Në ne kemi shqyrtuar tashmë çështjen "A është i aplikuar RAID në SSD" me shembuj të njësive Kingston, por e kemi bërë këtë vetëm në kuadër të nivelit zero. Në këtë artikull do të shqyrtojmë opsionet e përdorimit të zgjidhjeve profesionale dhe shtëpiake NVMe në llojet më të popullarizuara të grupeve RAID dhe do t'ju tregojmë për kompatibilitetin e kontrolerëve me njësitë Kingston.
Pse nevojitet RAID në SSD?
Përparësitë e grupeve të ruajtjes bazuar në SSD krahasuar me ato bazuar në disqe të rrepta përfshijnë reduktimin e kohës së aksesit në të dhëna dhe performancë superior në operacionet e leximit/shkrimit. Megjithatë, për performancën ideale të RAID-it të bazuar në SSD kërkohet një kombinim optimal i procesorëve, cache-it, softuerit dhe harduerit. Kur këto faktorë punojnë së bashku në mënyrë ideale, një grup RAID nga SSD mund të tejkalojë ndjeshëm një konfigurim përkatës që përdor HDD tradicionale.
Një SSD tipik konsumon më pak energji se disqet e rrepta, prandaj, kur kombinohen shumë njësitë SSD në një grup RAID, kursimi i energjisë në krahasim me një grup RAID nga HDD-të mund të çojë gjithashtu në ulje të kostove në faturat e energjisë elektrike të kompanisë.
Megjithatë, SSD RAID ka kufizime dhe disavantazhe: në veçanti, çmimi më i lartë për gigabajt hapësirë krahasuar me disqet e rrepta të kapacitetit të ngjashëm. Koha e punës së memorjes flash para se të dështojë është e kufizuar nga numri i cikleve të ripërshkrimit. Kjo do të thotë se njësitë SSD kanë një jetë të caktuar, e cila varet nga shfrytëzimi: sa më shpesh informatat të ripërshkruhen mbi to, aq më shpejt një njës i tillë mund të dështojë. Nga ana tjetër, njësitë SSD të kompanive kanë një jetë të konsiderueshme, të krahasueshme me disqet mekanike.
Si e kalojnë SSD Kingston në mënyrën RAID me kontrolerët Broadcom
Në shfaqjen e SSD-ve, strukturat RAID kishin shumë nuanca. Kjo përfshinte përdorimin e disqeve HDD më pak të besueshëm. Disqet ngurtë janë shumë më të besueshëm se homologët e tyre me bazë magnetike. Siç e dimë, në zgjidhjet SSD nuk ka elementë në lëvizje, kështu që dëmtimet mekanike janë reduktuar në zero. Dëmtimi i disqeve ngurtë për shkak të skokjeve të tensionit gjithashtu është shumë i pakët, duke marrë parasysh se në nivelin e një PC shtëpiak dhe çdo server ju mbrojnë UPS, filtre rrjete dhe madje edhe burimi i energjisë.
Megjithatë, disqet ngurtë kanë një tjetër avantazh të rëndësishëm: edhe nëse celulat e memories konsumohen nga shkruajta – mund të bëhet leximi i të dhënave prej tyre, por në rast të dëmtimit të disku magnetik – fatkeqësisht, jo.
Sot, përdorimi i zgjidhjeve SSD në RAIDE të niveleve të ndryshme është një praktikë krejt normale. E rëndësishme është të zgjidhni disqe ngurtë të duhur, latenca e të cilave është minimale. Gjithashtu, idealisht duhet të përdoren SSD nga i njëjti prodhues dhe nga i njëjti model, në mënyrë që të mos krijohet një përzierje e disqeve që mbështesin lloje të ndryshme ngarkesash dhe të ndërtuara mbi baza të ndryshme memories, kontrolluesish dhe teknologjish të tjera. Pra, nëse kemi vendosur të blejmë katër ose 16 NVMe SSD nga kompania Kingston për të krijuar një RAID, beter të gjitha ato të jenë nga një seri dhe gamë modeli.
Dhe, në Nuk ishte rastësi që cituam kontrolluesit Broadcom kur flisnim për NVMe SSD nga Kingston. Arsyeja është se në manualet e këtyre pajisjeve menjëherë përmenden disqet e përputhshme (duke përfshirë zgjidhjet nga prodhuesi i mësipërm amerikan të SSD-ve), me të cilët kontrolluesi do të funksionojë pa probleme. Kjo informacion duhet të merret parasysh kur zgjidhet kombimin "kontrollues-SSD" për RAID.
Ne po analizojmë punën e SSD Kingston në llojet më të njohura të RAID – “1”, “5”, “10”, “50”
Pra, niveli “zero” i RAID nuk siguron redundantësinë e të dhënave, por vetëm rrit performancën. RAID 0 nuk ofron asnjë mbrojtje të të dhënave, prandaj nuk do ta shqyrtojmë në kontekstin e sektorit korporativ. RAID 1, nga ana tjetër, ofron plotësisht redundantësi, por vetëm një rritje të skromë të performancës, prandaj duhet të shqyrtohet në rastet kur rritja e performancës nuk është një faktor thelbësor në ndërtimin e një skenari RAID nga SSD-të.
RAID 1 me SSD Kingston dhe kontrollet Broadcom
Pra, RAID-i i nivelit të parë mbi bazën e kontrollit Broadcom MegaRAID 9460-16i bashkon nga dy deri në 32 disqe Kingston, të cilat janë kopje të njëra-tjetrës, dhe siguron plotësisht redundantësi. Nëse me përdorimin e HDD-ve tradicionale shpejtësia e shkruarjes dhe leximet e të dhënave mbetej në nivelin e atij HDD, me zgjidhjet NVMe SSD fitojmë një rritje dhjetëfish të performancës. Sidomos në aspektin e kohës së aksesit në të dhëna. Për shembull, me dy SSD Kingston DC1000M U.2 NVMe në RAID 1 serveri do të arrijmë 350,000 IOPS në leximin e të dhënave të rastësishme dhe 75,000 IOPS në shkruajtur.
Sa i përket shpejtësisë se leximet sekondar, rezultatet do të korrespondojnë me karakteristikat e disqes — 3200 MB/s. Por, pasi të dy SSD-të NVMe janë në gjendje pune, të dhënat mund të lexohen nga ata në të njëjtën kohë, çka bën që operacionet e leximit të jenë mjaft të shpejta. Por, shpejtësia e shkrujes (e deklaruar është 2000 MB/s) do të jetë më e ngadalshme, pasi çdo operacion shkruaje realizohet dy herë.
Grupi RAID 1 është ideal për baza të vogla të dhënash ose ndonjë ambient tjetër që kërkon qëndrushmëri, por me kapacitet të vogël. Pasqyra e diskëve është veçanërisht e dobishme në skenarët e rikuperimit të fatkeqësive (performanca paksa përkeqësohet), pasi ofron një “rikthim” të menjëhershëm të të dhënave të rëndësishme, nëse ndonjë nga disqet në grup dështon. Por, pasi ky nivel mbrojtjeje kërkon dyfishimin e kapacitetit për të ruajtur pasqyrën e të dhënave (për të ruajtur 100 TB nevojitet 200 TB hapësirë), në shumë sisteme korporative përdoren variante më ekonomike të ruajtjes: RAID 5 dhe RAID 6.
RAID 5 me SSD Kingston dhe kontrollet Broadcom
Për të krijuar një grup RAID të nivelit të pestë, na duhen të paktën tre ndihmës, të cilët shkruhen në mënyrë ciklike (të dhënat shkruhen në çdo ndihmës në grup), por nuk kopjohen. Gjatë organizimit të tyre, duhet të merret parasysh struktura e tyre më e komplikuar, pasi këtu hyn koncepti i "kontrollit të shumës" (ose "paritetit"). Ky koncept nënkupton një funksion logjik algebrik XOR (ose "ose përjashtuese"), i cili dikton përdorimin e të paktën tre ndihmës në grup (maksimumi – 32). Informacioni mbi paritetin shkruhet në të gjitha "diskët" në grup.
Për një grup prej katër SSD ndihmës SATA Kingston DC500R me kapacitet prej 3.84 TB secili, ne do të marrim 11.52 TB hapësirë dhe 3.84 për kontrollin e shumëve. Dhe nëse bashkojmë në RAID të nivelit të pestë 16 ndihmës NVMe Kingston DC1000M U.2 me kapacitet 7.68 TB — do të fitojmë 115.2 TB me humbjen e 7.68 TB. Siç e shihni, sa më shumë ndihmës të kemi, aq më mirë është në fund. Është edhe më mirë sepse, sa më shumë ndihmës që kemi në RAID 5, aq më e lartë është performanca totale në operacionet e shkruar. Leximi linear do të arrijë nivelin e RAID 0.
Grupi i disqeve RAID 5 ofron një bandë të lartë kalimi (sidomos për skedarë të mëdhenj) dhe mbrojtje me humbje minimale të energjisë. Ky lloj organizimi i grupit është më i përshtatshëm për rrjetet që kryejnë shumë operacione të vogla hyrëse-dalëse (I/O) në të njëjtën kohë. Por nuk është e rekomanduar ta përdorim për detyra që kërkojnë shumë operacione shkruese të blloqeve të vogla ose të vogla.
Ka edhe një nuancë tjetër: në rast se një nga ndihmësit NVMe dështon, RAID 5 kalon në një gjendje degraduese dhe dështimi i një pajisjeje tjetër ruajtjeje mund të bëhet kritik për të gjithë të dhënat. Në rast se një ndihmës në grupin RAID dështon, kontrolluesi RAID përdor informacionin mbi paritetin për të rikrijuar të gjitha të dhënat që mungojnë.
RAID 10 bazuar në SSD Kingston dhe kontrolluesit Broadcom
Pra, RAID 0 na jep një rritje dyfish të shpejtësisë dhe kohës së qasjes, ndërsa RAID 1 garanton besueshmëri. Idealisht, ne do të donim t'i kombinojmë ato, dhe këtu vjen në ndihmë RAID 10 (ose 1+0). 'Dhjetëshja' ndërtohet nga katër SSD SATA ose NVMe (maksimumi - 32) dhe përfshin një grumbull 'pasqyre', numri i disqeve në të cilin gjithmonë duhet të jetë një shumështesë e katër. Të dhënat në këtë grumbull shkruhen përmes ndarjes në blloqe të fiksuara (si në rastin e RAID 0) dhe alternimit midis disqeve, duke shpërndarë kopjet midis 'disqeve' në grumbullin RAID 1. Dhe për shkak të mundësisë për qasje të njëkohshme në disa grupe disqesh, RAID 10 tregon një performancë të lartë.
Duke qenë se RAID 10 është në gjendje të shpërndajë të dhënat mbi disa palë pasqyrash, kjo nënkupton se mund të tolerojë dështimin e një disku në çift. Megjithatë, në rastin e dështimit të të dy palëve pasqyrë (dmth të katër disqeve), do të ndodhi një humbje e pakthyeshme e të dhënave. Si rezultat, ne gjithashtu marrim një qëndrueshmëri të mirë dhe besueshmëri. Por është e rëndësishme të përmendet se, si RAID 1, grumbulli i nivelit të dhjetë përdor vetëm gjysmën e kapacitetit total, kështu që është një zgjidhje e shtrenjtë. Dhe gjithashtu është e komplikuar për t'u konfiguruar.
RAID 10 është i përshtatshëm për përdorim me depo të dhënash që kërkojnë 100% te mbivendosjes së grupeve të disqeve pasqyra, si dhe performancë të përmirësuar I/O të RAID 0. Kjo është zgjidhja më e mirë për bazat e të dhënave me përmasa të mesme ose çdo mjedis që kërkon një qëndrueshmëri më të lartë se ajo e RAID 5.
RAID 50 mbi SSD Kingston dhe kontrollet Broadcom
Një grumbull i kombinuar, i ngjashëm me RAID-in e nivelit të dhjetë, që përbëhet nga një grumbull i nivelit zero, e krijuar nga grumbuj të nivelit të pestë. Siç është rasti i mëparshëm, qëllimi kryesor i këtij grumbulli është të arrihet një dyfishim i performancës duke ruajtur besueshmërinë e të dhënave në grumbujt RAID 5. Në të njëjtën kohë, RAID 50 ofron një performancë të përmirësuar shkrimi dhe mbrojtje më të mirë të të dhënave, sesa RAID 5 standard në rastin e dështimit të një disku, si dhe është në gjendje të rikuperohet më shpejt në rastin e dështimit të një prej disqeve.
Grupi i diskëve RAID 50 ndan të dhënat në blloqe më të vogla dhe pastaj i shpërndan ato në çdo grup RAID 5. Grupi i diskëve RAID 5, nga ana tjetër, gjithashtu ndan të dhënat në blloqe më të vogla, llogarit paritetin, kryen operacionin logjik OR për blloqet dhe pastaj realizon operacionet e shkruajtes në blloqet e të dhënave dhe kontrollit të paritetit për secilin disk në grupin e diskëve.
Edhe pse performanca ndihmon në ulje në rastin e dështimit të njërit prej memorjeve, kjo nuk është aq thelbësore sa në grupin RAID 5, pasi një dështim ndikon vetëm në një nga grupet, duke lënë tjetrin plotësisht funksional. Në fakt, RAID 50 mund të përballojë deri në tetë dështime HDD/SSD/NVMe, nëse çdo disk i dështuar ndodhet në një grup të veçantë RAID 5.
RAID 50 është më mirë të përdoret për aplikacione që kërkojnë besueshmëri të lartë dhe që duhet të përballen me një numër të madh kërkesash, duke ruajtur një shpejtësi të lartë të transferimit të të dhënave dhe një kosto më të ulët se në grupin RAID 10. Megjithatë, pasi për të konfiguruar një grup RAID 50 nevojiten të paktën gjashtë memorje, kostoja nuk është plotësisht e përjashtuar si një faktor. Një nga disavantazhet e RAID 50 është se, siç është RAID 5, kërkon një kontrollues të komplikuar: si ai i përmendur më parë. në artikullin e kaluar nga Broadcom.
Duhet të theksohet gjithashtu se RAID 50 ka më pak hapësirë të përdorur të diskut se RAID 5, për shkak të alokimit të kapacitetit për mbajtjen e regjistrimeve të kontrollit të paritetit. Megjithatë, ai ende ka më shumë hapësirë të dobishme se nivelet e tjera RAID, veçanërisht ato që përdorin pasqyra. Me një kërkesë minimale prej gjashtë diskësh, RAID 50 mund të jetë një opsion i kushtueshëm, por hapësira shtesë e diskëve e justifikon kostot, duke mbrojtur të dhënat e korporatave. Ky tip i grupit rekomandohet për punën me të dhëna që kërkojnë ruajtje me besueshmëri të lartë, frekuencë të lartë kërkesash, shpejtësi të lartë transferimi dhe kapacitet të madh për ruajtje.
RAID 6 dhe RAID 60: për ta ne gjithashtu nuk harrojmë
Duke qenë se folëm për grupe të nivelit të pestë dhe të pestë të cilësive, është mëkat të mos përmendim gjithashtu lloje të tjera të organizimit të grupeve si RAID 6 dhe RAID 60.
Performanca e RAID 6 është e ngjashme me atë të RAID 5, por këtu minimumi dy disqe janë caktuar për kontrollin e paritetit, gjë që lejon që grupi të përballojë dështimin e dy disqeve pa humbje të të dhënave (në RAID 5 një situatë e tillë është jashtëzakonisht e padëshirueshme). Falë kësaj sigurohet një besueshmëri më e lartë. Për pjesën tjetër, gjithçka është si në grupin e katërt: në rast të dështimit të një ose dy disqeve, kontrollori RAID përdor blloqet e paritetit për të rikrijuar të gjitha informacionet që mungojnë. Kur dështojnë dy disqe, rikuperimi nuk ndodh njëkohësisht: së pari rikuperohet disku i parë, pastaj ai i dytë. Kështu, kryhen dy operacione për rikuperimin e të dhënave.
Nuk është e vështirë të gjatë, që nëse RAID 50 përfaqëson një grup të nivelit zero nga grupet e nivelit të pestë, atëherë RAID 60 është një grup i nivelit zero nga grupet e nivelit të gjashtë, për të cilat sapo folëm. Kjo do të thotë që një organizim i tillë i magazinimit RAID lejon që të përballojë humbjen e dy SSD-ve në çdo grup të disqeve RAID 6. Principi i funksionimit është i ngjashëm me atë që përshkruam në seksionin për RAID 50, por numri i dështimeve që mund të mbajë grupi i nivelit të gjashtë rritet nga 8 në 16 disqe. Zakonisht, këto grupe përdoren për shërbime në linjë për klientët që kërkojnë një disponueshmëri të lartë.
Po përmbledhim:
Megjithëse pasqyrimi siguron një disponueshmëri më të madhe sesa RAID 50/60, ai gjithashtu kërkon shumë më shumë hapësirë. Duke qenë se sasia e të dhënave dyfishohet, përfundimisht merrni vetëm 50% të kapacitetit total të disqeve të instaluara në server për regjistrim dhe ruajtje të informacionit. Zgjedhja midis RAID 50/60 dhe RAID 10, shumë probabilisht do të varet nga buxhetet e disponueshme, kapaciteti i serverit dhe nevojat tuaja për mbrojtjen e të dhënave. Dhe, çmimi del në krye, kur flasim për zgjidhjet SSD (si për klasën e korporatave ashtu edhe për atë të përdoruesve).
Po ashtu e rëndësishme, tani e dimë me siguri – RAID bazuar në SSD është një zgjidhje mjaft e sigurt dhe një praktikë normale për biznesin modern. Edhe për përdorim në shtëpi ka një arsyetim për të kaluar në NVMe, nëse buxhetet e lejojnë. Dhe nëse keni akoma një pyetje, përse është e nevojshme kjo, kthehuni në fillim të artikullit – ne tashmë i kemi përgjigjur detajisht.
Ky artikull është përgatitur me mbështetje nga kolegët tanë në Broadcom, të cilët i ofrojnë kontrollet e tyre inxhinierëve të Kingston për testim me dyskët SATA/SAS/NVMe të klasës korporative. Falë këtij simbioze miqësore, klientët nuk kanë arsye të dyshojnë për besueshmërinë dhe stabilitetin e punës së dyskëve Kingston me kontrollet HBA dhe RAID të prodhimit. .
Informacione të tjera rreth produkteve Kingston mund të gjenden në të kompanisë.
Burimi: habr.com
