Салам Хабр! Бул макалада биз SATA SSD жана NVMe SSD катуу абалдагы чечимдердин негизинде RAID массивдерин уюштуруу керекпи же жокпу, ошону айтып беребиз жана мындан олуттуу пайда болобу? Биз муну жасоого мүмкүндүк берүүчү контроллердин түрлөрүн жана түрлөрүн, ошондой эле мындай конфигурацияларды колдонуу чөйрөсүн карап чыгуу менен бул маселени карап чыгууну чечтик.
Кандай болбосун, ар бирибиз жашообузда жок дегенде бир жолу "RAID", "RAID-массив", "RAID-контроллер" сыяктуу аныктамаларды укканбыз, бирок биз буга олуттуу маани бергенибиз күмөн, анткени мунун баары жөнөкөй PC boyar үчүн күмөн Кызыктуу. Бирок баары ички дисктерден жогорку ылдамдыкты жана көйгөйсүз иштөөнү каалайт. Анткени, компьютердин аппараттык жабдыгы канчалык күчтүү болбосун, дисктин ылдамдыгы PC менен сервердин чогуу иштешине келгенде кыйынчылык жаратат.
Салттуу HDD'лер 1 ТБ же андан ашык салыштырмалуу кубаттуулугу бар заманбап NVMe SSDлерге алмаштырылганга чейин дал ушундай болгон. Эгерде мурда компьютерлерде SATA SSD + бир нече сыйымдуулугу HDD айкалыштары көп кездешсе, бүгүн алар башка чечим менен алмаштырыла баштады - NVMe SSD + бир нече сыйымдуулук SATA SSD. Эгерде корпоративдик серверлер жана "булуттар" жөнүндө айтсак, алардын көбү SATA SSD дисктерине ийгиликтүү көчүп кетишкен, анткени алар кадимки "калай банкага" караганда ылдамыраак жана бир эле учурда көбүрөөк сандагы киргизүү/чыгаруу операцияларын иштетүүгө жөндөмдүү.
Бирок, системанын катачылыкка чыдамкайлыгы дагы эле жетишерлик төмөн деңгээлде: биз "Психика салгылашуусунда" болгондой, белгилүү бир катуу абалдагы диск качан өлөөрүн бир жумага чейинки тактык менен алдын ала айта албайбыз. Ал эми HDD акырындык менен "өлүп", симптомдорду байкап, чара көрүүгө мүмкүндүк берсе, анда SSDs дароо жана эскертүүсүз "өлөт". Эми мунун баары эмне үчүн керек экенин түшүнүүгө убакыт жеттиби? SATA SSD жана NVMe SSD катуу абалдагы чечимдердин негизинде RAID массивдерин уюштуруунун кереги барбы жана мындан олуттуу пайда болобу?
Эмне үчүн сизге RAID массиви керек?
"Массив" деген сөздүн өзү эле аны түзүү үчүн бир нече дисктер (HDD жана SSD) колдонуларын билдирет, алар RAID контроллерин колдонуу менен бириктирилип, ОС тарабынан бирдиктүү маалымат сактагыч катары таанылат. RAID массивдери чече ала турган глобалдык милдет - бул маалыматтарга жетүү убактысын азайтуу, окуу/жазуу ылдамдыгын жана ишенимдүүлүгүн жогорулатуу, бул ката болгондо тез калыбына келтирүү мүмкүнчүлүгүнүн аркасында ишке ашат. Айтмакчы, үй камдык көчүрмөлөрү үчүн RAIDди колдонуунун кереги жок. Бирок сизде 24/7 туруктуу кирүү керек болгон өз үй сервериңиз болсо, анда бул башка маселе.
RAID массивдеринин ондон ашык деңгээли бар, алардын ар бири анда колдонулган дисктердин саны боюнча айырмаланат жана өзүнүн жакшы жана жаман жактарына ээ: мисалы, RAID 0 катага чыдамсыздык менен жогорку өндүрүмдүүлүктү алууга мүмкүндүк берет, RAID 1 сизге мүмкүнчүлүк берет. ылдамдыкты жогорулатпастан маалыматтарды автоматтык түрдө чагылдырат жана RAID 10 комбинацияларында жогоруда айтылгандардын мүмкүнчүлүктөрү бар. RAID 0 жана 1 эң жөнөкөй (анткени алар программалык эсептөөлөрдү талап кылбайт) жана натыйжада эң популярдуу. Акыр-аягы, тигил же бул RAID деңгээлинин пайдасына тандоо диск массивине жүктөлгөн милдеттерге жана RAID контроллерунун мүмкүнчүлүктөрүнө жараша болот.
Үй жана корпоративдик RAID: айырмасы эмнеде?
Ар кандай заманбап бизнестин негизин компаниянын серверлеринде коопсуз сакталууга тийиш болгон чоң көлөмдөгү маалыматтар түзөт. Ошондой эле, биз жогоруда белгилегендей, алар 24/7 туруктуу жетүү менен камсыз болушу керек. Аппараттык камсыздоо менен катар программалык камсыздоо бөлүгү да маанилүү экени түшүнүктүү, бирок бул учурда биз маалыматты ишенимдүү сактоону жана иштетүүнү камсыз кылган жабдуулар жөнүндө сөз болуп жатат. Аппараттык камсыздоо өзүнө жүктөлгөн милдеттерге жооп бербесе, эч кандай программалык камсыздоо компанияны кыйроодон сактап кала албайт.
Бул милдеттерди аткаруу үчүн, кандайдыр бир аппараттык өндүрүүчү ишкана деп аталган түзмөктөрдү сунуш кылат. Кингстондо SATA моделдери түрүндөгү күчтүү катуу абалдагы чечимдер бар и , ошондой эле NVMe үлгүлөрү DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe жана DCP-1000 PCI-e, маалымат борборлорунда жана суперкомпьютерлерде колдонууга арналган. Мындай дисктердин массивдери адатта аппараттык контроллерлор менен бирге колдонулат.
Керектөө рыногу үчүн (башкача айтканда, үй компьютерлери жана NAS серверлери үчүн) сыяктуу дисктер NVMe PCIe, бирок бул учурда аппараттык контроллерди сатып алуу зарыл эмес. Сиз өзүңүздү энелик платага орнотулган PC же NAS сервери менен чектеп койсоңуз болот, эгерде сиз үй серверин атиптик эмес тапшырмалар үчүн өзүңүз чогултууну пландабасаңыз (мисалы, достор үчүн чакан үй хостингин баштоо). Мындан тышкары, үй RAID массивдери, эреже катары, эки, төрт жана сегиз түзмөк (көбүнчө SATA) менен чектелген жүздөгөн же миңдеген дисктерди талап кылбайт.
RAID контроллерлорунун түрлөрү жана түрлөрү
RAID массивдерин ишке ашыруу принциптерине негизделген RAID контроллерлорунун үч түрү бар:
1. Программалык камсыздоо, анда массивди башкаруу процессорго жана DRAMга (б.а. программа коду процессордо аткарылат).
2. Интеграцияланган, башкача айтканда, PC же NAS серверинин аналык платаларына орнотулган.
3. Motherboards PCI/PCIe туташтыргычтары үчүн дискреттик кеңейтүү карталары болуп саналат аппараттык (модулдук).
Алардын бири-биринен негизги айырмасы эмнеде? Программалык камсыздоонун RAID контроллерлору интегралдык жана аппараттык жабдыктардан өндүрүмдүүлүгү жана каталарга чыдамкайлыгы боюнча төмөн, бирок иштөө үчүн атайын жабдууларды талап кылбайт. Бирок, хост тутумунун процессору RAID программасын иштетүү үчүн жетиштүү күчтүү болушун камсыз кылуу маанилүү, алар да хостто иштеп жаткан тиркемелердин иштешине терс таасирин тийгизбейт. Интегралдык контроллерлор, адатта, өздөрүнүн кэш эстутумдары менен жабдылган жана CPU ресурстарынын белгилүү бир көлөмүн колдонушат.
Бирок аппараттык жабдыктарда өздөрүнүн кэш эс тутуму жана программалык алгоритмдерди аткаруу үчүн орнотулган процессору бар. Эреже катары, алар RAID деңгээлдеринин бардык түрлөрүн ишке ашырууга жана бир эле учурда бир нече типтеги дисктерди колдоого мүмкүндүк берет. Мисалы, Broadcom компаниясынын заманбап аппараттык контроллерлору бир эле учурда SATA, SAS жана NVMe түзүлүштөрүн туташтыра алат, бул серверлерди жаңыртууда контроллерди алмаштырбоого мүмкүндүк берет: атап айтканда, SATA SSDден NVMe SSDге өткөндө контроллерлорду алмаштыруунун кереги жок.
Чынында, бул эскертүүдө биз контролерлордун өздөрүнүн типологиясына келебиз. Үч режими бар болсо, башкалары болушу керекпи? Бул учурда бул суроонун жообу оң болот. Функцияларына жана мүмкүнчүлүктөрүнө жараша RAID контроллерлору бир нече түргө бөлүнөт:
1. RAID функциясы бар жөнөкөй контроллерлор
Бүткүл иерархияда бул HDD жана SSD дисктерин “0”, “1” же “0+1” деңгээлдеги RAID массивдерине бириктирүүгө мүмкүндүк берген эң жөнөкөй контроллер. Бул микропрограмма деңгээлинде программалык түрдө ишке ашырылат. Бирок, мындай түзмөктөрдү корпоративдик сегментте колдонууга сунуш кылуу кыйынга турат, анткени аларда кэш жок жана “5”, “3” жана башка деңгээлдердеги массивдерди колдобойт. Бирок баштапкы деңгээлдеги үй сервери үчүн алар абдан ылайыктуу.
2. Башка RAID контроллерлору менен тандемде иштеген контроллерлор
Контроллердин бул түрүн интегралдык аналык плата контроллерлору менен жупташтырса болот. Бул төмөнкү принцип боюнча ишке ашырылат: дискреттик RAID контроллери "логикалык" маселелерди чечүү үчүн кам көрөт, ал эми орнотулган контроллер дисктер ортосунда маалымат алмашуу функцияларын өзүнө алат. Бирок бир нюанс бар: мындай контроллерлордун параллелдүү иштеши туура келген аналык платаларда гана мүмкүн, бул алардын колдонуу чөйрөсү олуттуу чектелген дегенди билдирет.
3. Өз алдынча RAID контроллерлору
Бул дискреттик чечимдер бортунда каталарды тез оңдоо жана текшерүү суммасын эсептөө үчүн өздөрүнүн BIOS, кэш эстутуму жана процессору бар ишкана классындагы серверлер менен иштөө үчүн бардык керектүү чиптерди камтыйт. Мындан тышкары, алар өндүрүш жагынан ишенимдүүлүктүн жогорку стандарттарына жооп берет жана жогорку сапаттагы эс тутум модулдарына ээ.
4. Тышкы RAID контроллерлору
Жогоруда саналган бардык контроллерлор ички жана энелик платтын PCIe туташтыргычы аркылуу кубат алат деп болжолдоо кыйын эмес. Бул эмнени түшүндүрөт? Ал эми эне платасынын бузулушу RAID массивинин иштөөсүндөгү каталарга жана маалыматтардын жоголушуна алып келиши мүмкүн. Тышкы контроллерлор бул түшүнбөстүктөрдөн кутулат, анткени алар көз карандысыз электр менен жабдуусу менен өзүнчө корпуста жайгашкан. Ишенимдүүлүк жагынан мындай контроллерлор маалыматтарды сактоонун эң жогорку деңгээлин камсыз кылат.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell жана Cisco учурда аппараттык RAID контроллерлорун сунуш кылган компаниялардын бир нечеси гана.
SAS/SATA/NVMe RAID контроллерлорунун иштөө режимдери
Үч режимдеги HBA жана RAID контроллерлорунун (же Tri-Mode функциясы бар контроллерлордун) негизги максаты - NVMe негизиндеги аппараттык RAIDди түзүү. Broadcom компаниясынын 9400 сериялуу контроллерлору муну жасай алат: мисалы, . Ал RAID контроллеринин көз карандысыз түрүнө кирет, төрт SFF-8643 туташтыргычы менен жабдылган жана Tri-Mode колдоосунун аркасында SATA/SAS жана NVMe дисктерин бир убакта туташтырууга мүмкүндүк берет. Кошумчалай кетсек, бул рыноктогу эң энергияны үнөмдөөчү контроллердин бири (17 порттун ар бири үчүн 1,1 Вттан азыраак энергияны 16 Ватт керектейт).
Туташуу интерфейси PCI Express x8 3.1 версиясы болуп саналат, ал 64 Гбит/с өткөрүү мүмкүнчүлүгүн берет (PCI Express 2020 үчүн контроллерлор 4.0-жылы пайда болушу күтүлүүдө). 16-порттук контроллер 2-өзөктүү чипке негизделген жана 72-бит DDR4-2133 SDRAM (4 ГБ), ошондой эле 240 SATA/SAS дисктерин же 24 NVMe түзмөккө чейин туташтыруу мүмкүнчүлүгү. RAID массивдерин уюштуруу жагынан "0", "1", "5" жана "6", ошондой эле "10", "50" жана "60" деңгээлдери колдоого алынат. Айтмакчы, кэш эстутум жана 9400 сериясындагы башка контроллерлор кошумча CacheVault CVPM05 модулу менен чыңалуудагы каталардан корголгон.
Үч режимдик технология SerDes маалыматтарды конвертациялоо функциясына негизделген: SAS/SATA интерфейстериндеги маалыматтардын сериялык көрүнүшүн PCIe NVMeде параллелдүү формага айландыруу жана тескерисинче. Башкача айтканда, контроллер сактоочу түзүлүштөрдүн үч түрү менен үзгүлтүксүз иштөө үчүн ылдамдыктарды жана протоколдорду сүйлөшөт. Бул маалымат борборунун инфраструктураларын масштабдоонун үзгүлтүксүз жолун камсыз кылат: колдонуучулар башка система конфигурацияларына олуттуу өзгөртүүлөрдү киргизбестен NVMe колдоно алышат.
Бирок, NVMe дисктери менен конфигурацияларды пландаштырууда, NVMe чечимдери туташуу үчүн 4 PCIe тилкесин колдонорун эске алуу керек, бул ар бир диск SFF-8643 портторунун бардык линияларын колдонот. MegaRAID 9460-16i контроллерине түз эле төрт NVMe дискти туташтырууга болот экен. Же бир эле учурда сегиз SAS дискин туташтыруу менен өзүңүздү эки NVMe чечими менен чектеңиз (төмөндөгү туташуу диаграммасын караңыз).
Сүрөттө NVMe туташуулары үчүн “0” (C0 / Connector 0) туташтыргычын жана “1” туташтыргычын, ошондой эле SAS байланыштары үчүн “2” жана “3” туташтыргычтарын колдонуу көрсөтүлгөн. Бул тартипти артка кайтарууга болот, бирок ар бир x4 NVMe дискти чектеш тилкелер аркылуу туташтыруу керек. Контроллердин иштөө режимдери UEFI чөйрөсүндө иштеген StorCLI же Human Interface Infrastructure (HII) конфигурациясынын утилиталары аркылуу коюлат.
Демейки режим "PD64" профили (SAS/SATAны гана колдойт). Жогоруда айтылгандай, бардыгы болуп үч профиль бар: "SAS/SATA гана режими" режими (PD240 / PD64 / PD 16), "NVMe гана режими" (PCIe4) режими жана дисктердин бардык түрлөрү болгон аралаш режим иштей алат: "PD64 -PCIe4" (64 NVMe дисктери менен 4 физикалык жана виртуалдык дисктерди колдоо). Аралаш режимде көрсөтүлгөн профилдин мааниси “ProfileID=13” болушу керек. Айтмакчы, тандалган профиль башкы профил катары сакталат жана Заводдун демейки параметрлерин коюу буйругу аркылуу заводдук жөндөөлөргө кайтып келгенде да баштапкы абалга келтирилбейт. Аны кол менен гана өзгөртүүгө болот.
SSDде RAID массивин түзүү керекпи?
Ошентип, биз RAID массивдери жогорку өндүрүмдүүлүктүн ачкычы экенин түшүндүк. Бирок үйдө жана корпоративдик колдонуу үчүн SSD дисктеринен RAID куруу керекпи? Көптөгөн скептиктердин айтымында, ылдамдыктын жогорулашы NVMe дисктеринен ашыкча чоң эмес. Бирок бул чын эле ушундайбы? Эптеп. RAIDде SSDди колдонуунун эң чоң чектөөсү (үйдө да, ишкана деңгээлинде да) баасы гана болушу мүмкүн. Кандай болбосун, HDDдеги бир гигабайт орундун баасы алда канча арзан.
SSD массивин түзүү үчүн бир нече катуу абалдагы "дисктерди" RAID контроллерине туташтыруу белгилүү бир конфигурациялардын иштешине чоң таасирин тийгизиши мүмкүн. Бирок, максималдуу өндүрүмдүүлүк RAID контроллерунун өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен чектелгенин унутпаңыз. Мыкты аткарууну сунуш кылган RAID деңгээли RAID 0.
Берилиштерди туруктуу блокторго бөлүү жана аларды катуу абалдагы сактагычта тилкелөө ыкмасын колдонгон эки SSD менен кадимки RAID 0 бир SSDге салыштырмалуу эки эсе натыйжалуулукту алып келет. Бирок, төрт SSD менен RAID 0 массиви массивдеги эң жай SSDден төрт эсе тезирээк болот (RAID SSD контроллерунун деңгээлиндеги өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн чектөөсүнө жараша).
Жөнөкөй арифметикага таянсак, SATA SSD кадимки SATA HDDге караганда болжол менен 3 эсе ылдамыраак. NVMe чечимдери андан да натыйжалуу - 10 эсе же андан көп. Эгерде нөлдүк деңгээлдеги RAIDдеги эки катуу диск эки эсе натыйжалуулукту көрсөтүп, аны 50% га жогорулатса, эки SATA SSD 6 эсе, эки NVMe SSD 20 эсе ылдамыраак болот. Атап айтканда, бир Kingston KC2000 NVMe PCIe диски 3200 МБ/сек чейин ырааттуу окуу жана жазуу ылдамдыгына жетише алат, ал RAID 0 форматында таасирдүү 6 ГБ/сек жетет. Ал эми 4 КБ өлчөмүндөгү кокус блоктордун окуу/жазуу ылдамдыгы 350 000 IOPSтен 700 000 IOPSке айланат. Бирок... ошол эле учурда, "нөл" RAID бизди ашыкча камсыз кылбайт.
Үй шартында, адатта, ашыкча сактагычтын кереги жок деп айтууга болот, ошондуктан SSD'лер үчүн эң ылайыктуу RAID конфигурациясы чындап эле RAID 0 болуп калат. Бул Intel Optane негизиндеги технологияларды колдонууга альтернатива катары натыйжалуулукту олуттуу жакшыртуунун ишенимдүү жолу. SSD'лер. Бирок биз SSD чечимдеринин эң популярдуу RAID түрлөрүндө ("1", "5", "10", "50") кандай иштээри жөнүндө кийинки макалабызда сүйлөшөбүз.
Бул макала Broadcomдагы биздин кесиптештерибиздин колдоосу менен даярдалган, алар контроллерлорун Kingston инженерлерине ишкана классындагы SATA/SAS/NVMe дисктери менен сыноо үчүн беришет. Бул достук симбиоздун аркасында кардарлар өндүрүштөн HBA жана RAID контроллерлору менен Kingston дисктеринин ишенимдүүлүгүнө жана туруктуулугуна шек санабашы керек. .
Kingston өнүмдөрү жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн, кириңиз компания.
Source: www.habr.com