В біз Kingston дискілерінің мысалын қолдана отырып, «SSD-де RAID қолданамыз ба» деген сұрақты қарастырдық, бірақ біз оны тек нөлдік деңгейде жасадық. Ағымдағы мақалада біз RAID массивтерінің ең танымал түрлерінде кәсіби және үйдегі NVMe шешімдерін пайдалану нұсқаларын талдаймыз және контроллер үйлесімділігі туралы сөйлесеміз. Кингстон жетектерімен.
SSD дискісінде RAID не үшін қажет?
SSD негізіндегі жад массивтерінің HDD сақтау массивтерінен артықшылығы дискідегі деректерге жылдамырақ қол жеткізу уақытын және жоғары оқу/жазу өнімділігін қамтиды. Дегенмен, тамаша SSD негізіндегі RAID өнімділігі процессордың, кэштің, бағдарламалық жасақтаманың және аппараттық құралдың оңтайлы тіркесімін талап етеді. Барлық осы факторлар тамаша үйлескенде, SSD RAID дәстүрлі HDD дискілерін қолданатын салыстырмалы конфигурациядан айтарлықтай асып түседі.
Әдеттегі SSD қатты дискілерге қарағанда қуатты аз тұтынады, сондықтан RAID массивінде көптеген SSD дискілерін біріктіргенде, HDD RAID массивімен салыстырғанда энергияны үнемдеу корпоративтік қуат шоттары бойынша төмен шығындарға айналуы мүмкін.
Дегенмен, SSD RAID шектеулері мен кемшіліктеріне ие, атап айтқанда салыстырмалы сыйымдылықтағы қатты дискілермен салыстырғанда бір гигабайт кеңістіктің бағасы жоғары. Ал флэш-жад ақаулары арасындағы уақыт қайта жазу циклдерінің белгілі бір санымен шектеледі. Яғни, SSD дискілерінің белгілі бір қызмет ету мерзімі бар, ол операцияға байланысты: оған неғұрлым көп ақпарат қайта жазылса, диск соғұрлым тезірек істен шығады. Екінші жағынан, кәсіпорынның SSD дискілері механикалық қатты дискілермен салыстыруға болатын лайықты қызмет мерзіміне ие.
Kingston SSD дискілері Broadcom контроллерлерімен RAID режимінде қалай өмір сүреді
SSD дискілерінің алғашқы күндерінде RAID дизайнында көптеген нюанстар болды. Соның ішінде ақауларға төзімділігі төмен HDD дискілерін пайдалану есебінен. Қатты күйдегі дискілер магниттік дискілерге негізделген аналогтарына қарағанда әлдеқайда сенімді. Біз білетініміздей, SSD шешімдерінде қозғалатын бөліктер жоқ, сондықтан механикалық зақым нөлге дейін төмендейді. Үйдегі ДК деңгейінде және кез келген серверде, UPS, кернеудің кернеуінен қорғағыштар және тіпті қуат көзі сізді қорғайтынын ескерсек, қатты күйдегі дискілердің электр қуатының тоқырауына байланысты істен шығуы екіталай.
Сонымен қатар, қатты күйдегі дискілердің тағы бір маңызды плюсы бар: жад ұяшықтары жазу үшін тозған болса да, олардан деректерді оқуға болады, бірақ магниттік диск зақымдалған болса, өкінішке орай.
Бүгінгі күні әртүрлі деңгейдегі RAID массивтерінде SSD шешімдерін пайдалану қалыпты тәжірибе болып табылады. Ең бастысы - кешігуі ең аз болатын дұрыс SSD дискілерін таңдау. Ең дұрысы, әр түрлі жүктеме түрлерін қолдайтын және жадтың, контроллерлердің және басқа технологиялардың әртүрлі типтері негізінде құрастырылған дискілердің қожайынына тап болмас үшін бір өндірушінің және бір модельдің SSD дискілерін пайдаланыңыз. Яғни, RAID массивін жасау үшін Kingston-дан төрт немесе 16 NVMe SSD сатып алуды шешсек, олардың барлығы бірдей сериялар мен модельдер ауқымынан шыққаны жақсы болар еді.
Айтпақшы, в біз Кингстоннан NVMe SSD туралы сөйлескенде Broadcom контроллерлеріне себеппен сілтеме жасадық. Бұл құрылғыларға арналған нұсқаулықтарда контроллер мінсіз жұмыс істейтін үйлесімді дискілерді (жоғарыда аталған американдық SSD өндірушісінің шешімдерін қоса) дереу тағайындайды. RAID үшін контроллер-SSD бумасын таңдағанда бұл ақпаратқа сүйену керек.
Біз SSD Kingston жұмысын RAID-тің ең танымал түрлерінде талдаймыз - «1», «5», «10», «50»
Сонымен, «нөлдік» RAID деңгейі деректердің артық болуын қамтамасыз етпейді, тек өнімділікті арттырады. RAID 0 ешқандай деректерді қорғауды қамтамасыз етпейді, сондықтан біз оны корпоративтік сегментте қарастырмаймыз. RAID 1, керісінше, толық резервтеуді қамтамасыз етеді, бірақ тек қарапайым өнімділік өсімін қамтамасыз етеді, сондықтан өнімділік арттыру SSD RAID массивін құру кезінде басты назарға алынбаса, қарастырылуы керек.
Kingston SSD дискілері мен Broadcom контроллерлеріне негізделген RAID 1
Сонымен, Broadcom MegaRAID 9460-16i контроллеріне негізделген бірінші деңгейлі RAID массиві бір-бірінің көшірмелері болып табылатын екіден 32-ге дейінгі Kingston дискілерін біріктіреді және толық резервтеуді қамтамасыз етеді. Егер дәстүрлі HDD дискілерін пайдаланған кезде деректерді жазу және оқу жылдамдығы дәл осы HDD деңгейінде сақталса, NVMe SSD шешімдерін пайдалану өнімділіктің он есе артуын аламыз. Әсіресе деректерге қол жеткізу уақыты бойынша. Мысалы, RAID 1000 серверіндегі екі Kingston DC2M U.1 NVMe SSD дискімен біз 350 000 кездейсоқ оқу IOPS және 75 000 жазу IOPS аламыз.
Тізбектелген оқу жылдамдығы бойынша нәтижелер дискінің сипаттамаларына сәйкес келеді - 3200 МБ / с. Бірақ NVMe SSD дискілерінің екеуі де жұмыс тәртібінде болғандықтан, олардан деректерді бір уақытта оқуға болады, бұл оқу операцияларын өте жылдам етеді. Бірақ жазу жылдамдығы (2000 МБ/с деп мәлімделген) баяу болады, өйткені әрбір жазу әрекеті екі рет орындалады.
RAID 1 шағын дерекқорлар немесе ақауларға төзімділікті қажет ететін, бірақ сыйымдылығы төмен кез келген басқа орта үшін өте қолайлы. Дискіні шағылыстыру әсіресе апатты қалпына келтіру сценарийлерінде пайдалы (өнімділік аздап төмендейді), себебі ол массивтегі дискілердің бірі істен шыққан жағдайда маңызды деректерді лезде «реанимациялауды» қамтамасыз етеді. Бірақ бұл қорғаныс деңгейі шағылыстырылған деректердің сақтау сыйымдылығын екі есе арттыруды қажет ететіндіктен (100 ТБ 200 ТБ сақтау орнын қажет етеді), көптеген кәсіпорын жүйелері неғұрлым үнемді сақтау опцияларын пайдаланады: RAID 5 және RAID 6.
Kingston SSD дискілері мен Broadcom контроллерлеріне негізделген RAID 5
Бесінші деңгейлі RAID массивін ұйымдастыру үшін бізге кемінде үш диск қажет, олардағы деректер араласады (массивтің барлық дискілеріне циклдік түрде жазылады), бірақ қайталанбайды. Оларды ұйымдастыру кезінде олардың күрделі құрылымын ескеру қажет, өйткені мұнда «бақылау сомасы» (немесе «паритет») сияқты ұғым пайда болады. Бұл ұғым массивте кемінде үш дискіні (максимум - 32) пайдалануды талап ететін логикалық алгебралық XOR функциясын (эксклюзив «НЕМЕСЕ») білдіреді. Бұл жағдайда паритет туралы ақпарат массивтегі барлық «дискілерге» жазылады.
Әрқайсысының сыйымдылығы 500 ТБ болатын төрт Kingston DC3,84R SATA SSD массиві үшін біз 11,52 ТБ және бақылау сомасы үшін 3,84 орынды аламыз. Ал сыйымдылығы 16 ТБ болатын 1000 Kingston DC2M U.7,68 NVMe дискісін 115,2-деңгейдегі RAID жүйесіне біріктірсеңіз, біз 7,68 ТБ жоғалтумен 5 ТБ үйренеміз. Көріп отырғаныңыздай, дискілер неғұрлым көп болса, соңында соғұрлым жақсы болады. Бұл сондай-ақ жақсырақ, өйткені RAID 0-те дискілер неғұрлым көп болса, жалпы жазу өнімділігі соғұрлым жоғары болады. Ал сызықтық оқу RAID XNUMX деңгейіне жетеді.
RAID 5 дискілер тобы жоғары өткізу қабілеттілігін (әсіресе үлкен файлдар үшін) және аз қуат жоғалтуымен резервтеуді қамтамасыз етеді. Жиымды ұйымдастырудың бұл түрі бір уақытта көптеген шағын енгізу/шығару (енгізу/шығару) операцияларын орындайтын желілер үшін ең қолайлы. Бірақ оны шағын немесе шағын блоктар үшін жазу әрекеттерінің көп санын қажет ететін тапсырмалар үшін пайдаланбау керек.
Тағы бір нюанс бар: егер NVMe дискілерінің кем дегенде біреуі сәтсіз болса, RAID 5 деградация режиміне өтеді және басқа сақтау құрылғысының істен шығуы барлық деректер үшін маңызды болуы мүмкін. Егер массивтің бір дискісі сәтсіз болса, RAID контроллері кез келген жетіспейтін деректерді қайта жасау үшін паритет туралы ақпаратты пайдаланады.
Kingston SSD дискілері мен Broadcom контроллерлеріне негізделген RAID 10
Сонымен, RAID 0 бізге жылдамдық пен қол жеткізу уақытын екі есе арттыруды қамтамасыз етеді, ал RAID 1 сенімділікті қамтамасыз етеді. Ең дұрысы, олар біріктіріледі және мұнда RAID 10 (немесе 1 + 0) құтқаруға келеді. "Он" төрт SATA SSD немесе NVMe дискілерінен (ең көбі - 32) жинақталған және дискілер саны әрқашан төртке еселік болуы керек "айналар" жиымын білдіреді. Бұл массивтегі деректер бекітілген блокты бөлу (RAID 0 жағдайындағыдай) және дискілер арасында жолақ, көшірмелерді RAID 1 массивіндегі "дискілер" бойынша тарату арқылы жазылады. Және дискілердің бірнеше топтарына қол жеткізу мүмкіндігімен сонымен бірге RAID 10 жоғары өнімділікті көрсетеді.
RAID 10 бірнеше шағылыстырылған жұптар бойынша деректерді жолақтауға қабілетті болғандықтан, бұл оның жұптағы бір дискінің істен шығуына төзе алатынын білдіреді. Дегенмен, егер айна жұптарының екеуі де (яғни, барлық төрт диск) сәтсіз болса, сөзсіз деректер жоғалуы мүмкін. Нәтижесінде біз жақсы ақауларға төзімділік пен сенімділікке ие боламыз. Бірақ RAID 1 сияқты, оныншы деңгейлі массив жалпы сыйымдылықтың тек жартысын ғана пайдаланады, сондықтан қымбат шешім екенін есте сақтаңыз. Және де орнату қиын.
RAID 10 шағылыстырылған диск топтарының 100% артық болуын қажет ететін деректер қоймаларымен, сондай-ақ RAID 0 ұлғайтылған енгізу/шығару өнімділігін қажет ететін деректер қоймаларымен пайдалануға жарамды. Бұл орташа өлшемді дерекқорлар немесе жоғары қателерге төзімділікті қажет ететін кез келген орта үшін ең жақсы шешім. RAID 5-ке қарағанда.
Kingston SSD дискілері мен Broadcom контроллерлеріне негізделген RAID 50
5-деңгей массивтерінен құрылған 50-деңгейлі массив болып табылатын 5-деңгей RAID-ге ұқсас біріктірілген массив. Бұрынғыдай, бұл массивтің негізгі мақсаты RAID XNUMX массивтеріндегі деректер сенімділігін сақтай отырып, өнімділікті екі есе арттыру болып табылады.Сонымен қатар, RAID XNUMX дискінің ақаулығы кезінде стандартты RAID XNUMX-ке қарағанда жақсартылған жазу өнімділігін және деректерді жақсырақ қорғауды қамтамасыз етеді. , сонымен қатар дискілердің бірі істен шыққан жағдайда жылдам қалпына келтіруге қабілетті.
RAID 50 дискілер тобы деректерді кішірек блоктарға бөледі, содан кейін оны әрбір RAID 5 массиві бойынша таратады.RAID 5 дискілер тобы да өз кезегінде деректерді кішірек блоктарға бөледі, паритеттерді есептейді, блоктарда логикалық НЕМЕСЕ операциясын орындайды, содан кейін диск тобындағы әрбір диск үшін деректер блогын жазу және паритет операцияларын орындайды.
Дискілердің бірі істен шыққан жағдайда өнімділік сөзсіз төмендейді, бірақ бұл RAID 5 массивіндегідей маңызды емес, өйткені бір ақаулық массивтердің тек біреуіне ғана әсер етіп, екіншісі толығымен жұмыс істейді. Іс жүзінде, әрбір сәтсіз «диск» жеке RAID 50 массивінде болса, RAID 5 сегізге дейін HDD/SSD/NVMe дискісіндегі ақауларға төтеп бере алады.
RAID 50 жоғары сенімділікті қажет ететін қолданбалар үшін жақсы пайдаланылады және RAID 10-ға қарағанда деректерді берудің жоғары жылдамдығын және дискінің төмен құнын сақтай отырып, сұраулардың көп санын өңдеуі керек. Дегенмен, RAID 50 массивін орнату үшін кемінде алты диск қажет болғандықтан , шығын фактор ретінде толығымен алынып тасталмайды. RAID 50 бір кемшілігі RAID 5 сияқты оған күрделі контроллер қажет: мысалы соңғы мақалада Broadcom компаниясынан.
Сондай-ақ, RAID 50 паритеттік жазбаларды ұстау сыйымдылығының бөлінуіне байланысты RAID 5-ке қарағанда дискілік кеңістікті азырақ пайдаланатынын атап өткен жөн. Дегенмен, оның басқа RAID деңгейлеріне, әсіресе шағылыстыруды пайдаланатын деңгейлерге қарағанда, әлі де пайдалы кеңістік бар. Ең аз алты дискіге қойылатын талаппен RAID 50 қымбат опция болуы мүмкін, бірақ қосымша дискілік кеңістік корпоративтік деректерді қорғау арқылы шығындарды ақтайды. Массивтің бұл түрі жоғары сақтау сенімділігін, жоғары сұрау жылдамдығын, жоғары тасымалдау жылдамдығын және жоғары сақтау сыйымдылығын қажет ететін деректер үшін ұсынылады.
RAID 6 және RAID 60: біз оларды да ұмытқан жоқпыз
Біз бесінші және елуінші деңгейдегі массивтер туралы айтқандықтан, RAID 6 және RAID 60 сияқты массивтерді ұйымдастырудың түрлерін айтпау күнә болар еді.
RAID 6 өнімділігі RAID 5-ке ұқсайды, бірақ бұл жерде кем дегенде екі дискіге паритет беріледі, бұл массивке деректерді жоғалтпай екі дискінің істен шығуынан аман қалуға мүмкіндік береді (RAID 5-те бұл жағдай өте қажет емес). Бұл жоғары сенімділікке әкеледі. Әйтпесе, бәрі бесінші деңгейдегі массивтегідей: бір немесе екі дискілер істен шыққан жағдайда, RAID контроллері барлық жетіспейтін ақпаратты қайта жасау үшін паритет блоктарын пайдаланады. Егер екі диск істен шықса, қалпына келтіру бір уақытта орындалмайды: біріншіден, бірінші дискі реанимацияланады, содан кейін екіншісі. Осылайша, екі деректерді қалпына келтіру операциясы орындалады.
Егер RAID 50 60-деңгейлі массивтердің 6-деңгейлі массиві болса, RAID 50 біз жаңа ғана айтқан 8-деңгейлі массивтердің 16-деңгейлі массиві екенін болжау оңай. Яғни, RAID жадының бұл ұйымдастырылуы RAID XNUMX дискілерінің әрбір тобында екі SSD жоғалуынан аман қалуға мүмкіндік береді.Жұмыс принципі біз RAID XNUMX бөлімінде айтқанға ұқсас, бірақ сәтсіздіктердің саны а XNUMX деңгейлі массив XNUMX-ден XNUMX-ға дейінгі дискілерге төтеп бере алады. Әдетте, мұндай массивтер ақауларға жоғары төзімділікті қажет ететін онлайн тұтынушыларға қызмет көрсету үшін пайдаланылады.
Қорытындылай келе:
Шағылыстыру RAID 50/60-қа қарағанда ақауларға төзімділікті қамтамасыз етсе де, ол әлдеқайда көп орынды қажет етеді. Деректер көлемі екі еселенгендіктен, сіз ақпаратты жазу және сақтау үшін серверде орнатылған дискілердің жалпы сыйымдылығының тек 50% ғана аласыз. RAID 50/60 және RAID 10 арасында таңдау қолжетімді бюджеттерге, сервер сыйымдылығына және деректерді қорғау қажеттіліктеріне байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, SSD шешімдері (корпоративтік және тұтынушылық класс) туралы айтқан кезде шығындар бірінші орынға шығады.
Ең бастысы, біз қазір SSD негізіндегі RAID толығымен қауіпсіз шешім және бүгінгі бизнес үшін қалыпты тәжірибе екенін анық білеміз. Үйде пайдалану бөлігі ретінде, егер бюджеттер рұқсат етсе, NVMe-ге ауысудың себебі бар. Егер сізде әлі де сұрақ туындаса, мұның бәрі не үшін қажет, мақаланың басына оралыңыз - біз оған егжей-тегжейлі жауап бердік.
Бұл мақала өз контроллерлерін Kingston инженерлеріне кәсіпорын класындағы SATA/SAS/NVMe дискілерімен сынақтан өткізу үшін беретін Broadcom-дағы әріптестеріміздің қолдауымен дайындалды. Осы достық симбиоздың арқасында тұтынушылар өндірістен HBA және RAID контроллері бар Kingston дискілерінің сенімділігі мен тұрақтылығына күмәнданбауы керек. .
Kingston өнімдері туралы қосымша ақпаратты мына жерден табуға болады компаниясы.
Ақпарат көзі: www.habr.com