В „Kingston“ diskų pavyzdžiu jau svarstėme klausimą „Ar galime naudoti RAID SSD diskuose“, tačiau tai padarėme tik nuliniame lygyje. Šiame straipsnyje išanalizuosime profesionalių ir namų NVMe sprendimų naudojimo populiariausiuose RAID masyvuose variantus ir kalbėsime apie valdiklio suderinamumą. su Kingstono diskais.
Kodėl jums reikia RAID SSD?
SSD pagrindu veikiančių saugyklų masyvų pranašumai, palyginti su HDD saugojimo masyvais, yra sutrumpintas disko prieigos laikas ir puikus skaitymo / rašymo našumas. Tačiau idealiam SSD pagrindu veikiančiam RAID veikimui reikalingas optimalus procesoriaus, talpyklos, programinės įrangos ir aparatinės įrangos derinys. Kai visi šie veiksniai puikiai veikia kartu, SSD RAID masyvas gali žymiai pranokti panašią konfigūraciją naudojant tradicinius HDD.
Įprastas SSD sunaudoja mažiau energijos nei HDD, todėl sujungus daug SSD į RAID masyvą, energijos taupymas, palyginti su HDD RAID, taip pat gali lemti mažesnes įmonių sąskaitų už energiją sąnaudas.
Tačiau SSD RAID turi apribojimų ir trūkumų, įskaitant didesnę kainą už vietos gigabaitą, palyginti su panašios talpos standžiaisiais diskais. O laikas tarp „flash“ atminties gedimų ribojamas iki tam tikro perrašymo ciklų skaičiaus. Tai yra, SSD diskai turi tam tikrą tarnavimo laiką, kuris priklauso nuo naudojimo: kuo aktyviau jame esanti informacija perrašoma, tuo greičiau diskas suges. Kita vertus, įmonių SSD tarnavimo laikas yra tinkamas, panašus į mechaninius standžiuosius diskus.
Kaip Kingston SSD veikia RAID režimu su Broadcom valdikliais
SSD diskų atsiradimo aušroje RAID dizainai buvo kupini daugybės niuansų. Įskaitant dėl mažiau gedimams atsparių HDD naudojimo. Kietojo kūno diskai yra daug patikimesni nei jų analogai magnetinio disko pagrindu. Kaip žinome, SSD sprendimai neturi judančių elementų, todėl mechaniniai pažeidimai sumažėja iki nulio. Kietojo kūno diskų gedimas dėl maitinimo viršįtampių taip pat mažai tikėtinas, atsižvelgiant į tai, kad namų kompiuterio ir bet kurio serverio lygiu esate apsaugoti UPS, viršįtampių apsaugais ir net maitinimo šaltiniu.
Tuo pačiu metu kietojo kūno diskai turi dar vieną reikšmingą pranašumą: net jei atminties ląstelės yra susidėvėjusios rašant, duomenis iš jų vis tiek galima nuskaityti, bet jei magnetinis diskas yra pažeistas, deja.
Šiandien SSD sprendimų naudojimas skirtingų lygių RAID masyvuose yra gana įprasta praktika. Svarbiausia pasirinkti tinkamus SSD, kurių delsa yra minimali. Taip pat idealu naudoti to paties gamintojo ir to paties modelio SSD, kad nesusidurtumėte su įvairių tipų apkrovas palaikančių ir skirtingų tipų atmintimis, valdikliais ir kitomis technologijomis sukurtų diskų maišytuvu. Tai yra, jei nuspręstume iš „Kingston“ įsigyti keturis ar 16 NVMe SSD, kad sukurtume RAID masyvą, būtų geriau, jei jie visi būtų iš tos pačios serijos ir modelių.
Beje, į Kalbėdami apie NVMe SSD iš Kingston, kaip pavyzdį paminėjome Broadcom valdiklius. Faktas yra tas, kad šių įrenginių instrukcijose iš karto nurodomi suderinami diskai (įskaitant ir jau minėto Amerikos SSD gamintojo sprendimus), su kuriais valdiklis veiks nepriekaištingai. Šia informacija turite pasikliauti renkantis valdiklio ir SSD derinį RAID.
Mes analizuojame Kingston SSD veikimą populiariausiuose RAID tipuose - „1“, „5“, „10“, „50“
Taigi, „nulinis“ RAID lygis nesuteikia duomenų pertekliaus, o tik padidina našumą. RAID 0 visiškai neužtikrina jokios duomenų apsaugos, todėl mes to nenagrinėsime įmonių segmente. Kita vertus, RAID 1 užtikrina visišką dubliavimą, bet tik nedidelį našumo padidėjimą, todėl į jį reikėtų atsižvelgti, jei kuriant RAID masyvą iš SSD disko našumo patobulinimai nėra pagrindinis dalykas.
RAID 1, pagrįstas Kingston SSD ir Broadcom valdikliais
Taigi, pirmojo lygio RAID masyvas, pagrįstas „Broadcom MegaRAID 9460-16i“ valdikliu, sujungia nuo dviejų iki 32 „Kingston“ diskų, kurie yra vienas kito kopijos, ir užtikrina visišką perteklių. Jei naudojant tradicinius HDD duomenų rašymo ir skaitymo greitis išliko toks pat kaip ir paties HDD, tai naudojant NVMe SSD sprendimus, našumas padidėja dešimteriopai. Ypač kalbant apie prieigos prie duomenų laiką. Pavyzdžiui, su dviem Kingston DC1000M U.2 NVMe SSD, esančiais serverio RAID 1, gauname 350 000 IOPS skaitydami atsitiktinius duomenis ir 75 000 IOPS rašydami.
Kalbant apie nuoseklaus skaitymo greitį, rezultatai atitiks disko charakteristikas – 3200 MB/s. Tačiau kadangi abu NVMe SSD yra darbinės būsenos, duomenis iš jų galima nuskaityti vienu metu, todėl skaitymo operacijos gana greitos. Tačiau rašymo greitis (teigiama, kad 2000 MB/s) bus lėtesnis, nes kiekviena įrašymo operacija atliekama du kartus.
RAID 1 idealiai tinka mažoms duomenų bazėms ar bet kuriai kitai aplinkai, kuriai reikalingas atsparumas gedimams, bet nedidelė talpa. Disko atspindėjimas yra ypač naudingas atkūrimo po nelaimingų atsitikimų scenarijuose (su nedidele našumo nuobauda), nes jis suteikia greitą svarbių duomenų „reanimavimą“, jei vienas iš masyvo diskų sugenda. Tačiau kadangi tokiam apsaugos lygiui reikia dvigubai didesnės atminties talpos nei veidrodinės duomenų kopijos (100 TB atmintyje reikėtų 200 TB vietos), daugelis įmonių sistemų naudoja ekonomiškesnes saugojimo parinktis: RAID 5 ir RAID 6.
RAID 5, pagrįstas Kingston SSD ir Broadcom valdikliais
Norint sutvarkyti 32 lygio RAID masyvą, mums reikia mažiausiai trijų diskų, kurių duomenys yra perklijuoti (cikliškai įrašomi į visus masyvo diskus), bet nedubliuojami. Organizuojant juos reikia atsižvelgti į sudėtingesnę jų struktūrą, nes čia atsiranda „kontrolinės sumos“ (arba „pariteto“) sąvoka. Ši sąvoka reiškia loginę algebrinę funkciją XOR (taip pat išskirtinę „OR“), kuri diktuoja masyve naudoti bent tris diskus (daugiausia XNUMX). Šiuo atveju pariteto informacija įrašoma į visus masyvo „diskus“.
Už keturių Kingston DC500R SATA SSD diskų masyvą, kurių kiekvieno talpa yra 3,84 TB, gauname 11,52 TB vietos ir 3,84 kontrolinių sumų. O jei 16 Kingston DC1000M U.2 NVMe diskų, kurių talpa 7,68 TB, sujungsime į 115,2 RAID lygį, gausime 7,68 TB su 5 TB nuostoliu. Kaip matote, kuo daugiau diskų, tuo geriau. Taip pat geriau, nes kuo daugiau diskų RAID 0, tuo didesnis bendras rašymo operacijų našumas. O linijinis skaitymas pasieks RAID XNUMX lygį.
RAID 5 diskų grupė užtikrina didelį pralaidumą (ypač dideliems failams) ir dubliavimą su minimaliais energijos nuostoliais. Šio tipo masyvo organizavimas geriausiai tinka tinklams, kurie vienu metu atlieka daug mažų įvesties/išvesties (I/O) operacijų. Tačiau neturėtumėte jo naudoti atliekant užduotis, kurioms reikia daug rašymo operacijų mažuose ar mažuose blokuose.
Yra dar vienas niuansas: jei sugenda bent vienas iš NVMe diskų, RAID 5 pereina į degradacijos režimą ir kito saugojimo įrenginio gedimas gali tapti kritiniu visiems duomenims. Jei vienas masyvo diskas sugenda, RAID valdiklis naudoja pariteto informaciją, kad iš naujo sukurtų visus trūkstamus duomenis.
RAID 10, pagrįstas Kingston SSD ir Broadcom valdikliais
Taigi, RAID 0 suteikia mums dvigubai didesnį greitį ir prieigos laiką, o RAID 1 užtikrina patikimumą. Idealiu atveju jie būtų sujungti, ir čia į pagalbą ateina RAID 10 (arba 1+0). „Dešimt“ yra surinkta iš keturių SATA SSD arba NVMe diskų (daugiausia 32) ir reiškia „veidrodžių“ masyvą, kurių diskų skaičius visada turi būti keturių kartotinis. Duomenys šiame masyve įrašomi skaidant į fiksuotus blokus (kaip yra RAID 0 atveju) ir išskiriant juosteles tarp diskų, paskirstant kopijas tarp RAID 1 masyvo „diskų“. Ir dėl galimybės vienu metu pasiekti kelias diskų grupes RAID 10 rodo didelį našumą.
Kadangi RAID 10 gali paskirstyti duomenis kelioms veidrodinėms poroms, tai reiškia, kad jis gali toleruoti vieno poros disko gedimą. Tačiau jei abi veidrodinės poros (ty visi keturi diskai) sugenda, duomenys neišvengiamai prarandami. Dėl to mes taip pat gauname gerą gedimų toleranciją ir patikimumą. Tačiau verta nepamiršti, kad, kaip ir RAID 1, dešimtojo lygio masyvas naudoja tik pusę visos talpos, todėl yra brangus sprendimas. Ir taip pat sunku nustatyti.
RAID 10 tinka naudoti su duomenų saugyklomis, kurioms reikalingas 100 procentų veidrodinių diskų grupių dubliavimas, taip pat patobulintas RAID 0 I/O našumas. Tai geriausias sprendimas vidutinio dydžio duomenų bazėms ar bet kuriai aplinkai, kuriai reikalingas didesnis atsparumas gedimams. nei RAID 5.
RAID 50, pagrįstas Kingston SSD ir Broadcom valdikliais
Kombinuotas masyvas, panašus į dešimto lygio RAID, kuris yra nulinio lygio masyvas, sukurtas iš penkto lygio matricų. Kaip ir anksčiau, pagrindinis šio masyvo tikslas yra pasiekti dvigubą našumą išlaikant duomenų patikimumą RAID 5 masyvuose. Tačiau RAID 50 užtikrina didesnį rašymo našumą ir geresnę duomenų apsaugą nei standartinis RAID 5 disko gedimo atveju. galintis greičiau atsigauti sugedus vienam iš diskų.
RAID 50 diskų grupė suskaido duomenis į mažesnius blokus, o paskui paskirsto juos į kiekvieną RAID 5 masyvą. RAID 5 diskų grupė savo ruožtu taip pat suskaido duomenis į mažesnius blokus, apskaičiuoja paritetą, atlieka loginę ARBA operaciją su blokais. , tada atlieka duomenų blokų įrašymo ir pariteto operacijas kiekviename diskų grupės diske.
Nors našumas neišvengiamai nukentės, jei vienas iš diskų suges, tai nėra taip svarbu, kaip RAID 5 masyvo atveju, nes vienas gedimas paveikia tik vieną iš masyvų, o kitas visiškai veikia. Tiesą sakant, RAID 50 gali atlaikyti iki aštuonių HDD/SSD/NVMe disko gedimų, jei kiekvienas sugedęs diskas yra atskirame RAID 5 masyve.
RAID 50 geriausiai tinka programoms, kurioms reikalingas didelis patikimumas ir kuri turi apdoroti daug užklausų, kartu išlaikant didelius duomenų perdavimo spartus ir mažesnes disko sąnaudas nei RAID 10. Tačiau, kadangi RAID 50 masyvei konfigūruoti reikia mažiausiai šešių diskų, kaina nėra visiškai atmesta kaip veiksnys. Vienas iš RAID 50 trūkumų yra tas, kad, kaip ir RAID 5, jam reikalingas sudėtingas valdiklis: pvz. paskutiniame straipsnyje iš Broadcom.
Taip pat verta paminėti, kad RAID 50 turi mažiau naudojamos vietos diske nei RAID 5, nes yra paskirstyta pariteto įrašų talpa. Tačiau jame vis dar yra daugiau naudingos vietos nei kituose RAID lygiuose, ypač tuose, kuriuose naudojamas atspindėjimas. Kai reikia mažiausiai šešių diskų, RAID 50 gali būti brangus pasirinkimas, tačiau papildoma vieta diske yra verta išlaidų, nes apsaugo įmonės duomenis. Šio tipo masyvas rekomenduojamas duomenims, kuriems reikalingas didelis saugojimo patikimumas, didelis užklausų greitis, didelis perdavimo greitis ir didelė saugojimo talpa.
RAID 6 ir RAID 60: mes jų taip pat nepamiršome
Kadangi jau kalbėjome apie penktojo ir penkiasdešimtojo lygių masyvus, būtų gaila nepaminėti tokių masyvo organizavimo tipų kaip RAID 6 ir RAID 60.
RAID 6 našumas yra panašus į RAID 5, tačiau čia mažiausiai dviem diskams taikoma pariteto kontrolė, kuri leidžia masyvai išgyventi dviejų diskų gedimą neprarandant duomenų (RAID 5 ši situacija yra labai nepageidautina). Tai užtikrina didesnį patikimumą. Priešingu atveju viskas yra taip pat, kaip XNUMX lygio masyve: jei vienas ar du diskai sugenda, RAID valdiklis naudoja pariteto blokus, kad atkurtų visą trūkstamą informaciją. Jei du diskai sugenda, atkūrimas nevyksta vienu metu: pirmiausia atkuriamas pirmasis, tada antrasis. Taigi atliekamos dvi duomenų atkūrimo operacijos.
Nesunku atspėti, kad jei RAID 50 yra penkto lygio masyvų nulinis lygis, tai RAID 60 yra nulinio lygio šešto lygio masyvų masyvas, apie kurį ką tik kalbėjome. Tai yra, toks RAID saugyklos organizavimas leidžia išgyventi po dviejų SSD praradimą kiekvienoje RAID 6 diskų grupėje.Veikimo principas panašus į tai, apie ką kalbėjome skyriuje apie RAID 50, tačiau gedimų skaičius, šešiasdešimties lygio masyvas gali atlaikyti padidėjimą nuo 8 iki 16 diskų. Paprastai tokios matricos naudojamos klientų aptarnavimui internetu, kuriam reikalingas didelis atsparumas gedimams.
Apibendrinant:
Nors atspindėjimas suteikia didesnį atsparumą gedimams nei RAID 50/60, jam taip pat reikia daug daugiau vietos. Kadangi duomenų kiekis padvigubėja, jūs iš tikrųjų gaunate tik 50% visos serveryje įdiegtų diskų talpos, skirtos informacijai įrašyti ir saugoti. Pasirinkimas tarp RAID 50/60 ir RAID 10 greičiausiai priklausys nuo turimo biudžeto, serverio talpos ir duomenų apsaugos poreikių. Be to, kalbant apie SSD sprendimus (tiek įmonių, tiek vartotojų klasės) iškyla kaina.
Ne mažiau svarbu, kad dabar tikrai žinome, jog SSD pagrįstas RAID yra visiškai saugus sprendimas ir įprasta šiuolaikinio verslo praktika. Naudojimui namuose taip pat yra priežastis pereiti prie NVMe, jei leidžia biudžetai. Ir jei vis dar turite klausimų, kam viso to reikia, grįžkite į straipsnio pradžią – mes jau išsamiai į jį atsakėme.
Šis straipsnis buvo parengtas padedant mūsų kolegoms iš Broadcom, kurie pateikia savo valdiklius Kingston inžinieriams, kad jie galėtų išbandyti įmonės klasės SATA/SAS/NVMe diskus. Dėl šios draugiškos simbiozės klientams nereikia abejoti Kingston diskų patikimumu ir stabilumu su gaminamais HBA ir RAID valdikliais. .
Daugiau informacijos apie Kingston gaminius rasite adresu kompanija.
Šaltinis: www.habr.com