Մեույն մեր կողմից արդեն քննարկվել է "Դարձե՞լ RAID-ը SSD-ների վրա" թեման Kingston կրիչների օրինակով, սակայն դա արվել է միայն զրոյական մակարդակի շրջանակներում: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք մասնագիտական և տնային NVMe լուծումների օգտագործման տարբերակները ամենահայտնի RAID արգելագրման տիպերի մեջ և կպատմենք կանտրոլլերների համատեղելիության մասին Kingston կրիչների հետ:
Ինչու է RAID-ը անհրաժեշտ SSD-ների համար:
SSD-ների հիման վրա պաշարների առավելությունները համեմատ HDD-ների հիման վրա պաշարների հետ ներառում են տվյալների հասանելիության ժամանակի կրճատում և գերազանց կատարողականություն ընթերցման/գրախաղացման գործողություններում: Սակայն SSD-ների հիման վրա RAID-ի համարժեք բարձր կատարողականության համար պահանջվում է օպտիմալ CPU, կոշտ, ծրագրային և սարքային հավելվածների համադրություն: Երբ բոլոր այս գործոնները կատարյալ համագործակցում են, SSD-ների RAID արգելակումը կարող է զգալիորեն գերազանցել համեմատելի կոնֆիգուրացիան ավանդական HDD-ների կիրառմամբ:
Սովորական SSD-ները ավելի քիչ էներգիա են սպառում, քան HDD-ները, ուստի մի քանի SSD-ների խմբավորումը RAID արգելագրման մեջ էներգիայի տնտեսություն է ստեղծում, ինչը կարող է հանգեցնել էլեկտրաէներգիայի կորուստների նվազեցման ընկերության հաշիվների վճարման ժամանակ:
Սակայն SSD RAID-ի սահմանափակումներ և թերություններ կան. մասնավորապես, մեկ ԳԲ տարածքի բարձր գինը համեմատաբար համարժեք HDD-ների հետ: Եվ ֆլեշ հիշողության առավելությունների ստացումից հետո սահմանափակվում է որոշակի կերպով վերագզի պահերի քանակով: Այսինքն, SSD կրիչների կյանքը սահմանափակվում է նրանց շահագործմամբ՝ որքան ակտիվորեն տեղեկատվություն վերագրանցվում է, այնքան արագ է կրիչը դուրս գալիս: Մյուս կողմից, մասնագիտական SSD կրիչները ունեն բավականին երկար կյանք, համեմատելի մեխանիկական HDD-ների հետ:
Որպեսզի Kingston SSD-ները RAID-ի մեջ լավ խաղան Broadcom կրիչների հետ
SSD կրիչների սկզբնական ծննդյան ժամանակ RAID կառուցվածքները շատ նրբություն ունեին, մասնավորապես այն պատճառով, որ օգտագործվում էին ավելի քիչ անվստահ HDD սկավառակներ: SSD կրիչները շատ ավելի հուսալի են, քան իրենց մագնիսական հնարավորությունները: Ինչպես մենք գիտենք, SSD լուծումներում շարժիչ տարրեր չկան, ուստի մեխանիկական վնասվածքները նվազեցնում են: SSD կրիչների վնասվածքը նշաձողերի աղմուկի դեպքում ընդհանրապես աննշան է, հաշվի առնելով, որ տնային PC-ում և ցանկացած սերվերի մակարդակում դուք պաշտպանում եք UPS-ներով, ցանցային ֆիլտրերով և անգամ սնուցման բլոկներով:
Մյուս կողմից, SSD կրիչների ևս մեկ էական առավելություն կա: նույնիսկ եթե հիշողության բջիջները վերագրանցման պատճառով մաշվեն, տեղեկատվություն նրանցից ընթերցել հնարավոր կլինի, սակայն մագնիսական սկավաչի վնասվածքի դեպքում դա, որեւէ բանի դեպքում, ցավոք, անհնար է։
Այսօր SSD լուծումների օգտագործումը RAID համակարգերում տարբեր մակարդակներում բավական նորմալ պրակտիկա է: Գլխավորը՝ ընտրել ճիշտ ամպվածիչներ, որոնց լատենտությունը նվազագույն է: Իսկ ևս, ցանկալի է, որ SSD-ները լինեն նույն արտադրողի և նույն մոդելի, որպեսզի չստացվի սփռվածություն տարբեր ուժերի և տարբեր տեսակի հիշատակների, վերահսկիչների և այլ տեխնոլոգիաների վրա հիմնված հիշողությունների միջև: Այսինքն, եթե մենք որոշել ենք ձեռք բերել RAID համակարգ ստեղծելու համար չորս կամ 16 NVMe SSD Kingston ընկերությունից՝ пусть բոլոր նրանք լինեն մեկ շարքի և մոդելի:
Ինչևէ, մենք առանց պատճառի չենք բերել Broadcom վերահսկիչները օրինակ, երբ խոսում էինք Kingston-ի NVMe SSD մասին: Ամբողջ բանն այն է, որ այս սարքերի ձեռնարկներում անմիջապես նախատեսված են համատեղելի ամպվածիչները (ներառյալ վերոհիշյալ ամերիկյան SSD արտադրողի լուծումները), որոնց հետ վերահսկիչը կլինի առանց խնդիրների: Այս տեղեկատվությանը պետք է հենվել "контроллер-SSD" ընտրելիս RAID-ի համար.
Ստուգում ենք Kingston SSD աշխատանքը ամենահայտնի RAID տեսքերում՝ "1", "5", "10", "50"
Ուրեմն, "զրո" մակարդակի RAID-ն չի ապահովում տվյալների կրկնօրինակումը, այլ միայն ավելացնում է գործունեությունը: Որևէ պաշտպանություն տվյալների RAID 0 չի տրամադրում, ուստի մենք այն չենք քննարկելու կորպորատիվ հատվածում: RAID 1, մյուս կողմից, ապահովում է լրիվ կրկնօրինակություն, սակայն միայն խոշոր աճ հերթապահության պատճառով, այդ իսկ պատճառով այն պետք է քննարկվի այն դեպքում, երբ արդյունավետության բարձրացումը հիմնարար գործոն չէ SSD-ներից RAID համակարգ ստեղծելու համար:
RAID 1 Kingston SSD-ների և Broadcom վերահսկիչների վրա
Ուրեմն, Broadcom MegaRAID 9460-16i վերահսկիչի վրա հիմնված առաջին մակարդակի RAID համակարգը միաձուլում է երկուից մինչև 32 Kingston ամպվածիչներ, որոնք իրար կրկնօրինակներ են, և ապահովում է լիարժեք կրկնօրինակություն: ԵթեTraditional HDD-ների օգտագործման դեպքում գրումը և կարդալը մնում էին այդ նույն HDD մակարդակում, ապա NVMe SSD լուծումների օգտագործմամբ մենք ստանում ենք տաս անգամ ավելացված արդյունավետություն: Փոխանակելով տվյալների հասանելիության ժամանակը: Օրինակ, երկու Kingston DC1000M U.2 NVMe SSD-ով սերվերի RAID 1-ում կարող ենք ստանալ 350,000 IOPS պատահական տվյալների կարդալիս և 75,000 IOPS գրելու ժամանակ:
Համեմատաբար հերթական կարդալու արագությունները կհամապատասխանեն ամպվածիչի բնութագրերին՝ 3200 ՄԲ/վրկ: Բայց քանի որ երկու NVMe SSD-ները աշխատում են, տվյալները կարող են կարդացվել նրանցից համաժամանակ, ինչը դարձնում է կարդալու գործողությունները բավական արագ: Իսկ գրելու արագությունը (հայտարարագրվածը կազմում է 2000 ՄԲ/վրկ) կանգ է առնում, քանի որ յուրաքանչյուր գրելու գործողություն կատարվում է երկու անգամ:
RAID 1 խումբը 최적으로 համապատասխանում է փոքր տվյալների բազաների կամ այլ միջավայրերի, որոնք պահանջում են հակաճակատային զինության, բայց փոքր հզորություն: Խաղարկային պատճենները շատ օգտակար են պատահարների վերականգնման սցենարաններում (այս դեպքում կատարողականը մի փոքր նվազում է), քանի որ ապահովում են աջակցության կարևոր տվյալները, եթե խմբի մեկ պահոցը կոտրվում է: Սակայն, քանի որ այս պաշտպանության մակարդակը պահանջում է պահեստային հզորության կրկնապատկում (100 ՏԲ պահելու համար պետք է 200 ՏԲ տարածություն), շատ ձեռնարկություններ կիրառեցնում են ավելի տնտեսման տարբերակներ, օրինակ՝ RAID 5 և RAID 6.
RAID 5 SSD Kingston և Broadcom-ի կարգավորիչներով
RAID 5 մակարդակի խմբի ստեղծման համար անհրաժեշտ է առնվազն երեք պահոց, որտեղ տվյալները մանրամասնորեն պատկերված են (ռեժիմով նկարագրված են բոլոր պահոցների վրա), բայց ոչ կրկնապատկված են: Նրանք ձևավորվելիս պետք է հաշվի առնվեր նրանց ավելի բարդ մասը, քանի որ այստեղ հայտնվում է «հսկողության գումար» (կամ «պատարանք»): Այս տեսությունը նշանակություն ունի տրամաբանական ալգեբրայով ֆունկցիա XOR (քանի որ դա է բացառական «OR»), որը և պահանջում է առնվազն երեք պահոցների օգտագործում (մակսիմում – 32): Այս դեպքում տեղեկատվությունը մասին գումարի գրանցվում է բոլոր «դրայվերներում» խմբի մեջ.
Քառահատիկային SATA SSD-պահոցների Kingston DC500R հզորության 3.84 ՏԲ-ը, մենք կստացենք 11.52 ՏԲ տարածք և 3.84 — հսկողության գումարների համար: Իսկ եթե RAID 5 մակարդակի համակցենք 16 NVMe պահոցների Kingston DC1000M U.2 հզորությամբ 7.68 ՏԲ, ապա կստանանք 115.2 ՏԲ` կորցնելով 7.68 ՏԲ: Ինչպես տեսնում եք, երբ շատ պահոցներ են, արդյունքում ավելի լավն է: Ավելի լավ է ևս, քանի որ ավելին են պահոցները RAID 5-ում, այնքան բարձր է ընդհանուր կատարողականը գրառման գործողությունների ժամանակ: Իսկ գծային ընթերցումը կհասնի RAID 0 մակարդակի:
RAID 5 խմբի պահոցները ապահովում են բարձր տրամադրայնություն (特别为较大的文件) և ավելորդություն նվազագույն կորստով: Այսպիսի խմբի լավագույնս օրգանիզացումը համապատասխանում է այն շրջանակներին, որոնք միաժամանակ կատարում են շատ փոքր I/O գործողություններ: Սակայն այն օգտագործելը խորհուրդ չի տրվում փոքր կամ փոքր բլոկների գրառման մեծ ցառերի համար:
Կա մեկ ուրիշ մանրուք ևս. եթե NVMe պահոցներից մեկը ձախողվում է, RAID 5-ը անցնում է այլ կարգավիճակի և մեկ այլ պահոցը կարող է լրիվ դատարկել բոլոր տվյալները: Համակարգի RAID կառավարման դեպքում մեկ պահոցը սխալ կարծիքներով օգտագործում է հաշվի առնող գումարները բոլոր բացակա տվյալներին վերականգնելու համար.
RAID 10 SSD Kingston և Broadcom կարգավորիչներով
Այո, RAID 0 մեզ տալիս է արագության և մուտքի ժամանակի կրկնակի աճ, մինչդեռ RAID 1 ապահովում է հուսալիություն։ Գերազանց կլինի դրանց համադրումը, և այստեղ օգնության է գալիս RAID 10 (կամ 1+0)։ "Տասնյակը" կազմված է չորս SATA SSD կամ NVMe սկավառակներից (максимум – 32) և ենթադրում է "զերկալների" խմբաքանակ, որի սկավառակների քանակը միշտ պետք է լինի quatre-ի մուրճով։ Տվյալները այս խմբաքանում գրանցվում են ֆիքսված բլոկների միջոցով (ինչպես RAID 0-ի դեպքում) և հերթափոխում են սկավառակների միջև, տարածելով պատճենները "դիսկեր" միջին RAID 1-ում։ Իսկ քանի որ RAID 10-ը միաժամանակ կարող է մոտենալ մի քանի սկավառակի խմբերի, այն ցույց է տալիս բարձր կատարողականություն։
RAID 10-ը կարող է տարածել տվյալները մի քանի զերկալային զույգերի միջև, այսինքն՝ այն կարող է ընդունել մեկ Սկավառակի ձախողում զույգում։ Բայց եթե երկու զերկալային զույգերը ձախողվեն (այդինքն՝ բոլոր չորս սկավառակները) անխուսափելի տվյալների կորուստ կլինի։ Փորձում ենք միաժամանակ ապահովել նաև լավ ոչ պակասություն և հուսալիություն։ Բայց արժե նկատել, որ, ինչպես RAID 1-ում, տասներորդ մակարդակի խմբաքանակը օգտագործում է միայն ընդհանուր քանակի կեսը, ուստի սա թանկ լուծում է, բայց նաև բարդ է կարգավորել։
RAID 10-ը լավ է օգտագործման համար տվյալների պահպանման հետ, որոնց պահանջվում է 100 տոկոսանոց ավելորդություն զերկալների խմբում, ինչպես նաև տեղեկություններից ելքում բարձր կատարողականություն RAID 0-ի մակարդակում։ Սա լավագույն լուծումն է միջին չափի տվյալների բազաների կամ ցանկացած միջավայրում, որն ավելի բարձր չկանացման պահանջ է RAID 5-ի համեմատ։
RAID 50 SSD Kingston և Broadcom վերահսկիչների հիման վրա
Միավորված խմբաքանակ, որը նման է տասներորդ մակարդակի RAID-ին, որը ներկայացնում է զրոյի մակարդակի խմբաքանակ, ստեղծված հինգերորդ մակարդակի խմբաքանակներից։ Գերազանց, թեև նախորդ դեպքում, այս խմբաքանակի հիմնական նպատակն է ստանալ կրկնակի կատարողականություն, մինչդեռ պահպանելով RAID 5-ի խմբաքանակների տվյալների հուսալիությունը։ RAID 50-ն ապահովում է բարձրացված գրելու կատարողականություն և ավելի լավ տվյալների պաշտպանություն, քան ստանդարտ RAID 5-ի դեպքում սկավառակի ձախողման ընթացքում, ինչպես նաև կարող է ավելի արագ վերականգնում երկու սկավառակներից մեկի ձախողման դեպքում։
RAID 50-ի սկավառակի խումբը բաժանում է տվյալները ավելի мелкие բլոկների, ապա տարածում դրանք յուրաքանչյուր RAID 5 խմբաքանակի։ RAID 5-ի սկավառակի խումբը նույնպես բաժանում է տվյալները ավելի мелкие բլոկների, հաշվում է հավասարակշռությունը, տրամադրում է տրամաբանական OR գործողությունը բլոկների համար, ապա կատարում է գրելու գործողությունները բլոկների տվյալների և հավասարակշռության վերահսկման համար յուրաքանչյուր սկավառակի մեջ։
Թեեւ ֆիզիկական օրինակի կատարողականությունը անխուսափելի կերպով նվազում է՝ մեկ արտացոլիչի հիասթափության շրջանում, դա այնքան նշանակալից չէ, որքան RAID 5-ի դեպքում, քանի որ մեկ հիասթափությունը խոչընդոտում է միայն մեկից ավելի գույքագրերի, թողնելով մյուսը ամբողջովին գործնական։ իրականում RAID 50-ն կարող է հանդուրժել մինչեւ ութ HDD/SSD/NVMe-հիասթափություններ, եթե յուրաքանչյուր հիասթափված «դիսկը» գտնվում է տարբեր RAID 5 տպագրություններում։
RAID 50-ն ամենից լավ է օգտագործել ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են բարձր հուսադրություն եւ պետք է մշակեն մեծ քանակությամբ հարցումներ, պահպանելով բարձր փոխանցման արագություն եւ ցածր պահեստավորման ծախսեր, քան RAID 10-ում։ Սակայն, քանի որ RAID 50-ի արժեքավոր տպագրություն պահանջում է նվազագույնը վեց հիասթափիչ, արժեքը լիովին բացառված չէ որպես գործոն։ RAID 50-ի մի շարք թերություններից մեկն այն է, որ, ինչպես RAID 5-ը, այն անհրաժեշտ է բարդ վերահսկիչ, ինչպես նախորդ հոդվածում Broadcom-ից։
Նշման է ենթակա նաև, որ RAID 50-ն ունի ավելի քիչ օգտագործվող սկավառակի տարածություն քան RAID 5, աշխատանքային ու հսկողության պահեստման ունակությունների համար։ Չնայած նրան, որ այսպիսով, այն դեռ ունի ավելի շատ օգտակար տարածություն, քան մյուս RAID մակարդակներ, հատկապես նրանք, որոնք մրցանակաբաշխության օգտագործում են։ RAID 50-ի նվազագույն պահանջով վեց պահոցներ կարող է թանկարժեք տարբերակ լինել, բայց ավելյալ սկավառակի տարածությունը արդարացնում է ծախսերը՝ պաշտպանելով կազմակերպության տվյալները։ Այսպիսի տպագրությունը խորհուրդ է տրվում աշխատել հետազոտական տվյալների, որոնք պահանջում են բարձր հուսադրություն, բարձր հաճախման հարցումներ, բարձր արագություն փոխանցման եւ մեծ տարածություն։
RAID 6 եւ RAID 60։ Մեր մասին այդ մասին նույնպես չենք մոռացել
Քանի որ արդեն խոսեցինք հինգերորդ ու հիսվական մակարդակների տեղեկացման մասին, ավելորդ չէ նշել RAID 6 եւ RAID 60 կազմակերպման նման տեսակներ։
RAID 6-ի կատարողականությունը նման է RAID 5-ին, բայց այստեղ նվազագույնը երկու ընթեռնելիքներ տրվում են հսկող մերանքի, որը թույլ է տալիս խմբին պահել երկու ընթեռնելիքի դուրս գալը՝ տվյալների կորուստի դեպքում (RAID 5-ի նման իրավիճակը աննկատելի է)։ Սա ապահովում է ավելի մեծ հուսադրություն։ Ամեն ինչ մնում է նույնը, ինչպես հինգերորդ մակարդակի խմբում. եթե մեկ կամ երկու դիսկ դուրս է գալիս, RAID վերահսկիչը օգտագործում է պահոցային բլոկները բոլոր բացակայող տեղեկությունները վերականգնելու համար։ Երկու հիասթափության դեպքում վերականգնման գործընթացը տեղի չունի միաժամանակ. սկզբից վերականգնվում է առաջին դիսկը, ապա՝ երկրորդը։ Այսպիսով, կատարվում են տվյալների վերականգնման երկու գործողություններ։
Երկարակը ենթադրվել է, որ եթե RAID 50-ը 5-րդ մակարդակի RAID ծագմաների զույգերի 0-րդ մակարդակի արկղ է, ապա RAID 60-ը 6-րդ մակարդակի RAID ծագմաների զույգերի 0-րդ մակարդակի արկղ է, որի մասին մենք այժմ խոսում ենք: То есть такая организация RAID-хранилища позволяет пережить потерю двух SSD в каждой группе накопителей RAID 6. Принцип работы схож с тем, про который мы рассказывали в разделе про RAID 50, но количество сбоев, которые может выдержать массив шестидесятого уровня, вырастает с 8 до 16 накопителей. Обычно такие массивы используются для онлайн-обслуживания клиентов, которое требует высокой отказоустойчивости.
Եզրակացություն.
Չնայած, որ հայելային ապահովությունը ավելի մեծ է, քան RAID 50/60, այն նաև պահանջում է ավելի շատ տարածք: Քանի որ տվյալների քանակը կրկնվում է, դուք փաստորեն ստանում եք միայն 50% ընդհանուր ծավալից, որը մուտք է գործում Servery-ում: RAID 50/60 և RAID 10-ի միջև ընտրությունը, հավանաբար, կախված է հասանելի բյուջեից, Servery-ի հնարավորություններից և ձեր տվյալների պաշտպանման պահանջներից: Իսկ արժեքը խոշոր է, երբ խոսում ենք SSD լուծումների մասին (ինչպես ընկերական, այնպես էլ սպառողական դասակարգերի միավորումներում).
Մեծապես կարևոր է, որ այժմ մենք հաստատ գիտենք, որ SSD-հենքի վրա հիմնադրված RAID-ը բավականին անվտանգ լուծում է և նորարարական պրակտիկա արդիական բիզնեսի համար: Տնային օգտագործման շրջանակներում լավ է ներառվել NVMe, եթե բյուջեն թույլ տա: Իսկ եթե ձեզ դեռ կան հարցեր, թե ի՞նչով դա անհրաժեշտ է, վերադառնալ հոդվածի սկզբում՝ մենք արդեն մանրամասն պատասխանել ենք:
Այս հոդվածը պատրաստվել է մեր Broadcom գործընկերների աջակցությամբ, ովքեր իրենց վերահսկիչները տրամադրում են Kingston-ի ինժեներներին SATA/SAS/NVMe ընկերական դասի կոնտրոլկերների հետ փորձարկումների համար: Այս բարեգործական սիմբիոզի շնորհիվ հաճախորդները չեն ունենում վստահություն Kingston- ի պահեստի հուսալիության և կայուն աշխատանքի հարցում HBA- և RAID-հսկիչների արտադրողի մասին: .
Kingston ապրանքների մասին լրացուցիչ տեղեկատվություն կարելի է գտնել կազմակերպության.
Ընտանիք: habr.com
