{"id":54587,"date":"2019-12-29T00:00:00","date_gmt":"2019-12-28T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/delimsya-opytom-kak-pokazyvayut-sebya-ssd-v-ramkah-raid-i-kakoj-uroven-massiva-vygodnee"},"modified":"2020-02-18T14:02:37","modified_gmt":"2020-02-18T11:02:37","slug":"delimsya-opytom-kak-pokazyvayut-sebya-ssd-v-ramkah-raid-i-kakoj-uroven-massiva-vygodnee","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pt\/blog\/administrirovanie\/delimsya-opytom-kak-pokazyvayut-sebya-ssd-v-ramkah-raid-i-kakoj-uroven-massiva-vygodnee","title":{"rendered":"Compartilhamos a experi\u00eancia de como os SSDs se comportam dentro de um RAID e qual n\u00edvel de array \u00e9 mais lucrativo.","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Em no material anterior<\/a><\/noindex> j\u00e1 abordamos a quest\u00e3o de \u201c\u00c9 aplic\u00e1vel RAID em SSD\u201d usando drives Kingston, mas fizemos isso apenas no contexto do n\u00edvel zero. Neste artigo, vamos explorar op\u00e7\u00f5es de uso de solu\u00e7\u00f5es NVMe profissionais e dom\u00e9sticas nos tipos de arrays RAID mais populares e discutir a compatibilidade dos controladores Broadcom<\/a><\/noindex> com discos Kingston.<\/p>\n

\"Compartilhamos
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Por que usar RAID em SSD?<\/h2>\n

\nAs vantagens dos arrays de armazenamento baseados em SSD em compara\u00e7\u00e3o com os arrays de armazenamento em discos r\u00edgidos incluem a redu\u00e7\u00e3o do tempo de acesso aos dados no dispositivo e um desempenho superior em opera\u00e7\u00f5es de leitura\/escrita. No entanto, para um desempenho ideal do RAID baseado em SSD, \u00e9 necess\u00e1ria uma combina\u00e7\u00e3o otimizada de processador, cache, software e hardware. Quando todos esses fatores funcionam em perfeita harmonia, um array RAID de SSD pode superar significativamente uma configura\u00e7\u00e3o equivalente usando HDDs tradicionais.<\/p>\n

Um SSD t\u00edpico consome menos energia do que discos r\u00edgidos, portanto, ao agrupar um grande n\u00famero de unidades de estado s\u00f3lido em um array RAID, a economia de energia em compara\u00e7\u00e3o com um array RAID de HDD pode resultar tamb\u00e9m em uma redu\u00e7\u00e3o nos custos das contas corporativas de eletricidade.<\/p>\n

No entanto, o RAID em SSD tem limita\u00e7\u00f5es e desvantagens: em particular, o custo mais alto por gigabyte de espa\u00e7o em compara\u00e7\u00e3o com discos r\u00edgidos de capacidade semelhante. E a durabilidade da mem\u00f3ria flash \u00e9 limitada a um certo n\u00famero de ciclos de grava\u00e7\u00e3o. Isso significa que os SSDs t\u00eam uma vida \u00fatil definida, que depende do uso: quanto mais frequentemente as informa\u00e7\u00f5es forem regravadas, mais r\u00e1pido o dispositivo falhar\u00e1. Por outro lado, SSDs corporativos t\u00eam uma vida \u00fatil respeit\u00e1vel, compar\u00e1vel \u00e0 dos discos r\u00edgidos mec\u00e2nicos.<\/p>\n

Como os SSDs Kingston se comportam em RAID com controladores Broadcom<\/h2>\n

\nNo alvorecer do surgimento dos SSDs, as configura\u00e7\u00f5es RAID apresentavam muitas nuances, em parte devido ao uso de HDDs menos confi\u00e1veis. Os drives de estado s\u00f3lido s\u00e3o muito mais confi\u00e1veis do que seus equivalentes baseados em discos magn\u00e9ticos. Como sabemos, nas solu\u00e7\u00f5es SSD n\u00e3o h\u00e1 elementos m\u00f3veis, portanto, os danos mec\u00e2nicos s\u00e3o reduzidos a zero. A falha dos drives de estado s\u00f3lido devido a picos de tens\u00e3o tamb\u00e9m \u00e9 improv\u00e1vel, considerando que em um PC dom\u00e9stico ou qualquer servidor, voc\u00ea est\u00e1 protegido por UPS, filtros de rede e at\u00e9 mesmo pela fonte de alimenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, os drives de estado s\u00f3lido t\u00eam outra grande vantagem: mesmo que as c\u00e9lulas de mem\u00f3ria se desgastem com a grava\u00e7\u00e3o, ainda \u00e9 poss\u00edvel ler dados delas; j\u00e1 ao danificar um disco magn\u00e9tico, infelizmente, essa n\u00e3o \u00e9 uma op\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\"Compartilhamos
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\nAtualmente, usar solu\u00e7\u00f5es SSD em arrays RAID de diferentes n\u00edveis \u00e9 uma pr\u00e1tica bastante comum. O principal \u00e9 escolher os drives de estado s\u00f3lido com lat\u00eancia m\u00ednima. Al\u00e9m disso, idealmente, utilize SSDs do mesmo fabricante e modelo para evitar uma mistura de drives com diferentes tipos de cargas de trabalho, constru\u00eddos com diferentes tipos de mem\u00f3ria, controladores e outras tecnologias. Ou seja, se decidirmos adquirir quatro ou 16 SSDs NVMe da Kingston para criar um array RAID, \u00e9 melhor que todos sejam da mesma s\u00e9rie e linha de modelos. <\/p>\n

A prop\u00f3sito, artigo anterior<\/a><\/noindex> N\u00e3o sem raz\u00e3o mencionamos os controladores da Broadcom ao falarmos sobre SSDs NVMe da Kingston. O fato \u00e9 que nos manuais desses dispositivos s\u00e3o listados de imediato os drives compat\u00edveis (incluindo solu\u00e7\u00f5es do mencionado fabricante americano de SSDs) com os quais o controlador funcionar\u00e1 sem problemas. Essa informa\u00e7\u00e3o deve ser base essencial ao escolher a combina\u00e7\u00e3o \"controlador-SSD\" para RAID.<\/p>\n

Analisamos o funcionamento dos SSDs da Kingston nos tipos de RAID mais populares \u2014 \u201c1\u201d, \u201c5\u201d, \u201c10\u201d, \u201c50\u201d<\/h2>\n

\nO n\u00edvel \"zero\" de RAID n\u00e3o oferece redund\u00e2ncia de dados, apenas aumenta o desempenho. Nenhuma prote\u00e7\u00e3o de dados \u00e9 fornecida pelo RAID 0, portanto, n\u00e3o iremos consider\u00e1-lo no segmento corporativo. Por outro lado, o RAID 1 oferece total redund\u00e2ncia, mas apenas um modesto aumento de desempenho, e deve ser considerado quando o aumento de desempenho n\u00e3o \u00e9 um fator decisivo na cria\u00e7\u00e3o de um array RAID com SSDs.<\/p>\n

RAID 1 com SSDs Kingston e controladores Broadcom<\/h2>\n

\nPortanto, o array RAID de n\u00edvel um baseado no controlador Broadcom MegaRAID 9460-16i re\u00fane de dois a 32 dispositivos Kingston que s\u00e3o c\u00f3pias uns dos outros, garantindo total redund\u00e2ncia. Se, ao usar HDDs tradicionais, a velocidade de leitura e grava\u00e7\u00e3o de dados se mantinha na mesma faixa do pr\u00f3prio HDD, com solu\u00e7\u00f5es NVMe SSD temos um aumento de desempenho dez vezes maior. Especialmente em termos de tempo de acesso aos dados. Por exemplo, com dois SSDs Kingston DC1000M U.2 NVMe em um RAID 1 de servidor, obtemos 350.000 IOPS ao ler dados aleat\u00f3rios e 75.000 IOPS ao gravar. <\/p>\n

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\nQuanto \u00e0 velocidade de leitura sequencial, os resultados corresponder\u00e3o \u00e0s caracter\u00edsticas do dispositivo \u2014 3200 MB\/s. No entanto, como ambos os SSDs NVMe est\u00e3o funcionando, os dados podem ser lidos a partir deles simultaneamente, tornando as opera\u00e7\u00f5es de leitura bastante r\u00e1pidas. J\u00e1 a velocidade de grava\u00e7\u00e3o (que \u00e9 de 2000 MB\/s) ser\u00e1 mais lenta, porque cada opera\u00e7\u00e3o de grava\u00e7\u00e3o \u00e9 realizada duas vezes. <\/p>\n

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\nO array RAID 1 \u00e9 ideal para pequenos bancos de dados ou qualquer outro ambiente que exija alta disponibilidade, mas com baixa capacidade. A c\u00f3pia espelhada dos dispositivos \u00e9 especialmente \u00fatil em cen\u00e1rios de recupera\u00e7\u00e3o de desastres (o que diminui um pouco o desempenho), pois proporciona uma \"ressurrei\u00e7\u00e3o\" instant\u00e2nea de dados importantes se um dos dispositivos do array falhar. No entanto, como esse n\u00edvel de prote\u00e7\u00e3o exige o dobro da capacidade para armazenar a c\u00f3pia espelhada dos dados (para armazenar 100 TB, s\u00e3o necess\u00e1rios 200 TB de espa\u00e7o), muitas organiza\u00e7\u00f5es utilizam op\u00e7\u00f5es de armazenamento mais econ\u00f4micas: RAID 5 e RAID 6.<\/p>\n

RAID 5 com SSDs Kingston e controladores Broadcom<\/h2>\n

\nPara organizar um arranjo RAID de n\u00edvel cinco, precisamos de, pelo menos, tr\u00eas unidades de armazenamento, cujos dados s\u00e3o intercalados (escritos ciclicamente em todos os dispositivos do arranjo) e n\u00e3o duplicados. Ao configur\u00e1-las, devemos considerar sua estrutura mais complexa, uma vez que aparece o conceito de 'checksum' (ou 'paridade'). Este conceito se refere a uma fun\u00e7\u00e3o l\u00f3gica alg\u00e9brica XOR (ou 'ou exclusivo'), que dita o uso de pelo menos tr\u00eas unidades no arranjo (m\u00e1ximo de 32). Nesse caso, a informa\u00e7\u00e3o de paridade \u00e9 registrada em todos os 'discos' do arranjo.<\/p>\n

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\nPara um arranjo de quatro unidades SSD SATA Kingston DC500R com capacidade de 3,84 TB cada, teremos 11,52 TB de espa\u00e7o e 3,84 TB para as checksums. E se combinarmos em RAID de n\u00edvel cinco 16 unidades NVMe Kingston DC1000M U.2 com capacidade de 7,68 TB - teremos 115,2 TB com uma perda de 7,68 TB. Como voc\u00ea pode ver, quanto mais unidades, melhor o resultado no final. Al\u00e9m disso, quanto mais unidades no RAID 5, maior ser\u00e1 o desempenho total durante as opera\u00e7\u00f5es de grava\u00e7\u00e3o. A leitura sequencial atingir\u00e1 o n\u00edvel do RAID 0.<\/p>\n

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\nUm grupo de discos RAID 5 proporciona alta largura de banda (especialmente para arquivos grandes) e redund\u00e2ncia com uma perda m\u00ednima de capacidade. Este tipo de arranjo \u00e9 mais adequado para redes que realizam muitas opera\u00e7\u00f5es de entrada e sa\u00edda (I\/O) pequenas simultaneamente. No entanto, n\u00e3o \u00e9 recomend\u00e1vel us\u00e1-lo para tarefas que exigem um grande n\u00famero de opera\u00e7\u00f5es de grava\u00e7\u00e3o em blocos pequenos ou muito pequenos.
\nH\u00e1 ainda um outro aspecto: em caso de falha de pelo menos uma das unidades NVMe, o RAID 5 entra em modo de degrada\u00e7\u00e3o, e a falha de mais um dispositivo de armazenamento pode se tornar cr\u00edtica para todos os dados. Em caso de falha de uma unidade no arranjo, o controlador RAID utiliza a informa\u00e7\u00e3o de paridade para recriar todos os dados faltantes.<\/p>\n

RAID 10 baseado em SSD Kingston e controladores Broadcom<\/h2>\n

\nAssim, o RAID 0 nos oferece um aumento de velocidade e tempo de acesso de duas vezes, enquanto o RAID 1 garante confiabilidade. Idealmente, seria bom combin\u00e1-los, e \u00e9 aqui que entra o RAID 10 (ou 1+0). A \u201cdezena\u201d \u00e9 composta por quatro unidades SATA SSD ou NVMe (m\u00e1ximo \u2013 32) e implica em um conjunto de \u201cespelhos\u201d, cujo n\u00famero de unidades deve sempre ser m\u00faltiplo de quatro. Os dados nesse conjunto s\u00e3o gravados por meio da divis\u00e3o em blocos fixos (como no caso do RAID 0) e altern\u00e2ncia entre as unidades, distribuindo c\u00f3pias entre os \u201cdiscos\u201d no conjunto RAID 1. E devido \u00e0 capacidade de acesso simult\u00e2neo a v\u00e1rios grupos de discos, o RAID 10 apresenta alta performance.<\/p>\n

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\nComo o RAID 10 pode distribuir dados entre v\u00e1rios pares espelhados, isso significa que ele pode tolerar a falha de uma unidade em um par. No entanto, caso ambas as pares espelhadas falhem (ou seja, todas as quatro unidades), ocorrer\u00e1 uma perda de dados inevit\u00e1vel. Como resultado, tamb\u00e9m obtemos uma boa resist\u00eancia a falhas e confiabilidade. Mas vale a pena notar que, assim como o RAID 1, o conjunto de d\u00e9cima camada utiliza apenas metade da capacidade total, sendo, portanto, uma solu\u00e7\u00e3o dispendiosa. Al\u00e9m disso, \u00e9 complexa de configurar. <\/p>\n

O RAID 10 \u00e9 adequado para armazenamento de dados que requer 100% de redund\u00e2ncia dos grupos de discos espelhados, al\u00e9m de maior desempenho de entrada e sa\u00edda do RAID 0. \u00c9 a melhor solu\u00e7\u00e3o para bancos de dados de m\u00e9dio porte ou qualquer ambiente que exija maior resist\u00eancia a falhas em compara\u00e7\u00e3o ao RAID 5.<\/p>\n

RAID 50 baseado em SSD Kingston e controladores Broadcom<\/h2>\n

\nUm conjunto combinado, semelhante ao RAID de d\u00e9cima camada, que representa um conjunto de zero n\u00edvel, criado a partir de conjuntos de n\u00edvel cinco. Assim como no caso anterior, o objetivo principal deste conjunto \u00e9 alcan\u00e7ar o dobro de desempenho enquanto mant\u00e9m a confiabilidade dos dados nos conjuntos RAID 5. O RAID 50 oferece desempenho de grava\u00e7\u00e3o melhorado e melhor prote\u00e7\u00e3o de dados do que o RAID 5 padr\u00e3o em caso de falha de uma unidade, al\u00e9m de ser capaz de uma recupera\u00e7\u00e3o mais r\u00e1pida no caso de falha de uma das unidades.<\/p>\n

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\nO grupo de discos RAID 50 divide os dados em blocos menores e, em seguida, distribui-os em cada matriz RAID 5. O grupo de discos RAID 5, por sua vez, tamb\u00e9m divide os dados em blocos menores, calcula a paridade, realiza a opera\u00e7\u00e3o l\u00f3gica OR nos blocos e, em seguida, executa opera\u00e7\u00f5es de grava\u00e7\u00e3o nos blocos de dados e controle de paridade para cada disco no grupo de discos.<\/p>\n

E embora o desempenho inevitavelmente diminua em caso de falha de um dos dispositivos, isso n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o significativo quanto em uma matriz RAID 5, uma vez que uma falha impacta apenas uma das matrizes, mantendo a outra completamente funcional. Na verdade, o RAID 50 pode suportar at\u00e9 oito falhas de HDD\/SSD\/NVMe, desde que cada disco com falha esteja em uma matriz RAID 5 separada.<\/p>\n

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\nO RAID 50 \u00e9 mais adequado para aplica\u00e7\u00f5es que exigem alta confiabilidade e que precisam processar um grande n\u00famero de solicita\u00e7\u00f5es, mantendo alta velocidade de transfer\u00eancia de dados e um custo menor em compara\u00e7\u00e3o com uma matriz RAID 10. No entanto, como a configura\u00e7\u00e3o de uma matriz RAID 50 requer no m\u00ednimo seis dispositivos, o custo n\u00e3o pode ser completamente ignorado como um fator. Uma das desvantagens do RAID 50 \u00e9 que, assim como o RAID 5, ele requer um controlador complexo: como o que mencionamos anteriormente<\/a><\/noindex> no artigo anterior MegaRAID 9460-16i<\/a><\/noindex> da Broadcom.<\/p>\n

Vale tamb\u00e9m mencionar que o RAID 50 possui menos espa\u00e7o de disco utiliz\u00e1vel do que o RAID 5, devido \u00e0 aloca\u00e7\u00e3o de capacidade para registrar os controles de paridade. No entanto, ainda possui mais espa\u00e7o \u00fatil do que outros n\u00edveis de RAID, especialmente aqueles que utilizam espelhamento. Com um requisito m\u00ednimo de seis discos, o RAID 50 pode ser uma op\u00e7\u00e3o cara, mas o espa\u00e7o adicional justifica os custos, protegendo os dados corporativos. Este tipo de matriz \u00e9 recomendado para trabalhar com dados que precisam de alta confiabilidade de armazenamento, alta frequ\u00eancia de solicita\u00e7\u00f5es, alta velocidade de transfer\u00eancia e grande capacidade de armazenamento.<\/p>\n

RAID 6 e RAID 60: tamb\u00e9m n\u00e3o os esquecemos<\/h2>\n

\nUma vez que discutimos as matrizes de quinto e quinquag\u00e9simo n\u00edveis, \u00e9 imperativo mencionar tipos de organiza\u00e7\u00e3o de matrizes como RAID 6 e RAID 60.<\/p>\n

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\nO desempenho do RAID 6 \u00e9 semelhante ao do RAID 5, mas aqui pelo menos dois discos s\u00e3o usados para controle de paridade, o que permite que o array suporte a falha de dois discos sem perda de dados (no RAID 5, tal situa\u00e7\u00e3o \u00e9 extremamente indesej\u00e1vel). Isso proporciona uma confian\u00e7a maior. No restante, tudo permanece igual ao array de n\u00edvel cinco: em caso de falha de um ou dois discos, o controlador RAID usa os blocos de paridade para reconstruir todas as informa\u00e7\u00f5es ausentes. Quando h\u00e1 falha de dois discos, a recupera\u00e7\u00e3o n\u00e3o ocorre simultaneamente: primeiro, o primeiro disco \u00e9 reanimado, e em seguida, o segundo. Assim, duas opera\u00e7\u00f5es de recupera\u00e7\u00e3o de dados s\u00e3o realizadas.<\/p>\n

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\nN\u00e3o \u00e9 dif\u00edcil adivinhar que, se o RAID 50 \u00e9 um array de n\u00edvel zero composto por arrays de n\u00edvel cinco, ent\u00e3o o RAID 60 \u00e9 um array de n\u00edvel zero composto por arrays de n\u00edvel seis, os quais acabamos de discutir. Ou seja, essa organiza\u00e7\u00e3o do armazenamento RAID permite suportar a perda de dois SSDs em cada grupo de discos RAID 6. O princ\u00edpio de funcionamento \u00e9 semelhante ao que discutimos na se\u00e7\u00e3o sobre RAID 50, mas o n\u00famero de falhas que o array de n\u00edvel sessenta pode suportar aumenta de 8 para 16 discos. Normalmente, esses arrays s\u00e3o usados para atendimento online ao cliente, que requer alta resili\u00eancia.<\/p>\n

Em resumo:<\/h2>\n

\nApesar de o espelhamento oferecer maior resili\u00eancia do que o RAID 50\/60, ele tamb\u00e9m requer muito mais espa\u00e7o. Como a quantidade de dados se duplica, voc\u00ea acaba obtendo apenas 50% da capacidade total dos discos instalados no servidor para gravar e armazenar informa\u00e7\u00f5es. A escolha entre RAID 50\/60 e RAID 10 provavelmente depender\u00e1 dos or\u00e7amentos dispon\u00edveis, da capacidade do servidor e das suas necessidades de prote\u00e7\u00e3o de dados. O custo se torna primordial, especialmente quando falamos em solu\u00e7\u00f5es SSD (tanto corporativas quanto de consumo).<\/p>\n

\u00c9 igualmente importante que agora sabemos com certeza que o RAID baseado em SSD \u00e9 uma solu\u00e7\u00e3o bastante segura e uma pr\u00e1tica comum para os neg\u00f3cios modernos. No contexto de uso dom\u00e9stico, tamb\u00e9m h\u00e1 uma raz\u00e3o para migrar para NVMe, se o or\u00e7amento permitir. E se voc\u00ea ainda tem alguma d\u00favida sobre a necessidade de tudo isso, volte ao in\u00edcio do artigo \u2014 j\u00e1 respondemos isso em detalhes.<\/p>\n

Este artigo foi preparado com o apoio de nossos colegas da Broadcom, que fornecem seus controladores para os engenheiros da Kingston testarem com unidades SATA\/SAS\/NVMe de classe corporativa. Gra\u00e7as a essa simbiose amig\u00e1vel, os clientes n\u00e3o precisam duvidar da confiabilidade e estabilidade do funcionamento das unidades Kingston com controladores HBA e RAID. Broadcom<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Mais informa\u00e7\u00f5es sobre os produtos da Kingston podem ser encontradas em site oficial<\/a><\/noindex> a empresa.
\n
Fonte: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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