Sveiki, Habr! Å ajÄ rakstÄ mÄs jums pateiksim, vai ir vÄrts organizÄt RAID masÄ«vus, kuru pamatÄ ir SATA SSD un NVMe SSD cietvielu risinÄjumi, un vai no tÄ bÅ«s nopietna peļÅa? MÄs nolÄmÄm izskatÄ«t Å”o jautÄjumu, apsverot kontrolieru veidus un veidus, kas ļauj to izdarÄ«t, kÄ arÄ« Å”Ädu konfigurÄciju piemÄroÅ”anas jomu.
TÄ vai citÄdi, katrs no mums vismaz reizi dzÄ«vÄ ir dzirdÄjis tÄdas definÄ«cijas kÄ āRAIDā, āRAID-masÄ«vsā, āRAID-kontrolierisā, taÄu maz ticams, ka mÄs tam pieŔķīrÄm nopietnu nozÄ«mi, jo tas viss ir diez vai parastam PC bojÄram Interesanti. Bet visi vÄlas lielu Ätrumu no iekÅ”Äjiem diskdziÅiem un bezproblÄmu darbÄ«bu. Galu galÄ neatkarÄ«gi no tÄ, cik jaudÄ«ga ir datora aparatÅ«ra, diskdziÅa Ätrums kļūst par vÄjo vietu, kad runa ir par datora un servera apvienoto veiktspÄju.
Tas bija tieÅ”i tÄ, lÄ«dz tradicionÄlie HDD tika aizstÄti ar moderniem NVMe SSD ar salÄ«dzinÄmu ietilpÄ«bu 1 TB vai vairÄk. Un, ja agrÄk personÄlajos datoros bieži bija SATA SSD + pÄris ietilpÄ«gu HDD kombinÄcijas, Å”odien tos sÄk aizstÄt ar citu risinÄjumu - NVMe SSD + pÄris ietilpÄ«gu SATA SSD. Ja mÄs runÄjam par korporatÄ«vajiem serveriem un "mÄkoÅiem", daudzi jau ir veiksmÄ«gi pÄrgÄjuÅ”i uz SATA SSD vienkÄrÅ”i tÄpÄc, ka tie ir ÄtrÄki par parastajÄm "skÄrda kÄrbÄm" un spÄj vienlaicÄ«gi apstrÄdÄt lielÄku skaitu I/O operÄciju.
TomÄr sistÄmas kļūdu tolerance joprojÄm ir diezgan zemÄ lÄ«menÄ«: mÄs nevaram, tÄpat kÄ āEkstrasensu kaujÄā, ar precizitÄti lÄ«dz pat nedÄļai paredzÄt, kad konkrÄts cietvielu disks mirs. Un, ja HDD āmirstā pakÄpeniski, ļaujot uztvert simptomus un rÄ«koties, tad SSD āmirstā nekavÄjoties un bez brÄ«dinÄjuma. Un tagad ir pienÄcis laiks saprast, kÄpÄc tas viss vispÄr ir vajadzÄ«gs? Vai ir vÄrts organizÄt RAID masÄ«vus, kuru pamatÄ ir cietvielu risinÄjumi SATA SSD un NVMe SSD, un vai no tÄ bÅ«s nopietna peļÅa?
KÄpÄc jums ir nepiecieÅ”ams RAID masÄ«vs?
Pats vÄrds "masÄ«vs" jau nozÄ«mÄ, ka tÄ izveidoÅ”anai tiek izmantoti vairÄki diskdziÅi (HDD un SSD), kas tiek apvienoti, izmantojot RAID kontrolleri, un OS atpazÄ«st kÄ vienu datu krÄtuvi. GlobÄlais uzdevums, ko var atrisinÄt RAID masÄ«vi, ir datu piekļuves laika samazinÄÅ”ana, lasÄ«Å”anas/rakstÄ«Å”anas Ätruma un uzticamÄ«bas palielinÄÅ”ana, kas tiek panÄkta, pateicoties spÄjai Ätri atjaunoties kļūmes gadÄ«jumÄ. Starp citu, mÄjas dublÄÅ”anai nemaz nav nepiecieÅ”ams izmantot RAID. Bet, ja jums ir savs mÄjas serveris, kuram nepiecieÅ”ama pastÄvÄ«ga piekļuve 24/7, tas ir cits jautÄjums.
Ir vairÄk nekÄ duci RAID masÄ«vu lÄ«meÅu, no kuriem katrs atŔķiras ar tajÄ izmantoto disku skaitu, un tiem ir savi plusi un mÄ«nusi: piemÄram, RAID 0 ļauj iegÅ«t augstu veiktspÄju bez kļūdu pielaides, RAID 1 ļauj jums automÄtiski atspoguļo datus, nepalielinot Ätrumu, un RAID 10 kombaini satur iepriekÅ” minÄtÄs iespÄjas. RAID 0 un 1 ir visvienkÄrÅ”Äkie (jo tiem nav nepiecieÅ”ami programmatÅ«ras aprÄÄ·ini) un rezultÄtÄ vispopulÄrÄkie. Galu galÄ izvÄle par labu vienam vai otram RAID lÄ«menim ir atkarÄ«ga no diska masÄ«vam pieŔķirtajiem uzdevumiem un RAID kontrollera iespÄjÄm.
MÄjas un uzÅÄmuma RAID: kÄda ir atŔķirÄ«ba?
Jebkura mÅ«sdienu biznesa pamatÄ ir lieli datu apjomi, kas ir droÅ”i jÄuzglabÄ uzÅÄmuma serveros. Un arÄ«, kÄ mÄs atzÄ«mÄjÄm iepriekÅ”, tiem ir jÄnodroÅ”ina pastÄvÄ«ga piekļuve 24/7. Skaidrs, ka lÄ«dzÄs aparatÅ«rai svarÄ«ga ir arÄ« programmatÅ«ras daļa, taÄu Å”ajÄ gadÄ«jumÄ tomÄr runa ir par aprÄ«kojumu, kas nodroÅ”ina uzticamu informÄcijas uzglabÄÅ”anu un apstrÄdi. Neviena programmatÅ«ra neglÄbs uzÅÄmumu no sabrukuma, ja aparatÅ«ra neatbilst tai uzticÄtajiem uzdevumiem.
Å iem uzdevumiem jebkurÅ” aparatÅ«ras ražotÄjs piedÄvÄ tÄ sauktÄs uzÅÄmuma ierÄ«ces. Kingston piedÄvÄ jaudÄ«gus cietvielu risinÄjumus SATA modeļu veidÄ Šø , kÄ arÄ« NVMe modeļi DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe un DCP-1000 PCI-e, kas paredzÄti izmantoÅ”anai datu centros un superdatoros. Å Ädu disku masÄ«vus parasti izmanto kopÄ ar aparatÅ«ras kontrolleriem.
PatÄrÄtÄju tirgum (tas ir, mÄjas personÄlajiem datoriem un NAS serveriem) tÄdi diskdziÅi kÄ NVMe PCIe, taÄu Å”ajÄ gadÄ«jumÄ nav nepiecieÅ”ams iegÄdÄties aparatÅ«ras kontrolieri. Varat aprobežoties ar datoru vai NAS serveri, kas iebÅ«vÄts mÄtesplatÄ, ja vien, protams, neplÄnojat pats salikt mÄjas serveri netipisku uzdevumu veikÅ”anai (piemÄram, uzsÄkot nelielu mÄjas hostingu draugiem). TurklÄt mÄjas RAID masÄ«viem, kÄ likums, nav nepiecieÅ”ami simtiem vai tÅ«kstoÅ”iem disku, jo tie ir ierobežoti lÄ«dz divÄm, ÄetrÄm un astoÅÄm ierÄ«cÄm (parasti SATA).
RAID kontrolleru veidi un veidi
Ir trÄ«s RAID kontrolleru veidi, kuru pamatÄ ir RAID masÄ«vu ievieÅ”anas principi:
1. ProgrammatÅ«ra, kurÄ masÄ«va pÄrvaldÄ«ba attiecas uz CPU un DRAM (tas ir, programmas kods tiek izpildÄ«ts procesorÄ).
2. IntegrÄts, tas ir, iebÅ«vÄts datora vai NAS servera mÄtesplatÄs.
3. AparatÅ«ra (modulÄra), kas ir diskrÄtas paplaÅ”inÄÅ”anas kartes PCI/PCIe savienotÄjiem uz mÄtesplatÄm.
KÄda ir to bÅ«tiskÄ atŔķirÄ«ba viena no otras? ProgrammatÅ«ras RAID kontrolleri veiktspÄjas un kļūdu tolerances ziÅÄ ir zemÄki par integrÄtajiem un aparatÅ«ras kontrolieriem, taÄu to darbÄ«bai nav nepiecieÅ”ams Ä«paÅ”s aprÄ«kojums. TomÄr ir svarÄ«gi nodroÅ”inÄt, lai resursdatora sistÄmas procesors bÅ«tu pietiekami jaudÄ«gs, lai palaistu RAID programmatÅ«ru, negatÄ«vi neietekmÄjot to lietojumprogrammu veiktspÄju, kuras darbojas arÄ« resursdatorÄ. IntegrÄtie kontrolleri parasti ir aprÄ«koti ar savu keÅ”atmiÅu un izmanto noteiktu CPU resursu daudzumu.
Bet aparatÅ«rai ir gan sava keÅ”atmiÅa, gan iebÅ«vÄts procesors programmatÅ«ras algoritmu izpildei. Parasti tie ļauj ieviest visu veidu RAID lÄ«meÅus un vienlaikus atbalsta vairÄku veidu diskus. PiemÄram, mÅ«sdienu Broadcom aparatÅ«ras kontrolleri var vienlaikus savienot SATA, SAS un NVMe ierÄ«ces, kas ļauj nemainÄ«t kontrolieri, jauninot serverus: jo Ä«paÅ”i, pÄrejot no SATA SSD uz NVMe SSD, kontrolieri nav jÄmaina.
PatiesÄ«bÄ Å”ajÄ piezÄ«mÄ mÄs nonÄkam pie paÅ”u kontrolieru tipoloÄ£ijas. Ja ir trÄ«s režīmi, vai vajadzÄtu bÅ«t dažiem citiem? Å ajÄ gadÄ«jumÄ atbilde uz Å”o jautÄjumu bÅ«s apstiprinoÅ”a. AtkarÄ«bÄ no funkcijÄm un iespÄjÄm RAID kontrollerus var iedalÄ«t vairÄkos veidos:
1. Parastie kontrolieri ar RAID funkciju
VisÄ hierarhijÄ Å”is ir vienkÄrÅ”Äkais kontrolieris, kas ļauj apvienot HDD un SSD RAID masÄ«vos ar lÄ«meÅiem ā0ā, ā1ā vai ā0+1ā. Tas tiek Ä«stenots programmaparatÅ«ras lÄ«menÄ«. TomÄr Å”Ädas ierÄ«ces diez vai var ieteikt lietoÅ”anai korporatÄ«vajÄ segmentÄ, jo tÄm nav keÅ”atmiÅas un tÄs neatbalsta ā5ā, ā3ā utt. lÄ«meÅu masÄ«vus. Bet sÄkuma lÄ«meÅa mÄjas serverim tie ir diezgan piemÄroti.
2. Kontrolleri, kas darbojas tandÄmÄ ar citiem RAID kontrolleriem
Å Äda veida kontrolieri var savienot pÄrÄ« ar integrÄtiem mÄtesplates kontrolleriem. Tas tiek Ä«stenots pÄc Å”Äda principa: diskrÄts RAID kontrolieris rÅ«pÄjas par āloÄ£iskuā problÄmu risinÄÅ”anu, bet iebÅ«vÄtais pÄrÅem datu apmaiÅas funkcijas starp diskdziÅiem. Bet ir nianse: Å”Ädu kontrolieru paralÄla darbÄ«ba ir iespÄjama tikai saderÄ«gÄs mÄtesplatÄs, kas nozÄ«mÄ, ka to piemÄroÅ”anas joma ir nopietni ierobežota.
3. Savrupie RAID kontrolieri
Å ie diskrÄtie risinÄjumi satur visas nepiecieÅ”amÄs mikroshÄmas darbam ar uzÅÄmuma klases serveriem, kam ir sava BIOS, keÅ”atmiÅa un procesors Ätrai kļūdu laboÅ”anai un kontrolsummu aprÄÄ·iniem. TurklÄt tie atbilst augstiem uzticamÄ«bas standartiem ražoÅ”anas ziÅÄ un tiem ir augstas kvalitÄtes atmiÅas moduļi.
4. ÄrÄjie RAID kontrolleri
Nav grÅ«ti uzminÄt, ka visi iepriekÅ” uzskaitÄ«tie kontrolleri ir iekÅ”Äji un saÅem baroÅ”anu, izmantojot mÄtesplates PCIe savienotÄju. Ko tas nozÄ«mÄ? Un Ŕī mÄtesplates kļūme var izraisÄ«t kļūdas RAID masÄ«va darbÄ«bÄ un datu zudumu. ÄrÄjie kontrolleri ir atbrÄ«voti no Ŕī pÄrpratuma, jo tie atrodas atseviÅ”Ä·Ä korpusÄ ar neatkarÄ«gu baroÅ”anas avotu. UzticamÄ«bas ziÅÄ Å”Ädi kontrolieri nodroÅ”ina visaugstÄko datu uzglabÄÅ”anas lÄ«meni.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell un Cisco ir tikai daži no uzÅÄmumiem, kas Å”obrÄ«d piedÄvÄ aparatÅ«ras RAID kontrollerus.
RAID kontrolleru SAS/SATA/NVMe darbības režīmi
TrÄ«srežīmu HBA un RAID kontrolleru (vai kontrolieru ar Tri-Mode funkcionalitÄti) galvenais mÄrÄ·is ir izveidot uz NVMe balstÄ«tu aparatÅ«ras RAID. Broadcom 9400. sÄrijas kontrolleri var to paveikt: piemÄram, . Tas pieder pie neatkarÄ«ga tipa RAID kontrollera, ir aprÄ«kots ar Äetriem SFF-8643 savienotÄjiem un, pateicoties Tri-Mode atbalstam, ļauj vienlaikus savienot SATA/SAS un NVMe diskus. TurklÄt tas ir arÄ« viens no energoefektÄ«vÄkajiem kontrolieriem tirgÅ« (patÄrÄ tikai 17 vatus enerÄ£ijas un mazÄk nekÄ 1,1 vatu katrÄ no 16 portiem).
Savienojuma interfeiss ir PCI Express x8 versija 3.1, kas nodroÅ”ina 64 Gbit/s caurlaidspÄju (paredzams, ka PCI Express 2020 kontrolieri parÄdÄ«sies 4.0. gadÄ). 16 portu kontrolieris ir balstÄ«ts uz 2 kodolu mikroshÄmu un 72 bitu DDR4-2133 SDRAM (4 GB), kÄ arÄ« iespÄja pieslÄgt lÄ«dz 240 SATA/SAS diskdziÅiem vai lÄ«dz 24 NVMe ierÄ«cÄm. RunÄjot par RAID masÄ«vu organizÄÅ”anu, tiek atbalstÄ«ti lÄ«meÅi ā0ā, ā1ā, ā5ā un ā6ā, kÄ arÄ« ā10ā, ā50ā un ā60ā. Starp citu, keÅ”atmiÅa un citus 9400. sÄrijas kontrolierus no sprieguma atteicÄm aizsargÄ papildu modulis CacheVault CVPM05.
TrÄ«s režīmu tehnoloÄ£ija ir balstÄ«ta uz SerDes datu konvertÄÅ”anas funkciju: SAS/SATA interfeisu datu seriÄlo attÄlojumu konvertÄÅ”ana paralÄlÄ formÄ PCIe NVMe un otrÄdi. Tas nozÄ«mÄ, ka kontrolieris vienojas par Ätrumu un protokoliem, lai nevainojami strÄdÄtu ar jebkuru no trim atmiÅas ierÄ«Äu veidiem. Tas nodroÅ”ina nevainojamu veidu, kÄ mÄrogot datu centru infrastruktÅ«ru: lietotÄji var izmantot NVMe, neveicot bÅ«tiskas izmaiÅas citÄs sistÄmas konfigurÄcijÄs.
TomÄr, plÄnojot konfigurÄcijas ar NVMe diskdziÅiem, ir vÄrts Åemt vÄrÄ, ka NVMe risinÄjumi savienoÅ”anai izmanto 4 PCIe joslas, kas nozÄ«mÄ, ka katrs disks izmanto visas SFF-8643 portu lÄ«nijas. IzrÄdÄs, ka tikai Äetrus NVMe diskus var tieÅ”i savienot ar MegaRAID 9460-16i kontrolieri. Vai aprobežojieties ar diviem NVMe risinÄjumiem, vienlaikus pievienojot astoÅus SAS diskus (skatiet savienojuma diagrammu zemÄk).
AttÄlÄ parÄdÄ«ts savienotÄja ā0ā (C0 / Connector 0) un savienotÄja ā1ā izmantoÅ”ana NVMe savienojumiem, kÄ arÄ« savienotÄju ā2ā un ā3ā izmantoÅ”ana SAS savienojumiem. Å o izkÄrtojumu var mainÄ«t, taÄu katrs x4 NVMe diskdzinis ir jÄsavieno, izmantojot blakus joslas. Kontroliera darbÄ«bas režīmi tiek iestatÄ«ti, izmantojot StorCLI vai Human Interface Infrastructure (HII) konfigurÄcijas utilÄ«tas, kas darbojas UEFI vidÄ.
NoklusÄjuma režīms ir āPD64ā profils (atbalsta tikai SAS/SATA). KÄ jau teicÄm iepriekÅ”, kopumÄ ir trÄ«s profili: režīms "tikai SAS/SATA režīms" (PD240 / PD64 / PD 16), režīms "tikai NVMe režīms" (PCIe4) un jauktais režīms, kurÄ darbojas visu veidu diskdziÅi. var darboties: "PD64 -PCIe4" (atbalsts 64 fiziskajiem un virtuÄlajiem diskiem ar 4 NVMe diskdziÅiem). JauktÄ režīmÄ norÄdÄ«tÄ profila vÄrtÄ«bai jÄbÅ«t āProfileID=13ā. Starp citu, atlasÄ«tais profils tiek saglabÄts kÄ galvenais profils un netiek atiestatÄ«ts pat tad, ja tiek atgriezti rÅ«pnÄ«cas iestatÄ«jumi, izmantojot komandu Set Factory Defaults. To var mainÄ«t tikai manuÄli.
Vai ir vÄrts izveidot RAID masÄ«vu uz SSD?
TÄtad, mÄs jau esam sapratuÅ”i, ka RAID masÄ«vi ir augstas veiktspÄjas atslÄga. Bet vai ir vÄrts veidot RAID no SSD lietoÅ”anai mÄjÄs un uzÅÄmumÄ? Daudzi skeptiÄ·i saka, ka Ätruma pieaugums nav tik bÅ«tisks, lai plÄtÄ«tos ar NVMe diskdziÅiem. Bet vai tas tieÅ”Äm tÄ ir? Diez vai. LielÄkais ierobežojums SSD izmantoÅ”anai RAID (gan mÄjÄs, gan uzÅÄmuma lÄ«menÄ«) var bÅ«t tikai cena. Lai ko arÄ« teiktu, HDD vietas gigabaita izmaksas ir daudz lÄtÄkas.
VairÄku cietvielu ādiskuā pievienoÅ”ana RAID kontrollerim, lai izveidotu SSD masÄ«vu, var bÅ«tiski ietekmÄt veiktspÄju noteiktÄs konfigurÄcijÄs. TomÄr neaizmirstiet, ka maksimÄlo veiktspÄju ierobežo paÅ”a RAID kontrollera caurlaidspÄja. RAID lÄ«menis, kas piedÄvÄ vislabÄko veiktspÄju, ir RAID 0.
Parastais RAID 0 ar diviem SSD diskiem, kas izmanto metodi datu sadalÄ«Å”anai fiksÄtos blokos un izkliedÄÅ”anai pa cietvielu krÄtuvi, nodroÅ”inÄs dubultu veiktspÄju salÄ«dzinÄjumÄ ar vienu SSD. TomÄr RAID 0 masÄ«vs ar Äetriem SSD diskiem jau bÅ«s Äetras reizes ÄtrÄks nekÄ masÄ«va lÄnÄkais SSD (atkarÄ«bÄ no joslas platuma ierobežojuma RAID SSD kontrollera lÄ«menÄ«).
Pamatojoties uz vienkÄrÅ”u aritmÄtiku, SATA SSD ir aptuveni 3 reizes ÄtrÄks nekÄ tradicionÄlais SATA HDD. NVMe risinÄjumi ir vÄl efektÄ«vÄki ā 10 vai vairÄk reizes. Ja divi nulles lÄ«meÅa RAID cietie diski uzrÄdÄ«s dubultu veiktspÄju, palielinot to par 50%, divi SATA SSD bÅ«s 6 reizes ÄtrÄki un divi NVMe SSD bÅ«s 20 reizes ÄtrÄki. Jo Ä«paÅ”i viens Kingston KC2000 NVMe PCIe diskdzinis var sasniegt secÄ«gu lasÄ«Å”anas un rakstÄ«Å”anas Ätrumu lÄ«dz 3200 MB/s, kas RAID 0 formÄtÄ sasniegs iespaidÄ«gus 6 GB/s. Un nejauÅ”u 4 KB lielu bloku lasÄ«Å”anas/rakstÄ«Å”anas Ätrums kļūs no 350 000 IOPS lÄ«dz 700 000 IOPS. Bet... tajÄ paÅ”Ä laikÄ ānullesā RAID nenodroÅ”ina mums atlaiÅ”anu.
Var teikt, ka mÄjas vidÄ krÄtuves dublÄÅ”ana parasti nav nepiecieÅ”ama, tÄpÄc par piemÄrotÄko RAID konfigurÄciju SSD tieÅ”Äm kļūst RAID 0. Tas ir uzticams veids, kÄ iegÅ«t ievÄrojamus veiktspÄjas uzlabojumus kÄ alternatÄ«vu tÄdu tehnoloÄ£iju izmantoÅ”anai kÄ uz Intel Optane bÄzes. SSD. Bet par to, kÄ SSD risinÄjumi darbojas populÄrÄkajos RAID veidos (ā1ā, ā5ā, ā10ā, ā50ā), mÄs runÄsim mÅ«su nÄkamajÄ rakstÄ.
Å is raksts tika sagatavots ar mÅ«su Broadcom kolÄÄ£u atbalstu, kuri nodroÅ”ina Kingston inženieriem savus kontrolierus testÄÅ”anai ar uzÅÄmuma klases SATA/SAS/NVMe diskdziÅiem. Pateicoties Å”ai draudzÄ«gajai simbiozei, klientiem nav jÄÅ”aubÄs par Kingston disku uzticamÄ«bu un stabilitÄti ar HBA un RAID kontrolieriem no ražoÅ”anas. .
Lai iegÅ«tu papildinformÄciju par Kingston produktiem, lÅ«dzu, apmeklÄjiet vietni uzÅÄmums.
Avots: www.habr.com