralela formo en PCIe NVMe kaj inverse. Tio estas, la regilo negocas rapidojn kaj protokolojn por funkcii perfekte kun iu ajn el la tri specoj de stokaj aparatoj. Ĉi tio disponigas senjuntan manieron grimpi datumcentrajn infrastrukturojn: uzantoj povas uzi NVMe sen gravaj ŝanĝoj al aliaj sistemaj agordoj.
Tamen, planante agordojn kun NVMe-diskoj, indas konsideri, ke NVMe-solvoj uzas 4 PCIe-lenojn por konekti, kio signifas, ke ĉiu disko uzas ĉiujn havenliniojn SFF-8643. Rezultas, ke nur kvar NVMe-diskoj povas esti konektitaj rekte al la regilo MegaRAID 9460-16i. Aŭ limigu vin al du NVMe-solvoj dum konekto de ok SAS-diskoj samtempe (vidu la konektan diagramon sube).
La figuro montras la uzon de konektilo "0" (C0 / Konektilo 0) kaj konektilo "1" por NVMe-konektoj, same kiel konektiloj "2" kaj "3" por SAS-konektoj. Ĉi tiu aranĝo povas esti inversigita, sed ĉiu x4 NVMe-disko devas esti konektita per najbaraj linioj. La mastrumaj reĝimoj de la regilo estas agordita per la agordaj utilecoj StorCLI aŭ Human Interface Infrastructure (HII), kiuj funkcias en UEFI-medio.
La defaŭlta reĝimo estas "PD64" profilo (nur subtenas SAS/SATA). Kiel ni diris supre, estas tri profiloj entute: "SAS / SATA nur reĝimo" (PD240 / PD64 / PD 16), "NVMe nur reĝimo" (PCIe4) kaj miksita reĝimo, en kiu ĉiuj specoj de diskoj povas funkcii: " PD64 -PCIe4" (subteno por 64 fizikaj kaj virtualaj diskoj kun 4 NVMe-diskoj). En miksita reĝimo, la valoro de la specifita profilo devus esti la sekva - "ProfileID=13". Cetere, la elektita profilo estas konservita kiel gvidanto kaj ne estas rekomencigita eĉ kiam vi revenas al la fabrikaj agordoj per la komando Agordu Fabrikajn Defaŭltojn. Ĝi povas esti ŝanĝita nur permane.
Ĉu mi devus krei RAID-aron sur SSD?
Do, ni jam komprenis, ke RAID-tabeloj estas la ŝlosilo por alta rendimento. Sed ĉu SSD RAID valoras ĝin por hejma kaj kompania uzo? Multaj skeptikuloj diras, ke la pliiĝo de rapideco ne estas tiom grava kiel rompiĝi sur NVMe-diskoj. Sed ĉu vere estas tiel? Apenaŭ. La plej granda limigo al uzado de SSD en RAID (kaj hejme kaj ĉe kompania nivelo) eble estas nur la prezo. Ŝatu aŭ ne, la kosto de gigabajto da HDD-spaco estas multe pli malmultekosta.
Konekti plurajn solidstatajn "diskojn" al RAID-regilo por krei aron da SSD-oj en certaj agordoj povas havi grandegan efikon al efikeco. Tamen, ne forgesu, ke maksimuma rendimento estas limigita de la trairo de la RAID-regilo mem. La RAID-nivelo kiu ofertas la plej bonan rendimenton estas RAID 0.
Tipa RAID 0-aranĝo kun du SSD-oj, kiu uzas fiksan blokadon kaj strian metodon inter SSD-oj, duobligos la rendimenton (kompare kun la rapidecoj de ununura SSD). Samtempe, RAID 0 tabelo kun kvar SSD-oj jam estos kvaroble pli rapida ol la plej malrapida SSD en la tabelo (depende de la bendolarĝa limo ĉe la SSD RAID-regilo-nivelo).
Surbaze de simpla aritmetiko, SATA SSD estas ĉirkaŭ 3 fojojn pli rapida ol tradicia SATA HDD. NVMe-solvoj estas eĉ pli efikaj - 10 fojojn aŭ pli. Supozante du HDD-ojn en RAID 50-nivelo duobligas la rendimenton je 6%, du SATA-SSD-oj estas 20x pli rapidaj kaj du NVMe-SSD-oj estas 2000x pli rapida. Precipe, unuopa Kingston KC3200 NVMe PCIe-disko povas atingi sinsekvajn legajn kaj skribajn rapidojn de ĝis 0 MB/s, kiuj en RAID 6-formato atingos imponajn 4 GB/s. Kaj la rapideco de legado/skribado de hazardaj blokoj de 350 KB en grandeco ŝanĝiĝos de 000 IOPS al 700 IOPS. Sed... samtempe, "nul" RAID ne havigas al ni redundon.
Oni povas diri, ke hejme, stokado-redundo kutime ne estas bezonata, do RAID 0 ja fariĝas la plej taŭga RAID-agordo por SSD-oj Ĉi tio estas fidinda maniero akiri signifan rendimentan akcelon kiel alternativo al uzado de teknologioj kiel Intel Optane- bazitaj SSDoj. Kaj jen kiel SSD-solvoj kondutas en la plej popularaj RAID-tipoj ("1", "5", "10", "50") - ni parolos en nia sekva artikolo.
Ĉi tiu artikolo estis preparita kun la subteno de niaj kolegoj ĉe Broadcom, kiuj provizas siajn regilojn al Kingston-inĝenieroj por testado per entreprena klaso SATA/SAS/NVMe-diskoj. Danke al ĉi tiu amika simbiozo, klientoj ne devas dubi pri la fidindeco kaj stabileco de Kingston-diskoj kun HBA kaj RAID-regiloj de produktado. .
Pliaj informoj pri Kingston-produktoj troveblas kompanio.
fonto: www.habr.com