Në ne kemi shqyrtuar deri tani çështjen "A është e aplikueshme RAID në SSD" duke marrë si shembull disqet Kingston, por e bëmë këtë vetëm në kuadër të nivelit zero. Në këtë artikull, ne do të shqyrtojmë mundësitë e përdorimit të zgjidhjeve profesionale dhe shtëpiake NVMe në llojet më të njohura të grupeve RAID dhe do të flasim për përputhshmërinë e kontrolerëve me disqet Kingston.
Pse është e nevojshme RAID në SSD?
Avantazhet e grupeve të ruajtjes që bazohen në SSD krahasuar me grupet e ruajtjes që bazohen në disqe të forta përfshijnë reduktimin e kohës së qasjes në të dhëna në disqet dhe performancën e shkëlqyer në operacionet e leximit/shkrimit. Megjithatë, për një performancë ideale të RAID-it bazuar në SSD është e nevojshme një kombinim optimal i procesorit, caches, softuerit dhe harduerit. Kur të gjitha këto faktorë punojnë së bashku në mënyrë perfekte, një grup RAID i përbërë nga SSD mund të tejkalojë në mënyrë të konsiderueshme një konfigurim të ngjashëm që përdor HDD traditonal.
Një SSD tipik konsumon më pak energji se disqet e forta, kështu që kur kombinoni një numër të madh të disqeve të ngurta në një grup RAID, kursimi i energjisë krahasuar me një grup RAID të përbërë nga HDD mund të çojë gjithashtu në uljen e shpenzimeve të faturave të energjisë për kompanitë.
Megjithatë, SSD RAID ka kufizime dhe disavantazhe: përkatësisht, çmimi më i lartë për gigabajt hapësire krahasuar me diskët e fortë me kapacitet të ngjashëm. Rradhët kohore të memories flash për të dështuar janë të kufizuara nga një numër i caktuar ciklesh të rinovimit. Kjo do të thotë se disqet SSD kanë një afat të caktuar jetëshkallimi që varet nga përdorimi: sa më aktive të jetë rinovimi i informacionit mbi të, aq më shpejt disku do të dështojë. Nga ana tjetër, disqet e ngurta për përdorim të korporatave kanë një jetëgjatësi të pranueshme të krahasueshme me disqet e forta mekanike.
Si e mbijetojnë SSD-të Kingston në modin RAID me kontrolerët Broadcom
Në fillim të shfaqjes së disqeve SSD, konstrukcioni RAID përmbante shumë nuanca. Në këtë kontekst, përdorimi i disqeve HDD me më pak besueshmëri luajti një rol të madh. Disqet e ngurta janë shumë më të besueshme se homologët e tyre që mbështeten në diskët magnetikë. Siç e dimë, në zgjidhjet SSD nuk ka elementë në lëvizje, kështu që dëmtimet mekanike janë reduktuara në zero. Dështimi i disqeve të ngurta për shkak të rrymave elektrike është gjithashtu shumë e pamundur, duke pasur parasysh se në nivelin e një PC shtëpiak dhe çdo server ju mbrojnë UPS, filtrat e rrjetit dhe madje edhe blloku i energjisë.
Për më tepër, disqet e ngurta kanë një avantazh të rëndësishëm: edhe nëse qelizat e memories janë të konsumuar nga shkrimi - leximet e të dhënave prej tyre akoma mund të kryhen, ndërsa në rastin e dëmtimit të disqes magnetike – fatkeqësisht jo.
Sot, përdorimi i zgjidhjeve SSD në grupe RAID të niveleve të ndryshme është bërë një praktikë normale. E rëndësishme është të zgjidhni disqet e ngurta të cilat kanë latencë minimale. Gjithashtu, në mënyrë ideale, duhet të përdoren SSD të të njëjtës markë dhe modeli, në mënyrë që të mos ndodhë një përzierje e disqeve që mbështesin lloje të ndryshme ngarkesash dhe janë të ndërtuara mbi baza të ndryshme memoriesh, kontrollesh dhe teknologjish. Pra, nëse kemi vendosur të blejmë katër ose 16 SSD NVMe nga Kingston për të krijuar një grup RAID – është më mirë që të gjithë ata të jenë nga seria e njëjtë dhe nga gama e produkteve.
Për ta thënë këtë, në Ne nuk e kemi sjellë rastësisht në vëmendje kontrollerët Broadcom, kur flasim për SSD NVMe nga Kingston. Kjo është për shkak se në manualet për këto pajisje përfshihen menjëherë disqet e përputhshme (përfshirë zgjidhjet nga prodhuesi amerikan të diskëve SSD të përmendur më parë), me të cilat kontrolleri do të punojë pa vështirësi. Kjo është informacioni mbi të cilin duhet të mbështeteni kur zgjidhni kombinimin "kontroller-SSD" për RAID.
Shqyrtojmë funksionin e SSD Kingston në llojet më të njohura të RAID - "1", "5", "10", "50"
Pra, niveli "zero" i RAID nuk ofron mbivendosje të të dhënave, vetëm rrit performance. Asnjë mbrojtje të dhënash nuk ofron RAID 0, prandaj ne nuk do ta diskutojmë këtë në segmentin korporativ. RAID 1, nga ana tjetër, ofron mbivendosje të plotë, por vetëm një rritje të modeste të performancës, prandaj duhet të merret në konsideratë vetëm në rastin kur rritja e performancës nuk është faktori kyç në krijimin e një grupi RAID nga SSD.
RAID 1 në bazë të SSD Kingston dhe kontrolerëve Broadcom
Pra, RAID array i nivelit të parë mbi bazën e kontrolluesit Broadcom MegaRAID 9460-16i bashkon nga dy deri në 32 disqe Kingston, të cilat janë kopje të njëra-tjetrës, dhe siguron një redundancë të plotë. Nëse gjatë përdorimit të HDD tradicionalë shpejtësia e shkrimit dhe leximit të të dhënave mbetej në nivelin e këtij HDD, me zgjidhjet NVMe SSD ne arrijmë 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 në server ne do të marrim 350,000 IOPS në leximin e të dhënave të rastësishme dhe 75,000 IOPS në shkrim.
Për sa i përket shpejtësisë së leximit sekondar, rezultatet do të përputhen me karakteristikat e disqit — 3200 MB/s. Por, pasi të dy NVMe SSD janë në gjendje pune, të dhënat mund të lexohen prej tyre njëkohësisht, duke e bërë operacionin e leximit të shpejtë. Ndërsa shpejtësia e shkrimit (e cila është e deklaruar si 2000 MB/s) do të jetë më e ngadalshme, sepse secila operacion shkrimi ekzekutohet dy herë.
Masi RAID 1 është perfekt për baza të vogla të dhënash ose çdo ambient tjetër që kërkon qëndrueshmëri, por me kapacitet të vogël. Pasqyrimi i disqeve është veçanërisht i dobishëm në skenarët e rikthimit nga krizat (performanca në këtë rast paksa përkeqësohet), pasi siguron një 'reanimim' të menjëhershëm të të dhënave të rëndësishme nëse një nga disqet në masë dështon. Por, pasi ky nivel mbrojtjeje kërkon dyfishimin e kapacitetit për ruajtjen e një kopjeje pasqyrë të të dhënave (për të ruajtur 100 TB ne do të kemi nevojë për 200 TB hapësirë), në shumë sisteme korporative përdoren variante të tjera më ekonomike të ruajtjes: RAID 5 dhe RAID 6.
RAID 5 mbi bazën e SSD Kingston dhe kontrolluesve Broadcom
Për të organizuar një masë RAID të nivelit të pestë, ne do të kërkojmë të paktën tre disqe, të dhënat mbi të cilat alternohen (shkruhen rreth disqeve në masë), por nuk janë të dyfishuara. Gjatë organizimit të tyre duhet të merret parasysh struktura më e komplikuar, sepse këtu shfaqet koncepti i 'kontrollësit të paritetit'. Nën këtë koncept kuptohet një funksion algebrik logjik XOR (ose 'veçorja e përjashtimit'), i cili përcakton përdorimin e të paktën tre disqeve në masë (maksimumi – 32). Në të njëjtën kohë, informatat mbi paritetin shkruhen mbi të gjitha 'diskët' në masë.
Për një masë prej katër SSD SATA Kingston DC500R me nga 3.84 TB secili, ne do të marrim 11.52 TB hapësirë dhe 3.84 për kontrollësat e paritetit. Nëse bashkojmë në një RAID të nivelit të pestë 16 NVMe disqe Kingston DC1000M U.2 me një kapacitet prej 7.68 TB - do të kemi 115.2 TB me humbje 7.68 TB. Siç mund ta shihni, sa më shumë disqe, aq më mirë në rezultate. Edhe më mirë sepse, sa më shumë disqe në RAID 5, aq më e lartë është performanca totale gjatë operacioneve të shkrimit. Leximi lineare do të arrijë nivelin e RAID 0.
Grupi i disqeve RAID 5 ofron një kapacitet të lartë kalimi (sidomos për skedarët e mëdhenj) dhe redundancë me humbje minimale të fuqisë. Ky tip organizimi i masës përshtatet më së miri për rrjetet që kryejnë shumë operacione të vogla hyrëse-dalëse (I/O) njëkohësisht. Ndërsa nuk rekomandohet ta përdorni për detyra që kërkojnë një numër të madh operacioneve shkrimi të blloqeve të vogla ose të vogla.
Ka edhe një nuancë tjetër: në rast të dështimit të ndonjë NVMe disku, RAID 5 kalon në modin e degradimit dhe dështimi i një tjetër pajisjeje ruajtëse mund të bëhet kritik për të dhënat e të gjitha. Në rast të dështimit të një disku në masën RAID, kontrolluesi RAID përdor informacionin mbi paritetin për të rikrijuar të gjitha të dhënat e humbura.
RAID 10 mbi bazën e SSD Kingston dhe kontrolluesve Broadcom
Pra, RAID 0 na ofron një rritje të dyfishtë të shpejtësisë dhe kohës së aksesit, ndërsa RAID 1 siguron qëndrueshmëri. Idealisht do të ishte t'i bashkonim, dhe këtu vjen në ndihmë RAID 10 (ose 1+0). 'Dhjetëshja' organizohet nga katër SSD SATA ose NVMe disqe (maksimumi – 32) dhe iu nënshtruar një masë 'pasqyrimi', numri i disqeve në të cilën gjithmonë duhet të jetë shumëfish i katër. Të dhënat në këtë masë shkruhen përmes ndarjes në blloqe fikse (si në rastin e RAID 0) dhe alternohen midis disqeve, duke shpërndarë kopjet midis 'disqeve' në masën RAID 1. Dhe për shkak të mundësisë për qasje njëkohësisht në disa grupe disqesh, RAID 10 tregon një performancë të lartë.
Duke RAID 10 është në gjendje të shpërndajë të dhënat në disa çifte të pasqyruara, do të thotë se ai mund të tolerojë dështimin e një disku në çift. Megjithatë, në rastin e dështimit të të dy grupeve të pasqyruara (dmth. të katër disqeve), do të ndodhte një humbje e pashmangshme e të dhënave. Në fund, ne gjithashtu fitojmë një qëndrushmëri të mirë dhe besueshmëri. Por duhet të kemi parasysh se, si RAID 1, matrica e nivelit të dhjetë përdor vetëm gjysmën e kapacitetit total, prandaj ajo është një zgjidhje e shtrenjtë. Po ashtu, është edhe e komplikuar për t'u konfiguruar.
RAID 10 është i përshtatshëm për përdorim me depo të dhënash që kërkojnë 100% të tepërt e grupeve të disqeve të pasqyruara, si dhe një performancë të rritur I/O të RAID 0. Kjo është zgjidhja më e mirë për bazat e të dhënave me shkallë mesatare ose çdo mjedis që kërkon një qëndrushmëri më të lartë se RAID 5.
RAID 50 me SSD Kingston dhe kontrollet Broadcom
Një matrice e kombinuar, e ngjashme me atë të nivelit të dhjetë, që përbën një matricë të nivelit zero të ndërtuar nga matrica të nivelit të pestë. Si në rastin e mëparshem, qëllimi kryesor i kësaj matrice është të sigurojë një performancë të dyfishuar duke mbajtur besueshmërinë e të dhënave në matrica RAID 5. Në të njëjtën kohë, RAID 50 ofron një performancë të rritur të shkrimit dhe një mbrojtje më të mirë të të dhënave, sesa RAID 5 standart në rast dështimi të disqit, dhe gjithashtu është në gjendje të rikuperohet më shpejt në rast të dështimit të njërit prej disqeve.
Grupi i disqeve RAID 50 ndan të dhënat në blloqe më të vogla dhe pastaj i shpërndan ato në secilën matrice RAID 5. Grupi i disqeve RAID 5, nga ana tjetër, gjithashtu ndan të dhënat në blloqe më të vogla, llogarit paritetin, kryen operacionin logjik OR për blloqet, dhe pastaj kryen operacione shkrimi në blloqet e të dhënave dhe në kontrollin e paritetit për secilin disk në grupin e disqeve.
Dhe, megjithëse performanca patjetër që zvogëlohet në rast dështimi të njërit prej disqeve, kjo nuk është aq e rëndësishme sa në matrica RAID 5, pasi një dështim ndikon vetëm në një nga matrica, duke lënë tjetrën plotësisht funksionale. Në të vërtetë, RAID 50 mund të përballojë deri në tetë dështime HDD/SSD/NVMe, nëse çdo 'disk' që ka dështuar është në një matrice të veçantë RAID 5.
RAID 50 është më së miri për aplikacionet që kërkojnë një besueshmëri të lartë dhe që duhet të përpunojnë një numër të madh kërkesash duke mbajtur një shpejtësi të lartë të transferimit të të dhënave dhe një kosto më të ulët të disqeve sesa në matrica RAID 10. Megjithatë, për shkak se për konfigurimin e një matrice RAID 50 ne kërkojmë të paktën gjashtë disqe, kostoja nuk e përjashton plotësisht si faktor. Një nga disavantazhet e RAID 50 është se, ashtu si RAID 5, i nevojitet një kontrollues i komplikuar: si në artikullin e kaluar nga Broadcom.
Vlen të përmendet gjithashtu se RAID 50 ka më pak hapësirë të përdorshme të diskut se sa RAID 5, për shkak të buxhetit të kapacitetit për ruajtjen e të dhënave të kontrollit të paritetit. Megjithatë, ai ka akoma më shumë hapësirë të dobishme se nivelet e tjera të RAID, veçanërisht ato që përdorin pasqyrimin. Me një kërkesë minimale prej gjashtë disqesh, RAID 50 mund të jetë një opsion i shtrenjtë, por hapësira e shtuar e diskut justifikon shpenzimet, duke mbrojtur të dhënat e korporatës. Ky tip matrice rekomandohet për punën me të dhëna që kërkojnë ruajtje shumë të besueshme, frekuenca të larta kërkesash, shpejtësi të lartë transferimi dhe kapacitet të madh për ruajtje.
RAID 6 dhe RAID 60: për ta ne ashtu siç nuk harrojmë
Duke qenë se folëm për matrica të nivelit të pestë dhe të pesëdhjetë, do ishte mëkat të mos përmendim gjithashtu llojet e tjera të organizimit të matriceve si RAID 6 dhe RAID 60.
Performanca e RAID 6 është e ngjashme me atë të RAID 5, por këtu, të paktën dy disqe dorëzohen për kontrollin e paritetit, çka lejon matrica të durojnë dështimin e dy disqeve pa humbje të dhënash (në RAID 5 kjo situatë është shumë e papërshtatshme). Kjo siguron një besueshmëri më të lartë. Të gjitha të tjerat janë të njëjta, si në matrica të nivelit të pestë: në rast dështimi të një ose dy disqeve, kontroluesi RAID përdor blloqet e paritetit për të riprodhuar të gjithë informacionin e munguar. Në rast dështimi të dy disqeve, rikuperimi nuk ndodh menjëherë: fillimisht rikuperohet disku i parë, pastaj ai i dytë. Kështu, realizohen dy operacione të rikuperimit të të dhënave.
Nuk është e vështirë të merren vesh se, nëse RAID 50 është një masiv i nivelit zero i masivëve të nivelit të pestë, atëherë RAID 60 është një masiv i nivelit zero i masivëve të nivelit të gjashtë, për të cilat sapo folëm. Kjo do të thotë se kjo organizatë e ruajtjes RAID lejon që të përballojë humbjen e dy SSD në çdo grup të pajisjeve RAID 6. Parimi i funksionimit është i ngjashëm me atë që përshkruam në seksionin për RAID 50, por numri i defekteve që mund të përballojë masivi i nivelit të gjashtë rritet nga 8 në 16 pajisje. Zakonisht, këto masa përdoren për shërbimin online të klientëve, i cili kërkon qëndrueshmëri të lartë ndaj gabimeve.
Po përmbledhim:
Megjithëse pasqyra ofron një qëndrueshmëri më të madhe se RAID 50/60, ajo gjithashtu kërkon shumë më tepër hapësirë. Duke qenë se sasia e të dhënave dyfishohet, në fakt merrni vetëm 50% të kapacitetit total të disqeve të instaluara në server për regjistrimin dhe ruajtjen e informacionit. Zgjedhja midis RAID 50/60 dhe RAID 10, shumë të ngjarë do të varet nga buxhetet e disponueshme, kapaciteti i serverit dhe nevojat tuaja për mbrojtjen e të dhënave. Ndërkohë, kostoja del në plan të parë kur flasim për zgjidhjet SSD (qoftë të klasës për sipërmarrje, ose të konsumatorëve).
Jo më pak e rëndësishme është se tani e dimë saktësisht – RAID i bazuar në SSD është një zgjidhje mjaft e sigurt dhe një praktikë e zakonshme për bizneset moderne. Po ashtu, për përdorim në shtëpi ka kuptim kalimi në NVMe nëse buxhetet lejojnë. Dhe nëse ju mbetet një pyetje, pse është e nevojshme e gjithë kjo, kthehuni në fillim të artikullit – ne tashmë i kemi dhënë përgjigje të detajuara për të.
Ky artikull është përgatitur me mbështetje nga kolegët tanë nga Broadcom, të cilët ofrojnë kontrolluesit e tyre për inxhinierët e Kingston për testim me disqet SATA/SAS/NVMe të klasës korporative. Falë këtij simbioze miqësore, klientët nuk kanë arsye të dyshojnë në besueshmërinë dhe stabilitetin e funksionimit të disqeve Kingston me kontrollues HBA dhe RAID të prodhuar. .
Informacione të mëtejshme mbi produktet Kingston mund të gjenden në të kompanisë.
Burimi: habr.com
