Èske li nesesè yo kreye yon etalaj RAID soti nan yon SSD ak ki kontwolè ki nesesè pou sa a?

Bonjou Habr! Nan atik sa a nou pral di w si li vo òganize etalaj RAID ki baze sou solisyon eta solid SATA SSD ak NVMe SSD, epi èske pral gen yon pwofi grav nan sa a? Nou te deside gade nan pwoblèm sa a lè nou konsidere kalite ak kalite contrôleur ki pèmèt sa a dwe fè, osi byen ke sijè ki abòde lan aplikasyon nan konfigirasyon sa yo.

Yon fason oswa yon lòt, chak nan nou omwen yon fwa nan lavi nou tande definisyon tankou "RAID", "RAID-etalaj", "RAID-kontwolè", men li pa posib ke nou tache enpòtans grav nan sa a, paske tout sa a se fasil pou yon boyar PC òdinè Enteresan. Men, tout moun vle gwo vitès nan kondui entèn ak operasyon san pwoblèm. Apre yo tout, pa gen pwoblèm ki jan pwisan pyès ki nan konpitè òdinatè a se, vitès la nan kondwi a vin tounen yon bouche lè li rive pèfòmans nan konbine nan PC a ak sèvè.

Sa a te egzakteman ka a jiskaske HDD tradisyonèl yo te ranplase pa SSD NVMe modèn ak kapasite konparab nan 1 TB oswa plis. Men, si pi bonè nan PC yo te souvan konbinezon de SATA SSD + yon koup HDD kap kapasite, jodi a yo ap kòmanse ranplase pa yon lòt solisyon - NVMe SSD + yon koup SSD SATA capacious. Si nou pale sou sèvè antrepriz ak "nwaj," anpil moun te deja deplase avèk siksè nan SSD SATA, tou senpleman paske yo pi vit pase "bwat fèblan" konvansyonèl epi yo kapab trete yon pi gwo kantite operasyon I / O ansanm.

Sepandan, tolerans fay nan sistèm nan se toujou nan yon nivo jistis ba: nou pa ka, tankou nan "batay la nan Psychics," predi ak yon presizyon nan menm jiska yon semèn lè yon kondwi an patikilye nan eta solid pral mouri. Men, si HDD yo "mouri" piti piti, sa ki pèmèt ou trape sentòm yo epi pran aksyon, Lè sa a, SSD yo "mouri" imedyatman epi san avètisman. Epi kounye a se tan pou konnen poukisa tout bagay sa yo nesesè nan tout? Èske li vo òganize etalaj RAID ki baze sou solisyon eta solid SATA SSD ak NVMe SSD, epi pral gen yon pwofi grav nan sa a?

Poukisa ou bezwen yon etalaj RAID?

Mo "etalaj la" deja vle di ke plizyè kondui (HDD ak SSD) yo itilize pou kreye li, ki konbine lè l sèvi avèk yon kontwolè RAID ak rekonèt pa OS la kòm yon depo done sèl. Travay mondyal ke etalaj RAID ka rezoud se minimize tan aksè done, ogmante vitès lekti / ekriti ak fyab, ki reyalize gras a kapasite nan refè byen vit nan ka ta gen yon echèk. By wout la, li pa ditou nesesè yo sèvi ak ATAK pou sovgad lakay yo. Men, si ou gen pwòp sèvè lakay ou, kote ou bezwen aksè konstan 24/7, sa se yon lòt pwoblèm.

Gen plis pase yon douzèn nivo RAID etalaj, chak nan yo diferan nan kantite kondui yo itilize ladan l e li gen pwòp avantaj ak dezavantaj li yo: pou egzanp, RAID 0 pèmèt ou jwenn pèfòmans segondè san tolerans fay, RAID 1 pèmèt ou. otomatikman miwa done san yo pa ogmante vitès, ak RAID 10 konbine gen posiblite ki anwo yo. RAID 0 ak 1 yo se pi senp la (piske yo pa mande pou kalkil lojisyèl) epi, kòm yon rezilta, pi popilè a. Alafen, chwa a an favè youn oswa yon lòt nivo RAID depann de travay yo asiyen nan etalaj la ki gen kapasite ak kapasite kontwolè ATAK la.

Kay ak antrepriz RAID: ki diferans ki genyen?

Baz nenpòt biznis modèn se gwo volim done ki dwe byen estoke sou serveurs konpayi yo. Epi tou, jan nou te note pi wo a, yo dwe bay yo ak aksè konstan 24/7. Li klè ke, ansanm ak pyès ki nan konpitè, pati lojisyèl an enpòtan tou, men nan ka sa a nou toujou ap pale de ekipman ki asire depo serye ak pwosesis enfòmasyon. Pa gen lojisyèl ki pral sove yon konpayi soti nan ruine si pyès ki nan konpitè pa satisfè travay yo asiyen nan li.

Pou travay sa yo, nenpòt manifakti pyès ki nan konpitè ofri sa yo rele aparèy antrepriz. Kingston gen solisyon solid eta solid sou fòm modèl SATA Kingston 450R (DC450R) и DC500 seri, osi byen ke modèl NVMe DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe ak DCP-1000 PCI-e, ki fèt pou itilize nan sant done ak superordinateurs. Anjeneral, etalaj kondui sa yo itilize ansanm ak contrôleur pyès ki nan konpitè.

Pou mache konsomatè a (ki se, pou PC lakay yo ak serveurs NAS), kondui tankou Kingston KC2000 NVMe PCIe, men nan ka sa a li pa nesesè pou achte yon kontwolè pyès ki nan konpitè. Ou ka limite tèt ou a yon sèvè PC oswa NAS ki bati nan mèr la, sof si nan kou ou planifye rasanble yon sèvè lakay tèt ou pou travay atipik (kòmanse yon ti kay hosting pou zanmi, pou egzanp). Anplis de sa, kay RAID etalaj, kòm yon règ, pa mande pou dè santèn oswa dè milye de kondui, yo te limite a sa sèlman de, kat ak uit aparèy (anjeneral SATA).

Kalite ak kalite contrôleur RAID

Gen twa kalite kontwolè RAID ki baze sou prensip pou aplike etalaj RAID:

1. Lojisyèl, nan ki jesyon etalaj tonbe sou CPU a ak DRAM (ki se, kòd pwogram nan egzekite sou processeur a).

2. Entegre, se sa ki, bati nan plak mèr yo nan yon sèvè PC oswa NAS.

3. Materyèl (modilè), ki se kat ekspansyon disrè pou konektè PCI/PCIe sou plak mèr.

Ki diferans fondamantal yo youn ak lòt? Kontwolè RAID lojisyèl yo enferyè a entegre ak pyès ki nan konpitè yo an tèm de pèfòmans ak tolerans fay, men yo pa mande pou ekipman espesyal yo opere. Sepandan, li enpòtan pou asire ke processeur sistèm lame a pwisan ase pou kouri lojisyèl ATAK la san yo pa afekte pèfòmans aplikasyon yo ki tou ap kouri sou lame a. Kontwolè entegre yo anjeneral ekipe ak memwa kachèt pwòp yo epi sèvi ak yon sèten kantite resous CPU.

Men, pyès ki nan konpitè yo gen tou de memwa kachèt pwòp yo ak yon processeur bati-an pou egzekite algoritm lojisyèl. Tipikman, yo pèmèt ou aplike tout kalite nivo RAID ak sipòte plizyè kalite kondui nan yon fwa. Pou egzanp, kontwolè pyès ki nan konpitè modèn soti nan Broadcom ka konekte ansanm SATA, SAS ak NVMe aparèy, ki pèmèt ou pa chanje kontwolè a lè ajou sèvè: an patikilye, lè w ap deplase soti nan SATA SSD nan NVMe SSD, contrôleur pa oblije chanje.

Aktyèlman, sou nòt sa a nou rive nan tipoloji kontwolè yo tèt yo. Si gen twa mòd, ta dwe gen kèk lòt? Nan ka sa a, repons lan nan kesyon sa a pral nan afimatif la. Tou depan de fonksyon yo ak kapasite yo, kontwolè RAID yo ka divize an plizyè kalite:

1. Òdinè contrôleur ak fonksyon RAID
Nan yerachi a tout antye, sa a se kontwolè ki pi senp ki pèmèt ou konbine HDD ak SSD nan etalaj RAID nan nivo "0", "1" oswa "0 + 1". Sa a se aplike pwogramasyon nan nivo firmwèr. Sepandan, aparèy sa yo pa ka rekòmande pou itilize nan segman antrepriz la, paske yo pa gen yon kachèt epi yo pa sipòte etalaj nan nivo "5", "3", elatriye. Men, pou yon sèvè lakay antre nivo yo byen apwopriye.

2. Kontwolè ki travay ansanm ak lòt contrôleur RAID
Kalite kontwolè sa a ka asosye ak kontwolè mèr entegre. Sa a se aplike dapre prensip sa a: yon kontwolè RAID disrè pran swen pou rezoud pwoblèm "lojik", ak kontwolè a bati-an pran sou fonksyon yo nan echanj done ant kondui. Men, gen yon nuans: operasyon paralèl nan kontwolè sa yo se sèlman posib sou plak mèr konpatib, ki vle di sijè ki abòde aplikasyon yo seryezman limite.

3. Kontwolè ATAK otonòm
Solisyon disrè sa yo genyen abò tout chips ki nesesè pou travay avèk sèvè klas antrepriz yo, ki gen pwòp BIOS yo, memwa kachèt ak processeur pou koreksyon erè rapid ak kalkil sòm chèk yo. Anplis de sa, yo satisfè estanda segondè nan fyab an tèm de fabrikasyon epi yo gen modil memwa-wo kalite.

4. Kontwolè RAID ekstèn
Li pa difisil pou devine ke tout contrôleur ki nan lis pi wo a se entèn epi resevwa pouvwa atravè konektè PCIe nan mèr la. Ki sa sa a vle di? Ak sa echèk nan mèr la ka mennen nan erè nan operasyon an nan etalaj la RAID ak pèt done. Kontwolè ekstèn yo libere nan enkonpreyansyon sa a, paske yo loje nan yon ka separe ak yon ekipman pou pouvwa endepandan. An tèm de fyab, kontwolè sa yo bay pi wo nivo nan depo done.

Broadcom, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell ak Cisco se jis kèk nan konpayi yo ki kounye a ofri kenkayri contrôleur RAID.

Mòd fonksyone nan kontwolè RAID SAS/SATA/NVMe

Objektif prensipal HBA ak kontwolè RAID tri-mòd (oswa kontwolè ak fonksyonalite Tri-Mode) se kreye RAID pyès ki nan konpitè ki baze sou NVMe. Kontwolè seri 9400 Broadcom ka fè sa: pa egzanp, MegaRAID 9460-16i. Li fè pati yon kalite kontwolè RAID endepandan, li ekipe ak kat konektè SFF-8643 epi, gras a sipò Tri-Mode, pèmèt ou konekte SATA / SAS ak NVMe kondui ansanm. Anplis de sa, li se tou youn nan kontwolè ki pi efikas sou mache a (konsome sèlman 17 Watt enèji, ak mwens pase 1,1 Watt pou chak nan 16 pò yo).

Koòdone koneksyon an se PCI Express x8 vèsyon 3.1, ki pèmèt yon debi 64 Gbit/s (kontwolè pou PCI Express 2020 yo espere parèt nan 4.0). Kontwolè 16 pò a baze sou yon chip 2-debaz SAS3516 ak 72-bit DDR4-2133 SDRAM (4 GB), osi byen ke kapasite pou konekte jiska 240 kondui SATA/SAS, oswa jiska 24 aparèy NVMe. An tèm de òganize etalaj RAID, nivo "0", "1", "5" ak "6", osi byen ke "10", "50" ak "60" yo sipòte. By wout la, memwa kachèt MegaRAID 9460-16i ak lòt contrôleur nan seri 9400 yo pwoteje kont echèk vòltaj pa modil opsyonèl CacheVault CVPM05.

Teknoloji twa-mòd la baze sou fonksyon konvèsyon done SerDes: konvèti reprezantasyon seri done nan entèfas SAS/SATA nan fòm paralèl nan PCIe NVMe ak vis vèrsa. Sa vle di, kontwolè a negosye vitès ak pwotokòl pou travay san pwoblèm ak nenpòt nan twa kalite aparèy depo yo. Sa a bay yon fason san pwoblèm pou echèl enfrastrikti sant done yo: itilizatè yo ka itilize NVMe san yo pa fè chanjman enpòtan nan lòt konfigirasyon sistèm yo.

Sepandan, lè w ap planifye konfigirasyon ak kondui NVMe, li vo konsidere ke solisyon NVMe itilize 4 liy PCIe pou konekte, sa vle di chak kondwi itilize tout liy pò SFF-8643. Li sanble ke sèlman kat kondui NVMe ka konekte dirèkteman nan kontwolè MegaRAID 9460-16i. Oswa limite tèt ou a de solisyon NVMe pandan w ap konekte uit kondui SAS ansanm (gade dyagram koneksyon ki anba a).

Figi a montre itilizasyon konektè "0" (C0 / Connector 0) ak konektè "1" pou koneksyon NVMe, osi byen ke konektè "2" ak "3" pou koneksyon SAS. Aranjman sa a ka ranvèse, men chak kondwi x4 NVMe dwe konekte lè l sèvi avèk liy adjasan yo. Mòd fonksyònman kontwolè yo fikse atravè sèvis piblik konfigirasyon StorCLI oswa enfrastrikti entèfas imen (HII), ki opere nan anviwònman UEFI.

Mòd default la se pwofil "PD64" (sipòte sèlman SAS/SATA). Kòm nou te di pi wo a, gen twa pwofil nan total: mòd "SAS/SATA sèlman" mòd (PD240 / PD64 / PD 16), mòd "NVMe sèlman mòd" (PCIe4) ak yon mòd melanje kote tout kalite kondui. ka opere: "PD64 -PCIe4" (sipò pou 64 disk fizik ak vityèl ak 4 kondui NVMe). Nan mòd melanje, valè pwofil espesifye a ta dwe "ProfileID = 13". By wout la, pwofil la chwazi a sove kòm youn nan mèt epi li pa reset menm lè yo retounen nan anviwònman faktori atravè lòd la Set Factory Defaults. Li ka chanje sèlman manyèlman.

Èske li vo kreye yon etalaj RAID sou yon SSD?

Se konsa, nou te deja konprann ke etalaj RAID yo se kle nan pèfòmans segondè. Men, èske li vo bati RAID soti nan SSD pou itilizasyon kay ak antrepriz? Anpil ensèten yo di ke ogmantasyon nan vitès pa tèlman enpòtan kòm tralala sou kondui NVMe. Men, èske sa vrèman konsa? Diman. Pi gwo limit pou itilize SSD nan RAID (tou de lakay ak nan nivo antrepriz) ka jis pri a. Kèlkeswa sa yon moun ka di, pri a nan yon gigaocte nan espas sou yon HDD se pi bon mache.

Konekte plizyè "kondwi" eta solid nan yon kontwolè RAID pou kreye yon etalaj SSD ka gen yon gwo enpak sou pèfòmans nan sèten konfigirasyon. Sepandan, pa bliye ke pèfòmans maksimòm limite pa debi kontwolè RAID la tèt li. Nivo RAID ki ofri pi bon pèfòmans se RAID 0.

Yon RAID 0 konvansyonèl ak de SSD, ki sèvi ak yon metòd pou divize done an blòk fiks ak trase yo atravè depo eta solid, sa pral lakòz double pèfòmans nan konpare ak yon sèl SSD. Sepandan, yon etalaj RAID 0 ak kat SSD pral deja kat fwa pi vit pase SSD ki pi dousman nan etalaj la (depann sou limit la Pleasant nan nivo kontwolè SSD RAID).

Baze sou senp aritmetik, yon SSD SATA se apeprè 3 fwa pi vit pase yon HDD SATA tradisyonèl yo. Solisyon NVMe yo menm pi efikas - 10 fwa oswa plis. Depi de disk di nan yon RAID zewo-nivo montre pèfòmans doub, ogmante li pa 50%, de SSD SATA yo pral 6 fwa pi vit, ak de SSD NVMe yo pral 20 fwa pi vit. An patikilye, yon sèl Kingston KC2000 NVMe PCIe kondwi ka reyalize vitès lekti ak ekri sekans ki rive jiska 3200 MB / s, ki nan fòma RAID 0 pral rive nan yon enpresyonan 6 GB / s. Ak vitès lekti / ekriti nan blòk o aza nan 4 KB nan gwosè ap vire soti nan 350 IOPS a 000 IOPS. Men... an menm tan, RAID "zewo" pa bay nou redondance.

Li ka di ke nan anviwònman lakay yo, redondans depo anjeneral pa nesesè, kidonk konfigirasyon RAID ki pi apwopriye pou SSD vrèman vin RAID 0. Sa a se yon fason serye pou jwenn amelyorasyon pèfòmans enpòtan kòm yon altènativ a sèvi ak teknoloji tankou Intel Optane ki baze sou. SSD yo. Men, nou pral pale sou fason solisyon SSD konpòte yo nan kalite RAID ki pi popilè ("1", "5", "10", "50") nan pwochen atik nou an.

Atik sa a te prepare avèk sipò kòlèg nou yo nan Broadcom, ki bay enjenyè Kingston kontwolè yo pou fè tès ak kondwi SATA/SAS/NVMe klas antrepriz. Gras a senbyotik zanmitay sa a, kliyan yo pa oblije doute sou fyab ak estabilite kondwi Kingston ak HBA ak kontwolè RAID soti nan pwodiksyon an. Broadcom.

Pou plis enfòmasyon sou pwodwi Kingston, tanpri vizite sou sit entènèt ofisyèl la konpayi.

Sous: www.habr.com