हम अपना अनुभव साझा करते हैं कि एसएसडी RAID के ढांचे के भीतर कैसा प्रदर्शन करते हैं और कौन सा सरणी स्तर अधिक लाभदायक है

В पिछले सामग्री हमने किंग्स्टन ड्राइव के उदाहरण का उपयोग करके "क्या हम SSD पर RAID लागू करेंगे" के प्रश्न पर पहले ही विचार कर लिया है, लेकिन हमने इसे केवल शून्य स्तर के भीतर ही किया है। वर्तमान लेख में, हम सबसे लोकप्रिय प्रकार के RAID सरणियों में पेशेवर और घरेलू NVMe समाधानों का उपयोग करने के विकल्पों का विश्लेषण करेंगे और नियंत्रक संगतता के बारे में बात करेंगे। ब्रॉडकॉम किंग्स्टन ड्राइव के साथ.

आपको SSD पर RAID की आवश्यकता क्यों है?

एचडीडी स्टोरेज एरेज़ की तुलना में एसएसडी-आधारित स्टोरेज एरेज़ के फायदों में ड्राइव पर डेटा तक तेज़ पहुंच समय और बेहतर पढ़ने/लिखने का प्रदर्शन शामिल है। हालाँकि, एक आदर्श SSD-आधारित RAID प्रदर्शन के लिए प्रोसेसर, कैश, सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर के इष्टतम संयोजन की आवश्यकता होती है। जब ये सभी कारक पूरी तरह से एक साथ काम करते हैं, तो एक SSD RAID पारंपरिक HDD का उपयोग करके तुलनीय कॉन्फ़िगरेशन से बेहतर प्रदर्शन कर सकता है।

एक सामान्य SSD, HDD की तुलना में कम बिजली की खपत करता है, इसलिए जब आप एक RAID सरणी में बड़ी संख्या में SSDs को जोड़ते हैं, तो HDD RAID सरणी की तुलना में ऊर्जा बचत कॉर्पोरेट ऊर्जा बिलों पर कम लागत में भी तब्दील हो सकती है।

हालाँकि, SSD RAID की सीमाएँ और नुकसान हैं, विशेष रूप से तुलनीय क्षमता की हार्ड ड्राइव की तुलना में प्रति गीगाबाइट स्थान की उच्च कीमत। और फ्लैश मेमोरी विफलताओं के बीच का समय एक निश्चित संख्या में पुनर्लेखन चक्रों तक सीमित है। अर्थात्, SSD ड्राइव की एक निश्चित सेवा जीवन होती है, जो ऑपरेशन पर निर्भर करती है: जितनी अधिक जानकारी इस पर लिखी जाएगी, ड्राइव उतनी ही तेज़ी से विफल हो जाएगी। दूसरी ओर, एंटरप्राइज़ एसएसडी का जीवनकाल मैकेनिकल हार्ड ड्राइव की तुलना में अच्छा होता है।

किंग्स्टन SSDs ब्रॉडकॉम नियंत्रकों के साथ RAID मोड में कैसे रहते हैं

SSDs के शुरुआती दिनों में, RAID डिज़ाइन में कई बारीकियाँ थीं। इसमें कम दोष-सहिष्णु एचडीडी का उपयोग भी शामिल है। सॉलिड स्टेट ड्राइव चुंबकीय डिस्क पर आधारित अपने समकक्षों की तुलना में बहुत अधिक विश्वसनीय हैं। जैसा कि हम जानते हैं, SSD समाधानों में कोई गतिशील भाग नहीं होते हैं, इसलिए यांत्रिक क्षति शून्य हो जाती है। पावर सर्ज के कारण सॉलिड-स्टेट ड्राइव की विफलता की भी संभावना नहीं है, यह देखते हुए कि होम पीसी और किसी भी सर्वर के स्तर पर, यूपीएस, सर्ज प्रोटेक्टर और यहां तक ​​​​कि बिजली की आपूर्ति भी आपकी रक्षा करती है।

उसी समय, सॉलिड-स्टेट ड्राइव का एक और महत्वपूर्ण प्लस है: भले ही मेमोरी सेल लिखने के लिए खराब हो गए हों, फिर भी उनसे डेटा पढ़ा जा सकता है, लेकिन अगर चुंबकीय डिस्क क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो अफसोस।

आज, विभिन्न स्तरों के RAID सरणियों में SSD समाधानों का उपयोग करना काफी सामान्य अभ्यास है। मुख्य बात सही एसएसडी चुनना है, जिसकी विलंबता न्यूनतम है। और आदर्श रूप से, एक ही निर्माता और एक ही मॉडल के एसएसडी का उपयोग करें ताकि आपके पास उन ड्राइवों का ढेर न हो जो विभिन्न प्रकार के लोड का समर्थन करते हैं और विभिन्न प्रकार की मेमोरी, नियंत्रकों और अन्य प्रौद्योगिकियों के आधार पर बनाए जाते हैं। यानी, अगर हम RAID सरणी बनाने के लिए किंग्स्टन से चार या 16 NVMe SSDs खरीदने का निर्णय लेते हैं, तो बेहतर होगा कि वे सभी एक ही श्रृंखला और मॉडल रेंज से आएं।

वैसे, में अंतिम लेख जब हमने किंग्स्टन से एनवीएमई एसएसडी के बारे में बात की तो हमने एक कारण के लिए ब्रॉडकॉम नियंत्रकों का हवाला दिया। तथ्य यह है कि इन उपकरणों के लिए मैनुअल तुरंत संगत ड्राइव (उपरोक्त अमेरिकी एसएसडी निर्माता के समाधान सहित) निर्धारित करते हैं, जिसके साथ नियंत्रक त्रुटिपूर्ण रूप से काम करेगा। RAID के लिए नियंत्रक-एसएसडी बंडल चुनते समय इस जानकारी पर भरोसा किया जाना चाहिए।

हम RAID के सबसे लोकप्रिय प्रकारों - "1", "5", "10", "50" में एसएसडी किंग्स्टन के काम का विश्लेषण करते हैं।

तो, "शून्य" RAID स्तर डेटा अतिरेक प्रदान नहीं करता है, बल्कि केवल प्रदर्शन बढ़ाता है। RAID 0 बिल्कुल भी कोई डेटा सुरक्षा प्रदान नहीं करता है, इसलिए हम इसे कॉर्पोरेट सेगमेंट में नहीं मानेंगे। दूसरी ओर, RAID 1 पूर्ण अतिरेक प्रदान करता है, लेकिन केवल मामूली प्रदर्शन लाभ प्रदान करता है, और इसलिए इस पर विचार किया जाना चाहिए कि SSD RAID सरणी बनाते समय प्रदर्शन लाभ प्राथमिक विचार नहीं है।

RAID 1 किंग्स्टन SSDs और ब्रॉडकॉम नियंत्रकों पर आधारित है

तो, ब्रॉडकॉम मेगारेड 9460-16i नियंत्रक पर आधारित प्रथम स्तर की RAID सरणी दो से 32 किंग्स्टन ड्राइव को जोड़ती है, जो एक दूसरे की प्रतियां हैं, और पूर्ण अतिरेक प्रदान करती हैं। यदि पारंपरिक HDD का उपयोग करते समय, डेटा लिखने और पढ़ने की गति इसी HDD के स्तर पर बनी रहती है, तो NVMe SSD समाधानों का उपयोग करने से हमें प्रदर्शन में दस गुना वृद्धि मिलती है। विशेषकर डेटा एक्सेस समय के संदर्भ में। उदाहरण के लिए, सर्वर RAID 1000 में दो किंग्स्टन DC2M U.1 NVMe SSDs के साथ, हमें 350 रैंडम रीड IOPS और 000 राइट IOPS मिलते हैं।

अनुक्रमिक पढ़ने की गति के संदर्भ में, परिणाम ड्राइव की विशेषताओं से मेल खाएंगे - 3200 एमबी / एस। लेकिन चूंकि दोनों एनवीएमई एसएसडी काम करने की स्थिति में हैं, इसलिए उनसे एक ही समय में डेटा पढ़ा जा सकता है, जिससे रीड ऑपरेशन काफी तेज हो जाता है। लेकिन लिखने की गति (2000 एमबी/सेकेंड होने का दावा) धीमी होगी, क्योंकि प्रत्येक लिखने का कार्य दो बार किया जाता है।

RAID 1 छोटे डेटाबेस या किसी अन्य वातावरण के लिए आदर्श है जिसमें दोष सहनशीलता लेकिन कम क्षमता की आवश्यकता होती है। ड्राइव मिररिंग आपदा पुनर्प्राप्ति परिदृश्यों में विशेष रूप से सहायक है (प्रदर्शन थोड़ा खराब हो गया है) क्योंकि यह सरणी में से एक ड्राइव के विफल होने पर महत्वपूर्ण डेटा का तत्काल "पुनर्जीवन" प्रदान करता है। लेकिन क्योंकि सुरक्षा के इस स्तर के लिए प्रतिबिंबित डेटा की भंडारण क्षमता को दोगुना करने की आवश्यकता होती है (100 टीबी के लिए 200 टीबी भंडारण की आवश्यकता होगी), कई एंटरप्राइज़ सिस्टम अधिक किफायती भंडारण विकल्पों का उपयोग करते हैं: RAID 5 और RAID 6।

RAID 5 किंग्स्टन SSDs और ब्रॉडकॉम नियंत्रकों पर आधारित है

पांचवें-स्तरीय RAID सरणी को व्यवस्थित करने के लिए, हमें कम से कम तीन ड्राइव की आवश्यकता होती है, जिस पर डेटा इंटरलीव किया जाता है (सरणी में सभी ड्राइव पर चक्रीय रूप से लिखा जाता है), लेकिन डुप्लिकेट नहीं किया जाता है। उन्हें व्यवस्थित करते समय, किसी को उनकी अधिक जटिल संरचना को ध्यान में रखना चाहिए, क्योंकि यहां "चेकसम" (या "समता") जैसी अवधारणा दिखाई देती है। इस अवधारणा का अर्थ तार्किक बीजगणितीय XOR फ़ंक्शन (उर्फ अनन्य "OR") है, जो सरणी में न्यूनतम तीन ड्राइव (अधिकतम - 32) के उपयोग को निर्देशित करता है। इस मामले में, समता जानकारी सरणी में सभी "डिस्क" पर लिखी जाती है।

प्रत्येक 500 टीबी की क्षमता वाले चार किंग्स्टन DC3,84R SATA SSDs की एक श्रृंखला के लिए, हमें 11,52 TB जगह और चेकसम के लिए 3,84 मिलती है। और यदि आप 16 टीबी की क्षमता वाले 1000 किंग्स्टन DC2M U.7,68 NVMe ड्राइव को लेवल 115,2 RAID में जोड़ते हैं, तो हम 7,68 टीबी के नुकसान के साथ 5 टीबी सीखेंगे। जैसा कि आप देख सकते हैं, जितनी अधिक ड्राइव होंगी, अंत में उतना ही बेहतर होगा। यह इसलिए भी बेहतर है क्योंकि RAID 0 में जितनी अधिक ड्राइव होंगी, समग्र लेखन प्रदर्शन उतना ही अधिक होगा। और रैखिक रीडिंग RAID XNUMX के स्तर तक पहुंच जाएगी।

एक RAID 5 डिस्क समूह न्यूनतम बिजली हानि के साथ उच्च थ्रूपुट (विशेष रूप से बड़ी फ़ाइलों के लिए) और अतिरेक प्रदान करता है। इस प्रकार का सरणी संगठन उन नेटवर्कों के लिए सबसे उपयुक्त है जो एक ही समय में कई छोटे इनपुट/आउटपुट (I/O) ऑपरेशन करते हैं। लेकिन आपको इसका उपयोग उन कार्यों के लिए नहीं करना चाहिए जिनमें छोटे या छोटे ब्लॉकों के लिए बड़ी संख्या में लेखन कार्यों की आवश्यकता होती है।
एक और बारीकियां है: यदि एनवीएमई ड्राइव में से कम से कम एक विफल हो जाता है, तो RAID 5 गिरावट मोड में चला जाता है और किसी अन्य स्टोरेज डिवाइस की विफलता सभी डेटा के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है। यदि सरणी में एक ड्राइव विफल हो जाती है, तो RAID नियंत्रक किसी भी लापता डेटा को फिर से बनाने के लिए समता जानकारी का उपयोग करता है।

RAID 10 किंग्स्टन SSDs और ब्रॉडकॉम नियंत्रकों पर आधारित है

तो, RAID 0 हमें गति और पहुंच समय में दोगुनी वृद्धि प्रदान करता है, और RAID 1 विश्वसनीयता प्रदान करता है। आदर्श रूप से, उन्हें संयोजित किया जाएगा, और यहां RAID 10 (या 1 + 0) बचाव के लिए आता है। "दस" को चार SATA SSD या NVMe ड्राइव (अधिकतम - 32) से इकट्ठा किया गया है और इसका तात्पर्य "मिरर" की एक सरणी से है, जिसमें ड्राइव की संख्या हमेशा चार का गुणज होनी चाहिए। इस सरणी में डेटा निश्चित ब्लॉक विभाजन (RAID 0 के मामले में) और ड्राइव के बीच स्ट्रिपिंग, RAID 1 सरणी में "ड्राइव" में प्रतियां फैलाने, का उपयोग करके लिखा गया है। और ड्राइव के कई समूहों तक पहुंचने की क्षमता के साथ उसी समय, RAID 10 उच्च प्रदर्शन दिखाता है।

चूंकि RAID 10 कई प्रतिबिंबित जोड़े में डेटा स्ट्रिपिंग करने में सक्षम है, इसका मतलब है कि यह एक जोड़े में एक ड्राइव की विफलता को सहन कर सकता है। हालाँकि, यदि दोनों दर्पण जोड़े (अर्थात, सभी चार ड्राइव) विफल हो जाते हैं, तो अपरिहार्य डेटा हानि होगी। परिणामस्वरूप, हमें अच्छी दोष सहनशीलता और विश्वसनीयता भी मिलती है। लेकिन ध्यान रखें कि, RAID 1 की तरह, दसवीं स्तर की सरणी कुल क्षमता का केवल आधा उपयोग करती है, और इसलिए यह एक महंगा समाधान है। और स्थापित करना भी कठिन है.

RAID 10 डेटा वेयरहाउस के साथ उपयोग के लिए उपयुक्त है जिसके लिए मिरर किए गए डिस्क समूहों की 100% अतिरेक की आवश्यकता होती है, साथ ही RAID 0 के बढ़े हुए I/O प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। यह मध्यम आकार के डेटाबेस या किसी भी वातावरण के लिए सबसे अच्छा समाधान है जिसके लिए उच्च दोष सहनशीलता की आवश्यकता होती है RAID 5 से अधिक.

RAID 50 किंग्स्टन SSDs और ब्रॉडकॉम नियंत्रकों पर आधारित है

स्तर 5 RAID के समान एक संयुक्त सरणी, जो स्तर 50 सरणियों से निर्मित एक स्तर 5 सरणी है। पहले की तरह, इस सरणी का मुख्य लक्ष्य RAID XNUMX सरणियों में डेटा विश्वसनीयता बनाए रखते हुए दोगुना प्रदर्शन हासिल करना है। साथ ही, RAID XNUMX ड्राइव विफलता की स्थिति में मानक RAID XNUMX की तुलना में बेहतर लेखन प्रदर्शन और बेहतर डेटा सुरक्षा प्रदान करता है। , और किसी एक ड्राइव के विफल होने की स्थिति में तेजी से पुनर्प्राप्ति करने में भी सक्षम है।

RAID 50 ड्राइव समूह डेटा को छोटे ब्लॉकों में विभाजित करता है और फिर इसे प्रत्येक RAID 5 सरणी में विभाजित करता है। RAID 5 ड्राइव समूह बदले में डेटा को छोटे ब्लॉकों में विभाजित करता है, समता की गणना करता है, ब्लॉकों पर एक तार्किक OR ऑपरेशन करता है, और फिर डिस्क समूह में प्रत्येक डिस्क के लिए डेटा ब्लॉक लेखन और समता संचालन करता है।

और जबकि किसी एक ड्राइव के विफल होने पर प्रदर्शन अनिवार्य रूप से ख़राब हो जाता है, यह RAID 5 सरणी जितना महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि एक विफलता केवल एक सरणी को प्रभावित करती है, जिससे दूसरा पूरी तरह कार्यात्मक हो जाता है। वास्तव में, RAID 50 आठ HDD/SSD/NVMe ड्राइव विफलताओं तक जीवित रह सकता है यदि प्रत्येक विफल "डिस्क" एक अलग RAID 5 सरणी में है।

RAID 50 का उपयोग उन अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छा है जिनके लिए उच्च विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है और RAID 10 की तुलना में उच्च डेटा स्थानांतरण दर और कम ड्राइव लागत को बनाए रखते हुए बड़ी संख्या में अनुरोधों को संसाधित करना चाहिए। हालाँकि, RAID 50 सरणी स्थापित करने के लिए न्यूनतम छह ड्राइव की आवश्यकता होती है। , लागत को एक कारक के रूप में पूरी तरह से बाहर नहीं रखा गया है। RAID 50 का एक नुकसान यह है कि, RAID 5 की तरह, इसे एक जटिल नियंत्रक की आवश्यकता होती है: जैसे हमारे द्वारा उल्लेखित पिछले लेख में मेगारेड 9460-16आई ब्रॉडकॉम से.

यह भी ध्यान देने योग्य है कि समता रिकॉर्ड रखने की क्षमता के आवंटन के कारण RAID 50 में RAID 5 की तुलना में कम डिस्क स्थान का उपयोग होता है। हालाँकि, इसमें अभी भी अन्य RAID स्तरों की तुलना में अधिक उपयोग करने योग्य स्थान है, विशेष रूप से वे जो मिररिंग का उपयोग करते हैं। छह ड्राइव की न्यूनतम आवश्यकता के साथ, RAID 50 एक महंगा विकल्प हो सकता है, लेकिन अतिरिक्त डिस्क स्थान कॉर्पोरेट डेटा की सुरक्षा करके लागत को उचित ठहराता है। इस प्रकार की सरणी की अनुशंसा उस डेटा के लिए की जाती है जिसके लिए उच्च भंडारण विश्वसनीयता, उच्च अनुरोध दर, उच्च स्थानांतरण दर और उच्च भंडारण क्षमता की आवश्यकता होती है।

RAID 6 और RAID 60: हम उनके बारे में भी नहीं भूले हैं

चूँकि हमने पाँचवें और पचासवें स्तर की सरणियों के बारे में बात की है, इसलिए RAID 6 और RAID 60 जैसे प्रकार के सारणी संगठन का उल्लेख न करना पाप होगा।

RAID 6 का प्रदर्शन RAID 5 के समान है, लेकिन यहां कम से कम दो ड्राइव को समानता दी गई है, जो एरे को डेटा खोए बिना दो ड्राइव की विफलता से बचने की अनुमति देता है (RAID 5 में, यह स्थिति बेहद अवांछनीय है)। इसके परिणामस्वरूप उच्च विश्वसनीयता प्राप्त होती है। अन्यथा, सब कुछ पांचवें स्तर के सरणी जैसा ही है: एक या दो डिस्क की विफलता की स्थिति में, RAID नियंत्रक सभी लापता सूचनाओं को फिर से बनाने के लिए समता ब्लॉक का उपयोग करता है। यदि दो ड्राइव विफल हो जाते हैं, तो पुनर्प्राप्ति एक साथ नहीं होती है: पहले, पहली ड्राइव को पुनः एनिमेटेड किया जाता है, फिर दूसरे को। इस प्रकार, दो डेटा पुनर्प्राप्ति ऑपरेशन निष्पादित किए जाते हैं।

यह अनुमान लगाना आसान है कि यदि RAID 50 स्तर 60 सरणियों का एक स्तर 6 सरणी है, तो RAID 50 स्तर 8 सरणियों का एक स्तर 16 सरणी है जिसके बारे में हमने अभी बात की है। अर्थात्, RAID भंडारण का यह संगठन आपको RAID XNUMX ड्राइव के प्रत्येक समूह में दो SSDs के नुकसान से बचने की अनुमति देता है। ऑपरेशन का सिद्धांत उसी के समान है जिसके बारे में हमने RAID XNUMX अनुभाग में बात की थी, लेकिन विफलताओं की संख्या लेवल XNUMX ऐरे XNUMX से XNUMX ड्राइव तक बढ़ने का सामना कर सकता है। आमतौर पर, ऐसे सरणियों का उपयोग ऑनलाइन ग्राहक सेवा के लिए किया जाता है, जिसके लिए उच्च दोष सहनशीलता की आवश्यकता होती है।

आइए संक्षेप में बताएं:

हालाँकि मिररिंग RAID 50/60 की तुलना में अधिक दोष सहनशीलता प्रदान करता है, इसके लिए बहुत अधिक स्थान की भी आवश्यकता होती है। चूँकि डेटा की मात्रा दोगुनी हो गई है, आपको वास्तव में जानकारी रिकॉर्ड करने और संग्रहीत करने के लिए सर्वर में स्थापित ड्राइव की कुल क्षमता का केवल 50% ही मिलता है। RAID 50/60 और RAID 10 के बीच चयन संभवतः उपलब्ध बजट, सर्वर क्षमता और आपकी डेटा सुरक्षा आवश्यकताओं पर निर्भर करेगा। इसके अलावा, जब हम एसएसडी समाधान (कॉर्पोरेट और उपभोक्ता वर्ग दोनों) के बारे में बात करते हैं तो लागत सामने आती है।

उतना ही महत्वपूर्ण, अब हम निश्चित रूप से जानते हैं कि एसएसडी-आधारित RAID एक पूरी तरह से सुरक्षित समाधान है और आज के व्यवसाय के लिए एक सामान्य अभ्यास है। घरेलू उपयोग के हिस्से के रूप में, यदि बजट अनुमति देता है, तो एनवीएमई पर स्विच करने का भी एक कारण है। और यदि आपके पास अभी भी कोई प्रश्न है कि यह सब क्यों आवश्यक है, तो लेख की शुरुआत में वापस जाएँ - हमने पहले ही इसका विस्तार से उत्तर दिया है।

यह लेख ब्रॉडकॉम में हमारे सहयोगियों के सहयोग से तैयार किया गया था, जो एंटरप्राइज़-क्लास SATA/SAS/NVMe ड्राइव के साथ परीक्षण के लिए किंग्स्टन इंजीनियरों को अपने नियंत्रक प्रदान करते हैं। इस मैत्रीपूर्ण सहजीवन के लिए धन्यवाद, ग्राहकों को उत्पादन से एचबीए और RAID नियंत्रकों के साथ किंग्स्टन ड्राइव की विश्वसनीयता और स्थिरता पर संदेह करने की ज़रूरत नहीं है। ब्रॉडकॉम.

किंग्स्टन उत्पादों के बारे में अधिक जानकारी यहां पाई जा सकती है आधिकारिक वेबसाइट कंपनी।

स्रोत: www.habr.com