В
ทำไมคุณถึงต้องการ RAID บน SSD
ข้อได้เปรียบของอาร์เรย์จัดเก็บข้อมูลที่ใช้ SSD เหนืออาร์เรย์จัดเก็บข้อมูล HDD ได้แก่ เวลาในการเข้าถึงข้อมูลบนไดรฟ์ที่เร็วกว่าและประสิทธิภาพการอ่าน/เขียนที่เหนือกว่า อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพ RAID บน SSD ในอุดมคตินั้นต้องการการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดของโปรเซสเซอร์ แคช ซอฟต์แวร์ และฮาร์ดแวร์ เมื่อปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ทำงานร่วมกันอย่างสมบูรณ์ SSD RAID จะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการกำหนดค่าที่เทียบเคียงได้อย่างมากโดยใช้ HDD แบบเดิม
SSD ทั่วไปใช้พลังงานน้อยกว่า HDD ดังนั้นเมื่อคุณรวม SSD จำนวนมากในอาร์เรย์ RAID การประหยัดพลังงานเมื่อเทียบกับอาร์เรย์ HDD RAID ยังสามารถส่งผลให้ต้นทุนด้านพลังงานขององค์กรลดลงอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม SSD RAID มีข้อจำกัดและข้อเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งราคาต่อพื้นที่กิกะไบต์ที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับฮาร์ดไดรฟ์ที่มีความจุใกล้เคียงกัน และเวลาระหว่างความล้มเหลวของหน่วยความจำแฟลชจะถูกจำกัดไว้ที่จำนวนรอบการเขียนซ้ำที่แน่นอน นั่นคือไดรฟ์ SSD มีอายุการใช้งานที่แน่นอนซึ่งขึ้นอยู่กับการใช้งาน: ยิ่งมีการเขียนทับข้อมูลมากเท่าไหร่ไดรฟ์ก็จะยิ่งล้มเหลวเร็วขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน SSD สำหรับองค์กรมีอายุการใช้งานที่เหมาะสมเทียบเท่ากับฮาร์ดไดรฟ์เชิงกล
Kingston SSD ใช้งานในโหมด RAID ร่วมกับตัวควบคุม Broadcom ได้อย่างไร
ในยุคแรกๆ ของ SSD การออกแบบ RAID มีความแตกต่างมากมาย รวมถึงเนื่องจากการใช้ HDD ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดน้อยลง ไดรฟ์โซลิดสเตตมีความน่าเชื่อถือมากกว่าดิสก์แม่เหล็ก อย่างที่เราทราบ ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในโซลูชัน SSD ดังนั้นความเสียหายทางกลจึงลดลงเหลือศูนย์ ความล้มเหลวของไดรฟ์โซลิดสเทตเนื่องจากไฟกระชากก็ไม่น่าเป็นไปได้เช่นกัน เนื่องจากในระดับพีซีที่บ้านและเซิร์ฟเวอร์ใด ๆ UPS เครื่องป้องกันไฟกระชาก และแม้กระทั่งแหล่งจ่ายไฟจะปกป้องคุณ
ในขณะเดียวกันไดรฟ์โซลิดสเทตก็มีข้อดีอีกอย่างที่สำคัญ: แม้ว่าเซลล์หน่วยความจำจะเสื่อมสภาพสำหรับการเขียน แต่ก็ยังสามารถอ่านข้อมูลได้ แต่ถ้าดิสก์แม่เหล็กเสียหายอนิจจา
ทุกวันนี้ เป็นเรื่องปกติที่จะใช้โซลูชัน SSD ในอาร์เรย์ RAID ในระดับต่างๆ สิ่งสำคัญคือการเลือก SSD ที่เหมาะสมซึ่งมีเวลาแฝงน้อยที่สุด และตามหลักการแล้ว ให้ใช้ SSD ของผู้ผลิตรายเดียวกันและรุ่นเดียวกัน เพื่อที่คุณจะได้ไม่ต้องลงเอยด้วยไดรฟ์ที่ผสมกันซึ่งรองรับโหลดประเภทต่างๆ และสร้างขึ้นบนพื้นฐานของหน่วยความจำ คอนโทรลเลอร์ และเทคโนโลยีอื่นๆ ประเภทต่างๆ นั่นคือ หากเราตัดสินใจซื้อ NVMe SSD สี่หรือ 16 ตัวจาก Kingston เพื่อสร้างอาร์เรย์ RAID จะดีกว่าหากทั้งหมดมาจากซีรีส์และรุ่นเดียวกัน
โดยวิธีการใน
เราวิเคราะห์การทำงานของ SSD Kingston ในประเภท RAID ที่ได้รับความนิยมสูงสุด - “1”, “5”, “10”, “50”
ดังนั้นระดับ RAID "ศูนย์" จึงไม่ได้ให้ข้อมูลซ้ำซ้อน แต่จะเพิ่มประสิทธิภาพเท่านั้น RAID 0 ไม่ได้ให้การปกป้องข้อมูลใดๆ เลย ดังนั้นเราจะไม่พิจารณาสิ่งนี้ภายในกลุ่มองค์กร ในทางกลับกัน RAID 1 มอบความซ้ำซ้อนเต็มรูปแบบแต่เพิ่มประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดังนั้นควรพิจารณาหากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นไม่ใช่ข้อพิจารณาหลักเมื่อสร้างอาร์เรย์ SSD RAID
RAID 1 ใช้ SSD ของ Kingston และตัวควบคุม Broadcom
ดังนั้น อาร์เรย์ RAID ระดับแรกซึ่งใช้คอนโทรลเลอร์ Broadcom MegaRAID 9460-16i จึงรวมไดรฟ์ Kingston ตั้งแต่สองถึง 32 ตัว ซึ่งเป็นสำเนาของกันและกัน และมอบระบบสำรองที่สมบูรณ์ หากเมื่อใช้ HDD แบบดั้งเดิม ความเร็วในการเขียนและอ่านข้อมูลยังคงอยู่ในระดับของ HDD นี้ ดังนั้นการใช้โซลูชัน NVMe SSD เราจะได้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า โดยเฉพาะในเรื่องของเวลาในการเข้าถึงข้อมูล ตัวอย่างเช่น ด้วย Kingston DC1000M U.2 NVMe SSD สองตัวในเซิร์ฟเวอร์ RAID 1 เราได้รับ IOPS การอ่านแบบสุ่ม 350 และ IOPS การเขียน 000
ในแง่ของความเร็วในการอ่านตามลำดับผลลัพธ์จะตรงกับลักษณะของไดรฟ์ - 3200 MB / s แต่เนื่องจาก NVMe SSD ทั้งสองอยู่ในสภาพที่ใช้งานได้ จึงสามารถอ่านข้อมูลจากพวกมันได้ในเวลาเดียวกัน ซึ่งทำให้การอ่านค่อนข้างเร็ว แต่ความเร็วในการเขียน (อ้างว่าเป็น 2000 MB / s) จะช้าลงเนื่องจากการดำเนินการเขียนแต่ละครั้งจะดำเนินการสองครั้ง
RAID 1 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับฐานข้อมูลขนาดเล็กหรือสภาพแวดล้อมอื่นๆ ที่ต้องการความทนทานต่อข้อผิดพลาดแต่มีความจุต่ำ การมิเรอร์ของไดรฟ์มีประโยชน์อย่างยิ่งในสถานการณ์การกู้คืนจากความเสียหาย (ประสิทธิภาพลดลงเล็กน้อย) เนื่องจากช่วยให้ "กู้คืน" ข้อมูลสำคัญได้ทันทีหากไดรฟ์ตัวใดตัวหนึ่งในอาร์เรย์ล้มเหลว แต่เนื่องจากระดับการป้องกันนี้ต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่มิเรอร์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (100 TB ต้องใช้พื้นที่จัดเก็บ 200 TB) ระบบขององค์กรจำนวนมากจึงใช้ตัวเลือกพื้นที่จัดเก็บที่ประหยัดกว่า: RAID 5 และ RAID 6
RAID 5 ใช้ SSD ของ Kingston และตัวควบคุม Broadcom
ในการจัดระเบียบอาร์เรย์ RAID ระดับที่ห้า เราจำเป็นต้องมีไดรฟ์อย่างน้อยสามตัว ซึ่งเป็นข้อมูลที่มีการแทรกสลับ (เขียนเป็นวงจรไปยังไดรฟ์ทั้งหมดในอาร์เรย์) แต่จะไม่ทำซ้ำ เมื่อจัดระเบียบพวกเขาควรคำนึงถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากแนวคิดเช่น "การตรวจสอบ" (หรือ "ความเท่าเทียมกัน") จะปรากฏขึ้นที่นี่ แนวคิดนี้หมายถึงฟังก์ชัน XOR เชิงพีชคณิตเชิงตรรกะ (หรือเรียกเฉพาะว่า "OR") ซึ่งกำหนดการใช้ไดรฟ์อย่างน้อยสามตัวในอาร์เรย์ (สูงสุด - 32) ในกรณีนี้ ข้อมูลพาริตีจะถูกเขียนไปยัง "ดิสก์" ทั้งหมดในอาร์เรย์
สำหรับอาร์เรย์ Kingston DC500R SATA SSD สี่ตัวที่มีความจุ 3,84 TB แต่ละตัว เรามีพื้นที่ว่าง 11,52 TB และ 3,84 สำหรับเช็คซัม และถ้าคุณรวมไดรฟ์ Kingston DC16M U.1000 NVMe 2 ตัวที่มีความจุ 7,68 TB เข้ากับ RAID ระดับ 115,2 เราจะเรียนรู้ 7,68 TB โดยสูญเสีย 5 TB อย่างที่คุณเห็น ยิ่งไดรฟ์มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ยังดีกว่าเพราะยิ่งมีไดรฟ์ใน RAID 0 มากเท่าใด ประสิทธิภาพการเขียนโดยรวมก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และการอ่านเชิงเส้นจะถึงระดับของ RAID XNUMX
กลุ่มดิสก์ RAID 5 ให้ปริมาณงานสูง (โดยเฉพาะสำหรับไฟล์ขนาดใหญ่) และความซ้ำซ้อนโดยสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด การจัดระเบียบอาร์เรย์ประเภทนี้เหมาะที่สุดสำหรับเครือข่ายที่ดำเนินการอินพุต/เอาต์พุต (I / O) ขนาดเล็กจำนวนมากในเวลาเดียวกัน แต่คุณไม่ควรใช้กับงานที่ต้องใช้การดำเนินการเขียนจำนวนมากสำหรับบล็อกขนาดเล็กหรือขนาดเล็ก
มีข้อแม้อีกประการหนึ่ง: หากไดรฟ์ NVMe อย่างน้อยหนึ่งตัวล้มเหลว RAID 5 จะเข้าสู่โหมดลดประสิทธิภาพ และความล้มเหลวของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลอื่นอาจกลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับข้อมูลทั้งหมด หากไดรฟ์หนึ่งในอาร์เรย์ล้มเหลว คอนโทรลเลอร์ RAID จะใช้ข้อมูลพาริตีเพื่อสร้างข้อมูลที่ขาดหายไปขึ้นมาใหม่
RAID 10 ใช้ SSD ของ Kingston และตัวควบคุม Broadcom
ดังนั้น RAID 0 จึงช่วยให้เรามีความเร็วและเวลาเข้าถึงเพิ่มขึ้นสองเท่า และ RAID 1 ก็ให้ความเชื่อถือได้ เป็นการดีที่จะรวมเข้าด้วยกันและที่นี่ RAID 10 (หรือ 1 + 0) มาช่วย "สิบ" ประกอบขึ้นจากไดรฟ์ SATA SSD หรือ NVMe สี่ตัว (สูงสุด - 32) และหมายถึงอาร์เรย์ของ "มิเรอร์" ซึ่งเป็นจำนวนไดรฟ์ที่ต้องคูณด้วยสี่เสมอ ข้อมูลในอาร์เรย์นี้เขียนโดยใช้การแบ่งพาร์ติชันบล็อกแบบตายตัว (เช่นในกรณีของ RAID 0) และการสตริประหว่างไดรฟ์ กระจายสำเนาไปยัง "ไดรฟ์" ในอาร์เรย์ RAID 1 และด้วยความสามารถในการเข้าถึงไดรฟ์หลายกลุ่มที่ ในเวลาเดียวกัน RAID 10 แสดงประสิทธิภาพสูง
เนื่องจาก RAID 10 มีความสามารถในการสตริปข้อมูลระหว่างคู่ที่ทำมิเรอร์หลายคู่ ซึ่งหมายความว่าสามารถทนต่อความล้มเหลวของไดรฟ์หนึ่งตัวในคู่หนึ่งๆ ได้ อย่างไรก็ตาม หากมิเรอร์ทั้งคู่ (นั่นคือ ไดรฟ์ทั้งสี่) ล้มเหลว ข้อมูลจะสูญหายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เป็นผลให้เราได้รับความทนทานต่อความผิดพลาดและความน่าเชื่อถือที่ดี แต่โปรดจำไว้ว่า เช่นเดียวกับ RAID 1 อาร์เรย์ระดับที่ XNUMX ใช้ความจุเพียงครึ่งหนึ่งของความจุทั้งหมด ดังนั้นจึงเป็นโซลูชันที่มีราคาแพง และยังตั้งค่ายากอีกด้วย
RAID 10 เหมาะสำหรับใช้กับคลังข้อมูลที่ต้องการความซ้ำซ้อน 100% ของกลุ่มดิสก์ที่ทำมิเรอร์ รวมถึงประสิทธิภาพ I/O ที่เพิ่มขึ้นของ RAID 0 เป็นโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับฐานข้อมูลขนาดกลางหรือสภาพแวดล้อมใดๆ ที่ต้องการความทนทานต่อข้อผิดพลาดที่สูงขึ้น มากกว่า RAID 5
RAID 50 ใช้ SSD ของ Kingston และตัวควบคุม Broadcom
อาร์เรย์แบบรวมคล้ายกับระดับ 5 RAID ซึ่งเป็นอาร์เรย์ระดับ 50 ที่สร้างขึ้นจากอาร์เรย์ระดับ 5 เป้าหมายหลักของอาร์เรย์นี้คือเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในขณะที่รักษาความน่าเชื่อถือของข้อมูลในอาร์เรย์ RAID XNUMX ในขณะเดียวกัน RAID XNUMX ยังให้ประสิทธิภาพการเขียนที่ดีขึ้นและการปกป้องข้อมูลที่ดีกว่ามาตรฐาน RAID XNUMX ในกรณีที่ไดรฟ์ล้มเหลว และยังสามารถกู้คืนได้เร็วขึ้นในกรณีที่ไดรฟ์ตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลว
กลุ่มไดรฟ์ RAID 50 จะแบ่งข้อมูลออกเป็นบล็อกเล็ก ๆ แล้วแยกออกเป็นอาร์เรย์ RAID 5 แต่ละกลุ่ม กลุ่มไดรฟ์ RAID 5 จะแบ่งข้อมูลออกเป็นบล็อกเล็ก ๆ คำนวณพาริตี้ ดำเนินการทางตรรกะ OR บนบล็อก จากนั้น ดำเนินการเขียนบล็อกข้อมูลและดำเนินการพาริตี้สำหรับแต่ละดิสก์ในกลุ่มดิสก์
และแม้ว่าประสิทธิภาพจะลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หากไดรฟ์ตัวใดตัวหนึ่งเสีย ก็ไม่ได้สำคัญเท่ากับอาร์เรย์ RAID 5 เนื่องจากความล้มเหลวอย่างหนึ่งจะส่งผลต่ออาร์เรย์ตัวใดตัวหนึ่งเท่านั้น ทำให้อีกตัวทำงานได้อย่างสมบูรณ์ ในความเป็นจริง RAID 50 สามารถทนต่อความล้มเหลวของไดรฟ์ HDD/SSD/NVMe ได้ถึงแปดตัว หาก "ดิสก์" ที่ล้มเหลวแต่ละตัวอยู่ในอาร์เรย์ RAID 5 แยกกัน
RAID 50 เหมาะที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงและต้องประมวลผลคำขอจำนวนมากในขณะที่รักษาอัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงและต้นทุนไดรฟ์ต่ำกว่า RAID 10 อย่างไรก็ตาม เนื่องจากต้องมีไดรฟ์อย่างน้อยหกตัวในการตั้งค่าอาร์เรย์ RAID 50 ค่าใช้จ่ายไม่ได้ถูกแยกออกเป็นปัจจัยหนึ่ง ข้อเสียประการหนึ่งของ RAID 50 ก็คือ เช่นเดียวกับ RAID 5 ที่ต้องใช้ตัวควบคุมที่ซับซ้อน เช่น
นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่า RAID 50 มีการใช้พื้นที่ดิสก์น้อยกว่า RAID 5 เนื่องจากการจัดสรรความจุเพื่อเก็บบันทึกพาริตี้ อย่างไรก็ตาม มันยังมีพื้นที่ใช้งานมากกว่าระดับ RAID อื่นๆ โดยเฉพาะที่ใช้การมิเรอร์ ด้วยความต้องการขั้นต่ำ 50 ไดร์ฟ RAID XNUMX อาจเป็นตัวเลือกที่มีค่าใช้จ่ายสูง แต่พื้นที่ว่างในดิสก์เพิ่มเติมจะคุ้มราคาด้วยการปกป้องข้อมูลองค์กร แนะนำให้ใช้อาร์เรย์ประเภทนี้สำหรับข้อมูลที่ต้องการความน่าเชื่อถือในการจัดเก็บสูง อัตราการร้องขอสูง อัตราการถ่ายโอนสูง และความจุในการจัดเก็บสูง
RAID 6 และ RAID 60: เราก็ไม่ลืมพวกเขาเช่นกัน
เนื่องจากเราได้พูดถึงอาร์เรย์ระดับที่ห้าและห้าสิบแล้ว การไม่พูดถึงการจัดระเบียบอาร์เรย์ประเภทต่างๆ เช่น RAID 6 และ RAID 60 คงเป็นเรื่องบาป
ประสิทธิภาพของ RAID 6 นั้นคล้ายกับ RAID 5 แต่ที่นี่มีไดรฟ์อย่างน้อยสองตัวที่ได้รับพาริตี ซึ่งช่วยให้อาร์เรย์สามารถอยู่รอดจากความล้มเหลวของไดรฟ์สองตัวได้โดยไม่สูญเสียข้อมูล (ใน RAID 5 สถานการณ์นี้เป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง) ส่งผลให้มีความน่าเชื่อถือสูงขึ้น มิฉะนั้น ทุกอย่างจะเหมือนกับในอาร์เรย์ระดับที่ห้า: ในกรณีที่ดิสก์หนึ่งหรือสองดิสก์ล้มเหลว คอนโทรลเลอร์ RAID จะใช้บล็อกพาริตีเพื่อสร้างข้อมูลที่ขาดหายไปทั้งหมดขึ้นมาใหม่ หากไดรฟ์สองตัวล้มเหลว การกู้คืนจะไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน อันดับแรก ไดรฟ์ตัวแรกจะฟื้นคืนชีพ จากนั้นไดรฟ์ตัวที่สอง ดังนั้นจึงมีการดำเนินการกู้คืนข้อมูลสองครั้ง
คาดเดาได้ง่ายว่าถ้า RAID 50 เป็นอาร์เรย์ระดับ 60 ของอาร์เรย์ระดับ 6 ดังนั้น RAID 50 ก็เป็นอาร์เรย์ระดับ 8 ของอาร์เรย์ระดับ 16 ที่เราเพิ่งพูดถึงไป นั่นคือองค์กรของที่เก็บข้อมูล RAID ช่วยให้คุณรอดจากการสูญเสีย SSD สองตัวในแต่ละกลุ่มของไดรฟ์ RAID XNUMX หลักการทำงานคล้ายกับที่เราพูดถึงในส่วน RAID XNUMX แต่จำนวนความล้มเหลวที่ อาร์เรย์ระดับ XNUMX สามารถทนต่อการเติบโตจาก XNUMX เป็น XNUMX ไดรฟ์ โดยปกติแล้ว อาร์เรย์ดังกล่าวจะใช้สำหรับการบริการลูกค้าออนไลน์ ซึ่งต้องมีความทนทานต่อข้อผิดพลาดสูง
สรุป:
แม้ว่าการมิเรอร์จะให้ความทนทานต่อข้อผิดพลาดมากกว่า RAID 50/60 แต่ก็ต้องใช้พื้นที่มากกว่ามากเช่นกัน เนื่องจากจำนวนข้อมูลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า คุณจะได้รับเพียง 50% ของความจุทั้งหมดของไดรฟ์ที่ติดตั้งในเซิร์ฟเวอร์สำหรับการบันทึกและจัดเก็บข้อมูล การเลือกระหว่าง RAID 50/60 และ RAID 10 มักจะขึ้นอยู่กับงบประมาณที่มี ความจุของเซิร์ฟเวอร์ และความต้องการในการปกป้องข้อมูลของคุณ ยิ่งไปกว่านั้น ค่าใช้จ่ายจะมาก่อนเมื่อเราพูดถึงโซลูชัน SSD (ทั้งระดับองค์กรและระดับผู้บริโภค)
ที่สำคัญพอๆ กัน ตอนนี้เรารู้แน่นอนว่า RAID ที่ใช้ SSD เป็นโซลูชันที่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์และเป็นแนวทางปฏิบัติปกติสำหรับธุรกิจในปัจจุบัน ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของการใช้งานที่บ้าน มีเหตุผลที่จะเปลี่ยนไปใช้ NVMe หากมีงบประมาณเพียงพอ และหากคุณยังมีคำถาม เหตุใดจึงจำเป็น กลับไปที่จุดเริ่มต้นของบทความ - เราได้ตอบโดยละเอียดแล้ว
บทความนี้จัดทำขึ้นโดยได้รับการสนับสนุนจากเพื่อนร่วมงานของเราที่ Broadcom ซึ่งมอบคอนโทรลเลอร์ให้กับวิศวกรของ Kingston เพื่อทดสอบกับไดรฟ์ SATA/SAS/NVMe ระดับองค์กร ด้วยความสัมพันธ์ที่เป็นมิตรนี้ ลูกค้าจึงไม่ต้องสงสัยในความน่าเชื่อถือและความเสถียรของไดรฟ์ Kingston ที่มีตัวควบคุม HBA และ RAID จากการผลิต
สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของ Kingston ได้ที่
ที่มา: will.com