Përshëndetje Habr! Në këtë material do të flasim nëse ia vlen të organizojmë RAID-Arrays me zgjidhje SSD SATA dhe NVMe SSD, dhe nëse nga kjo do të ketë ndonjë përfitim të rëndësishëm? Ne vendosëm të shkrijmë këtë çështje duke shqyrtuar llojet dhe tipet e kontrollorëve që e bëjnë të mundur këtë, si dhe fushat e aplikimit të këtyre konfigurimeve.
Pa dyshim, secili prej nesh e ka dĂ«gjuar ndonjĂ«herĂ« terma si âRAIDâ, âRAID-arrayâ, âRAID-controllerâ, por ndoshta nuk iu kemi kushtuar rĂ«ndĂ«si tĂ« madhe, sepse pĂ«r njĂ« pĂ«rdorues tĂ« zakonshĂ«m PC-tĂ« ndoshta nuk kemi interes. MegjithatĂ«, tĂ« gjithĂ« dĂ«shirojnĂ« shpejtĂ«si tĂ« lartĂ« nga ruajtĂ«sit e brendshĂ«m dhe besueshmĂ«ri tĂ« lartĂ« nĂ« punĂ«n e tyre. Pas gjithçkaje, pavarĂ«sisht se sa e fuqishme Ă«shtĂ« pajisja e kompjuterit, shpejtĂ«sia e punĂ«s sĂ« ruajtĂ«sit bĂ«het pika e ngushtĂ«, kur flasim pĂ«r performancĂ«n totale tĂ« PC-sĂ« dhe serverit.
Ky ishte rasti deri nĂ« momentin kur zgjidhjet tradicionale HDD u zĂ«vendĂ«suan me SSD moderne NVMe me kapacitet krahasues prej 1 TB dhe mĂ« shumĂ«. Dhe nĂ«se mĂ« parĂ« PC-tĂ« shpesh kishin kombinimin e SATA SSD + disa HDD tĂ« mĂ«dhenj, sot ato po zĂ«vendĂ«sohen nga njĂ« zgjidhje tjetĂ«r â NVMe SSD + disa SATA SSD tĂ« mĂ«dhenj. Kur flasim pĂ«r serverĂ«t korporativĂ« dhe âcloudâ-et, shumĂ« tashmĂ« janĂ« transferuar me sukses nĂ« SATA SSD, thjesht sepse ato janĂ« mĂ« tĂ« shpejtĂ« se âgratĂ«â e zakonshme dhe janĂ« nĂ« gjendje tĂ« pĂ«rpunojnĂ« mĂ« shumĂ« operacione hyrjeje/daljeje njĂ«kohĂ«sisht.
MegjithatĂ«, qĂ«ndrueshmĂ«ria e sistemit Ă«shtĂ« akoma nĂ« njĂ« nivel mjaft tĂ« ulĂ«t: ne nuk mund tĂ« parashikojmĂ« si nĂ« âBetejĂ«n e EkstrasensorĂ«veâ me saktĂ«si madje as deri nĂ« njĂ« javĂ«, kur njĂ« ruajtĂ«s tĂ« caktuar solid do tĂ« ndalojĂ« sĂ« ekzistuari. Dhe nĂ«se HDD âvdesinâ gradualisht, duke na lejuar tĂ« kapim simptomat dhe tĂ« marrim masa, atĂ«herĂ« SSD âvdesinâ menjĂ«herĂ« dhe pa paralajmĂ«rim. Tani Ă«shtĂ« koha pĂ«r t'u thelluar, pse na nevojitet gjith ŃŃĐŸ? A ia vlen tĂ« organizojmĂ« RAID-Arrays me zgjidhje SSD SATA dhe NVMe SSD, dhe do tĂ« ketĂ« ndonjĂ« pĂ«rfitim tĂ« rĂ«ndĂ«sishĂ«m?
Pse nevojitet RAID-array?
Fjala "masiv" nĂ«nkupton se pĂ«r tĂ« krijuar atĂ«, pĂ«rdoren disa ruajtĂ«s (HDD dhe SSD), tĂ« cilat bashkohen pĂ«rmes njĂ« kontrolluesi RAID dhe njihen nga OS si njĂ« njĂ«si e vetme pĂ«r ruajtjen e tĂ« dhĂ«nave. QĂ«llimi kryesor qĂ« lejojnĂ« tĂ« zgjidhin masivĂ«t RAID Ă«shtĂ« minimizimi i kohĂ«s sĂ« qasjes nĂ« tĂ« dhĂ«na, pĂ«rmirĂ«simi i shpejtĂ«sisĂ« sĂ« leximit/shkrimit dhe besueshmĂ«risĂ«, e cila arrihet falĂ« mundĂ«sisĂ« pĂ«r rikuperim tĂ« shpejtĂ« nĂ« rast dĂ«shtimi. PĂ«r ta thĂ«nĂ« hapur, pĂ«r backup-in e shtĂ«pisĂ«, pĂ«rdorimi i RAID-it nuk Ă«shtĂ« domosdoshmĂ«risht i nevojshĂ«m. Por, nĂ«se keni njĂ« server shtĂ«pie, tĂ« cilit i nevojitet akses i vazhdueshĂ«m 24/7 â kjo Ă«shtĂ« njĂ« tjetĂ«r çështje.
Ekziston mbi njĂ« dhjetĂ«ra nivele masivash RAID, secili prej tĂ« cilĂ«ve dallon nga numri i ruajtĂ«sve tĂ« pĂ«rdorur dhe ka pĂ«rparĂ«sitĂ« dhe disavantazhet e tij: pĂ«r shembull, RAID 0 lejon tĂ« marrim performancĂ« tĂ« lartĂ« pa besueshmĂ«ri, RAID 1 mundĂ«son pasqyrimin automatik tĂ« tĂ« dhĂ«nave pa rritje tĂ« shpejtĂ«sisĂ«, ndĂ«rsa RAID 10 kombinon mundĂ«sitĂ« e pĂ«rmendura mĂ« parĂ«. RAID 0 dhe 1 janĂ« mĂ« tĂ« thjeshtat (pĂ«r shkak se nuk kĂ«rkojnĂ« llogaritje programore) dhe, si pasojĂ«, â mĂ« tĂ« popullarizuarit. NĂ« fund, zgjedhja pĂ«r njĂ« nivel tĂ« caktuar RAID varet nga detyrat qĂ« i ngarkohen masivit tĂ« disqeve dhe mundĂ«sitĂ« e kontrolluesit RAID.
RAID shtëpiak dhe korporativ: çfarë ndryshimi ka?
Baza e çdo biznesi modern janĂ« sasi tĂ« mĂ«dha tĂ« dhĂ«nash, tĂ« cilat duhet tĂ« ruhen nĂ« mĂ«nyrĂ« tĂ« besueshme nĂ« serverat e kompanive. PĂ«r mĂ« tepĂ«r, siç e pĂ«rmendĂ«m mĂ« parĂ«, duhet tĂ« sigurohet akses i vazhdueshĂ«m 24/7. ĂshtĂ« e qartĂ« se, pĂ«rveç 'harduerit', pjesa software Ă«shtĂ« gjithashtu e rĂ«ndĂ«sishme, por nĂ« kĂ«tĂ« rast po flasim pĂ«r pajisjet qĂ« sigurojnĂ« ruajtjen dhe pĂ«rpunimin e informacionit. AsnjĂ« softuer nuk do ta shpĂ«tojĂ« kompaninĂ« nga falimentimi, nĂ«se pajisjet "harduerike" nuk pĂ«rputhen me detyrat e ngarkuara.
Për këto detyra, çdo prodhues i "harduerit" ofron atë që quhet pajisje korporative. Në Kingston, kjo janë zgjidhje të fuqishme të ngurtë në formën e modeleve SATA dhe , si modelet NVMe DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe dhe DCP-1000 PCI-e, të gjitha të dizajnuara për përdorim në Qendrat e Të Dhënave dhe superkompjuterët. Grumbujt e këtyre disqeve përdoren zakonisht së bashku me kontrollet harduerike.
Për tregun e konsumatorëve (domethënë për PC-të e shtëpisë dhe serverët NAS), model janë në dispozicion si NVMe PCIe, por në këtë rast nuk është e nevojshme të blini një kontrollor harduerik. Mjafton të përdorni atë të integruar në pllakatën e nënës së PC-së ose serverit NAS, nëse natyrisht nuk planifikoni të ndërroni një server shtëpie për detyra të pazakonta (siç është krijimi i një hostingu të vogël shtëpiak për miqtë, për shembull). Për më tepër, grumbujt RAID të shtëpisë, zakonisht, nuk parashikojnë një numër të madh disqesh, duke u kufizuar në dy, katër dhe tetë pajisje (zakonisht SATA).
Llojet dhe tipe të kontrollorëve RAID
Ekzistojnë tre lloje kontrollesh RAID, të bazuara në parimet e realizimit të grumbujve RAID:
1. Programore, ku menaxhimi i grumbullit i bie CPU-së dhe DRAM (domethënë ekzekutimi i kodit programor ndodh në procesor).
2. Të integruar, domethënë të ndërtuar në pllakat e nënës së PC-së ose serverëve NAS.
3. Harduerike (modulare), që janë karta të shpejta zgjatimi për portet PCI/PCIe të pllakatave sistemike.
Cila është dallimi kryesor midis tyre? Kontrollorët RAID programorë janë më të varfër në performancë dhe qëndrushmëri se ata të integruar dhe harduerikë, por nuk kërkojnë asnjë pajisje speciale për të funksionuar. Megjithatë, është e rëndësishme të siguroheni që procesori i sistemit pritës është mjaft i fuqishëm për të drejtuar softuerin RAID, pa ndikuar negativisht në performancën e aplikacioneve që gjithashtu funksionojnë në pritës. Kontrollorët e integruar, zakonisht, përfshijnë cache të vetin dhe përdorin disa burime të CPU.
Këto pajisje hardware kanë memorie të integruar dhe një procesor të brendshëm për ekzekutimin e algoritmeve softuerike. Ata zakonisht lejojnë realizimin e të gjitha llojeve të niveleve RAID dhe mbështesin disa lloje pajisjesh të magazinimit njëherazi. Për shembull, për kontrollet moderne harduerike të kompanisë Broadcom, është e mundur të lidhen njëkohësisht pajisje SATA, SAS dhe NVMe, duke shmangur nevojën për të ndërruar kontrollin gjatë azhurnimeve të serverëve: në veçanti, kur kaloni nga SATA SSD në NVMe SSD, nuk do të jetë e nevojshme të ndërroni kontrolluesit.
Në fakt, në këtë pikë ne arritëm te tipologjia e vetë kontrollorëve. Nëse ka kontrollorë me tre modu, duhet të ketë edhe disa të tjerë? Në këtë rast, përgjigjja do të jetë pozitive. Në varësi të funksioneve dhe mundësive, kontrollet RAID mund të ndahet në disa lloje:
1. Kontrollorë të zakonshëm me funksion RAID
Në të gjithë hierarkinë, ky është kontrollori më i thjeshtë, i cili lejon bashkimin e HDD dhe SSD në nivele RAID "0", "1" ose "0+1". Kjo realizohet në mënyrë programore në nivelin e firmware-it. Megjithatë, këto pajisje shumë mund të mos rekomandohen për përdorim në sektorin korporativ, pasi ato nuk kanë memorie të përkohshme dhe nuk mbështesin nivelet RAID "5", "3" etj. Por ato janë të përshtatshme për një server shtëpiak në nivel fillestar.
2. Kontrollorë që punojnë në çift me kontrollorë të tjerë RAID
Ky lloj kontrollori mund të funksionojë në çift me kontrollorët e integruar të pllakave nënë. Kjo realizohet sipas parimit të mëposhtëm: kontrollori i RAID-it diskret merr përsipër zgjidhjen e detyrave "logjike", ndërsa ai i integruar merret me funksionet e transferimit të të dhënave midis pajisjeve të magazinimit. Por ka një nuancë: puna paralele e këtyre kontrollorëve është e mundur vetëm në pllaka nënë të pajtueshme, që do të thotë se fusha e tyre e aplikimit ngushtohet ndjeshëm.
3. Kontrollorët RAID të pavarur
Këto zgjidhje diskrete përmbajnë të gjithë çipat e nevojshëm për të punuar me serverët e klasës korporative, duke pasur një BIOS të vet, memorie të përkohshme dhe një procesor për korrigjimin e shpejtë të gabimeve dhe llogaritjen e kontrolleve të shifrave. Për më tepër, ata përmbushin standardet e larta të besueshmërisë në procesin e prodhimit dhe kanë module të kujdesshëm të memories.
4. Kontrollorë RAID të jashtëm
Nuk Ă«shtĂ« e vĂ«shtirĂ« tĂ« kuptohet se tĂ« gjithĂ« kontrollet e pĂ«rmendura mĂ« lart janĂ« tĂ« brendshme dhe marrin energji pĂ«rmes lidhĂ«sit PCIe tĂ« pllakĂ«s amĂ«. ĂfarĂ« do tĂ« thotĂ« kjo? Do tĂ« thotĂ« se dĂ«shtimi i pllakĂ«s amĂ« mund tĂ« sjellĂ« gabime nĂ« funksionimin e RAID-it dhe humbje tĂ« tĂ« dhĂ«nave. Kontrolluesit e jashtĂ«m, nga ana tjetĂ«r, e shmangin kĂ«tĂ« keqkuptim, pasi vendosen nĂ« njĂ« kasĂ« tĂ« veçantĂ« me njĂ« bllok tĂ« pavarur energjie. NĂ« aspektin e besueshmĂ«risĂ«, kĂ«ta kontrolues ofrojnĂ« nivelin mĂ« tĂ« lartĂ« tĂ« ruajtjes sĂ« tĂ« dhĂ«nave.
, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell dhe Cisco janë disa nga kompanitë që ofrojnë kontrolues RAID harduerike në këtë kohë.
Modet e funksionimit të kontroluesve RAID SAS/SATA/NVMe
Detyra kryesore e kontrolluesve HBA dhe RAID me tri moda (ose kontroluesit me funksionin Tri-Mode) është krijimi i RAID harduerik në bazë të NVMe. Kompania Broadcom për këtë ka kontroluesit e serisë 9400: për shembull, . Ai përket tipit të pavarur të kontroluesve RAID, ka katër lidhje SFF-8643 dhe, falë mbështetjes Tri-Mode, lejon lidhjen e disqeve SATA/SAS dhe NVMe njëkohësisht. Gjithashtu, është një nga kontroluesit më efikas në treg (consumohet vetëm 17 Watt energji, me më pak se 1,1 Watt në secilën nga 16 portet).
Interfacing pĂ«rmban PCI Express x8 versioni 3.1, i cili lejon realizimin e njĂ« kapaciteti deri nĂ« 64 Gbit/s (nĂ« vitin 2020 pritet shfaqja e kontroluesve pĂ«r PCI Express 4.0). NĂ« themel tĂ« kontroluesit 16-port Ă«shtĂ« njĂ« çip dy-bĂ«rthamor dhe 72-bit DDR4-2133 SDRAM (4 GB), si dhe implementohet mundĂ«sia e lidhjes deri nĂ« 240 disqe SATA/SAS, ose deri nĂ« 24 pajisje NVMe. NĂ« lidhje me organizimin e RAID-it, mbĂ«shteten nivelet â0â, â1â, â5â dhe â6â, si dhe â10â, â50â dhe â60â. Me kĂ«tĂ« rast, memoria e kontrolluesve tĂ« tjerĂ« nĂ« serinĂ« 9400 Ă«shtĂ« e mbrojtur nga ndĂ«rprerjet e tensionit me njĂ« modulum shtesĂ« CacheVault CVPM05.
The three-mode technology is based on the SerDes data conversion function: transforming the serial data representation in SAS/SATA interfaces into a parallel form in PCIe NVMe and vice versa. This means that the controller synchronizes speeds and protocols to seamlessly work with any of the three types of storage devices. This provides a continuous way to scale data center infrastructure: users can utilize NVMe without significant changes to other system configurations.
However, when planning configurations with NVMe drives, it is important to consider that NVMe solutions use 4 PCIe lanes for connectivity, which means each drive utilizes all the lanes of the SFF-8643 ports. Consequently, only four NVMe drives can be directly connected to the MegaRAID 9460-16i controller. Alternatively, one could limit it to two NVMe solutions while simultaneously connecting eight SAS drives (see the connection diagram below).
The diagram shows the use of port '0' (C0 / Connector 0) and port '1' for NVMe connections, as well as ports '2' and '3' for SAS connections. This arrangement can be adjusted in reverse, but each x4 NVMe drive must be connected using adjacent lanes. The controller modes are set through the StorCLI configuration utilities or the Human Interface Infrastructure (HII), which operates in a UEFI environment.
The default mode is the 'PD64' profile (supporting only SAS / SATA). As mentioned above, there are a total of three profiles: 'SAS/SATA only mode' (PD240 / PD64 / PD 16), 'NVMe only mode' (PCIe4), and mixed mode, where all types of drives can operate: 'PD64-PCIe4' (supporting 64 physical and virtual disks with 4 NVMe drives). In mixed mode, the set profile value should be as follows â 'ProfileID=13'. Interestingly, the chosen profile is retained as the primary one and is not reset even when reverting to factory settings via the Set Factory Defaults command. It can only be changed manually.
Is it worth creating a RAID array on SSDs?
Kështu, ne tashmë e kuptuam se RAID array është çelësi për performancën e lartë. Por a vlen të krijosh një RAID nga disqe të gjendjes solide për përdorim në shtëpi dhe në kompani? Shumë skeptikë thonë se rritja në shpejtësi nuk është aq e dukshme sa për të investuar në disqe NVMe. Por a është kështu në të vërtetë? Ndonjëherë, ndoshta jo. Kufizimi më i madh për përdorimin e SSD-ve në RAID (si në kushtet e shtëpisë ashtu edhe në nivelin korporativ) mund të jetë çmimi. Siç e di çdo njeri, kostoja për gigabajt hapësirë te HDD është ndjeshëm më e lirë.
Lidhja e disa
Organizimi i një RAID 0 të zakonshëm me dy SSD, ku përdoret metoda e ndarjes së të dhënave në blloqe fikse dhe shkëmbimi i tyre midis depove të vetë SSD-ve, do të çojë në dyfishimin e performancës (nëse krahasohet me shpejtësitë që ofron një SSD). Në këtë rast, një array RAID 0 me katër disqe SSD do të ishte katër herë më i shpejtë se SSD më i ngadalshëm në array (në varësi të kufizimit të kapasitetit në nivelin e kontrollit të RAID-it SSD).
Duke u bazuar në aritmetikën e thjeshtë, SATA SSD është rreth 3 herë më i shpejtë se HDD tradicional SATA. Zgjidhjet NVMe janë edhe më efektive - deri në 10 herë e më shumë. Me kusht që dy disqet e ngurtë në RAID-in e nivelit zero të tregojnë dyfishimin e performancës, duke e rritur atë me 50%, dy SATA SSD do të jenë 6 herë më të shpejtë, ndërsa dy NVMe SSD do të jenë 20 herë më të shpejtë. Në veçanti, një kuti Kingston KC2000 NVMe PCIe mund të arrijë shpejtësi të leximit dhe shkruarjes deri në 3200 MB/s, e cila në formatin RAID 0 merr një shpejtësi mbresëlënëse prej 6 GB/s. Gjithashtu shpejtësia e leximit/shkruarjes për blloqe të rastësishme me madhësi 4 KB kalon nga 350,000 IOPS në 700,000 IOPS. Por... në të njëjtën kohë, RAID-i
NĂ« kushtet e shtĂ«pisĂ«, mund tĂ« thuhet se tepĂ«rtia e ruajtjes zakonisht nuk kĂ«rkohet, prandaj konfigurimi mĂ« i pĂ«rshtatshĂ«m RAID pĂ«r SSD Ă«shtĂ« me tĂ« vĂ«rtetĂ« RAID 0. Ky Ă«shtĂ« njĂ« mĂ«nyrĂ« e besueshme pĂ«r tĂ« arritur njĂ« rritje tĂ« konsiderueshme tĂ« performancĂ«s si njĂ« alternativĂ« ndaj pĂ«rdorimit tĂ« teknologjive tĂ« tilla si dyskĂ«t solide bazuar nĂ« Intel Optane. Si do tĂ« performojnĂ« zgjidhjet SSD nĂ« tipet mĂ« tĂ« njohura RAID (â1â, â5â, â10â, â50â) - do tĂ« flasim nĂ« materialin tonĂ« tĂ« ardhshĂ«m.
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 shtesë rreth produkteve Kingston mund të gjenden të kompanisë.
Burimi: habr.com
