អារេ RAID នៅលើ NVMe

នៅក្នុងអត្ថបទនេះ យើងនឹងនិយាយអំពីវិធីផ្សេងគ្នាក្នុងការរៀបចំអារេ RAID ហើយក៏បង្ហាញនូវឧបករណ៍បញ្ជា RAID ផ្នែករឹងដំបូងដែលមានការគាំទ្រ NVMe ផងដែរ។

ភាពខុសគ្នានៃកម្មវិធីទាំងអស់នៃបច្ចេកវិទ្យា RAID ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងផ្នែកម៉ាស៊ីនមេ។ នៅក្នុងផ្នែកម៉ាស៊ីនភ្ញៀវ មានតែកម្មវិធី RAID0 ឬ RAID1 នៅលើថាសពីរប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានប្រើញឹកញាប់បំផុត។

អត្ថបទនេះនឹងផ្តល់នូវទិដ្ឋភាពសង្ខេបនៃបច្ចេកវិទ្យា RAID ការបង្រៀនខ្លីៗអំពីរបៀបបង្កើតអារេ RAID ដោយប្រើឧបករណ៍បីផ្សេងគ្នា និងការប្រៀបធៀបនៃដំណើរការថាសនិម្មិតដោយប្រើវិធីសាស្ត្រនីមួយៗ។

តើ RAID គឺជាអ្វី?

Wikipedia ផ្តល់និយមន័យដ៏ទូលំទូលាយនៃបច្ចេកវិទ្យា RAID៖

RAID បាន (អេង។ អារេឯករាជ្យនៃឌីសឯករាជ្យ - អារេដែលលែងត្រូវការតទៅទៀតនៃឌីសឯករាជ្យ (ឯករាជ្យ)) - បច្ចេកវិទ្យានិម្មិតទិន្នន័យសម្រាប់ការរួមបញ្ចូលឧបករណ៍ឌីសរូបវន្តជាច្រើនចូលទៅក្នុងម៉ូឌុលឡូជីខលដើម្បីបង្កើនការអត់ឱនកំហុសនិងដំណើរការ។

ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនៃអារេឌីស និងបច្ចេកវិទ្យាដែលបានប្រើអាស្រ័យលើជម្រើសដែលបានជ្រើសរើស កម្រិត RAID. កម្រិត RAID ត្រូវបានធ្វើឱ្យមានស្តង់ដារនៅក្នុងការបញ្ជាក់ ទ្រង់ទ្រាយទិន្នន័យថាស RAID ទូទៅ. វាពិពណ៌នាអំពីកម្រិត RAID ជាច្រើន ប៉ុន្តែទូទៅបំផុតគឺ RAID0, RAID1, RAID5 និង RAID6 ។

RAID0ឬ ឆ្នូតគឺជាកម្រិត RAID ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវដ្រាយរូបវន្តពីរ ឬច្រើនទៅក្នុងដ្រាយឡូជីខលមួយ។ បរិមាណនៃថាសឡូជីខលគឺស្មើនឹងផលបូកនៃបរិមាណនៃថាសរូបវន្តដែលរួមបញ្ចូលក្នុងអារេ។ មិនមានការលែងត្រូវការតទៅទៀតនៅកម្រិត RAID នេះទេ ហើយការបរាជ័យនៃដ្រាយមួយអាចបណ្តាលឱ្យបាត់បង់ទិន្នន័យទាំងអស់នៅក្នុងថាសនិម្មិត។

កម្រិត RAID1ឬ កញ្ចក់បង្កើតច្បាប់ចម្លងដូចគ្នានៃទិន្នន័យនៅលើថាសពីរឬច្រើន។ ទំហំថាសនិម្មិតមិនលើសពីទំហំអប្បបរមានៃថាសរូបវន្តទេ។ ទិន្នន័យនៅលើថាសនិម្មិត RAID1 នឹងអាចប្រើបានដរាបណាយ៉ាងហោចណាស់ថាសរូបវន្តមួយពីអារេដំណើរការ។ ការប្រើប្រាស់ RAID1 បន្ថែមភាពលែងត្រូវការតទៅទៀត ប៉ុន្តែជាដំណោះស្រាយថ្លៃជាង ព្រោះថានៅក្នុងអារេនៃថាសពីរ ឬច្រើន សមត្ថភាពនៃថាសតែមួយគឺអាចប្រើបាន។

កម្រិត RAID5 ដោះស្រាយបញ្ហានៃការចំណាយខ្ពស់។ ដើម្បីបង្កើតអារេដែលមានកម្រិត RAID5 អ្នកត្រូវការថាសយ៉ាងតិច 3 ហើយអារេមានភាពធន់ទ្រាំទៅនឹងការបរាជ័យនៃថាសមួយ។ ទិន្នន័យនៅក្នុង RAID5 ត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងប្លុកជាមួយនឹង checksums ។ មិនមានការបែងចែកយ៉ាងតឹងរ៉ឹងរវាងថាសទិន្នន័យ និងថាសឆេកសាំទេ។ មូលប្បទានប័ត្រនៅក្នុង RAID5 គឺជាលទ្ធផលនៃប្រតិបត្តិការ XOR ដែលបានអនុវត្តចំពោះប្លុក N-1 ដែលនីមួយៗយកចេញពីថាសផ្សេងគ្នា។

ទោះបីជាអារេ RAID បង្កើនភាពច្របូកច្របល់ និងផ្តល់ភាពច្របូកច្របល់ក៏ដោយ វាមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការរក្សាទុកការបម្រុងទុកនោះទេ។

បន្ទាប់ពីដំណើរកំសាន្តខ្លីៗអំពីប្រភេទនៃអារេ RAID អ្នកអាចបន្តទៅឧបករណ៍ និងកម្មវិធីដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកប្រមូលផ្តុំ និងប្រើអារេឌីស។

ប្រភេទនៃឧបករណ៍បញ្ជា RAID

មានវិធីពីរយ៉ាងក្នុងការបង្កើត និងប្រើប្រាស់អារេ RAID៖ ផ្នែករឹង និងផ្នែកទន់។ យើងនឹងពិចារណាដំណោះស្រាយដូចខាងក្រោមៈ

• កម្មវិធីលីនុច RAID ។
• Intel® Virtual RAID នៅលើ CPU ។
• LSI MegaRAID 9460-8i ។

ចំណាំថាដំណោះស្រាយ Intel® ដំណើរការលើបន្ទះឈីប ដែលបង្កឱ្យមានសំណួរថាតើវាជាដំណោះស្រាយផ្នែករឹង ឬសូហ្វវែរ។ ឧទាហរណ៍ VMWare ESXi hypervisor ពិចារណាកម្មវិធី VROC ហើយមិនគាំទ្រជាផ្លូវការទេ។

កម្មវិធីលីនុច RAID

អារេ RAID ផ្នែកទន់នៅក្នុងគ្រួសារ Linux OS គឺជាដំណោះស្រាយធម្មតាមួយនៅក្នុងផ្នែកម៉ាស៊ីនភ្ញៀវ និងម៉ាស៊ីនមេ។ អ្វីដែលអ្នកត្រូវការដើម្បីបង្កើតអារេគឺឧបករណ៍ប្រើប្រាស់ mdadm និងឧបករណ៍ប្លុកមួយចំនួន។ តម្រូវការតែមួយគត់របស់លីនុច កម្មវិធី RAID ដាក់នៅលើដ្រាយដែលវាប្រើគឺដើម្បីជាឧបករណ៍ប្លុកដែលអាចចូលដំណើរការបាននៅក្នុងប្រព័ន្ធ។

អវត្ដមាននៃការចំណាយសម្រាប់ឧបករណ៍ និងកម្មវិធីគឺជាអត្ថប្រយោជន៍ជាក់ស្តែងនៃវិធីសាស្ត្រនេះ។ កម្មវិធីលីនុច RAID រៀបចំអារេឌីសក្នុងតម្លៃនៃពេលវេលាស៊ីភីយូ។ បញ្ជីនៃកម្រិត RAID ដែលគាំទ្រ និងស្ថានភាពនៃអារេឌីសបច្ចុប្បន្នអាចត្រូវបានមើលនៅក្នុងឯកសារ mdstat ដែលមានទីតាំងនៅក្នុង root procfs៖

root@grindelwald:~# cat /proc/mdstat 
Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid10] 
unused devices: <none>

ការគាំទ្រសម្រាប់កម្រិត RAID ត្រូវបានបន្ថែមដោយការភ្ជាប់ម៉ូឌុលខឺណែលសមស្រប ឧទាហរណ៍៖

root@grindelwald:~# modprobe raid456
root@grindelwald:~# cat /proc/mdstat 
Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid10] [raid6] [raid5] [raid4] 
unused devices: <none>

ប្រតិបត្តិការទាំងអស់ជាមួយអារេឌីសត្រូវបានអនុវត្តតាមរយៈឧបករណ៍ប្រើប្រាស់បន្ទាត់ពាក្យបញ្ជា mdadm ។ អារេឌីសត្រូវបានផ្គុំនៅក្នុងពាក្យបញ្ជាមួយ៖

mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1

បន្ទាប់ពីប្រតិបត្តិពាក្យបញ្ជានេះ ឧបករណ៍ទប់ស្កាត់ /dev/md0 នឹងបង្ហាញនៅក្នុងប្រព័ន្ធ ដែលតំណាងឱ្យអ្នកជាថាសនិម្មិត។

Intel® Virtual RAID នៅលើ CPU

សោផ្នែករឹងស្តង់ដារ Intel® VROC
Intel® Virtual RAID On CPU (VROC) គឺជាបច្ចេកវិទ្យាផ្នែករឹង និងសូហ្វវែរសម្រាប់បង្កើតអារេ RAID ដោយផ្អែកលើបន្ទះឈីប Intel®។ បច្ចេកវិទ្យានេះអាចប្រើបានជាចម្បងសម្រាប់ motherboards ដែលគាំទ្រ Intel® Xeon® Scalable processors។ តាមលំនាំដើម VROC មិនមានទេ។ ដើម្បីដំណើរការវា អ្នកត្រូវតែដំឡើងសោអាជ្ញាប័ណ្ណផ្នែករឹង VROC ។

អាជ្ញាប័ណ្ណ VROC ស្តង់ដារអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកបង្កើតអារេឌីសដែលមានកម្រិត 0, 1 និង 10 RAID ។ កំណែបុព្វលាភពង្រីកបញ្ជីនេះជាមួយនឹងការគាំទ្រ RAID5 ។

បច្ចេកវិទ្យា Intel® VROC នៅលើ motherboards ទំនើបដំណើរការដោយភ្ជាប់ជាមួយ Intel® Volume Management Device (VMD) ដែលផ្តល់នូវសមត្ថភាព hot-swap សម្រាប់ NVMe drives។

អាជ្ញាប័ណ្ណស្តង់ដារ Intel® VROC អារេ​ត្រូវ​បាន​កំណត់​រចនាសម្ព័ន្ធ​តាម​រយៈ​ឧបករណ៍​ដំឡើង​នៅ​ពេល​ម៉ាស៊ីន​មេ​ចាប់ផ្ដើម។ នៅលើផ្ទាំង កម្រិតខ្ពស់ Intel® Virtual RAID នៅលើធាតុ CPU លេចឡើង ដែលអ្នកអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអារេឌីស។

ការបង្កើតអារេ RAID1 នៅលើដ្រាយពីរ
បច្ចេកវិជ្ជា Intel® VROC មានដៃអាវរបស់វាផ្ទាល់។ អារេឌីសដែលបានបង្កើតដោយប្រើ VROC គឺត្រូវគ្នាជាមួយកម្មវិធីលីនុច RAID ។ នេះមានន័យថាស្ថានភាពនៃអារេអាចត្រូវបានត្រួតពិនិត្យនៅក្នុង /proc/mdstat និងគ្រប់គ្រងតាមរយៈ mdadm ។ "លក្ខណៈពិសេស" នេះត្រូវបានគាំទ្រជាផ្លូវការដោយ Intel ។ បន្ទាប់ពីដំឡើង RAID1 នៅក្នុង Setup Utility អ្នកអាចសង្កេតមើលការធ្វើសមកាលកម្មនៃ drives នៅក្នុង OS៖

root@grindelwald:~# cat /proc/mdstat 
Personalities : [raid1] [linear] [multipath] [raid0] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md126 : active raid1 nvme2n1[1] nvme1n1[0]
      1855832064 blocks super external:/md127/0 [2/2] [UU]
      [>....................]  resync =  1.3% (24207232/1855832064) finish=148.2min speed=205933K/sec
      
md127 : inactive nvme1n1[1](S) nvme2n1[0](S)
      10402 blocks super external:imsm
       
unused devices: <none>

ចំណាំថាអ្នកមិនអាចប្រមូលផ្តុំអារេនៅលើ VROC ដោយប្រើ mdadm (អារេដែលបានជួបប្រជុំគ្នានឹងជា Linux SW RAID) ប៉ុន្តែអ្នកអាចផ្លាស់ប្តូរថាសនៅក្នុងពួកវា ហើយផ្តាច់អារេ។

LSI MegaRAID 9460-8i

រូបរាងរបស់ឧបករណ៍បញ្ជា LSI MegaRAID 9460-8i
ឧបករណ៍បញ្ជា RAID គឺជាដំណោះស្រាយផ្នែករឹងតែម្នាក់ឯង។ ឧបករណ៍បញ្ជាដំណើរការតែជាមួយដ្រាយដែលភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ទៅវាប៉ុណ្ណោះ។ ឧបករណ៍បញ្ជា RAID នេះគាំទ្រដល់ទៅ 24 ដ្រាយ NVMe ។ វាគឺជាការគាំទ្រ NVMe ដែលកំណត់ឧបករណ៍បញ្ជានេះខុសពីអ្នកផ្សេងទៀតជាច្រើន។

ម៉ឺនុយមេរបស់ឧបករណ៍បញ្ជាផ្នែករឹង
នៅពេលប្រើរបៀប UEFI ការកំណត់ឧបករណ៍បញ្ជាត្រូវបានដាក់បញ្ចូលទៅក្នុង Setup Utility។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹង VROC ម៉ឺនុយឧបករណ៍បញ្ជាផ្នែករឹងមើលទៅស្មុគស្មាញជាង។

ការបង្កើត RAID1 នៅលើថាសពីរ
ការពន្យល់ពីរបៀបកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអារេឌីសនៅលើឧបករណ៍បញ្ជាផ្នែករឹងគឺជាប្រធានបទដ៏ឆ្ងាញ់ ហើយអាចជាហេតុផលសម្រាប់អត្ថបទពេញលេញមួយ។ នៅទីនេះយើងនឹងដាក់កម្រិតខ្លួនយើងក្នុងការបង្កើត RAID0 និង RAID1 ជាមួយនឹងការកំណត់លំនាំដើម។

ថាសដែលភ្ជាប់ទៅឧបករណ៍បញ្ជាផ្នែករឹងមិនអាចមើលឃើញដោយប្រព័ន្ធប្រតិបត្តិការទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ ឧបករណ៍បញ្ជា "បិទបាំង" អារេ RAID ទាំងអស់ជាដ្រាយ SAS ។ ថាសដែលភ្ជាប់ទៅឧបករណ៍បញ្ជា ប៉ុន្តែមិនមែនជាផ្នែកនៃអារេឌីសទេ នឹងមិនអាចចូលប្រើបានដោយ OS ទេ។

root@grindelwald:~# smartctl -i /dev/sda
smartctl 7.1 2019-12-30 r5022 [x86_64-linux-5.4.0-48-generic] (local build)
Copyright (C) 2002-19, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org

=== START OF INFORMATION SECTION ===
Vendor:               AVAGO
Product:              MR9460-8i
Revision:             5.14
Compliance:           SPC-3
User Capacity:        1,999,844,147,200 bytes [1.99 TB]
Logical block size:   512 bytes
Rotation Rate:        Solid State Device
Logical Unit id:      0x000000000000000000000000000000
Serial number:        00000000000000000000000000000000
Device type:          disk
Local Time is:        Sun Oct 11 16:27:59 2020 MSK
SMART support is:     Unavailable - device lacks SMART capability.

ទោះបីជាត្រូវបានក្លែងធ្វើជា SAS drives ក៏ដោយ អារេ NVMe នឹងដំណើរការក្នុងល្បឿន PCIe ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ លក្ខណៈពិសេសនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកចាប់ផ្ដើមពី NVMe នៅក្នុង Legacy ។

ឈរសាកល្បង

វិធីសាស្រ្តនីមួយៗនៃការរៀបចំអារេឌីសមានគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរបស់វា។ ប៉ុន្តែតើវាមានភាពខុសប្លែកគ្នាក្នុងការអនុវត្តនៅពេលធ្វើការជាមួយឌីសអារេទេ?

ដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពយុត្តិធម៌អតិបរមា ការធ្វើតេស្តទាំងអស់នឹងធ្វើឡើងនៅលើម៉ាស៊ីនមេតែមួយ។ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធរបស់វា៖

• 2x Intel® Xeon® 6240;
• 12x DDR4-2666 16 GB;
• LSI MegaRAID 9460-8i;
• សោផ្នែករឹងស្តង់ដារ Intel® VROC;
• 4x Intel® SSD DC P4510 U.2 2TB;
• 1x Samsung 970 EVO Plus M.2 500GB ។

ឯកតាសាកល្បងគឺ P4510 ដែលពាក់កណ្តាលមួយត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹង motherboard និងពាក់កណ្តាលទៀតទៅឧបករណ៍បញ្ជា RAID ។ M.2 កំពុងដំណើរការ Ubuntu 20.04 ហើយការធ្វើតេស្តនឹងដំណើរការដោយប្រើ fio កំណែ 3.16។

សាកល្បង

ជាដំបូងសូមពិនិត្យមើលការពន្យារពេលនៅពេលធ្វើការជាមួយឌីស។ ការធ្វើតេស្តត្រូវបានប្រតិបត្តិក្នុងខ្សែតែមួយ ទំហំប្លុកគឺ 4 KB ។ ការធ្វើតេស្តនីមួយៗមានរយៈពេល 5 នាទី។ មុនពេលចាប់ផ្តើម ឧបករណ៍ប្លុកដែលត្រូវគ្នាត្រូវបានកំណត់ទៅគ្មានជាកម្មវិធីកំណត់ពេល I/O ។ ពាក្យបញ្ជា fio មើលទៅដូចនេះ:

fio --name=test --blocksize=4k --direct=1 --buffered=0 --ioengine=libaio  --iodepth=1 --loops=1000 --runtime=300  --rw=<mode> --filename=<blkdev>

ពីលទ្ធផល fio យើងយក clat 99.00% ។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងតារាងខាងក្រោម។

ការអានចៃដន្យ, μs
ការថតដោយចៃដន្យ, μs

ថាស
112
78

Linux SW RAID, RAID0
113
45

VROC, RAID0
112
46

LSI, RAID0
122
63

Linux SW RAID, RAID1
113
48

VROC, RAID1
113
45

LSI, RAID1
128
89

បន្ថែមពីលើការពន្យារពេលនៅពេលចូលប្រើទិន្នន័យ ខ្ញុំចង់ឃើញដំណើរការនៃដ្រាយនិម្មិត ហើយប្រៀបធៀបពួកវាជាមួយនឹងដំណើរការនៃឌីសរាងកាយ។ ពាក្យបញ្ជាដើម្បីដំណើរការ fio:

fio --name=test --blocksize=4k --direct=1 --buffered=0 --ioengine=libaio  --loops=1000 --runtime=300  --iodepth=<threads> --rw=<mode> --filename=<blkdev>

ការអនុវត្តត្រូវបានវាស់នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃប្រតិបត្តិការ I/O ។ លទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងតារាងខាងក្រោម។

អានចៃដន្យ 1 ខ្សែស្រឡាយ IOPS
សរសេរដោយចៃដន្យ 1 ខ្សែស្រឡាយ IOPS
ចៃដន្យអាន 128 ខ្សែស្រឡាយ IOPS
ចៃដន្យសរសេរ 128 ខ្សែស្រឡាយ IOPS

ថាស
11300
40700
453000
105000

Linux SW RAID, RAID0
11200
52000
429000
232000

VROC, RAID0
11200
52300
441000
162000

LSI, RAID0
10900
44200
311000
160000

Linux SW RAID, RAID1
10000
48600
395000
147000

VROC, RAID1
10000
54400
378000
244000

LSI, RAID1
11000
34300
229000
248000

វាជាការងាយស្រួលក្នុងការមើលឃើញថាការប្រើឧបករណ៍បញ្ជាផ្នែករឹងនាំឱ្យមានការបង្កើនភាពយឺតយ៉ាវ និងដំណើរការល្អបើប្រៀបធៀបទៅនឹងដំណោះស្រាយផ្នែកទន់។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ការប្រើដំណោះស្រាយផ្នែករឹងដើម្បីបង្កើតអារេថាសពីថាសពីរមើលទៅមិនសមហេតុផល។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយមានភារកិច្ចដែលការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍បញ្ជា RAID គឺត្រឹមត្រូវ។ ជាមួយនឹងវត្តមានរបស់ឧបករណ៍បញ្ជាដែលគាំទ្រចំណុចប្រទាក់ NVMe អ្នកប្រើប្រាស់មានឱកាសប្រើប្រាស់ SSDs លឿនជាងមុននៅក្នុងគម្រោងរបស់ពួកគេ។

មានតែអ្នកប្រើប្រាស់ដែលបានចុះឈ្មោះប៉ុណ្ណោះដែលអាចចូលរួមក្នុងការស្ទង់មតិនេះ។ ចូលសូម។

តើអ្នកកំពុងប្រើដំណោះស្រាយ RAID មែនទេ?

• 29,6%បាទ ដំណោះស្រាយផ្នែករឹង 32

• 50,0%បាទ ដំណោះស្រាយកម្មវិធី 54

• 16,7%លេខ 18

• 3,7%មិនត្រូវការ RAID 4

អ្នកប្រើប្រាស់ 108 នាក់បានបោះឆ្នោត។ អ្នកប្រើប្រាស់ ១៤ នាក់ត្រូវបានហាមឃាត់។

ប្រភព: www.habr.com