Kaixo Habr! Artikulu honetan esango dizugu SATA SSD eta NVMe SSD egoera solidoko soluzioetan oinarritutako RAID arrayak antolatzea merezi duen ala ez, eta etekin larria izango al da honetatik? Gai hau aztertzea erabaki dugu hori egiteko aukera ematen duten kontrolagailu motak eta motak kontuan hartuta, baita konfigurazio horien aplikazio esparrua ere.
Modu batera edo bestera, gutako bakoitzak gutxienez behin gure bizitzan βRAIDβ, βRAID-arrayβ, βRAID-controllerβ bezalako definizioak entzun genituen, baina nekez eman genion garrantzi handia honi, hau guztia baita. nekez PC boyar arrunt batentzat Interesgarria. Baina guztiek abiadura handia nahi dute barneko unitateetatik eta arazorik gabeko funtzionamendutik. Azken finean, ordenagailuaren hardwarea zein indartsua den, diskoaren abiadura botila-lepo bihurtzen da ordenagailuaren eta zerbitzariaren errendimendu konbinatuari dagokionez.
Hori horrela izan zen HDD tradizionalak 1 TB edo gehiagoko ahalmen konparagarriak dituzten NVMe SSD modernoekin ordezkatu ziren arte. Eta lehenago ordenagailuetan sarritan SATA SSD + pare bat HDD konbinazioak egon baziren, gaur egun beste irtenbide batekin hasten dira ordezkatzen - NVMe SSD + SATA SSD pare bat. Zerbitzari korporatiboei eta "hodei" buruz hitz egiten badugu, asko dagoeneko arrakastaz mugitu dira SATA SSDetara, ohiko "lata" baino azkarragoak direlako eta aldi berean I/O eragiketa kopuru handiagoa prozesatzeko gai direlako.
Hala ere, sistemaren akatsen tolerantzia maila nahiko baxuan dago oraindik: ezin dugu, "Psikikoen guduan" bezala, astebeteko zehaztasunarekin aurreikusi egoera solidoko unitate jakin bat noiz hilko den. Eta HDDak pixkanaka "hiltzen" badira, sintomak harrapatzeko eta neurriak hartzeko aukera emanez, SSDak berehala "hiltzen" dira eta abisatu gabe. Eta orain da hau guztia zergatik beharrezkoa den jakiteko unea? Merezi al du egoera solidoko SATA SSD eta NVMe SSD konponbideetan oinarritutako RAID arrayak antolatzea, eta etekin larria izango al da honetatik?
Zergatik behar duzu RAID array bat?
"Matrize" hitzak dagoeneko esan nahi du hainbat disko (HDD eta SSD) erabiltzen direla hura sortzeko, RAID kontrolagailu baten bidez konbinatzen direnak eta OSak datu biltegiratze bakar gisa aitortzen dituena. RAID array-ek ebatzi dezaketen zeregin globala datuak sartzeko denbora gutxitzea da, irakurketa/idazketa abiadura eta fidagarritasuna areagotzea, hutsegite bat gertatuz gero azkar berreskuratzeko gaitasunari esker lortzen dena. Bide batez, ez da batere beharrezkoa RAID erabiltzea etxeko babeskopietarako. Baina zure etxeko zerbitzaria baduzu, 24/7 etengabeko sarbidea behar duzun hori, beste kontu bat da.
Dozena bat RAID array maila baino gehiago daude, eta horietako bakoitzak desberdina da bertan erabiltzen den unitate kopuruan eta bere alde onak eta txarrak ditu: adibidez, RAID 0-k errendimendu altua lortzeko aukera ematen du akatsen tolerantziarik gabe, RAID 1-ek aukera ematen du. automatikoki ispilu datuak abiadura handitu gabe, eta RAID 10 konbinazioak goiko aukerak ditu. RAID 0 eta 1 dira errazenak (ez baitute software kalkulurik behar) eta, ondorioz, ezagunenak. Azken batean, RAID maila baten edo bestearen aldeko hautua disko-matrizeari esleitutako zereginen eta RAID kontrolagailuaren gaitasunen araberakoa da.
RAID etxeko eta korporatiboa: zein da aldea?
Edozein negozio modernoren oinarria enpresaren zerbitzarietan segurtasunez gorde behar diren datu-bolumen handiak dira. Eta gainera, gorago adierazi dugun bezala, etengabeko sarbidea eman behar zaie 24/7. Argi dago, hardwarearekin batera, softwarearen zatia ere garrantzitsua dela, baina kasu honetan informazioaren biltegiratze eta tratamendu fidagarria bermatzen duten ekipoez ari gara oraindik. Softwareak ez du enpresa bat hondamenditik salbatuko hardwareak esleitutako zereginak betetzen ez baditu.
Zeregin horietarako, edozein hardware fabrikatzailek enpresa-gailu deiturikoak eskaintzen ditu. Kingston-ek egoera solidoko irtenbide indartsuak ditu SATA ereduetan ΠΈ , baita NVMe DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe eta DCP-1000 PCI-e modeloak ere, datu-zentroetan eta superordenagailuetan erabiltzeko pentsatuta. Horrelako unitateen arrayak hardware kontrolagailuekin batera erabiltzen dira normalean.
Kontsumo merkaturako (hau da, etxeko ordenagailuetarako eta NAS zerbitzarietarako), esaterako, diskoak NVMe PCIe, baina kasu honetan ez da beharrezkoa hardware kontrolagailu bat erostea. Plakaren barnean sartutako PC edo NAS zerbitzari batera muga zaitezke, noski etxeko zerbitzari bat zuk zeuk muntatzeko asmoa baduzu zeregin atipikoetarako (lagunentzako etxeko hosting txiki bat abiaraztea, adibidez). Gainera, etxeko RAID matrizeek, ββoro har, ez dute ehunka edo milaka unitate behar, bi, lau eta zortzi gailutara mugatuta (normalean SATA).
RAID kontrolagailu motak eta motak
Hiru RAID kontrolagailu mota daude RAID arrayak ezartzeko printzipioetan oinarrituta:
1. Softwarea, zeinetan array-kudeaketa CPU eta DRAM-en gainean erortzen baita (hau da, programa-kodea prozesadorean exekutatzen da).
2. Integratua, hau da, PC edo NAS zerbitzari baten plaketan sartuta.
3. Hardwarea (modularra), plaka nagusietako PCI/PCIe konektoreetarako hedapen-txartel diskretuak dira.
Zein da euren arteko oinarrizko aldea? Software RAID kontrolagailuak integratuak eta hardwareak baino txikiagoak dira errendimendu eta akatsen tolerantziari dagokionez, baina ez dute ekipamendu berezirik behar funtzionatzeko. Hala ere, garrantzitsua da ostalari-sistemaren prozesadorea nahikoa indartsua dela ziurtatzea RAID softwarea exekutatzeko, ostalarian exekutatzen ari diren aplikazioen errendimenduan eragin negatiboa izan gabe. Kontrolagailu integratuek normalean cache memoria propioa dute eta CPU baliabide kopuru jakin bat erabiltzen dute.
Baina hardwareek beren cache memoria eta software algoritmoak exekutatzeko prozesadore integratua dituzte. Normalean, RAID maila mota guztiak ezartzeko eta hainbat disko mota onartzen dituzte aldi berean. Adibidez, Broadcom-eko hardware-kontrolagailu modernoek SATA, SAS eta NVMe gailuak aldi berean konekta ditzakete, eta horrek zerbitzariak berritzean kontrolagailua ez aldatzeko aukera ematen du: bereziki, SATA SSDtik NVMe SSDra pasatzean, kontrolagailuak ez dira aldatu beharrik.
Egia esan, ohar honetan kontrolagailuen tipologia berari helduko diogu. Hiru modukoak badira, beste batzuk egon behar al dira? Kasu honetan, galdera honen erantzuna baiezkoa izango da. Funtzioen eta gaitasunen arabera, RAID kontrolagailuak hainbat motatan bana daitezke:
1. RAID funtzioa duten kontrolagailu arruntak
Hierarkia osoan, HDD eta SSD "0", "1" edo "0+1" mailetako RAID arrayetan konbinatzeko aukera ematen duen kontrolagailu sinpleena da. Hau programatikoki inplementatzen da firmware mailan. Hala ere, horrelako gailuak nekez gomendatu daitezke segmentu korporatiboan erabiltzeko, ez baitute cacherik eta ez dutelako "5", "3" eta abar mailetako arrayak onartzen. Baina hasierako hasierako zerbitzari baterako nahiko egokiak dira.
2. Beste RAID kontrolagailu batzuekin batera lan egiten duten kontrolagailuak
Kontrolagailu mota hau plaka integratuko kontrolagailuekin parekatu daiteke. Hau printzipio honen arabera inplementatzen da: RAID kontrolagailu diskretu batek arazo "logikoak" konpontzeaz arduratzen da, eta barnean dagoenak unitateen arteko datu-trukearen funtzioak hartzen ditu. Baina Γ±abardura bat dago: horrelako kontrolagailuen funtzionamendu paraleloa plaka bateragarrietan soilik posible da, eta horrek esan nahi du haien aplikazio-eremua oso mugatuta dagoela.
3. RAID kontrolagailu autonomoak
Soluzio diskretu hauek enpresa mailako zerbitzariekin lan egiteko beharrezko txip guztiak dituzte barnean, beren BIOS, cache-memoria eta prozesadorea dituzte erroreak azkar zuzentzeko eta checksum-kalkuluak egiteko. Horrez gain, fabrikazioari dagokionez fidagarritasun estandar handiak betetzen dituzte eta kalitate handiko memoria moduluak dituzte.
4. Kanpoko RAID kontrolagailuak
Ez da zaila asmatzea goian zerrendatutako kontrolagailu guztiak barnekoak direla eta plakaren PCIe konektorearen bidez energia jasotzen dutela. Zer esan nahi du honek? Eta plakaren hutsegite horrek RAID array-aren funtzionamenduan akatsak eta datuak galtzea ekar dezake. Kanpoko kontrolagailuak gaizki-ulertu horretatik libratzen dira, elikadura-iturri independente batekin dauden kasu bereizi batean baitaude. Fidagarritasunari dagokionez, halako kontrolagailuek datuen biltegiratze mailarik handiena eskaintzen dute.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell eta Cisco dira gaur egun hardware RAID kontrolagailuak eskaintzen dituzten enpresetako batzuk.
SAS/SATA/NVMe RAID kontrolagailuen funtzionamendu-moduak
Hiru moduko HBA eta RAID kontrolagailuen (edo Tri-Mode funtzionaltasuna duten kontrolagailuen) helburu nagusia NVMe-n oinarritutako hardware RAID sortzea da. Broadcom-en 9400 serieko kontrolagailuek hau egin dezakete: adibidez, . RAID kontroladore mota independente batekoa da, lau SFF-8643 konektorez hornituta dago eta, Tri-Mode laguntzari esker, SATA/SAS eta NVMe unitateak aldi berean konektatzeko aukera ematen du. Horrez gain, merkatuan energia-eraginkortasun handieneko kontrolagailuetako bat ere bada (17 Watt-eko energia baino ez du kontsumitzen, 1,1 Watt baino gutxiagorekin 16 portuetako bakoitzean).
Konexio-interfazea PCI Express x8 3.1 bertsioa da, 64 Gbit/s-ko abiadura ahalbidetzen duena (2020an PCI Express 4.0rako kontrolagailuak agertzea espero da). 16 atakako kontrolagailua 2 nukleoko txip batean oinarritzen da eta 72 biteko DDR4-2133 SDRAM (4 GB), baita 240 SATA/SAS unitate edo gehienez 24 NVMe gailu konektatzeko aukera ere. RAID arrayak antolatzeari dagokionez, "0", "1", "5" eta "6" mailak eta "10", "50" eta "60" mailak onartzen dira. Bide batez, cache memoria eta 9400 serieko beste kontrolagailu batzuk tentsio-hutsetatik babestuta daude aukerako CacheVault CVPM05 moduluak.
Hiru moduko teknologia SerDes datuak bihurtzeko funtzioan oinarritzen da: SAS/SATA interfazeetako datuen serieko irudikapena PCIe NVMe-n forma paraleloan bihurtzea eta alderantziz. Hau da, kontrolagailuak abiadurak eta protokoloak negoziatzen ditu hiru biltegiratze-gailu motetako edozeinekin ezin hobeto lan egiteko. Horrek datu zentroen azpiegiturak eskalatzeko modu ezin hobea eskaintzen du: erabiltzaileek NVMe erabil dezakete beste sistemaren konfigurazioetan aldaketa nabarmenik egin gabe.
Hala ere, NVMe unitateekin konfigurazioak planifikatzerakoan, kontuan hartu behar da NVMe soluzioek 4 PCIe bide erabiltzen dituztela konektatzeko, hau da, disko bakoitzak SFF-8643 ataken lerro guztiak erabiltzen ditu. Bihurtzen da lau NVMe unitate soilik konekta daitezkeela zuzenean MegaRAID 9460-16i kontrolagailura. Edo muga ezazu NVMe bi soluziotara aldi berean zortzi SAS unitate konektatzen dituzun bitartean (ikusi beheko konexio-diagrama).
Irudiak "0" (C0 / Konektorea 0) eta "1" konektorearen erabilera erakusten du NVMe konexioetarako, baita "2" eta "3" konektoreak SAS konexioetarako. Antolaketa hau alderantzikatu daiteke, baina x4 NVMe unitate bakoitza ondoko erreien bidez konektatuta egon behar da. Kontrolagailuaren funtzionamendu-moduak StorCLI edo Human Interface Infrastructure (HII) konfigurazio utilitateen bidez ezartzen dira, UEFI ingurunean funtzionatzen dutenak.
Modu lehenetsia "PD64" profila da (SAS/SATA bakarrik onartzen du). Goian esan dugun bezala, hiru profil daude guztira: "SAS/SATA bakarrik modua" modua (PD240 / PD64 / PD 16), "NVMe bakarrik modua" (PCIe4) modua eta mota guztietako unitateak dituen modu mistoa. funtziona dezake: "PD64 -PCIe4" (64 NVMe unitate dituzten 4 disko fisiko eta birtualentzako laguntza). Modu mistoan, zehaztutako profilaren balioa "ProfileID=13" izan behar du. Bide batez, hautatutako profila maisu gisa gordetzen da eta ez da berrezartzen fabrikako ezarpenetara itzultzean ere Ezarri fabrikako lehenetsiak komandoaren bidez. Eskuz bakarrik alda daiteke.
Merezi al du SSD batean RAID array bat sortzea?
Beraz, dagoeneko ulertu dugu RAID arrayak errendimendu handiko gakoa direla. Baina merezi al du SSDetatik RAID eraikitzea etxeko eta korporaziorako? Eszeptiko askok diote abiaduraren igoera ez dela hain esanguratsua NVMe diskoetan ibiltzeko. Baina benetan horrela al da? Nekez. SSDak RAID-en erabiltzeko mugarik handiena (etxean eta enpresa mailan) prezioa izan daiteke. Zer esanik ez, HDD batean gigabyte baten kostua askoz merkeagoa da.
Egoera solidoko "unitate" anitz konektatzeak RAID kontrolagailu batera SSD array bat sortzeko eragin handia izan dezake zenbait konfiguraziotan errendimenduan. Hala ere, ez ahaztu errendimendu maximoa RAID kontrolagailuaren beraren abiadurak mugatzen duela. Errendimendu onena eskaintzen duen RAID maila RAID 0 da.
Bi SSD dituen RAID 0 konbentzionalak, datuak bloke finkoetan zatitzeko eta egoera solidoko biltegiratze-lanak banatzeko metodo bat erabiltzen duena, errendimendu bikoitza izango du SSD bakarrarekin alderatuta. Hala ere, lau SSD dituen RAID 0 array bat dagoeneko matrizeko SSD motelena baino lau aldiz azkarragoa izango da (RAID SSD kontrolagailu mailan dagoen banda zabaleraren mugaren arabera).
Aritmetika sinplean oinarrituta, SATA SSD bat SATA HDD tradizionala baino hiru aldiz azkarragoa da. NVMe irtenbideak are eraginkorragoak dira - 3 aldiz edo gehiago. Zero-mailako RAID batean bi disko gogorrek errendimendua bikoitza erakusten badute, %10 handituz, bi SATA SSD 50 aldiz azkarragoak izango dira eta bi NVMe SSD 6 aldiz azkarragoak. Bereziki, Kingston KC20 NVMe PCIe disko bakar batek 2000 MB/s arteko irakurketa eta idazketa abiadura sekuentziala lor dezake, RAID 3200 formatuan 0 GB/s ikaragarria lortuko duena. Eta 6 KB-ko tamainako ausazko blokeen irakurketa/idazketa abiadura 4 IOPS izatetik 350 IOPS izatera pasako da. Baina... aldi berean, βzeroβ RAID-ek ez digu erredundantziarik ematen.
Etxeko inguruneetan, normalean, biltegiratze erredundantzia ez dela behar esan daiteke, beraz, SSDetarako RAID konfigurazio egokiena benetan RAID 0 bihurtzen dela. Hau errendimendu hobekuntza nabarmenak lortzeko modu fidagarria da Intel Optane-n oinarritutako teknologiak erabiltzearen alternatiba gisa. SSDak. Baina SSD irtenbideek RAID mota ezagunenetan nola jokatzen duten hitz egingo dugu ("1", "5", "10", "50") gure hurrengo artikuluan.
Artikulu hau Broadcom-eko gure lankideen laguntzarekin prestatu zen, Kingston ingeniariei beren kontrolagailuak eskaintzen dizkieten SATA/SAS/NVMe unitateekin probak egiteko. Lagunarteko sinbiosi honi esker, bezeroek ez dute zalantzan jarri behar HBA eta RAID kontrolagailuekin Kingston unitateen fidagarritasunaz eta egonkortasunaz. .
Kingston produktuei buruzko informazio gehiago lortzeko, bisitatu konpainiak.
Iturria: www.habr.com