Բարև Հաբր: Այս հոդվածում մենք ձեզ կասենք՝ արժե՞ RAID զանգվածներ կազմակերպել՝ հիմնված պինդ վիճակի SATA SSD և NVMe SSD լուծումների վրա, և արդյոք դրանից լուրջ շահույթ կլինի: Մենք որոշեցինք ուսումնասիրել այս հարցը՝ դիտարկելով կարգավորիչների տեսակներն ու տեսակները, որոնք թույլ են տալիս դա անել, ինչպես նաև նման կոնֆիգուրացիաների կիրառման շրջանակը:
Այսպես թե այնպես, մեզանից յուրաքանչյուրը կյանքում գոնե մեկ անգամ լսել է այնպիսի սահմանումներ, ինչպիսիք են «RAID», «RAID-array», «RAID-controller», բայց քիչ հավանական է, որ մենք դրան լուրջ կարևորություն տանք, քանի որ այս ամենը քիչ հավանական է սովորական PC boyar-ի համար Հետաքրքիր է: Բայց բոլորը ցանկանում են բարձր արագություններ ներքին կրիչներից և անխափան աշխատանքից: Ի վերջո, անկախ նրանից, թե որքան հզոր է համակարգչի սարքավորումը, սկավառակի արագությունը դառնում է խոչընդոտ, երբ խոսքը վերաբերում է ԱՀ-ի և սերվերի համատեղ աշխատանքին:
Սա հենց այդպես էր, մինչև ավանդական HDD-ները փոխարինվեցին ժամանակակից NVMe SSD-ներով՝ 1 TB և ավելի համադրելի հզորությամբ: Եվ եթե նախկինում ԱՀ-ներում հաճախ կային SATA SSD + մի քանի տարողունակ HDD-ների համակցություններ, ապա այսօր դրանք սկսում են փոխարինվել մեկ այլ լուծումով՝ NVMe SSD + մի քանի տարողունակ SATA SSD: Եթե խոսենք կորպորատիվ սերվերների և «ամպերի» մասին, ապա շատերն արդեն հաջողությամբ տեղափոխվել են SATA SSD-ներ, պարզապես այն պատճառով, որ դրանք ավելի արագ են, քան սովորական «թիթեղյա տարաները» և ի վիճակի են միաժամանակ մշակել ավելի մեծ թվով I/O գործողություններ:
Այնուամենայնիվ, համակարգի սխալների հանդուրժողականությունը դեռևս բավականին ցածր մակարդակի վրա է. մենք չենք կարող, ինչպես «Հոգեբանների ճակատամարտում», նույնիսկ մինչև մեկ շաբաթվա ճշգրտությամբ կանխատեսել, թե կոնկրետ պինդ վիճակի շարժիչը կմեռնի: Եվ եթե HDD-ները աստիճանաբար «մեռնում են»՝ թույլ տալով նկատել ախտանիշները և քայլեր ձեռնարկել, ապա SSD-ները «մահանում են» անմիջապես և առանց նախազգուշացման: Եվ հիմա ժամանակն է պարզելու, թե ինչու է այս ամենն ընդհանրապես անհրաժեշտ: Արժե՞ կազմակերպել RAID զանգվածներ՝ հիմնված SATA SSD և NVMe SSD լուծումների վրա, և արդյո՞ք դրանից լուրջ շահույթ կլինի:
Ինչու՞ է ձեզ անհրաժեշտ RAID զանգված:
Հենց «զանգված» բառն արդեն ենթադրում է, որ դրա ստեղծման համար օգտագործվում են մի քանի կրիչներ (HDD և SSD), որոնք համակցված են RAID կարգավորիչի միջոցով և ՕՀ-ի կողմից ճանաչվում են որպես տվյալների մեկ պահեստ: Գլոբալ խնդիրը, որը կարող են լուծել RAID զանգվածները, տվյալների հասանելիության ժամանակը նվազագույնի հասցնելն է, կարդալու/գրելու արագությունը և հուսալիությունը, ինչը ձեռք է բերվում ձախողման դեպքում արագ վերականգնելու ունակության շնորհիվ: Ի դեպ, ամենևին էլ պարտադիր չէ RAID օգտագործել տան կրկնօրինակների համար։ Բայց եթե դուք ունեք ձեր սեփական տնային սերվերը, որին մշտական մուտքի կարիք ունեք 24/7, դա այլ խնդիր է:
Գոյություն ունեն RAID զանգվածների ավելի քան մեկ տասնյակ մակարդակ, որոնցից յուրաքանչյուրը տարբերվում է իր մեջ օգտագործվող սկավառակների քանակով և ունի իր դրական և բացասական կողմերը. օրինակ, RAID 0-ը թույլ է տալիս ստանալ բարձր արդյունավետություն՝ առանց սխալների հանդուրժողականության, RAID 1-ը թույլ է տալիս. ավտոմատ կերպով արտացոլում է տվյալները՝ առանց արագության ավելացման, իսկ RAID 10 կոմբինատը պարունակում է վերը նշվածի հնարավորությունները: RAID 0-ը և 1-ը ամենապարզն են (քանի որ դրանք չեն պահանջում ծրագրային հաշվարկներ) և, որպես հետեւանք, ամենատարածվածը: Ի վերջո, այս կամ այն RAID մակարդակի օգտին ընտրությունը կախված է սկավառակի զանգվածին հանձնարարված առաջադրանքներից և RAID վերահսկիչի հնարավորություններից:
Տնային և կորպորատիվ RAID. ո՞րն է տարբերությունը:
Ցանկացած ժամանակակից բիզնեսի հիմքը տվյալների մեծ ծավալներն են, որոնք պետք է ապահով կերպով պահվեն ընկերության սերվերներում: Եվ նաև, ինչպես վերևում նշեցինք, նրանց պետք է ապահովվի մշտական մուտք 24/7: Հասկանալի է, որ սարքավորումների հետ մեկտեղ կարևոր է նաև ծրագրային մասը, սակայն այս դեպքում դեռ խոսքը տեղեկատվության հուսալի պահպանումն ու մշակումն ապահովող սարքավորումների մասին է։ Ոչ մի ծրագիր չի փրկի ընկերությանը կործանումից, եթե սարքավորումը չի բավարարում իրեն վերապահված առաջադրանքները:
Այս առաջադրանքների համար ցանկացած սարքաշար արտադրող առաջարկում է այսպես կոչված ձեռնարկության սարքեր: Kingston-ն ունի հզոր ամուր լուծումներ SATA մոդելների տեսքով и , ինչպես նաև NVMe մոդելները՝ DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe և DCP-1000 PCI-e, որոնք նախատեսված են տվյալների կենտրոններում և գերհամակարգիչներում օգտագործելու համար։ Նման սկավառակների զանգվածները սովորաբար օգտագործվում են ապարատային կարգավորիչների հետ համատեղ:
Սպառողական շուկայի համար (այսինքն՝ տնային համակարգիչների և ԳԱԱ սերվերների համար), այնպիսի կրիչներ, ինչպիսիք են NVMe PCIe, բայց այս դեպքում անհրաժեշտ չէ ապարատային կարգավորիչ գնել։ Դուք կարող եք սահմանափակվել ձեր մայրական տախտակի մեջ ներկառուցված ԱՀ կամ ԳԱԱ սերվերով, եթե իհարկե չեք նախատեսում ինքներդ հավաքել տնային սերվերը ոչ տիպիկ առաջադրանքների համար (օրինակ՝ ընկերների համար փոքրիկ հոսթինգ սկսելը): Բացի այդ, տնային RAID զանգվածները, որպես կանոն, չեն պահանջում հարյուրավոր կամ հազարավոր կրիչներ՝ սահմանափակվելով երկու, չորս և ութ սարքերով (սովորաբար SATA):
RAID կարգավորիչների տեսակներն ու տեսակները
Գոյություն ունեն RAID կարգավորիչների երեք տեսակ՝ հիմնված RAID զանգվածների ներդրման սկզբունքների վրա.
1. Ծրագրեր, որոնցում զանգվածների կառավարումն ընկնում է պրոցեսորի և DRAM-ի վրա (այսինքն՝ ծրագրի կոդը կատարվում է պրոցեսորի վրա):
2. Ինտեգրված, այսինքն՝ ներկառուցված ԱՀ-ի կամ ԳԱԱ սերվերի մայր տախտակների մեջ։
3. Սարքավորումներ (մոդուլային), որոնք մայր տախտակների վրա PCI/PCIe միակցիչների դիսկրետ ընդարձակման քարտեր են:
Ո՞րն է նրանց հիմնարար տարբերությունը միմյանցից: Ծրագրային ապահովման RAID կարգավորիչները զիջում են ինտեգրված և ապարատայիններին՝ կատարողականության և անսարքությունների հանդուրժողականության տեսանկյունից, սակայն չեն պահանջում հատուկ սարքավորում աշխատելու համար: Այնուամենայնիվ, կարևոր է ապահովել, որ հյուրընկալող համակարգի պրոցեսորը բավականաչափ հզոր է RAID ծրագրաշարը գործարկելու համար՝ առանց բացասաբար ազդելու այն հավելվածների աշխատանքի վրա, որոնք նույնպես աշխատում են հոսթում: Ինտեգրված կարգավորիչները սովորաբար հագեցված են իրենց սեփական քեշ հիշողությամբ և օգտագործում են պրոցեսորի որոշակի քանակությամբ ռեսուրսներ:
Բայց ապարատայիններն ունեն և՛ իրենց սեփական քեշի հիշողությունը, և՛ ներկառուցված պրոցեսոր՝ ծրագրային ապահովման ալգորիթմներ գործարկելու համար: Սովորաբար, դրանք թույլ են տալիս իրականացնել բոլոր տեսակի RAID մակարդակները և միաժամանակ աջակցել մի քանի տեսակի կրիչներ: Օրինակ, Broadcom-ի ժամանակակից ապարատային կարգավորիչները կարող են միաժամանակ միացնել SATA, SAS և NVMe սարքերը, ինչը թույլ է տալիս չփոխել կարգավորիչը սերվերների արդիականացման ժամանակ. մասնավորապես SATA SSD-ից NVMe SSD տեղափոխելիս կարգավորիչները պետք չէ փոխել:
Փաստորեն, այս նոտայում մենք գալիս ենք հենց վերահսկիչների տիպաբանությանը: Եթե կան երեք ռեժիմներ, ապա պետք է լինեն մի քանիսը: Այս դեպքում այս հարցի պատասխանը կլինի դրական։ Կախված գործառույթներից և հնարավորություններից, RAID կարգավորիչները կարելի է բաժանել մի քանի տեսակների.
1. Սովորական կարգավորիչներ RAID ֆունկցիայով
Ամբողջ հիերարխիայում սա ամենապարզ կարգավորիչն է, որը թույլ է տալիս միավորել HDD-ները և SSD-ները «0», «1» կամ «0+1» մակարդակների RAID զանգվածներում: Սա ծրագրային կերպով իրականացվում է որոնվածի մակարդակով: Այնուամենայնիվ, նման սարքերը դժվար թե առաջարկվեն կորպորատիվ հատվածում օգտագործելու համար, քանի որ դրանք չունեն քեշ և չեն աջակցում «5», «3» և այլն մակարդակների զանգվածներ: Բայց մուտքի մակարդակի տնային սերվերի համար դրանք բավականին հարմար են:
2. Կարգավորիչներ, որոնք աշխատում են այլ RAID կարգավորիչների հետ միասին
Այս տեսակի կարգավորիչը կարող է զուգակցվել մայր տախտակի ինտեգրված կարգավորիչների հետ: Սա իրականացվում է հետևյալ սկզբունքով՝ դիսկրետ RAID կարգավորիչը հոգում է «տրամաբանական» խնդիրների լուծումը, իսկ ներկառուցվածը ստանձնում է սկավառակների միջև տվյալների փոխանակման գործառույթները։ Բայց կա մի նրբերանգ. նման կարգավարների զուգահեռ աշխատանքը հնարավոր է միայն համատեղելի մայրական տախտակների վրա, ինչը նշանակում է, որ դրանց կիրառման շրջանակը լրջորեն սահմանափակ է:
3. Standalone RAID կարգավորիչներ
Այս դիսկրետ լուծումները պարունակում են բոլոր անհրաժեշտ չիպերը՝ ձեռնարկատիրական կարգի սերվերների հետ աշխատելու համար՝ ունենալով սեփական BIOS, քեշ հիշողություն և պրոցեսոր՝ արագ սխալների ուղղման և ստուգման գումարի հաշվարկների համար: Բացի այդ, դրանք արտադրական առումով համապատասխանում են հուսալիության բարձր չափանիշներին և ունեն բարձրորակ հիշողության մոդուլներ:
4. Արտաքին RAID կարգավորիչներ
Դժվար չէ կռահել, որ վերը թվարկված բոլոր կարգավորիչները ներքին են և էներգիա են ստանում մայրական տախտակի PCIe միակցիչի միջոցով: Ինչ է սա նշանակում? Իսկ մայր տախտակի այդ ձախողումը կարող է հանգեցնել RAID զանգվածի աշխատանքի սխալների և տվյալների կորստի։ Արտաքին կարգավորիչները ազատվում են այս թյուրիմացությունից, քանի որ դրանք տեղադրված են առանձին պատյանում՝ անկախ սնուցմամբ: Հուսալիության առումով նման կարգավարներն ապահովում են տվյալների պահպանման ամենաբարձր մակարդակը:
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell և Cisco ընկերություններից ընդամենը մի քանիսն են, որոնք ներկայումս առաջարկում են ապարատային RAID կարգավորիչներ:
RAID կարգավորիչների գործառնական ռեժիմներ SAS/SATA/NVMe
Tri-mode HBA և RAID կարգավորիչների (կամ Tri-Mode ֆունկցիոնալությամբ կարգավորիչների) հիմնական նպատակը NVMe-ի վրա հիմնված ապարատային RAID-ի ստեղծումն է: Broadcom-ի 9400 սերիայի կարգավորիչները կարող են դա անել. . Այն պատկանում է RAID կարգավորիչի անկախ տիպին, հագեցած է չորս SFF-8643 միակցիչներով և Tri-Mode աջակցության շնորհիվ թույլ է տալիս միաժամանակ միացնել SATA/SAS և NVMe կրիչներ։ Բացի այդ, այն նաև շուկայում ամենաարդյունավետ կարգավորիչներից մեկն է (սպառում է ընդամենը 17 Վտ էներգիա, 1,1 պորտերից յուրաքանչյուրի համար՝ 16 Վտ-ից պակաս):
Կապի ինտերֆեյսը PCI Express x8 տարբերակն է 3.1, որը թույլ է տալիս 64 Գբիթ/վրկ թողունակություն (PCI Express 2020-ի կարգավորիչները ակնկալվում է, որ կհայտնվեն 4.0 թվականին): 16 նավահանգիստ կարգավորիչը հիմնված է 2 միջուկի չիպի վրա և 72-բիթանոց DDR4-2133 SDRAM (4 ԳԲ), ինչպես նաև մինչև 240 SATA/SAS կրիչներ կամ մինչև 24 NVMe սարքեր միացնելու հնարավորություն: RAID զանգվածների կազմակերպման առումով աջակցվում են «0», «1», «5» և «6», ինչպես նաև «10», «50» և «60» մակարդակները: Ի դեպ, քեշ հիշողություն և 9400 սերիայի այլ կարգավարները պաշտպանված են լարման խափանումներից CacheVault CVPM05 ընտրովի մոդուլի միջոցով:
Երեք ռեժիմի տեխնոլոգիան հիմնված է SerDes տվյալների փոխակերպման ֆունկցիայի վրա՝ փոխակերպելով տվյալների սերիական ներկայացումը SAS/SATA ինտերֆեյսներում PCIe NVMe-ում զուգահեռ ձևի և հակառակը: Այսինքն, վերահսկիչը բանակցություններ է վարում արագությունների և արձանագրությունների մասին՝ անխափան աշխատելու երեք տեսակի պահեստավորման սարքերից որևէ մեկի հետ: Սա ապահովում է տվյալների կենտրոնների ենթակառուցվածքների մասշտաբավորման անխափան միջոց. օգտվողները կարող են օգտագործել NVMe-ն՝ առանց էական փոփոխություններ կատարելու այլ համակարգի կոնֆիգուրացիաներում:
Այնուամենայնիվ, NVMe կրիչներով կազմաձևումներ պլանավորելիս արժե հաշվի առնել, որ NVMe լուծումներն օգտագործում են 4 PCIe գիծ միացման համար, ինչը նշանակում է, որ յուրաքանչյուր սկավառակ օգտագործում է SFF-8643 նավահանգիստների բոլոր տողերը: Պարզվում է, որ միայն չորս NVMe կրիչներ կարող են ուղղակիորեն միանալ MegaRAID 9460-16i կարգավորիչին։ Կամ սահմանափակեք ձեզ երկու NVMe լուծումներով՝ միաժամանակ միացնելով ութ SAS կրիչ (տե՛ս ստորև միացման դիագրամը):
Նկարը ցույց է տալիս «0» միակցիչի (C0 / միակցիչ 0) և «1» միակցիչի օգտագործումը NVMe միացումների համար, ինչպես նաև «2» և «3» միակցիչների SAS միացումների համար: Այս դասավորությունը կարող է շրջվել, բայց յուրաքանչյուր x4 NVMe կրիչ պետք է միացված լինի հարակից գոտիներով: Կարգավորիչի աշխատանքային ռեժիմները սահմանվում են StorCLI կամ Human Interface Infrastructure (HII) կոնֆիգուրացիայի կոմունալ ծառայությունների միջոցով, որոնք գործում են UEFI միջավայրում:
Նախնական ռեժիմը «PD64» պրոֆիլն է (աջակցում է միայն SAS/SATA): Ինչպես ասացինք վերևում, ընդհանուր առմամբ կա երեք պրոֆիլ՝ «միայն SAS/SATA ռեժիմ» ռեժիմ (PD240 / PD64 / PD 16), «միայն NVMe ռեժիմ» (PCIe4) ռեժիմ և խառը ռեժիմ, որում առկա են բոլոր տեսակի կրիչներ: կարող է աշխատել՝ «PD64 -PCIe4» (աջակցություն 64 ֆիզիկական և վիրտուալ սկավառակների համար 4 NVMe կրիչներով): Խառը ռեժիմում նշված պրոֆիլի արժեքը պետք է լինի «ProfileID=13»: Ի դեպ, ընտրված պրոֆիլը պահպանվում է որպես հիմնական և չի զրոյացվում նույնիսկ Set Factory Defaults հրամանի միջոցով գործարանային կարգավորումներին վերադառնալիս: Այն կարող է փոխվել միայն ձեռքով:
Արժե՞ արդյոք RAID զանգված ստեղծել SSD-ի վրա:
Այսպիսով, մենք արդեն հասկացել ենք, որ RAID զանգվածները բարձր արդյունավետության բանալին են: Բայց արժե՞ RAID կառուցել SSD-ներից տնային և կորպորատիվ օգտագործման համար: Շատ թերահավատներ ասում են, որ արագության աճն այնքան էլ էական չէ, որ շռայլվի NVMe կրիչներով: Բայց արդյո՞ք սա իսկապես այդպես է: Հազիվ թե։ RAID-ում SSD-ների օգտագործման ամենամեծ սահմանափակումը (ինչպես տանը, այնպես էլ ձեռնարկության մակարդակում) կարող է լինել միայն գինը: Ինչ էլ ասի, HDD-ի վրա մեկ գիգաբայթ տարածքի արժեքը շատ ավելի էժան է:
SSD զանգված ստեղծելու համար մի քանի պինդ վիճակի «դրայվներ» միացնելը RAID կարգավորիչին կարող է հսկայական ազդեցություն ունենալ որոշակի կոնֆիգուրացիաներում կատարողականի վրա: Այնուամենայնիվ, մի մոռացեք, որ առավելագույն կատարումը սահմանափակվում է հենց RAID կարգավորիչի թողունակությամբ: RAID մակարդակը, որն առաջարկում է լավագույն կատարումը, RAID 0 է:
Սովորական RAID 0-ը երկու SSD-ով, որն օգտագործում է տվյալները ֆիքսված բլոկների բաժանելու և դրանք պինդ վիճակում գտնվող պահեստում շերտավորելու մեթոդ, կհանգեցնի կրկնակի արդյունավետության՝ համեմատած մեկ SSD-ի հետ: Այնուամենայնիվ, չորս SSD-ով RAID 0 զանգվածն արդեն չորս անգամ ավելի արագ կլինի զանգվածի ամենադանդաղ SSD-ից (կախված RAID SSD կարգավորիչի մակարդակի թողունակության սահմանափակումից):
Պարզ թվաբանության հիման վրա SATA SSD-ն մոտ 3 անգամ ավելի արագ է, քան ավանդական SATA HDD-ը: NVMe լուծումներն էլ ավելի արդյունավետ են՝ 10 անգամ կամ ավելի: Պայմանով, որ զրոյական մակարդակի RAID-ում երկու կոշտ սկավառակը ցույց է տալիս կրկնակի կատարողականություն՝ ավելացնելով այն 50%-ով, երկու SATA SSD-ները կլինեն 6 անգամ ավելի արագ, իսկ երկու NVMe SSD-ները՝ 20 անգամ: Մասնավորապես, մեկ Kingston KC2000 NVMe PCIe սկավառակը կարող է հասնել մինչև 3200 ՄԲ/վ-ի հաջորդական ընթերցման և գրելու արագության, որը RAID 0 ձևաչափով կհասնի տպավորիչ 6 Գբ/վ-ի: Իսկ 4 ԿԲ չափի պատահական բլոկների կարդալու/գրելու արագությունը 350 IOPS-ից կդառնա 000 IOPS: Բայց... միևնույն ժամանակ, «զրոյական» RAID-ը մեզ ավելորդություն չի ապահովում:
Կարելի է ասել, որ տնային միջավայրերում պահեստի ավելցուկը սովորաբար անհրաժեշտ չէ, ուստի SSD-ների համար ամենահարմար RAID կոնֆիգուրացիան իսկապես դառնում է RAID 0: Սա արդյունավետության զգալի բարելավումներ ստանալու հուսալի միջոց է՝ որպես Intel Optane-ի վրա հիմնված տեխնոլոգիաների օգտագործման այլընտրանք: SSD-ներ. Բայց մենք կխոսենք այն մասին, թե ինչպես են SSD լուծումներն իրենց պահում RAID-ի ամենատարածված տեսակներում («1», «5», «10», «50») մեր հաջորդ հոդվածում:
Այս հոդվածը պատրաստվել է Broadcom-ի մեր գործընկերների աջակցությամբ, ովքեր իրենց կարգավորիչները տրամադրում են Kingston-ի ինժեներներին ձեռնարկության դասի SATA/SAS/NVMe կրիչներով փորձարկելու համար: Այս բարեկամական սիմբիոզի շնորհիվ հաճախորդները չպետք է կասկածեն արտադրությունից ստացված HBA և RAID կարգավորիչներով Kingston կրիչների հուսալիության և կայունության վրա: .
Kingston-ի արտադրանքի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար այցելեք ընկերությունը
Source: www.habr.com