- Raid 0
- Raid 1
- Raid 10
- Raid 5
- Raid 50
- Ssd-накопители и цены
- Виды и типы raid-контроллеров
- Выделенные серверы в европе, сша и россии | hostkey
- Домашний и корпоративный raid: в чем разница?
- Зачем нужен raid-массив?
- Методика расчетов необходимого количества дисков
- Особенности выбора твердотельных накопителей (ssd) для серверов и raid-массивов
- Режимы работы raid контроллеров sas/sata/nvme
- Стоит ли создавать raid-массив на ssd?
Raid 0
RAID 0 — это наименее отказоустойчивый и самый быстрый уровень RAID. Информация записывается по блокам на все диски массива одновременно.
Поэтому чем дисков больше, тем больше скорость записи и чтения, но также увеличивается риск потери информации, поскольку при поломке любого из дисков, вы утратите все данные.
Вывод: RAID 0 рекомендовать можно для бюджетных и некритичных задач, которые предполагают у вас наличие актуальной резервной копии, а также времени на восстановление информации.
Raid 1
RAID 1 — наиболее простой тип массивов. Информация дублируется на всех дисках. Чем больше дисков – тем отказоустойчивость выше. По скорости зачастую нет никакой разницы между массивом дисков и одним диском.
Вывод: желательно применять при потребности обеспечения сохранности информации, в массиве достаточно двух одинаковых дисков.
Raid 10
RAID 10 (1 0) — это компромиссный вариант, он наследует достоинства RAID 1 и RAID 0, и не имеет минусов RAID 0. По сути это просто два и больше массивов RAID 0, которые дублируются.
Вывод: более отказоустойчивый и быстрый чем RAID 1 или же RAID 0, но требует большей избыточности, нежели RAID 5 и RAID 50.
Raid 5
RAID 5 — самый распространенный тип массивов. Для него надо три и больше дисков. Он может применять емкость всех дисков, кроме одного. При применении трех дисков, вы сразу получите объем двух.
При поломке одного диска, информация не теряется, но в срочном порядке необходимо заменить вышедший из строя диск, или же сразу установить дополнительный диск, как резервный. Самый экономный тип из отказоустойчивых массивов RAID.
Вывод: можно применять для широкого круга задач, весьма экономичен, общая производительность растет с повышением числа дисков.
Raid 50
RAID 50 — это два (или больше) RAID 5, которые чередуются. Сегодня минимально нужное количество дисков – шесть штук. При этом всегда теряется емкость сразу двух дисков.
Намного производительнее RAID 5. Отказоустойчивость здесь может быть такой же, либо де при выходе по одному диску из каждого массива RAID 5, RAID 50 сможет продолжить нормально работать.
Вывод: оптимальный выбор для крупных и средних систем, повышенная отказоустойчивость, достаточно экономичен.
С главными уровнями RAID разобрались, теперь мы обсудим, на что необходимо обращать внимание во время заказа сервера с возможностью организации RAID-массивов.
Ssd-накопители и цены
В случае если говорить о цене такой опции как RAID во время выбора сервера, необходимо заметить, что цены на установку внешнего RAID, в настоящее время начинаются от 1000 рублей в месяц за обычные модели, а также до 2000 рублей за более солидные контроллеры. Какой именно выбрать контроллер – зависит напрямую от требований к скорости подсистемы диска, и числа дисков в массиве.
Как упоминалось ранее, если вам необходимо только добавить отказоустойчивости серверу, вы переживаете за сохранность информации, и нагрузка на всю дисковую подсистему при этом невысокая, то вполне можно применять встроенный RAID-контроллер, или же программный.
Кроме того, если весь вопрос стоит в скорости подсистемы диска, можно рассмотреть сегодняшнюю альтернативу – так называемые SSD-накопители.
Последние отличаются намного более высокой скоростью чтения или записи, а также большой скоростью доступа к информации. Правда имеют большой минус – высокая цена, при маленьком объеме, и увы без применения RAID, они только помогут выиграть в скорости, но сами по себе не помогут повысить отказоустойчивость.
Виды и типы raid-контроллеров
Существует три вида RAID-контроллеров, основанные на принципах реализации RAID-массивов:
1. Программные, в которых управление массивом ложится на CPU и DRAM (то есть исполнение программного кода происходит на процессоре).
2. Интегрированные, то бишь встроенные в материнские платы ПК или NAS-сервера.
3. Аппаратные (модульные), представляющие собой дискретные платы расширения для разъемов PCI/PCIe системных плат.
В чем их принципиальное отличие друг от друга? Программные RAID-контроллеры уступают интегрированным и аппаратным по производительности и отказоустойчивости, но при этом не требуют специального оборудования для работы. Однако важно убедиться, что процессор хост-системы является достаточно мощным для запуска программного обеспечения RAID, не оказывая негативного влияния на производительность приложений, которые также работают на хосте. Интегрированные контроллеры, как правило, оснащаются собственной кэш-памятью и задействуют некоторое кол-во ресурсов CPU.
А вот аппаратные обладают и собственной кэш-памятью, и встроенным процессором для выполнения программных алгоритмов. Обычно они позволяют реализовать все виды уровней RAID-массивов и поддерживают сразу несколько видов накопителей. Например, к современным аппаратным контроллерам компании Broadcom можно одновременно подключать SATA-, SAS- и NVMe-устройства, что позволяет не менять контроллер при апгрейде серверов: в частности, при переезде с SATA SSD на NVMe SSD контроллеры менять не придется.
Собственно, на этой ноте мы подошли к типологизации самих контроллеров. Если есть трехрежимные, должны быть и какие-то еще? В данном случае ответ на этот вопрос будет утвердительным. В зависимости от функций и возможностей RAID-контроллеры можно поделить на несколько типов:
1. Обыкновенные контроллеры с функцией RAIDВо всей иерархии это самый просто контроллер, который позволяет объединять HDD и SSD в RAID-массивы уровней “0”, “1” или “0 1”. Программно это реализовано на уровне прошивки. Однако, такие устройства вряд ли можно рекомендовать для использования в корпоративном сегменте, ведь у них отсутствует кэш и не поддерживаются массивы уровней “5”, “3” и т.п. А вот для домашнего сервера начального уровня они вполне подойдут.
2. Контроллеры, работающие в паре с другими RAID-контроллерамиЭтот тип контроллеров может работать в паре с интегрированными контроллерами материнских плат. Реализовано это по следующему принципу: дискретный RAID-контроллер берет на себя решение “логических” задач, а встроенный — функции обмена данными между накопителями.
3. Самостоятельные RAID-контроллерыЭти дискретные решения содержат на борту все необходимые чипы для работы с серверами корпоративного класса, обладая собственным BIOS’ом, кэш-памятью и процессором для быстрой коррекции ошибок и вычисления контрольных сумм. К тому же они отвечают высоким стандартам надежности в плане изготовления и обладают высококачественными модулями памяти.
4. Внешние RAID-контроллерыНетрудно догадаться, что все перечисленные выше контроллеры являются внутренними и получают питание через разъем PCIe материнской платы. О чем это говорит? А о том, что выход из строя системной платы может привести к ошибкам в работе RAID-массива и потере данных.
Broadcom, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell и Cisco — это лишь некоторые из компаний, которые предлагают аппаратные RAID-контроллеры в настоящее время.
Выделенные серверы в европе, сша и россии | hostkey
HOSTKEY — динамично развивающаяся с 2007 года компания. Мы оказываем услуги размещения, аренды выделенных серверов (dedicated server) и виртуальных серверов (VPS) в максимально надежных и защищенных дата-центрах России (Москва), Нидерландов (Меппел) и США (Нью-Йорк). Компания управляет более чем 2000 серверами в ЦОД Москвы DataPro, Serverius в Нидерландах и NY1 в Нью-Йорке.Размещение и аренда выделенного сервера
Аренда серверов — это выбор компаний, чьи информационные системы и веб-приложения нуждаются в круглосуточной бесперебойной работе, больших вычислительных ресурсах и объеме диска для хранения и резервирования информации.
Выделенный сервер (dedicated server) для размещения проектов, требующих большого объема трафика, процессорной мощности и дискового пространства. HOSTKEY предлагает в аренду хостинг выделенных серверов на платформах Supermicro, Dell, HP в Москве, Голландии и США под любые задачи.
Арендованный выделенный сервер не устаревает и не нуждается в длительном ремонте: вы всегда получаете замену по первому требованию в течение рабочего дня.
Наши квалифицированные специалисты обеспечивают круглосуточную техническую поддержку выделенных серверов по телефону и почте. Все заботы об обеспечении работоспособности арендованного сервера берут на себя наши сотрудники.Размещение оборудования в ЦОД
Услуга по размещению сервера (colocation) удобна клиентам, которые владеют серверным оборудованием и хотят разместить его в коммерческом ЦОД. Мы предоставляем размещение серверов в надежных дата-центрах уровня Tier3 в России (Москва), в Европе (Голландия / Нидерланды) и в Северной Америке (США).Бонусы от компании HOSTKEY
Наряду с основными задачами аренда выделенного сервера от HOSTKEY решает еще одну — создает все условия для комфортной работы.
Домашний и корпоративный raid: в чем разница?
Основа любого современного бизнеса — большие объемы данных, которые должны надежно храниться на серверах компаний. А еще, как мы уже отмечали выше, к ним должен обеспечиваться постоянный доступ 24/7. Понятное дело, что наравне с “железом” важна и софтверная часть, но в данном случае мы говорим все-таки об оборудовании, которое обеспечивает надежное хранение и обработку информации. Никакой софт не спасет компанию от разорения, если “железное” оснащение не соответствует возложенным на него задачам.
Для этих задач любой производитель “железа” предлагает так называемые корпоративные устройства. У Kingston — это мощные твердотельные решения в лице SATA-моделей Kingston 450R (DC450R) и серии DC500, а также NVMe-моделей DC1000M U.
Для потребительского же рынка (то есть для домашних ПК и NAS-серверов) доступны такие накопители как Kingston KC2000 NVMe PCIe, но в этом случае необязательно покупать аппаратный контроллер. Можно ограничиться встроенным в материнскую плату ПК или NAS-сервера, если вы конечно не планируете самостоятельно собрать домашний сервер для нетипичных задач (завести маленький домашний хостинг для друзей, к примеру).
Зачем нужен raid-массив?
Само слово “массив” уже подразумевает то, что для его создания используется несколько накопителей (HDD и SSD), которые объединяются с помощью RAID-контроллера и распознаются ОС, как единое хранилище данных. Глобальная задача, которую позволяют решить RAID-массивы — минимизация времени доступа к данным, повышение скорости чтения/записи и надежности, которая достигается благодаря возможности быстрого восстановления в случае сбоя.
Существует свыше десятка уровней RAID-массивов, каждый из которых отличается количеством используемых в нем накопителей и имеет свои плюсы и минусы: например, RAID 0 позволяет получить высокую производительность без отказоустойчивости, RAID 1 — наладить автоматическое зеркалирование данных без прироста скорости, а RAID 10 объединяет в себе возможности вышеперечисленных.
RAID 0 и 1 — самые простые (поскольку не требуют произведения программных вычислений) и, как следствие, — самые популярные. В конечном счете выбор в пользу того или иного уровня RAID зависит от возлагаемых на дисковый массив задач и возможностей RAID-контроллера.
Методика расчетов необходимого количества дисков
При расчете количества дисков, требующихся для формирования RAID-массивов, следует учитывать:
- технологию диска. Так, SATA поддерживают меньшие массивы, чем SAS /FC;
- ограничения RAID-контроллера. Если контроллер действует по SCSI, и каждому из видимых дисков присваивается LUN, правилу 7/14 дается значение true, а при поддержке контроллера, основанного на FibreChannel, в массиве может работать свыше 120 видимых дисков;
- процессор RAID-контроллера. CPU на RAID-контроллере станет ограничителем скорости записи данных независимо от типа контроля четности;
- ширину шины. SCSI и FibreChannel имеют свои лимиты поддержки контроллера при размещении элементов RAID на разных каналах в повышении параллельности и производительности.
Для расчетов эффективности дискового пространства различных уровней RAID используются специальные калькуляторы, исходными данными в которых являются уровень массива, объем и параметры диска, количество дисков в RAID-группе.
Особенности выбора твердотельных накопителей (ssd) для серверов и raid-массивов
Как и было обещано в публикации
«Целесообразность и преимущества применения серверных накопителей, построение RAID-массивов, стоит ли экономить и когда?»
, остановимся более подробно на проблеме выбора твердотельных накопителей. Но в начале немного теории.
Твердотельные накопители (Solid State Drives, SSD) — накопители, ориентированные на обеспечение минимальной latency (задержки до начала непосредственно операции чтения или записи) и большого количества IOPS (Input/Output Operations per Second, операций ввода/вывода в секунду). Выбирая SSD пользователь ориентируется прежде всего на то, на сколько быстрым будет накопитель для решения его задачи и на сколько надежным будет хранение данных на нем.
Твердотельные накопители состоят из NAND-микросхем, которые образуют массив памяти, они лишены недостатков HDD-дисков, так как нет движущихся частей и механического износа, за счет чего и достигается высокая производительность и минимальная latency (в жестких дисках основная задержка связана с позиционированием головки). Каждая ячейка памяти может быть перезаписана определенное количество раз. Операции чтения не оказывают влияния на износ SSD. В основном применяют три основных типа чипов NAND: SLC (Single Level Cell), MLC (Multi Level Cell) и TLC (Three Level Cell) — чипы с одноуровневыми, многоуровневыми и трехуровневыми и ячейками. Соответственно ячейки в SLC могут использовать два значения напряжения 0 или 1 (могут хранить 1 бит информации), в MLC 00, 01, 10 или 11 (хранят 2 бита информации), в TLC 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 или 111 (хранят 3 бита). Становится понятно, что чем больше значений может принимать ячейка, тем больше увеличивается вероятность некорректного считывания этого значения, тем больше времени требуется на коррекцию ошибок, тем больше информации может хранить накопитель. Именно по этой причине TLC требует большего объема ECC (Error Correction Code). В то же время, количество циклов перезаписи падает с увеличением плотности хранения информации и максимально в SLC и потому эта память самая быстрая, так как считывать одно из двух значений гораздо проще.
Теперь немного об особенностях самих микросхем. Память NAND, в отличии от NOR, применяемой во флешках, является более экономически выгодной и имеет ряд преимуществ и недостатков. Преимущества заключаются в гораздо большей емкости массива, возможности более эффективного последовательного чтения. Недостатки заключены в режиме постраничного доступа, отсутствии случайного доступа к данным, появлении дополнительных ошибок за счет большой плотности записи данных в ячейки. Каждая NAND-микросхема разделена на страницы 512 или 256 КБ, те же в свою очередь на блоки размером 4КБ. Возможно осуществлять чтение с отдельных страниц и запись, при условии, что они пусты. Однако, как только информация была помещена, ее невозможно перезаписать, пока не будет стерт весь блок страниц. В этом и состоит основной недостаток, оказывающий огромное влияние на эффективность записи и износ накопителя, так как NAND-микросхема имеет ограниченное количество циклов перезаписи. Для обеспечения равномерного износа всех ячеек, равномерной утилизации накопителя, контроллер перемещает записываемые данные с места на место при записи, тем самым увеличивая влияние WAF (Write Amplification Factor) на работу SSD, благодаря которому количество действительно записываемой информации гораздо больше, нежели логической, записываемой пользователем, в следствии чего уменьшается показатель случайного чтения. По сути данные перемещаются с места на место более одного раза, так как информация в памяти должна быть стерта перед повторной записью и чем более эффективно реализован алгоритм WAF, тем дольше проживет накопитель.
Технология Over-Provisioning позволяет оптимизировать основной недостаток, связанный с записью / перезаписью и улучшить производительность, увеличить срок жизни накопителя. Она заключается в том, что на каждом из накопителей выделяется область, недоступная для пользователя, которую использует контроллер для перемещения данных, тем самым выравнивая показатели износа ячеек, так как для стирания ячейки 4КБ требуется стереть всю строку ячеек (на 256 или 512 КБ), что логичнее выполнять в фоновом режиме, используя для записи в первую очередь неразмеченную область. Легко понять, что чем больше область ОР, тем проще контроллеру будет выполнять возложенные на него функции, тем меньше будет WAF и эффективнее будет случайная запись и случайное чтение. Производитель закладывает под ОР от 7% до 50% от объема накопителя, за счет чего значительно увеличивается скорость записи, что видно с графиков, представленных ниже (ОР 0%, 12%, 25%, 50%).
Как видим из графиков, производительность значительно повышается уже при ОР 25% и выше. Большинство производителей SSD позволяют управлять этим параметрам, у того же Samsung есть полезная утилита для этих целей:
В чем же отличие серверного и desktop-накопителя? Самое важное отличие заключается в том, насколько эффективна работа с операциями записи в непрерывном режиме, а это, в основном, определяется типом чипа, применяемыми алгоритмами и областью Over-Provisioning, которая выделена производителем. К примеру для Intel 320 серии Over-Provisioning составляет 8% от емкости его микросхем, а для Intel 710, накопителя вроде бы как с идентичным типом чипа — 42%. Более того, Intel рекомендует еще минимум 20% оставить неразмеченными при создании раздела, чтоб они также автоматически могли быть использованы под Over-Provisioning, даже на серверных накопителях, где уже выделено 42%. Это удлинит срок жизни накопителя до 3-х раз, так как уменьшится WAF, и повысит производительность записи до 75%.
Но чем же принципиально отличаются декстопные накопители от серверных? Возьмем для примера накопители Intel 320 и 520 — хорошие десктопные твердотельные накопители, в последнем применена «хитрость» в виде контроллера LSI SandForce, который сжимает записываемые данные и передает их на накопитель уже в сжатом виде, таким образом увеличивая скорость записи. И сравним их с серверным накопителем Intel 710 серии.
Inte отличается от других производителей тем, что пишет технические характеристики довольно подробно и честно и мы всегда можем знать производительность в разных режимах использования накопителя, что как раз очень полезно в нашем случае. Именно потому мы выбрали их для сравнения, пусть, какие-то уже сняты с производства и есть более новые модели, но не в этом суть. Наша цель — понять отличия и принципы выбора, которые, вне зависимости от апдейтов, сильно не изменились.
http://ark.intel.com/ru/products/56563/Intel-SSD-320-Series-120GB-2_5in-SATA-3Gbs-25nm-MLC — cмотрим и видим, что:
Случайное чтение (участок 8 ГБ) — 38000 IOPS
Случайное чтение (участок 100%) — 38000 IOPS
Случайная запись (участок 8 ГБ) — 14000 IOPS
Случайная запись (участок 100%) — 400 IOPS
То есть, если мы занимаем на нашем SSD-накопителе на 120 ГБ всего лишь 8, отводя более 90% емкости под Over-Provisioning, то показатели случайной записи довольно хороши и составляют 14 KIOPS, если же мы используем все пространство — всего лишь 400 IOPS на случайную запись, производительность падает в 35 раз и оказывается на уровне пары хороших SAS-дисков!
Теперь рассмотрим http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-specifications/ssd-710-series-specification.pdf, как видим, что даже при 100% заполнении доступной емкости, скорость на запись довольно прилична — 2700 IOPS, а при наличии 20% от емкости под Over-Provisioning возрастает до 4000 IOPS. Это следствие немного, но все же другой памяти, с High Endurance Technology (HET), если по-простому — это применение отборной памяти. Также применяется иная прошивка с другим алгоритмом записи, которая позволяет снизить количество ошибок и продлить жизнь накопителя. И что очень важно — используется иной алгоритм очистки свободного пространства. За счет этого производительность поддерживается при НЕПРЕРЫВНОЙ работе практически всегда на достойном уровне, на диске постоянно проходит фоновая очистка и оптимизация распределения данных. В десктопном же Intel 320 — она может несколько падать при непрерывной работе, так как процессы очистки идут не постоянно.
Вывод — десктопный диск будет жить довольно долго на небольших объемах данных и по скорости может обеспечить довольно хорошие результаты в случае наличия большого пространства под Over-Provisioning. Когда это выгодно? Допустим есть база данных, та же 1С, к которой требуется доступ 10-20 пользователям. База имеет объем 4 ГБ. Более 90% емкости накопителя отводим под Over-Provisioning и размечаем только необходимое, с небольшим запасом, скажем, 8 ГБ. В результате имеем довольно хорошую производительность и экономичность решения с очень хорошим показателем надежности. Конечно, в случае 40-50 пользователей 1С, все же лучше будет использовать серверный накопитель, так как при непрерывной нагрузке показатели все же будут падать у десктопного SSD.
Теперь остановимся более подробно на накопителях с контроллерами типа SandForce. Просмотрев характеристики http://download.intel.com/newsroom/kits/ssd/pdfs/intel_ssd_520_product_spec_325968.pdf, приходим к выводу, что Intel 520 — очень хороший вариант в случае компрессируемых данных, обеспечивает до 80 000 IOPS на запись, однако в случае несжимаемых данных, таких, как видео, показатели падают значительно — до 13 KIOPS и менее. Помимо прочего, в небольшой сноске (под номером 2) указано, что такие фантастические скорости на запись (80 KIOPS) достижимы только в случаях, когда размечено только 8 ГБ, что в случае 180-гигабайтного накопителя составляет всего лишь порядка 3% его емкости, остальное отводится под Over-Provisioning, в результате опять же можно сделать вывод, что этот диск будет хорошо работать с небольшими базами данными и текстовыми файлами, а в случае необходимости быстрой записи несжимаемых данных, таких, как видео — все же лучше использовать полноценные серверные накопители.
Стоит также отметить, что серия 320, хоть и считается десктопной, но на самом деле является полусерверной, так как помимо прочего накопитель содержит суперконденсатор, который в случае отключения питания позволяет сохранить данные из кеша самого диска. А вот 520-ка этого не имеет. Потому очень важно обращать внимание и на такие особенности при выборе накопителей. Таким образом, серия 320 будет хоть и медленнее, нежели 520, но зато надежнее.
Справедливо будет поговорить и о накопителях от других популярных производителей — Seagate и Kingston. Чем они отличаются? Seagate Pulsar, в отличии от рассматриваемых накопителей выше, имеет интерфейс SAS, а не SATA и это является его основным преимуществом. У твердотельных накопителей с интерфейсом SATA есть контроллер сохранности данных на накопителе, есть контроллер сохранности данных на самом контроллере, но вот то, что происходит с данными на этапе их передачи, отслеживается недостаточно хорошо. Интерфейс SAS решает эту проблему и полноценно контролирует канал передачи и в случае какой-то ошибки из-за той же наводки — исправит ее, SATA-интерфейс — нет. Кроме того, тут используются преимущества надежности самого интерфейса SAS, когда вместо 512 пишется 520 байт, вместе с 8 байтами четности. Помимо прочего можем использовать преимущества дуплекса SAS-интерфейса, но где это может быть использовано — лучше будет осветить в отдельной публикации.
Что же касается серии накопителей Kingston — это не только надежные накопители, но и весьма производительные. До недавнего времени их серверная серия была одной из самых быстрых, пока на рынке не появился Intel 3700. При этом цена на эти накопители довольно приятна, соотношение цена / производительность / надежность, является, пожалуй, наиболее оптимальными. Именно по этой причине в «новой» нашей линейке серверов в Нидерландах, с которыми мы начали распродажу, мы предложили именно эти накопители, обеспечив тем самым довольно интересное ценовое предложение, в результате которого, серверов c этими накопителями, осталось совсем немного:
В этих накопителях 8 чипов по 32 ГБ, образуют суммарный объем в 256 ГБ, около 7% емкости выделено под Over-Provisioning, чистая квота одного накопителя выходит равной 240 ГБ. SandForce контроллер оказывает положительное влияние на прирост производительности в случае работы с компрессируемыми данными, а именно базами данных и зачастую удовлетворяет потребности в IOPS для 95% наших клиентов. В случае же некомпрессируемых данных или данных с большой энтропией, таких как видео, пользователи в основном используют его больше для раздачи контента, нежели для записи, а на чтение производительность не падает столь значительно, что также удовлетворяет потребности большинства пользователей, а если требуется обеспечить большую производительность на запись — достаточно увеличить Over-Provisioning. Как видно из графика, прирост производительности для данных с нулевой компрессией (энтропия 100%) при росте Over-Provisioning, максимальный:
Стоит отметить еще честность производителя, тесты очень консервативны. И зачастую реальные результаты оказывались выше гарантируемых на 10-15%.
А для тех, кто нуждается в большей емкости, мы приготовили спец. предложение:
Трафик можно увеличить, также, как и канал, апгрейды доступны по очень приятным ценам:
1 Gbps 150TB — $99.00
1 Gbps Unmetered — $231.00
2 Gbps Unmetered — $491.00
Что же касается использования твердотельных накопителей в RAID-массивах, не будем повторятся об особенностях их использования в RAID, существует волшебная авторская статья amarao, которую я рекомендую к прочтению SSD raid0 — не всё так просто и которая поможет сформировать полноценное понимание. В этой же статье расскажу немного о SSD-накопителях с интерфейсом PCI-Express, в котором уже используется встроенный RAID-контроллер. В случае задачи построения очень быстрого решения, скажем, для нагруженной биллинговой системы, такие накопители незаменимы, так как способны обеспечить сотню KIOPS на запись и более, а также, что очень важно, очень низкую латентность. Если латентность большинства твердотельных накопителей находится в пределах 65 микросекунд, что в 10-40 раз лучше показателей латентности жестких дисков, то у топовых SSD PCI-Express достигаются значения 25 микросекунд и менее, то есть практически скорость RAM. Конечно, за счет самого интерфейса PCI-Express идет снижение быстродействия, по сравнению с RAM, тем не менее, в скором времени ожидаются заметные улучшения в плане латентности.
Емкость накопителя с интерфейсом PCI-Express набирается «банками памяти», на плате уже имеется SandForce чип, а также аппаратный RAID-контроллер. То есть это уже зеркало со скоростью реакции 25 микросекунд со скоростью записи более 100 KIOPS, которое имеет очень высокую надежность. Эффективная емкость таких накопителей, как правило невелика и может составлять 100ГБ. Цена — также довольно внушительна (7000-14000 евро). Но в случае, как уже отмечалось, нагруженных биллинговых систем, совсем нагруженных баз данных, а также с целью быстрого формирования бухгалтерских отчетов 1С в крупных компаниях (скорость построения возрастает почти на 2 порядка, в 100 раз быстрее) — такие решения незаменимы.
Пока что мы можем предложить такие решения лишь в custom-built серверах при гарантии долгосрочной аренды, так как спрос довольно ограничен и далеко не каждый будет согласен платить столь внушительные деньги за производительность, к слову, не для каждого это и целесообразно. Возможно позднее, в отдельной публикации, мы рассмотрим подобные решения более обширно, если будет соответствующий интерес от бизнес-абонентов.
Режимы работы raid контроллеров sas/sata/nvme
Основной задачей трехрежимных HBA- и RAID-контроллеров (или контроллеров с функцией Tri-Mode) является создание аппаратного RAID на базе NVMe. У компании Broadcom это умеют делать контроллеры 9400 серии: например,
. Он относится к самостоятельному типу RAID-контроллеров, оснащен четырьмя разъемами SFF-8643 и, благодаря поддержке Tri-Mode, позволяет коннектить к себе SATA/SAS- и NVMe-накопители одновременно. К тому же это еще и один из самых энергоэффективных контроллеров на рынке (потребляет всего 17 Ватт энергии, при этом менее 1,1 Ватт на каждый из 16 портов).
Интерфейсом подключения служит PCI Express x8 версии 3.1, что позволяет реализовать пропускную способность на уровне 64 Гбит/с (в 2020 году ожидается появление контроллеров для PCI Express 4.0). В основе 16-портового контроллера лежит 2-ядерный чип SAS3516 и 72-битная DDR4-2133 SDRAM (4 Гбайт), а также реализована возможность подключения до 240 накопителей SATA/SAS-, либо до 24 NVMe-устройств.
По части организации RAID-массивов поддерживаются уровни “0”, “1”, “5” и “6”, а также “10”, “50” и “60”. К слову, кэш-память MegaRAID 9460-16i и других контроллеров в серии 9400 защищена от сбоев напряжения дополнительным модулем CacheVault CVPM05.
В основе трехрежимной технологии лежит функция преобразования данных SerDes: преобразование последовательного представления данных в интерфейсах SAS/SATA в параллельную форму в PCIe NVMe и наоборот. То есть контроллер согласовывает скорости и протоколы, чтобы беспрепятственно работать с любым из трех типов устройств хранения.
Однако при планировании конфигураций с NVMe-накопителями, стоит учитывать, что NVMe-решения используют для подключения 4 линии PCIe, а значит каждый накопитель задействует все линии портов SFF-8643. Выходит, что напрямую к контроллеру MegaRAID 9460-16i можно подключить только четыре накопителя NVMe. Либо ограничиться двумя NVMe-решениями при одновременном подключении восьми SAS-накопителей (см. схему подключения ниже).
На рисунке показано использование разъема «0» (С0 / Connector 0) и разъема «1» для подключений NVMe, а также разъемов «2» и «3» для подключений SAS. Это расположение может быть изменено на обратное, но каждый накопитель x4 NVMe должен быть подключен с использованием соседних линий.
Режим по умолчанию — профиль «PD64» (поддержка только SAS / SATA). Как мы уже говорили выше, всего профилей три: режим «SAS/SATA only mode» (PD240 / PD64 / PD 16), режим «NVMe only mode» (PCIe4) и смешанный режим, в котором могут работать все типы накопителей:
«PD64-PCIe4» (поддержка 64 физических и виртуальных дисков с 4 NVMe-накопителями). В смешанном режиме значение задаваемого профиля должно быть таким – «ProfileID=13». К слову, выбранный профиль сохраняется в качестве ведущего и не сбрасывается даже при откате к заводским настройкам через команду Set Factory Defaults. Сменить его можно будет только вручную.
Стоит ли создавать raid-массив на ssd?
Итак, мы уже поняли, что RAID-массивы – это залог высокого быстродействия. Но стоит ли собирать RAID из твердотельных накопителей для домашнего и корпоративного использования? Многие скептики говорят о том, что прирост в скорости получается не столь существенным, чтобы разоряться на NVMe-накопители.
Но так ли это на самом деле? Вряд ли. Самым большим ограничением для использования SSD в RAID (как в домашних условиях, так и на корпоративном уровне) может стать только цена. Как ни крути, а стоимость гигабайта пространства у HDD значительно дешевле.
Подключение нескольких твердотельных “дисков” к контроллеру RAID для создания массива из SSD в определенных конфигурациях может оказать огромное влияние на производительность. Не стоит, однако, забывать, что максимальная производительность ограничена пропускной способностью самого контроллера RAID. Уровнем RAID, который предлагает лучшую скорость работы, является RAID 0.
Организация обычного RAID 0 с двумя SSD-накопителями, в которой используется метод разбиения данных на фиксированные блоки и их чередования между твердотельными хранилищами, приведет к удвоению производительности (если сравнивать со скоростями, которые выдает один SSD).
Если исходить из простой арифметики, SATA SSD примерно в 3 раза быстрее традиционного SATA HDD. NVMe-решения еще эффективнее — в 10 раз и более. При условии, что два жестких диска в RAID’е нулевого уровня покажут удвоенную производительность, увеличив ее на 50%, два SATA SSD окажутся в 6 раз быстрее, а два NVMe SSD — в 20 раз быстрее.
В частности, один накопитель Kingston KC2000 NVMe PCIe может достигать скорости последовательного чтения и записи до 3200 Мбайт/с, что в формате RAID 0 достигнет внушительных 6 Гбайт/с. А скорость чтения/записи случайных блоков размером 4 Кбайт превратится из 350 000 IOPS в 700 000 IOPS. Но… в то же время “нулевой” RAID не обеспечивает нам избыточности.
Можно сказать, что в домашних условиях избыточность хранилища обычно и не требуется, поэтому самой подходящей конфигурацией RAID для SSD действительно становится RAID 0. Это надежный способ получить значительное повышение производительности в качестве альтернативы использованию таких технологий, как твердотельные накопители на базе Intel Optane.
Данная статья подготовлена при поддержке наших коллег из Broadcom, которые предоставляют свои контроллеры инженерам Kingston для тестирования с накопителями SATA/SAS/NVMe корпоративного класса. Благодаря этому дружескому симбиозу, клиентам не приходится сомневаться в надежности и стабильности работы накопителей Kingston c HBA- и RAID-контроллерами производства Broadcom.
Дополнительную информацию о продуктах Kingston можно найти на официальном сайте компании.
