В A Kingston meghajtók példáján már megvizsgáltuk a „Alkalmazzuk-e a RAID-et az SSD-n” kérdést, de ezt csak a nulla szinten tettük meg. A jelenlegi cikkben elemezzük a professzionális és otthoni NVMe-megoldások használatának lehetőségeit a legnépszerűbb RAID-tömbökben, és beszélünk a vezérlők kompatibilitásáról. Kingston meghajtókkal.
Miért van szüksége RAID-re SSD-n?
Az SSD-alapú tárolótömbök előnyei a HDD-tárolótömbökhöz képest a meghajtón lévő adatokhoz való gyorsabb hozzáférési idő és a kiváló olvasási/írási teljesítmény. Az ideális SSD-alapú RAID-teljesítmény azonban a processzor, a gyorsítótár, a szoftver és a hardver optimális kombinációját igényli. Ha mindezek a tényezők tökéletesen együtt működnek, az SSD RAID nagymértékben felülmúlhatja a hagyományos HDD-ket használó hasonló konfigurációkat.
Egy tipikus SSD kevesebb energiát fogyaszt, mint a merevlemezek, így ha nagyszámú SSD-t kombinál egy RAID tömbben, a HDD RAID tömbhöz viszonyított energiamegtakarítás a vállalati energiaszámlák alacsonyabb költségeit is eredményezheti.
Az SSD RAID-nek azonban vannak korlátai és hátrányai, különösen a hasonló kapacitású merevlemezekhez képest magasabb gigabájtonkénti ár. A flash memória meghibásodása közötti idő pedig bizonyos számú újraírási ciklusra korlátozódik. Vagyis az SSD-meghajtóknak van egy bizonyos élettartama, ami a működéstől függ: minél több információ kerül felülírásra, annál gyorsabban fog meghibásodni. Másrészt a vállalati SSD-k élettartama megfelelő, a mechanikus merevlemezekhez hasonló.
Hogyan élnek a Kingston SSD-k RAID módban Broadcom vezérlőkkel
Az SSD-k korai napjaiban a RAID-terveknek sok árnyalata volt. Többek között a kevésbé hibatűrő HDD-k használatának köszönhetően. A szilárdtestalapú meghajtók sokkal megbízhatóbbak, mint a mágneses lemezeken alapuló társaik. Mint tudjuk, az SSD-megoldásokban nincsenek mozgó alkatrészek, így a mechanikai sérülések nullára csökkennek. A szilárdtestalapú meghajtók túlfeszültség miatti meghibásodása sem valószínű, tekintve, hogy otthoni PC és bármely szerver szintjén az UPS, a túlfeszültség-védők, sőt a tápegység is véd.
Ugyanakkor a szilárdtestalapú meghajtóknak van egy másik jelentős előnye is: ha a memóriacellák elhasználódtak is az íráshoz, akkor is ki lehet olvasni róluk adatokat, de ha a mágneslemez megsérül, akkor sajnos.
Ma már teljesen bevett gyakorlat az SSD megoldások használata különböző szintű RAID tömbökben. A lényeg a megfelelő SSD-k kiválasztása, amelyek késleltetése minimális. És ideális esetben ugyanazon gyártó és ugyanazon modell SSD-it használja, hogy ne kerüljön sor olyan meghajtókra, amelyek különböző típusú terheléseket támogatnak, és különböző típusú memóriákra, vezérlőkre és egyéb technológiákra épülnek. Vagyis ha úgy döntünk, hogy négy vagy 16 NVMe SSD-t vásárolunk a Kingstontól, hogy létrehozzunk egy RAID-tömböt, jobb lenne, ha mindegyik ugyanabból a sorozatból és modelltartományból származna.
Mellesleg be okkal idéztük a Broadcom vezérlőket, amikor a Kingston NVMe SSD-ről beszéltünk. A helyzet az, hogy ezekhez az eszközökhöz a kézikönyvek azonnal kompatibilis meghajtókat írnak elő (beleértve a már említett amerikai SSD-gyártó megoldásait is), amelyekkel a vezérlő hibátlanul fog működni. Erre az információra kell támaszkodnia, amikor RAID-hez vezérlő-SSD-csomagot választ.
Elemezzük az SSD Kingston munkáját a legnépszerűbb RAID típusokban - „1”, „5”, „10”, „50”
Tehát a "nulla" RAID szint nem biztosít adatredundanciát, csak növeli a teljesítményt. A RAID 0 egyáltalán nem biztosít adatvédelmet, ezért a vállalati szegmensen belül nem vesszük figyelembe. A RAID 1 viszont teljes redundanciát, de csak szerény teljesítménynövekedést biztosít, ezért érdemes megfontolni, ha a teljesítménynövekedés nem elsődleges szempont az SSD RAID tömb felépítésénél.
RAID 1 Kingston SSD-k és Broadcom vezérlők alapján
Tehát a Broadcom MegaRAID 9460-16i vezérlőn alapuló első szintű RAID tömb 32-1000 Kingston meghajtót egyesít, amelyek egymás másolatai, és teljes redundanciát biztosít. Ha a hagyományos HDD-k használatakor az adatírási és -olvasási sebesség éppen ennek a HDD-nek a szintjén maradt, akkor az NVMe SSD megoldások használatával tízszeres teljesítménynövekedést kapunk. Főleg ami az adatelérési időt illeti. Például két Kingston DC2M U.1 NVMe SSD-vel a szerver RAID 350-ben 000 75 véletlenszerű olvasási és 000 XNUMX írási IOPS-t kapunk.
A szekvenciális olvasási sebesség tekintetében az eredmények megegyeznek a meghajtó jellemzőivel - 3200 MB / s. De mivel mindkét NVMe SSD üzemképes, az adatok egyszerre olvashatók ki róluk, ami elég gyorssá teszi az olvasási műveleteket. De az írási sebesség (állítólag 2000 MB / s) lassabb lesz, mivel minden írási művelet kétszer történik.
A RAID 1 ideális kis adatbázisokhoz vagy bármilyen más olyan környezethez, amely hibatűrést igényel, de alacsony kapacitással. A meghajtótükrözés különösen hasznos katasztrófa-helyreállítási forgatókönyvek esetén (a teljesítmény kissé romlik), mert azonnali "újraélesztést" biztosít a fontos adatokhoz, ha a tömb egyik meghajtója meghibásodik. Mivel azonban ez a védelmi szint megduplázza a tükrözött adatok tárolási kapacitását (100 TB 200 TB tárhelyet igényel), sok vállalati rendszer gazdaságosabb tárolási lehetőségeket használ: RAID 5 és RAID 6.
RAID 5 Kingston SSD-k és Broadcom vezérlők alapján
Egy ötödik szintű RAID-tömb megszervezéséhez legalább három meghajtóra van szükségünk, amelyeken az adatok interleavelve vannak (ciklikusan a tömb összes meghajtójára írva), de nem duplikálják. Rendszerezésüknél figyelembe kell venni bonyolultabb szerkezetüket, hiszen itt megjelenik egy olyan fogalom, mint az „ellenőrző összeg” (vagy „paritás”). Ez a fogalom a logikai algebrai XOR függvényt jelenti (más néven kizárólagos "OR"), amely minimum három meghajtó használatát írja elő a tömbben (maximum - 32). Ebben az esetben a paritásinformáció a tömb összes "lemezére" íródik.
Négy darab, egyenként 500 TB kapacitású Kingston DC3,84R SATA SSD tömbhöz 11,52 TB helyet kapunk, ellenőrző összegeknek pedig 3,84. Ha pedig 16 darab, 1000 TB kapacitású Kingston DC2M U.7,68 NVMe meghajtót kombinál egy 115,2. szintű RAID-be, akkor 7,68 TB-ot tanulunk meg 5 TB veszteséggel. Amint látja, minél több meghajtó, annál jobb a végén. Ez azért is jobb, mert minél több meghajtó van a RAID 0-ben, annál nagyobb az általános írási teljesítmény. És a lineáris olvasás eléri a RAID XNUMX szintjét.
A RAID 5 lemezcsoport nagy átviteli sebességet (különösen nagy fájlok esetén) és redundanciát biztosít minimális energiaveszteséggel. Ez a típusú tömbszervezés a legalkalmasabb olyan hálózatokhoz, amelyek egyszerre sok kis bemeneti/kimeneti (I/O) műveletet hajtanak végre. De ne használja olyan feladatokhoz, amelyek kis vagy kis blokkokhoz nagyszámú írási műveletet igényelnek.
Van még egy árnyalat: ha legalább az egyik NVMe meghajtó meghibásodik, a RAID 5 degradációs módba kerül, és egy másik tárolóeszköz meghibásodása kritikussá válhat az összes adat szempontjából. Ha a tömb egyik meghajtója meghibásodik, a RAID-vezérlő a paritásinformációkat használja a hiányzó adatok újbóli létrehozásához.
RAID 10 Kingston SSD-k és Broadcom vezérlők alapján
Tehát a RAID 0 kétszeresére növeli a sebességet és a hozzáférési időt, a RAID 1 pedig a megbízhatóságot. Ideális esetben kombinálnák őket, és itt a RAID 10 (vagy 1 + 0) jön segítségül. A "Tíz" négy SATA SSD vagy NVMe meghajtóból van összeállítva (maximum 32), és egy sor "tükrözést" jelent, amelyekben a meghajtók számának mindig négy többszörösének kell lennie. Az ebben a tömbben lévő adatok rögzített blokkparticionálással (mint a RAID 0 esetében) és a meghajtók közötti csíkozással íródnak, a másolatok szétosztásával a RAID 1 tömb „meghajtói” között. És több meghajtócsoporthoz is hozzá lehet férni a ugyanakkor a RAID 10 nagy teljesítményt mutat.
Mivel a RAID 10 több tükrözött páron is képes az adatokat felcsíkozni, ez azt jelenti, hogy elviseli egy páron belüli meghajtó meghibásodását. Ha azonban mindkét tükrözött pár (azaz mind a négy meghajtó) meghibásodik, elkerülhetetlen adatvesztés következik be. Ennek eredményeként jó hibatűrést és megbízhatóságot is kapunk. De ne feledje, hogy a RAID 1-hez hasonlóan a tizedik szintű tömb a teljes kapacitásnak csak a felét használja, ezért költséges megoldás. És nehéz beállítani.
A RAID 10 olyan adattárházakkal való használatra alkalmas, amelyek a tükrözött lemezcsoportok 100%-os redundanciáját, valamint a RAID 0 megnövelt I/O teljesítményét igénylik. A legjobb megoldás közepes méretű adatbázisokhoz vagy bármely olyan környezethez, amely nagyobb hibatűrést igényel. mint a RAID 5.
RAID 50 Kingston SSD-k és Broadcom vezérlők alapján
A 5. szintű RAID-hez hasonló kombinált tömb, amely egy 50. szintű tömbökből felépített 5. szintű tömb. A korábbiakhoz hasonlóan ennek a tömbnek a fő célja a dupla teljesítmény elérése, miközben megőrzi az adatok megbízhatóságát a RAID XNUMX tömbökben. Ugyanakkor a RAID XNUMX jobb írási teljesítményt és jobb adatvédelmet biztosít, mint a szabványos RAID XNUMX meghajtó meghibásodása esetén , és gyorsabb helyreállításra is képes, ha valamelyik meghajtó meghibásodik.
A RAID 50 meghajtócsoport kisebb blokkokra bontja az adatokat, majd minden RAID 5 tömbön lecsupaszítja. A RAID 5 meghajtócsoport pedig szintén kisebb blokkokra bontja az adatokat, kiszámítja a paritást, logikai VAGY műveletet hajt végre a blokkon, majd adatblokk írási és paritási műveleteket hajt végre a lemezcsoport minden lemezén.
És bár a teljesítmény elkerülhetetlenül csökken, ha az egyik meghajtó meghibásodik, ez nem olyan jelentős, mint egy RAID 5 tömb esetében, mivel az egyik hiba csak az egyik tömböt érinti, a másik teljesen működőképes marad. Valójában a RAID 50 akár nyolc HDD/SSD/NVMe meghajtó meghibásodását is képes túlélni, ha minden meghibásodott "lemez" külön RAID 5 tömbben van.
A RAID 50 leginkább olyan alkalmazásokhoz használható, amelyek nagy megbízhatóságot igényelnek, és nagy számú kérést kell feldolgozniuk, miközben magas adatátviteli sebességet és alacsonyabb meghajtóköltséget kell fenntartani, mint a RAID 10. Mivel azonban egy RAID 50 tömb beállításához legalább hat meghajtó szükséges. , a költség nem teljesen kizárt tényező. A RAID 50 egyik hátránya, hogy a RAID 5-höz hasonlóan összetett vezérlőt igényel: mint pl. az utolsó cikkben a Broadcomtól.
Azt is érdemes megjegyezni, hogy a RAID 50 kevesebb lemezterületet használ, mint a RAID 5, mivel a paritásrekordok tárolására van lefoglalva a kapacitás. Ennek ellenére még mindig több használható tárterülete van, mint a többi RAID szintnek, különösen a tükrözést használóknak. Ha legalább hat meghajtóra van szükség, a RAID 50 költséges megoldás lehet, de a többlet lemezterület indokolja a költségeket a vállalati adatok védelmével. Ezt a tömbtípust olyan adatokhoz ajánljuk, amelyek nagy tárolási megbízhatóságot, magas kérési sebességet, nagy átviteli sebességet és nagy tárolási kapacitást igényelnek.
RAID 6 és RAID 60: nem feledkeztünk meg róluk sem
Mivel az ötödik és ötvenedik szintű tömbökről beszéltünk, bűn lenne nem megemlíteni az olyan típusú tömbszervezéseket, mint a RAID 6 és RAID 60.
A RAID 6 teljesítménye hasonló a RAID 5-höz, de itt legalább két meghajtó kapott paritást, ami lehetővé teszi, hogy a tömb túlélje két meghajtó meghibásodását adatvesztés nélkül (RAID 5 esetén ez a helyzet nagyon nem kívánatos). Ez nagyobb megbízhatóságot eredményez. Egyébként minden ugyanaz, mint az ötödik szintű tömbben: egy vagy két lemez meghibásodása esetén a RAID-vezérlő paritásblokkokat használ az összes hiányzó információ újbóli létrehozására. Ha két meghajtó meghibásodik, a helyreállítás nem történik meg egyszerre: először az első meghajtót újraélesztik, majd a másodikat. Így két adat-helyreállítási műveletet hajtanak végre.
Könnyű kitalálni, hogy ha a RAID 50 az 60. szintű tömbök 6. szintű tömbje, akkor a RAID 50 a 8. szintű tömbök 16. szintű tömbje, amiről az imént beszéltünk. Vagyis a RAID tárolók ilyen szervezése lehetővé teszi, hogy a RAID XNUMX meghajtók minden csoportjában két-két SSD elvesztését túlélje. A működési elv hasonló ahhoz, amelyről a RAID XNUMX részben beszéltünk, de a meghibásodások száma A XNUMX-as szintű tömb XNUMX-ról XNUMX meghajtóra növekszik. Általában az ilyen tömböket az online ügyfélszolgálathoz használják, ami nagy hibatűrést igényel.
Összegezve:
Bár a tükrözés nagyobb hibatűrést biztosít, mint a RAID 50/60, sokkal több helyet is igényel. Mivel az adatmennyiség megduplázódik, a szerverre telepített meghajtók teljes kapacitásának csak 50%-át kapja meg az információk rögzítésére és tárolására. A RAID 50/60 és a RAID 10 közötti választás nagy valószínűséggel a rendelkezésre álló költségvetéstől, a szerver kapacitásától és az adatvédelmi igényeitől függ. Sőt, a költségek előtérbe kerülnek, ha SSD-megoldásokról beszélünk (vállalati és fogyasztói osztályon egyaránt).
Ugyanilyen fontos, hogy ma már biztosan tudjuk, hogy az SSD-alapú RAID teljesen biztonságos megoldás, és a mai üzleti életben megszokott gyakorlat. Otthoni használat részeként is van ok az NVMe-re váltani, ha a költségvetés engedi. És ha továbbra is kérdése van, miért van erre szükség, ugorjon vissza a cikk elejére - már részletesen megválaszoltuk.
Ez a cikk a Broadcom munkatársainak támogatásával készült, akik a Kingston mérnökei számára biztosítják vezérlőiket vállalati szintű SATA/SAS/NVMe meghajtókkal való teszteléshez. Ennek a barátságos szimbiózisnak köszönhetően az ügyfeleknek nem kell kételkedniük a gyártásból származó HBA és RAID vezérlőkkel rendelkező Kingston meghajtók megbízhatóságában és stabilitásában. .
További információk a Kingston termékekről a következő címen találhatók: cég.
Forrás: will.com