Π Kami telah mempertimbangkan persoalan "Bolehkah kami menggunakan RAID pada SSD" menggunakan contoh pemacu Kingston, tetapi kami melakukan ini hanya dalam tahap sifar. Dalam artikel ini, kami akan menganalisis pilihan untuk menggunakan penyelesaian NVMe profesional dan rumah dalam jenis tatasusunan RAID yang paling popular dan bercakap tentang keserasian pengawal dengan pemacu Kingston.
Mengapa anda memerlukan RAID pada SSD?
Faedah tatasusunan storan berasaskan SSD berbanding tatasusunan storan HDD termasuk masa capaian pemacu yang dikurangkan dan prestasi baca/tulis yang unggul. Walau bagaimanapun, prestasi RAID berasaskan SSD yang ideal memerlukan gabungan pemproses, cache, perisian dan perkakasan yang optimum. Apabila semua faktor ini berfungsi dengan sempurna, tatasusunan SSD RAID boleh dengan ketara mengatasi konfigurasi yang setanding menggunakan HDD tradisional.
SSD biasa menggunakan kuasa kurang daripada HDD, jadi apabila anda menggabungkan sejumlah besar SSD ke dalam tatasusunan RAID, penjimatan tenaga berbanding HDD RAID juga boleh menyebabkan kos yang lebih rendah pada bil tenaga korporat.
Walau bagaimanapun, SSD RAID mempunyai had dan keburukan, termasuk harga yang lebih tinggi bagi setiap gigabait ruang berbanding cakera keras dengan kapasiti yang setanding. Dan masa antara kegagalan memori kilat adalah terhad kepada bilangan kitaran tulis semula tertentu. Iaitu, pemacu SSD mempunyai hayat perkhidmatan tertentu, yang bergantung pada penggunaan: semakin aktif maklumat mengenainya ditulis semula, semakin cepat pemacu akan gagal. Sebaliknya, SSD perusahaan mempunyai jangka hayat yang baik, setanding dengan pemacu keras mekanikal.
Cara SSD Kingston hidup dalam mod RAID dengan pengawal Broadcom
Pada awal kemunculan pemacu SSD, reka bentuk RAID penuh dengan banyak nuansa. Termasuk disebabkan penggunaan HDD yang kurang tahan terhadap kerosakan. Pemacu keadaan pepejal adalah lebih dipercayai daripada pemacu berasaskan cakera magnetik mereka. Seperti yang kita ketahui, penyelesaian SSD tidak mempunyai elemen bergerak, jadi kerosakan mekanikal dikurangkan kepada sifar. Kegagalan pemacu keadaan pepejal disebabkan lonjakan kuasa juga tidak mungkin, memandangkan pada tahap PC rumah dan mana-mana pelayan anda dilindungi oleh UPS, pelindung lonjakan dan juga bekalan kuasa.
Pada masa yang sama, pemacu keadaan pepejal mempunyai satu lagi kelebihan penting: walaupun sel memori telah haus dengan menulis, data masih boleh dibaca daripadanya, tetapi jika cakera magnetik rosak, malangnya.
Hari ini, menggunakan penyelesaian SSD dalam tatasusunan RAID tahap berbeza adalah amalan biasa. Perkara utama ialah memilih SSD yang betul yang kependamannya adalah minimum. Ia juga sesuai untuk menggunakan SSD daripada pengilang yang sama dan model yang sama, supaya anda tidak mengalami sekumpulan pemacu yang menyokong pelbagai jenis beban dan dibina pada jenis memori, pengawal dan teknologi lain yang berbeza. Iaitu, jika kami memutuskan untuk membeli empat atau 16 SSD NVMe daripada Kingston untuk mencipta tatasusunan RAID, adalah lebih baik jika semuanya datang daripada siri dan julat model yang sama.
By the way, dalam Bukan tanpa sebab kami memetik pengawal Broadcom sebagai contoh apabila kami bercakap tentang SSD NVMe daripada Kingston. Hakikatnya ialah manual untuk peranti ini dengan serta-merta menyatakan pemacu yang serasi (termasuk penyelesaian daripada pengeluar SSD Amerika yang disebutkan di atas), yang mana pengawal akan berfungsi dengan sempurna. Anda perlu bergantung pada maklumat ini apabila memilih gabungan pengawal-SSD untuk RAID.
Kami menganalisis operasi SSD Kingston dalam jenis RAID yang paling popular - "1", "5", "10", "50"
Jadi, tahap RAID "sifar" tidak memberikan lebihan data, tetapi hanya meningkatkan prestasi. RAID 0 tidak memberikan sebarang perlindungan data sama sekali, jadi kami tidak akan menganggapnya dalam segmen korporat. RAID 1, sebaliknya, memberikan redundansi penuh tetapi hanya keuntungan prestasi yang sederhana, dan oleh itu harus dipertimbangkan jika peningkatan prestasi bukan pertimbangan utama apabila mencipta tatasusunan RAID daripada SSD.
RAID 1 berdasarkan pengawal Kingston SSD dan Broadcom
Jadi, tatasusunan RAID peringkat pertama berdasarkan pengawal Broadcom MegaRAID 9460-16i menggabungkan daripada dua hingga 32 pemacu Kingston, yang merupakan salinan antara satu sama lain, dan menyediakan redundansi lengkap. Jika, apabila menggunakan HDD tradisional, kelajuan menulis dan membaca data kekal pada tahap yang sama seperti HDD itu sendiri, maka dengan penggunaan penyelesaian NVMe SSD kami mendapat peningkatan sepuluh kali ganda dalam prestasi. Terutama dari segi masa capaian data. Sebagai contoh, dengan dua Kingston DC1000M U.2 NVMe SSD dalam pelayan RAID 1, kami mendapat 350 IOPS apabila membaca data rawak dan 000 IOPS semasa menulis.
Dari segi kelajuan bacaan berurutan, hasilnya akan sepadan dengan ciri pemacu - 3200 MB/s. Tetapi memandangkan kedua-dua SSD NVMe berada dalam keadaan berfungsi, data boleh dibaca daripadanya secara serentak, menjadikan operasi baca agak pantas. Tetapi kelajuan tulis (didakwa 2000 MB/s) akan menjadi lebih perlahan kerana setiap operasi tulis dilakukan dua kali.
RAID 1 sesuai untuk pangkalan data kecil atau mana-mana persekitaran lain yang memerlukan toleransi kesalahan tetapi kapasiti kecil. Pencerminan pemacu amat membantu dalam senario pemulihan bencana (dengan sedikit penalti prestasi) kerana ia menyediakan "penganimasi semula" segera data penting jika salah satu pemacu dalam tatasusunan gagal. Tetapi kerana tahap perlindungan ini memerlukan dua kali ganda kapasiti storan salinan data yang dicerminkan (100 TB storan memerlukan 200 TB ruang), banyak sistem perusahaan menggunakan pilihan storan yang lebih kos efektif: RAID 5 dan RAID 6.
RAID 5 berdasarkan pengawal Kingston SSD dan Broadcom
Untuk mengatur tatasusunan RAID tahap 32, kami memerlukan sekurang-kurangnya tiga pemacu, data yang dijalin (ditulis secara kitaran kepada semua pemacu dalam tatasusunan), tetapi tidak diduplikasi. Apabila mengaturnya, seseorang harus mengambil kira strukturnya yang lebih kompleks, kerana di sini konsep "checksum" (atau "pariti") muncul. Konsep ini bermaksud fungsi algebra logik XOR (juga eksklusif "ATAU"), yang menentukan penggunaan sekurang-kurangnya tiga pemacu dalam tatasusunan (maksimum XNUMX). Dalam kes ini, maklumat pariti ditulis pada semua "cakera" dalam tatasusunan.
Untuk susunan empat pemacu SSD Kingston DC500R SATA dengan kapasiti 3,84 TB setiap satu, kami mendapat 11,52 TB ruang dan 3,84 untuk jumlah semak. Dan jika kita menggabungkan 16 pemacu Kingston DC1000M U.2 NVMe dengan kapasiti 7,68 TB ke tahap RAID 115,2, kita akan mendapat 7,68 TB dengan kehilangan 5 TB. Seperti yang anda lihat, lebih banyak pemacu, lebih baik pada akhirnya. Ia juga lebih baik kerana lebih banyak pemacu dalam RAID 0, lebih tinggi prestasi keseluruhan untuk operasi tulis. Dan bacaan linear akan mencapai tahap RAID XNUMX.
Kumpulan cakera RAID 5 menyediakan daya pemprosesan yang tinggi (terutamanya untuk fail besar) dan redundansi dengan kehilangan kuasa yang minimum. Jenis organisasi tatasusunan ini paling sesuai untuk rangkaian yang melakukan banyak operasi input/output (I/O) kecil secara serentak. Tetapi anda tidak sepatutnya menggunakannya untuk tugasan yang memerlukan sejumlah besar operasi tulis pada blok kecil atau kecil.
Terdapat satu lagi nuansa: jika sekurang-kurangnya satu daripada pemacu NVMe gagal, RAID 5 masuk ke mod degradasi dan kegagalan peranti storan lain boleh menjadi kritikal untuk semua data. Jika satu pemacu dalam tatasusunan gagal, pengawal RAID menggunakan maklumat pariti untuk mencipta semula semua data yang hilang.
RAID 10 berdasarkan pengawal Kingston SSD dan Broadcom
Jadi, RAID 0 memberikan kita peningkatan dua kali ganda dalam kelajuan dan masa capaian, dan RAID 1 memberikan kebolehpercayaan. Sebaik-baiknya, mereka akan digabungkan, dan di sinilah RAID 10 (atau 1+0) datang untuk menyelamatkan. "Sepuluh" dipasang daripada empat pemacu SATA SSD atau NVMe (maksimum 32) dan membayangkan tatasusunan "cermin", bilangan pemacu yang harus sentiasa menjadi gandaan empat. Data dalam tatasusunan ini ditulis dengan membahagikan kepada blok tetap (seperti halnya dengan RAID 0) dan menjalur antara pemacu, mengedarkan salinan antara "pemacu" dalam tatasusunan RAID 1. Dan terima kasih kepada keupayaan untuk mengakses berbilang kumpulan cakera secara serentak , RAID 10 menunjukkan prestasi tinggi.
Oleh kerana RAID 10 mampu mengedarkan data merentasi berbilang pasangan bercermin, ini bermakna ia boleh bertolak ansur dengan kegagalan satu pemacu dalam pasangan. Walau bagaimanapun, jika kedua-dua pasangan cermin (iaitu, keempat-empat pemacu) gagal, kehilangan data pasti akan berlaku. Hasilnya, kami juga mendapat toleransi kesalahan dan kebolehpercayaan yang baik. Tetapi perlu diingat bahawa, seperti RAID 1, tatasusunan peringkat kesepuluh hanya menggunakan separuh daripada jumlah kapasiti, dan oleh itu merupakan penyelesaian yang mahal. Dan juga sukar untuk disediakan.
RAID 10 sesuai untuk digunakan dengan stor data yang memerlukan 100 peratus lebihan kumpulan cakera bercermin, serta prestasi I/O yang dipertingkatkan bagi RAID 0. Ia adalah penyelesaian terbaik untuk pangkalan data bersaiz sederhana atau mana-mana persekitaran yang memerlukan toleransi kesalahan yang lebih besar daripada RAID 5.
RAID 50 berdasarkan pengawal Kingston SSD dan Broadcom
Tatasusunan gabungan serupa dengan RAID tahap sepuluh, iaitu tatasusunan tahap sifar yang dicipta daripada tatasusunan tahap lima. Seperti sebelum ini, matlamat utama tatasusunan ini adalah untuk mencapai prestasi dua kali ganda sambil mengekalkan kebolehpercayaan data dalam tatasusunan RAID 5. Walau bagaimanapun, RAID 50 menyediakan peningkatan prestasi tulis dan perlindungan data yang lebih baik daripada RAID 5 standard sekiranya berlaku kegagalan cakera, dan juga mampu memulihkan lebih cepat sekiranya salah satu pemacu gagal.
Kumpulan cakera RAID 50 memecahkan data kepada blok yang lebih kecil, dan kemudian mengedarkannya ke dalam setiap tatasusunan RAID 5. Kumpulan cakera RAID 5, seterusnya, juga memecahkan data kepada blok yang lebih kecil, mengira pariti, melakukan operasi OR logik pada blok , dan kemudian Melaksanakan penulisan blok data dan operasi pariti pada setiap cakera dalam kumpulan cakera.
Walaupun prestasi pasti akan terjejas jika salah satu pemacu gagal, ini tidak sepenting dengan tatasusunan RAID 5, kerana satu kegagalan hanya menjejaskan satu tatasusunan, meninggalkan yang lain berfungsi sepenuhnya. Malah, RAID 50 boleh menahan sehingga lapan kegagalan pemacu HDD/SSD/NVMe jika setiap "pemacu" yang gagal berada dalam tatasusunan RAID 5 yang berasingan.
RAID 50 paling sesuai digunakan untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan yang tinggi dan mesti mengendalikan sejumlah besar permintaan sambil mengekalkan kadar pemindahan data yang tinggi dan kos pemacu yang lebih rendah daripada RAID 10. Walau bagaimanapun, memandangkan tatasusunan RAID 50 memerlukan sekurang-kurangnya enam pemacu untuk mengkonfigurasi, kos tidak diketepikan sepenuhnya sebagai faktor. Salah satu kelemahan RAID 50 ialah, seperti RAID 5, ia memerlukan pengawal yang kompleks: seperti dalam artikel lepas daripada Broadcom.
Perlu juga diperhatikan bahawa RAID 50 mempunyai ruang cakera yang kurang boleh digunakan berbanding RAID 5 disebabkan peruntukan kapasiti untuk mengandungi rekod pariti. Walau bagaimanapun, ia masih mempunyai lebih banyak ruang yang boleh digunakan daripada tahap RAID lain, terutamanya yang menggunakan pencerminan. Dengan keperluan minimum enam pemacu, RAID 50 boleh menjadi pilihan yang mahal, tetapi ruang cakera tambahan berbaloi dengan kos dengan melindungi data korporat. Tatasusunan jenis ini disyorkan untuk data yang memerlukan kebolehpercayaan storan yang tinggi, kadar pertanyaan yang tinggi, kadar pemindahan yang tinggi dan kapasiti storan yang besar.
RAID 6 dan RAID 60: kami juga tidak melupakannya
Memandangkan kita telah pun bercakap tentang tatasusunan peringkat kelima dan kelima puluh, adalah memalukan untuk tidak menyebut jenis organisasi tatasusunan seperti RAID 6 dan RAID 60.
Prestasi RAID 6 adalah serupa dengan RAID 5, tetapi di sini sekurang-kurangnya dua pemacu tertakluk kepada kawalan pariti, yang membolehkan tatasusunan untuk bertahan daripada kegagalan dua pemacu tanpa kehilangan data (dalam RAID 5 keadaan ini sangat tidak diingini). Ini memastikan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. Jika tidak, semuanya adalah sama seperti dalam tatasusunan tahap XNUMX: jika satu atau dua cakera gagal, pengawal RAID menggunakan blok pariti untuk mencipta semula semua maklumat yang hilang. Jika dua pemacu gagal, pemulihan tidak berlaku serentak: pemacu pertama dipulihkan dahulu, kemudian yang kedua. Oleh itu, dua operasi pemulihan data dilakukan.
Tidak sukar untuk meneka bahawa jika RAID 50 ialah tatasusunan tahap sifar bagi tatasusunan tahap lima, maka RAID 60 ialah tatasusunan tahap sifar bagi tatasusunan tahap enam yang baru sahaja kita bincangkan. Iaitu, organisasi penyimpanan RAID sedemikian membolehkan anda bertahan kehilangan dua SSD dalam setiap kumpulan pemacu RAID 6. Prinsip operasi adalah serupa dengan apa yang kita bincangkan dalam bahagian tentang RAID 50, tetapi bilangan kegagalan yang tatasusunan tahap enam puluh boleh menahan peningkatan daripada 8 kepada 16 pemacu. Biasanya, tatasusunan sedemikian digunakan untuk perkhidmatan pelanggan dalam talian, yang memerlukan toleransi kesalahan yang tinggi.
Mari kita ringkaskan:
Walaupun pencerminan memberikan toleransi kesalahan yang lebih besar daripada RAID 50/60, ia juga memerlukan lebih banyak ruang. Oleh kerana jumlah data berganda, anda sebenarnya hanya mendapat 50% daripada jumlah kapasiti pemacu yang dipasang dalam pelayan untuk merekod dan menyimpan maklumat. Pilihan antara RAID 50/60 dan RAID 10 mungkin bergantung pada belanjawan anda yang tersedia, kapasiti pelayan dan keperluan perlindungan data anda. Selain itu, kos menjadi perhatian apabila kita bercakap tentang penyelesaian SSD (kelas korporat dan pengguna).
Sama pentingnya sekarang kita tahu dengan pasti bahawa RAID berasaskan SSD ialah penyelesaian yang selamat sepenuhnya dan amalan biasa untuk perniagaan moden. Untuk kegunaan rumah, terdapat juga sebab untuk beralih kepada NVMe, jika belanjawan membenarkan. Dan jika anda masih mempunyai soalan tentang mengapa semua ini diperlukan, kembali ke permulaan artikel - kami telah menjawabnya secara terperinci.
Artikel ini disediakan dengan sokongan rakan sekerja kami di Broadcom, yang menyediakan pengawal mereka kepada jurutera Kingston untuk diuji dengan pemacu SATA/SAS/NVMe kelas perusahaan. Terima kasih kepada simbiosis mesra ini, pelanggan tidak perlu meragui kebolehpercayaan dan kestabilan pemacu Kingston dengan pengawal HBA dan RAID daripada pengeluaran. .
Maklumat lanjut tentang produk Kingston boleh didapati di syarikat.
Sumber: www.habr.com