В ne kemi shqyrtuar tashmë pyetjen "A do të aplikojmë RAID në SSD" duke përdorur shembullin e disqeve Kingston, por ne e bëmë atë vetëm brenda nivelit zero. Në artikullin aktual, ne do të analizojmë opsionet për përdorimin e zgjidhjeve profesionale dhe shtëpiake NVMe në llojet më të njohura të grupeve RAID dhe do të flasim për pajtueshmërinë e kontrolluesit. me makinë Kingston.
Pse keni nevojë për RAID në një SSD?
Përparësitë e grupeve të ruajtjes së bazuar në SSD ndaj grupeve të ruajtjes së HDD përfshijnë kohë më të shpejtë të aksesit në të dhënat në disk dhe performancë superiore leximi/shkrimi. Sidoqoftë, një performancë ideale RAID e bazuar në SSD kërkon një kombinim optimal të procesorit, cache-it, softuerit dhe harduerit. Kur të gjithë këta faktorë punojnë së bashku në mënyrë të përsosur, një SSD RAID mund të tejkalojë shumë një konfigurim të krahasueshëm duke përdorur HDD-të tradicionale.
Një SSD tipike konsumon më pak energji se HDD, kështu që kur kombinoni një numër të madh SSD në një grup RAID, kursimi i energjisë në krahasim me një grup HDD RAID mund të përkthehet gjithashtu në kosto më të ulëta në faturat e energjisë së korporatës.
Megjithatë, SSD RAID ka kufizime dhe disavantazhe, në veçanti çmimin më të lartë për gigabajt hapësirë në krahasim me disqet e ngurtë me kapacitet të krahasueshëm. Dhe koha midis dështimeve të memories flash është e kufizuar në një numër të caktuar ciklesh rishkrimi. Kjo do të thotë, disqet SSD kanë një jetë të caktuar shërbimi, e cila varet nga funksionimi: sa më shumë informacion të mbishkruhet mbi të, aq më shpejt disku do të dështojë. Nga ana tjetër, SSD-të e ndërmarrjeve kanë një jetëgjatësi të mirë të krahasueshme me disqet e ngurtë mekanikë.
Si jetojnë SSD-të Kingston në modalitetin RAID me kontrollorët Broadcom
Në ditët e para të SSD-ve, modelet RAID kishin shumë nuanca. Përfshirë për shkak të përdorimit të HDD-ve më pak tolerante ndaj gabimeve. Disqet në gjendje të ngurtë janë shumë më të besueshëm se homologët e tyre të bazuar në disqe magnetike. Siç e dimë, nuk ka pjesë lëvizëse në zgjidhjet SSD, kështu që dëmtimi mekanik reduktohet në zero. Dështimi i disqeve në gjendje të ngurtë për shkak të rritjeve të energjisë është gjithashtu i pamundur, duke pasur parasysh se në nivelin e një kompjuteri në shtëpi dhe çdo serveri, UPS-të, mbrojtësit e mbitensionit dhe madje edhe një furnizim me energji ju mbrojnë.
Në të njëjtën kohë, disqet në gjendje të ngurtë kanë një tjetër plus të rëndësishëm: edhe nëse qelizat e kujtesës janë të konsumuara për shkrim, të dhënat ende mund të lexohen prej tyre, por nëse disku magnetik është i dëmtuar, mjerisht.
Sot, është praktikë mjaft normale përdorimi i zgjidhjeve SSD në grupe RAID të niveleve të ndryshme. Gjëja kryesore është të zgjidhni SSD-të e duhura, vonesa e të cilave është minimale. Dhe në mënyrë ideale, përdorni SSD nga i njëjti prodhues dhe i njëjti model, në mënyrë që të mos përfundoni me një grumbull disqesh që mbështesin lloje të ndryshme ngarkesash dhe janë ndërtuar në bazë të llojeve të ndryshme të memories, kontrollorëve dhe teknologjive të tjera. Kjo do të thotë, nëse vendosim të blejmë katër ose 16 SSD NVMe nga Kingston për të krijuar një grup RAID, do të ishte më mirë nëse të gjithë vijnë nga e njëjta seri dhe gamë modeli.
Nga rruga, në ne cituam kontrollorët Broadcom për një arsye kur folëm për NVMe SSD nga Kingston. Fakti është se manualet për këto pajisje përshkruajnë menjëherë disqe të pajtueshme (përfshirë zgjidhjet nga prodhuesi i lartpërmendur amerikan SSD), me të cilët kontrolluesi do të funksionojë pa të meta. Ky informacion duhet të mbështetet kur zgjedh një paketë kontrollues-SSD për RAID.
Ne analizojmë punën e SSD Kingston në llojet më të njohura të RAID - "1", "5", "10", "50"
Pra, niveli "zero" RAID nuk siguron tepricë të të dhënave, por vetëm rrit performancën. RAID 0 nuk ofron fare mbrojtje të të dhënave, kështu që ne nuk do ta konsiderojmë atë brenda segmentit të korporatës. RAID 1, nga ana tjetër, siguron tepricë të plotë, por vetëm përfitime modeste të performancës, dhe për këtë arsye duhet të merret parasysh nëse përfitimet e performancës nuk janë konsiderata kryesore kur ndërtoni një grup SSD RAID.
RAID 1 i bazuar në Kingston SSD dhe kontrollorët Broadcom
Pra, grupi RAID i nivelit të parë i bazuar në kontrolluesin Broadcom MegaRAID 9460-16i kombinon nga dy deri në 32 disqe Kingston, të cilat janë kopje të njëri-tjetrit dhe siguron tepricë të plotë. Nëse kur përdorni HDD-të tradicionale, shpejtësia e shkrimit dhe leximit të të dhënave mbeti në nivelin e këtij HDD, atëherë duke përdorur zgjidhjet NVMe SSD marrim një rritje dhjetëfish të performancës. Sidomos për sa i përket kohës së aksesit të të dhënave. Për shembull, me dy SSD Kingston DC1000M U.2 NVMe në server RAID 1, marrim 350 IOPS të leximit të rastësishëm dhe 000 IOPS shkrimi.
Për sa i përket shpejtësisë sekuenciale të leximit, rezultatet do të përputhen me karakteristikat e diskut - 3200 MB / s. Por duke qenë se të dy SSD-të NVMe janë në gjendje pune, të dhënat mund të lexohen prej tyre në të njëjtën kohë, gjë që i bën operacionet e leximit mjaft të shpejtë. Por shpejtësia e shkrimit (pretendohet se është 2000 MB / s) do të jetë më e ngadaltë, sepse çdo operacion shkrimi kryhet dy herë.
RAID 1 është ideal për bazat e të dhënave të vogla ose çdo mjedis tjetër që kërkon tolerancë gabimesh, por kapacitet të ulët. Pasqyrimi i diskut është veçanërisht i dobishëm në skenarët e rikuperimit nga fatkeqësitë (performanca është paksa e degraduar) sepse siguron "ringjallje" të menjëhershme të të dhënave të rëndësishme nëse një nga disqet në grup dështon. Por për shkak se ky nivel mbrojtjeje kërkon dyfishimin e kapacitetit të ruajtjes së të dhënave të pasqyruara (100 TB do të kërkonin 200 TB ruajtje), shumë sisteme të ndërmarrjeve përdorin opsione më ekonomike të ruajtjes: RAID 5 dhe RAID 6.
RAID 5 i bazuar në Kingston SSD dhe kontrollorët Broadcom
Për të organizuar një grup RAID të nivelit të pestë, na duhen të paktën tre disqe, të dhënat në të cilat ndërthuren (shkruhen në mënyrë ciklike në të gjithë disqet në grup), por jo të dyfishuara. Gjatë organizimit të tyre, duhet të merret parasysh struktura e tyre më komplekse, pasi këtu shfaqet një koncept i tillë si "checksum" (ose "barazi"). Ky koncept nënkupton funksionin logjik algjebrik XOR (aka ekskluzive "OR"), i cili dikton përdorimin e të paktën tre disqeve në grup (maksimumi - 32). Në këtë rast, informacioni i barazisë shkruhet në të gjithë "disqet" në grup.
Për një grup prej katër SSD Kingston DC500R SATA me një kapacitet prej 3,84 TB secila, marrim 11,52 TB hapësirë dhe 3,84 për shumat e kontrollit. Dhe nëse kombinoni 16 disqe Kingston DC1000M U.2 NVMe me një kapacitet 7,68 TB në një RAID të Nivelit 115,2, do të mësojmë 7,68 TB me një humbje prej 5 TB. Siç mund ta shihni, sa më shumë disqe, aq më mirë në fund. Është gjithashtu më mirë sepse sa më shumë disqe në RAID 0, aq më e lartë është performanca e përgjithshme e shkrimit. Dhe leximi linear do të arrijë nivelin e RAID XNUMX.
Një grup disqesh RAID 5 siguron xhiro të lartë (veçanërisht për skedarët e mëdhenj) dhe tepricë me humbje minimale të energjisë. Ky lloj organizimi i grupeve është më i përshtatshmi për rrjetet që kryejnë shumë operacione të vogla hyrëse/dalëse (I/O) në të njëjtën kohë. Por nuk duhet ta përdorni për detyra që kërkojnë një numër të madh operacionesh shkrimi për blloqe të vogla ose të vogla.
Ekziston edhe një nuancë tjetër: nëse të paktën një nga disqet NVMe dështon, RAID 5 kalon në modalitetin e degradimit dhe dështimi i një pajisjeje tjetër ruajtëse mund të bëhet kritik për të gjitha të dhënat. Nëse një disk në grup dështon, kontrolluesi RAID përdor informacionin e barazisë për të rikrijuar të dhënat që mungojnë.
RAID 10 i bazuar në Kingston SSD dhe kontrollorët Broadcom
Pra, RAID 0 na siguron një rritje të dyfishtë të shpejtësisë dhe kohës së aksesit, dhe RAID 1 siguron besueshmëri. Idealisht, ato do të kombinoheshin, dhe këtu RAID 10 (ose 1 + 0) vjen në shpëtim. "Ten" është mbledhur nga katër disqe SATA SSD ose NVMe (maksimumi - 32) dhe nënkupton një grup "pasqyrash", numri i disqeve në të cilat duhet të jetë gjithmonë shumëfish i katër. Të dhënat në këtë grup shkruhen duke përdorur ndarjen e bllokut fiks (si në rastin e RAID 0) dhe shirita midis disqeve, duke shpërndarë kopje nëpër "disqet" në një grup RAID 1. Dhe me aftësinë për të hyrë në grupe të shumta disqesh në në të njëjtën kohë, RAID 10 tregon performancë të lartë.
Meqenëse RAID 10 është i aftë të vendosë të dhëna në disa çifte të pasqyruara, kjo do të thotë se mund të tolerojë dështimin e një disku në një çift. Megjithatë, nëse të dy çiftet e pasqyruara (d.m.th., të katër disqet) dështojnë, do të ndodhë humbja e pashmangshme e të dhënave. Si rezultat, ne kemi gjithashtu tolerancë dhe besueshmëri të mirë ndaj gabimeve. Por mbani në mend se, si RAID 1, grupi i nivelit të dhjetë përdor vetëm gjysmën e kapacitetit total, dhe për këtë arsye është një zgjidhje e shtrenjtë. Dhe gjithashtu e vështirë për t'u vendosur.
RAID 10 është i përshtatshëm për përdorim me depo të dhënash që kërkojnë 100% tepricë të grupeve të diskut të pasqyruar, si dhe rritje të performancës hyrëse/dalëse të RAID 0. Është zgjidhja më e mirë për bazat e të dhënave me madhësi mesatare ose çdo mjedis që kërkon tolerancë më të lartë ndaj gabimeve sesa RAID 5.
RAID 50 i bazuar në Kingston SSD dhe kontrollorët Broadcom
Një grup i kombinuar i ngjashëm me RAID të nivelit 5, i cili është një grup i nivelit 50 i ndërtuar nga grupet e nivelit 5. Si më parë, qëllimi kryesor i këtij grupi është të arrijë dyfishimin e performancës duke ruajtur besueshmërinë e të dhënave në grupet RAID XNUMX. Në të njëjtën kohë, RAID XNUMX siguron performancë të përmirësuar të shkrimit dhe mbrojtje më të mirë të të dhënave sesa standardi RAID XNUMX në rast të dështimit të diskut , dhe është gjithashtu i aftë për rikuperim më të shpejtë në rast të dështimit të një prej disqeve.
Grupi i disqeve RAID 50 ndan të dhënat në blloqe më të vogla dhe më pas i zhvesh ato në çdo grup RAID 5. Grupi i disqeve RAID 5 gjithashtu ndan të dhënat në blloqe më të vogla, llogarit paritetin, kryen një operacion logjik OSE në blloqe dhe më pas kryen operacionet e shkrimit dhe paritetit të bllokut të të dhënave për secilin disk në grupin e diskut.
Dhe ndërsa performanca degradohet në mënyrë të pashmangshme nëse njëra nga disqet dështon, nuk është aq e rëndësishme sa në një grup RAID 5, pasi një dështim prek vetëm njërin nga grupet, duke e lënë tjetrin plotësisht funksional. Në fakt, RAID 50 mund të mbijetojë deri në tetë dështime të disqeve HDD/SSD/NVMe nëse çdo "disk" i dështuar është në një grup të veçantë RAID 5.
RAID 50 përdoret më së miri për aplikacione që kërkojnë besueshmëri të lartë dhe duhet të përpunojnë një numër të madh kërkesash duke ruajtur ritme të larta të transferimit të të dhënave dhe kosto më të ulëta të diskut se RAID 10. Megjithatë, meqenëse kërkohen një minimum prej gjashtë disqesh për të vendosur një grup RAID 50 , kostoja nuk përjashtohet plotësisht si faktor. Një disavantazh i RAID 50 është se, si RAID 5, ai ka nevojë për një kontrollues kompleks: si p.sh. në artikullin e fundit nga Broadcom.
Vlen gjithashtu të përmendet se RAID 50 ka më pak përdorim të hapësirës në disk sesa RAID 5 për shkak të shpërndarjes së kapacitetit për të mbajtur të dhënat e barazisë. Megjithatë, ai ka ende hapësirë më të përdorshme se nivelet e tjera RAID, veçanërisht ato që përdorin pasqyrim. Me një kërkesë minimale prej gjashtë disqesh, RAID 50 mund të jetë një opsion i kushtueshëm, por hapësira shtesë në disk justifikon koston duke mbrojtur të dhënat e korporatës. Ky lloj grupi rekomandohet për të dhëna që kërkojnë besueshmëri të lartë të ruajtjes, norma të larta kërkesash, shpejtësi të larta transferimi dhe kapacitet të lartë ruajtjeje.
RAID 6 dhe RAID 60: as ne nuk i kemi harruar
Meqenëse kemi folur për grupe të niveleve të pestë dhe të pesëdhjetë, do të ishte mëkat të mos përmendim lloje të tilla të organizimit të grupeve si RAID 6 dhe RAID 60.
Performanca e RAID 6 është e ngjashme me RAID 5, por këtu të paktën dy disqe u jepet barazi, gjë që lejon grupin të mbijetojë pas dështimit të dy disqeve pa humbur të dhëna (në RAID 5, kjo situatë është shumë e padëshirueshme). Kjo rezulton në besueshmëri më të lartë. Përndryshe, gjithçka është e njëjtë si në grupin e nivelit të pestë: në rast të dështimit të një ose dy disqeve, kontrolluesi RAID përdor blloqe barazie për të rikrijuar të gjithë informacionin që mungon. Nëse dy disqe dështojnë, rikuperimi nuk ndodh njëkohësisht: së pari, disku i parë ringjallet, pastaj i dyti. Kështu, kryhen dy operacione të rikuperimit të të dhënave.
Është e lehtë të merret me mend se nëse RAID 50 është një grup i nivelit 60 të grupeve të nivelit 6, atëherë RAID 50 është një grup i nivelit 8 i grupeve të nivelit 16 për të cilin sapo folëm. Kjo do të thotë, ky organizim i ruajtjes RAID ju lejon të mbijetoni humbjen e dy SSD-ve në secilin grup disqet RAID XNUMX. Parimi i funksionimit është i ngjashëm me atë për të cilin folëm në seksionin RAID XNUMX, por numri i dështimeve që një grupi i nivelit XNUMX mund të përballojë rritet nga XNUMX në XNUMX disqe. Në mënyrë tipike, grupe të tilla përdoren për shërbimin online të klientit, gjë që kërkon tolerancë të lartë ndaj gabimeve.
Duke përmbledhur:
Megjithëse pasqyrimi ofron më shumë tolerancë ndaj gabimeve sesa RAID 50/60, ai gjithashtu kërkon shumë më shumë hapësirë. Meqenëse sasia e të dhënave është dyfishuar, në fakt ju merrni vetëm 50% të kapacitetit total të disqeve të instaluar në server për regjistrimin dhe ruajtjen e informacionit. Zgjedhja midis RAID 50/60 dhe RAID 10 ka shumë të ngjarë të varet nga buxhetet e disponueshme, kapaciteti i serverit dhe nevojat tuaja për mbrojtjen e të dhënave. Për më tepër, kostoja del në pah kur flasim për zgjidhjet SSD (si të klasës së korporatës ashtu edhe të konsumatorit).
Po aq e rëndësishme, ne tani e dimë me siguri se RAID i bazuar në SSD është një zgjidhje plotësisht e sigurt dhe një praktikë normale për biznesin e sotëm. Si pjesë e përdorimit në shtëpi, ekziston gjithashtu një arsye për të kaluar në NVMe, nëse buxhetet lejojnë. Dhe nëse keni ende një pyetje, pse është e nevojshme e gjithë kjo, kthehuni në fillim të artikullit - ne i jemi përgjigjur tashmë në detaje.
Ky artikull u përgatit me mbështetjen e kolegëve tanë në Broadcom, të cilët u ofrojnë kontrollorët e tyre inxhinierëve të Kingston për testim me disqet SATA/SAS/NVMe të klasit të ndërmarrjes. Falë kësaj simbioze miqësore, klientët nuk duhet të dyshojnë në besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e disqeve Kingston me kontrollorët HBA dhe RAID nga prodhimi. .
Më shumë informacion rreth produkteve Kingston mund të gjeni në kompania.
Burimi: www.habr.com