Что лучше программный или аппаратный raid
Лучше программный, либо отдельно поставить аппаратный контроллер. Доверять рейдам на материнке не стоит.
Для low-end систем лучше использовать программный. Как написал KerLaeda нормальный аппаратный рейд стоит дорого. Надежность же фейк рейда сомнительна. Использую md на двух серверах больше года — полет нормальный. Судя по мануалам восстановление данный достаточно простое и предсказуемое.
В материнских платах обычно стоит fake-raid, неизвестно как распределяющий данные. В случае если накроется материнская плата или система, восстановить данные будет достаточно проблематично. Я бы выбрал программный. Кроме того не факт, что встроенный рейд фря распознает.
с точки зрения надежности — да, лучше внешний аппаратный рейд-контроллер от какого-нибудь известного вендора. но брать лучше пару — чтобы если один умрет можно было оперативно поднять массив а не ждать пока приедет замена. Программныый в этом плане гибче — винты всегда можно поставить в другую машину и собрать его там.
с точки зрения производительности — разница как правило незаметна — современные процессоры довольно шустро считают.
еще один довод в пользу аппаратного — если один из винтов помирает, то на аппаратном он как правило спокойно вышибается из массива. с программным же возможны варианты — у меня были случаи когда один винт со сгоревшей электроникой вводил ядро в такую задумчивость, что приходилось тушить машинку. т.е. с горячей заменой на аппаратном все гораздо лучше (если контроллер поддерживает и корзины есть)
Нормальные рейд-контроллеры начинаются с цены 10тыс. руб, все что до этого — полупрограмные недоделки, которые раз в пару месяцев будут ложить вам массив. Встроенные в материнскую плату контроллеры — то же самое, никакой надежности. Так что серьезно подумайте, если вам нужна только скорость в ущерб надежности то можно строить и на встроенном контроллере, если нужна еще и надежность — подумайте, а стоит ли выигрыш скорости 10-20тыс. рублей на контроллер в вашем случае? Можно ведь за эту сумму взять и скоростные хдд вроде Raptor и нормальные SSD.
где-то читал, что аппаратный райд(на материнках) проблематичен. Если сгорит мать — придется искать такой же контроллер. в этих словах есть правда?
на этой материнке рейд тухленький, как на любой десктопной, я бы предпочел программный, оверхед по процессору 2-3%.
В том, что придется искать такой же контроллер правда есть. Построение рейда идет по технологии, зашитой в контроллер. Так что, не пренебрегай бэкапом! В любом случае, хоть аппаратный, хоть программный сбой восстанавливать данные будет не очень приятно.
Организация единого дискового пространства — задача, легко решаемая с помощью аппаратного RAID-контроллера. Однако следует вначале ознакомиться с особенностями использования и управления таким контроллером. Об этом сегодня расскажем в нашей статье.
Надежность и скорость работы дисковых накопителей — вопрос, волнующий каждого системного администратора. Несмотря на заверения производителей о качестве собственных устройств — HDD и SSD продолжают выходить из строя в самое неподходящее время, теряя драгоценные данные. Технология S.M.A.R.T. в большинстве случаев дает возможность оценить «здоровье» накопителя, но это не гарантирует того, что диск будет продолжать беспроблемно работать.
Предсказать выход диска из строя со 100%-ой точностью невозможно, поэтому следует предусмотреть вариант, при котором это не станет проблемой или причиной остановки сервисов. Использование RAID-массивов решает эту задачу. Рассмотрим три основных подхода, применяющихся для этой задачи:
- Программный RAID — наименее затратный вариант, но и наименее производительный. Массив создается средствами операционной системы, вся нагрузка по обработке данных «ложится на плечи» центрального процессора.
- Интегрированный аппаратный RAID (еще его часто называют Fake-RAID) — микрочип, установленный на материнскую плату, который берет на себя часть функционала аппаратного RAID-контроллера, работая в паре с центральным процессором. Этот подход работает чуть быстрее, чем программный RAID, но надежность у такого массива оставляет желать лучшего.
- Аппаратный RAID — это отдельный контроллер с собственным процессором и кэширующей памятью, полностью забирающий на себя выполнение всех дисковых операций. Наиболее затратный, однако, самый производительный и надежный вариант для использования.
Заключение
Использование аппаратного RAID-контроллера оправдано в большинстве случаев, когда требуется высокая скорость и надежность работы дисковой подсистемы.
Системные инженеры Selectel бесплатно выполнят базовую настройку дискового массива на аппаратном RAID-контроллере при заказе сервера произвольной конфигурации. В случае, если потребуется дополнительная помощь с настройкой, мы будем рады помочь в рамках нашей услуги администрирования. Также мы подготовили для наших читателей небольшую памятку по командам утилиты arcconf.
Привет Хабр! В этом материале мы расскажем, стоит ли организовывать RAID-массивы на базе твердотельных решений SATA SSD и NVMe SSD, и будет ли от этого серьезный профит? Мы решили разобраться в этом вопросе, рассмотрев виды и типы контроллеров, которые позволяют это сделать, а также сферы применения таких конфигураций.
Так или иначе, каждый из нас хоть раз в жизни слышал такие определения, как “RAID”, “RAID-массив”, “RAID-контроллер”, но вряд ли придавал этому серьезное значение, потому что рядовому ПК-боярину все это вряд ли интересно. А вот высоких скоростей от внутренних накопителей и безотказности их работы хочется всем и каждому. Ведь, какой бы мощной ни была начинка компьютера, скорость работы накопителя становится узким местом, если говорить о совокупном быстродействии ПК и сервера.
Так было ровно до того момента, пока на смену традиционным HDD не пришли современные NVMe SSD со сравнимой емкостью в 1 Тбайт и более. И если раньше в ПК чаще встречались связки SATA SSD + парочка емких HDD, то сегодня их начинает сменять другое решение — NVMe SSD + парочка емких SATA SSD. Если говорить о корпоративных серверах и “облаках”, многие уже успешно переехали на SATA SSD, просто потому что они быстрее обычных “жестянок” и способны обрабатывать большее количество операций ввода/вывода одновременно.
Однако отказоустойчивость системы все равно находится на достаточно низком уровне: мы не можем как в “Битве экстрасенсов” предугадать с точностью даже до недели, когда тот или иной твердотельный накопитель прикажет долго жить. И если HDD “умирают” постепенно, позволяя уловить симптомы и принять меры, то SSD “мрут” сразу и без предупреждений. И вот теперь самое время разобраться, зачем все это вообще нужно? Стоит ли организовывать RAID-массивы на базе твердотельных решений SATA SSD и NVMe SSD, и будет ли от этого серьезный профит?
Преимущества:
В отличие от аппаратного RAID, программный RAID использует вычислительную мощность операционной системы, в которой установлены диски RAID. Стоимость ниже, потому что не требуется дополнительный аппаратный RAID-контроллер. Это также позволяет пользователям реконфигурировать массивы без ограничений со стороны аппаратного RAID-контроллера.
Температура
Вначале хотелось бы затронуть такую важную вещь, как температурный режим аппаратных RAID-контроллеров Adaptec. Все они оснащены небольшими пассивными радиаторами, что может вызвать ложное представление о небольшом тепловыделении.
Производитель контроллера приводит в качестве рекомендуемого значения воздушного потока — 200 LFM (linear feet per minute), что соответствует показателю 8,24 литра в секунду (или 1,02 метра в секунду). Рассчитаны такие контроллеры исключительно на установку в rackmount-корпусы, где такой воздушный поток создается скоростными штатными кулерами.
От 0°C до 40-55°C — рабочая температура большинства RAID-контроллеров Adaptec (в зависимости от наличия установленных модулей), рекомендованная производителем. Максимальная рабочая температура чипа составляет 100°C. Функционирование контроллера при повышенной температуре (более 85°C) может вывести его из строя. Удобства ради приводим под спойлером табличку рекомендуемых температур для разных серий контроллеров Adaptec.
Series 2 (2405, 2045, 2805) and 2405Q | 55°C без модулей |
Series 5 (5405, 5445, 5085, 5805, 51245, 51645, 52445) | 55°C без батарейного модуля, 40°C с батарейным модулем ABM-800 |
Series 5Z (5405Z, 5445Z, 5805Z, 5805ZQ) | 50°C с модулем ZMCP |
Series 5Q (5805Q) | 55°C без батарейного модуля, 40°C с батарейным модулем ABM-800 |
Series 6E (6405E, 6805E) | 55°C без модулей |
Series 6/6T (6405, 6445, 6805, 6405T, 6805T) | 55°C без ZMCP модуля, 50°C с ZMCP модулем AFM-600 |
Series 6Q (6805Q, 6805TQ) | 50°C с ZMCP модулем AFM-600 |
Series 7E (71605E) | 55°C без модулей |
Series 7 (7805, 71605, 71685, 78165, 72405) | 55°C без ZMCP модуля, 50°C с ZMCP модулем AFM-700 |
Series 7Q (7805Q, 71605Q) | 50°C с ZMCP модулем AFM-700 |
Series 8E (8405E, 8805E) | 55°C без модулей |
Series 8 (8405, 8805, 8885) | 55°C без ZMCP модуля, 50°C с ZMCP модулем AFM-700 |
Series 8Q (8885Q, 81605Z, 81605ZQ) | 50°C с ZMCP модулем AFM-700 |
Нашим клиентам не приходится беспокоиться о перегреве контроллеров, поскольку в наших дата-центрах поддерживается постоянный температурный режим, а сборка серверов произвольной конфигурации происходит с учетом особенностей таких комплектующих (о чем мы упоминали в нашей предыдущей статье).
Скорость работы
Для того чтобы продемонстрировать, как наличие аппаратного RAID-контроллера способствует увеличению скорости работы сервера, мы решили собрать тестовый стенд со следующей конфигурацией:
- CPU Intel Xeon E3-1230v5;
- RAM 16 Gb DDR4 2133 ECC;
- 4 HDD емкостью по 1 ТБ.
Затем в этот же стенд поставим RAID-контроллер Adaptec ASR 7805 с модулем защиты кэша AFM-700, подключим к нему эти же жесткие диски и выполним точно такое же тестирование.
Программная или аппаратная реализация RAID?
Победитель в сравнении реализаций RAID, на самом деле, зависит от того, как вы используете свою систему. Если вы намерены сэкономить средства (а кто этого не хочет?), то вы будете использовать одну операционную систему для доступа к массиву RAID, и применять RAID уровня 0 или 1, воспользовавшись программной реализаций RAID. которая даст вам ту же самую защиту и ощущения, что и более дорогостоящая аппаратная реализация.
Если вы способны обеспечить начальные инвестиции, то предпочтительней, определенно, будет аппаратная реализация RAID. Она освободит вас от ограничений программной реализации RAID и предоставит больше гибкости в использовании и конфигурировании RAID.
Software RAID против Hardware RAID: какой выбрать
Выбор между программным RAID и аппаратным RAID зависит от того, что вам нужно делать, и от стоимости. Если ваш бюджет ограничен, и вы используете RAID 0 или RAID 1, большой разницы между программным RAID и аппаратным RAID не будет. Если вам нужна максимальная производительность при использовании RAID 5 и RAID 6 с интенсивными вычислениями, вам следует выбрать аппаратный RAID, потому что программный RAID действительно может снизить производительность. Более того, эзотерические уровни RAID, такие как RAID 10, обычно не поддерживаются программным RAID. В этом случае требуется аппаратный RAID. В целом, аппаратный RAID стоит больше, чем программный RAID, но предлагает лучшую производительность и освобождает вас от ограничений программного RAID, давая вам большую гибкость в том, как он используется, и в типах конфигураций. Если ваш бюджет позволяет, вам определенно подойдет аппаратный RAID.
Не стесняйтесь обращаться к нам по электронной почте [email protected] , если вам нужен выделенный сервер с аппаратным RAID. Наш специалист будет рад помочь.
Итак, вы все еще увлечены RAID (и вас интересует их сравнение). Если вы пропустили наше введение в RAID, ознакомьтесь с ним здесь . Теперь, когда вы понимаете, что представляют собой различные варианты RAID, есть смысл более подробно посмотреть, какой из них окажется победителем в сравнении между программной и аппаратной реализацией этого подхода. На самом деле – из них не победит никто, победителем являетесь вы! Потому что вы выберете тот вариант, который больше подходит для вас. Начнем.
Для выполнения всех вычислений, обеспечивающих работу RAID, требуется значительная процессорная мощность. Чем сложнее конфигурация RAID, тем больше ресурсов процессора она требует. С точки зрения самих вычислений, разница между программной и аппаратной реализацией RAID невелика. В конечном счете, эта разница проявляется в том, где именно выполняется обработка RAID. Она может быть выполнена либо процессором сервера, на котором установлена система RAID (это – программная реализация) либо внешним процессором (это – аппаратная реализация).
Недостатки:
Software RAID обычно работает медленнее, чем аппаратный RAID. Поскольку некоторая вычислительная мощность потребляется программным обеспечением, скорость чтения и записи вашей конфигурации RAID, а также другие операции, выполняемые на сервере, могут быть замедлены им. Программный RAID часто зависит от используемой операционной системы, поэтому обычно его нельзя использовать для разделов, совместно используемых операционными системами. Замена вышедшего из строя диска в программном RAID несколько сложнее. Вы должны сначала сказать вашей системе, чтобы она перестала использовать диск, а затем замените диск.
Преимущества
- Лучшая производительность, особенно для сложных конфигураций RAID. Обработка выполняется специальным процессором RAID, а не основным процессором компьютера. В результате этого снижается нагрузка на систему при записи резервной копии данных, и уменьшается время восстановления данных.
- Предоставляется больше возможностей конфигурации RAID, включая гибридные конфигурации, которые могут быть недоступны при определенных настройках операционной системы.
- Совместимость с различными операционными системами. Этот фактор является критичным, если вы планируете одновременный доступ к своей системе RAID с компьютеров Mac и Windows. Аппаратная реализация RAID будет распознаваться любой системой.
С аппаратным RAID
Прежде чем сервер сможет использовать единое дисковое пространство RAID-массива, необходимо выполнить базовую настройку контроллера и логических дисков. Сделать это можно двумя способами:
- при помощи внутренней утилиты контроллера,
- утилитой из операционной системы.
Утилита позволяет не только управлять настройками контроллера, но и логическими устройствами. Инициализируем физические диски (вся информация на дисках при инициализации будет уничтожена) и создадим массив RAID-10 с помощью раздела Create Array. При создании система запросит желаемый размер страйпа, то есть размер блока данных за одну I/O-операцию:
- больший размер страйпа идеален для работы с файлами большого размера;
- меньший размер страйпа подойдет для обработки большого количества файлов небольшого размера.
Важно — размер страйпа задается только один раз (при создании массива) и это значение в дальнейшем изменить нельзя.
Сразу после того, как контроллеру отдана команда создания массива, также, как и с программным RAID, начинается процесс перестроения данных на дисках. Этот процесс работает в фоновом режиме, при этом логический диск становится сразу доступен для BIOS. Производительность дисковой подсистемы будет также снижена до завершения процесса. В случае, если было создано несколько массивов, то необходимо определить загрузочный массив с помощью сочетания клавиш Ctrl + B.
После того как статус массива изменился на Optimal, мы установили Bitrix24 и провели точно такой же тест. Результат теста:
Сразу становится понятно, что аппаратный RAID-контроллер ускоряет операции чтения и записи на дисковый носитель за счет использования кэша, что позволяет быстрее обрабатывать массовые обращения пользователей.
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). При этом массив RAID 0 с четырьмя твердотельными накопителями будет уже в четыре раза быстрее, чем самый медленный SSD в массиве (в зависимости от ограничения пропускной способности на уровне контроллера RAID 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. А вот как поведут себя SSD-решения в самых популярных типах RAID (“1”, “5”, “10”, “50”) — мы поговорим в нашем следующем материале.
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.
RAID - это избыточный массив недорогих дисков. Это способ виртуализации нескольких независимых жестких дисков в один или несколько массивов для повышения производительности, емкости и надежности. RAID может быть реализован либо с помощью специального контроллера (Hardware RAID), либо с помощью драйвера операционной системы (Software RAID).
Управление контроллером
Непосредственно из операционной системы управление контроллером производится с помощью программного обеспечения, доступного для скачивания с сайта производителя. Доступны варианты для большинства операционных систем и гипервизоров:
- Debian,
- Ubuntu,
- Red Hat Linux,
- Fedora,
- SuSE Linux,
- FreeBSD,
- Solaris,
- Microsoft Windows,
- Citrix XenServer,
- VMware ESXi.
С помощью указанных утилит можно, не прерывая работу сервера, легко управлять логическими и физическими дисками. Также можно задействовать такой полезный функционал, как «подсветка диска». Мы уже упоминали про пятый кабель для подключения SGPIO — этот кабель подключается напрямую в бэкплейн (от англ. backplane — соединительная плата для накопителей сервера) и позволяет RAID-контроллеру полностью управлять световой индикацей каждого диска.
Следует помнить, что бэкплэйны поддерживают не только SGPIO, но и I2C. Переключение между этими режимами осуществляется чаще всего с помощью джамперов на самом бэкплэйне.
Каждому устройству, подключенному к аппаратному RAID-контроллеру Adaptec, присваивается идентификатор, состоящий из номера канала и номера физического диска. Номера каналов соответствуют номерам портов на контроллере.
Замена диска — штатная операция, впрочем, требующая однозначной идентификации. Если допустить ошибку при этой операции, можно потерять данные и прервать работу сервера. С аппаратным RAID-контроллером такая ошибка является редкостью.
Делается это очень просто:
-
Запрашивается список подключенных дисков к контроллеру:
Например, на платформах Supermicro штатная работа диска — зеленый или синий цвет, а «подсвеченный» диск будет моргать красным. Перепутать диски в этом случае невозможно, что позволит избежать ошибки из-за человеческого фактора.
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 RAID
Во 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-контроллерами
Этот 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. Но есть нюанс: параллельная работа таких контроллеров возможна только на совместимых системных платах, а значит область их применения серьезно сужается.
3. Самостоятельные RAID-контроллеры
Эти 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-контроллеры
Нетрудно 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. Внешние же контроллеры избавлены от этого недоразумения, так как размещаются в отдельном корпусе с независимым блоком питания. В плане надежности такие контроллеры обеспечивают самый высокий уровень хранения данных.
Broadcom, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell и Cisco — это лишь некоторые из компаний, которые предлагают аппаратные RAID-контроллеры в настоящее время.
Программная реализация RAID (софтрейд)
Когда диски, хранящие информацию, соединены непосредственно с компьютером или с сервером без использования контроллера RAID, то выбранная конфигурация RAID обслуживается утилитой, входящей в операционную систему. Такая организация называется программной реализацией RAID. Конфигурацию RAID поддерживают многие операционные системы, включая системы от Apple и Microsoft, различные версии систем Linux, такие как OpenBSD, FreeBSD, NetBSD и системы Solaris Unix.
Преимущества
Hardware RAID (Аппаратный RAID)
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. К слову, для домашних бэкапов использовать RAID совсем не обязательно. А вот если у вас есть свой домашний сервер, к которому необходим постоянный доступ 24/7 — тут уже другое дело.
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.
Настройка кэширования
Теперь пару слов о вариантах работы кэша на запись. Вариант Write Through означает, что контроллер сообщает операционной системе об успешном выполнении операции записи только после того, как данные будут фактически записаны на диски. Это повышает надежность сохранности данных, но никак не увеличивает производительность.
Чтобы достичь максимальной скорости работы, необходимо использовать вариант Write Back. При такой схеме работы контроллер будет сообщать операционной системе об успешной IO-операции сразу после того, как данные поступят в кэш.
Важно — при использовании Write Back настоятельно рекомендуется использовать BBU или ZMCP-модуль, поскольку без него при внезапном отключении электричества часть данных может быть утеряна.
Недостатки
- Так как система содержит больше оборудования, то затраты на начальном этапе ее развертывания будут выше.
- Снижение производительности у определенных вариантов аппаратной реализации RAID при использовании твердотельных дисков (SSD). Более старые контроллеры RAID не обеспечивают быстрого встроенного кэширования SSD, необходимого для эффективного программирования диска и стирания информации на нем.
- Программное обеспечение аппаратных RAID рассчитано на работу исключительно с крупными системами (универсальные ЭВМ, системы Solaris RISC, Itanium, SAN), применяемыми в промышленной инфраструктуре.
Software RAID (Программный RAID)
Настройка мониторинга
Вопрос мониторинга статуса работы оборудования и возможности оповещения стоит достаточно остро для любого системного администратора. Для того чтобы настроить «связку» из Zabbix и RAID-контроллера Adaptec рекомендуем воспользоваться перечисленными решениями.
Зачастую требуется отслеживать состояние контроллера напрямую из гипервизора, например, VMware ESXi. Задача решается с помощью установки CIM-провайдера с помощью инструкции Microsemi.
Внешний вид
Мы выбрали решения Adaptec от компании Microsemi. Это RAID-контроллеры, зарекомендовавшие себя удобством использования и высокой производительностью. Их мы устанавливаем, если наш клиент решил заказать сервер произвольной или фиксированной конфигурации.
Для подключения дисков используются специальные интерфейсные кабели. Со стороны контроллера используются разъемы SFF8643. Каждый кабель позволяет подключить до 4-х дисков SAS или SATA (в зависимости от модели). Помимо этого интерфейсный кабель еще имеет восьмипиновый разъем SFF-8485 для шины SGPIO, о назначении которой поговорим чуть позже.
Помимо самого RAID-контроллера существует еще два дополнительных устройства, позволяющих увеличить надежность:
-
BBU (Battery Backup Unit) — модуль расширения с литий-ионной батареей, позволяющий поддерживать напряжение на энергозависимой микросхеме кэша. В случае внезапного обесточивания сервера его использование позволяет временно сохранить содержимое кэша, которое еще не было записано на диски.
Это особенно важно, когда включен режим отложенной записи кэша (Writeback). При пропадании электропитания содержимое кэша не будет сброшено на диски, что приведет к потере данных и, как следствие, штатная работа дискового массива будет нарушена.
Недостатки
- Программное обеспечение RAID часто является специфическим для используемой операционной системы, поэтому оно не может быть использовано для дисковых массивов, совместно используемыми разными операционными системами.
- Вы ограничены только теми уровнями RAID, которые способна поддерживать ваша операционная система.
- При использовании более сложных конфигураций RAID страдает производительность компьютера.
Технические характеристики
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, MegaRAID 9460-16i. 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. Это обеспечивает бесперебойный способ масштабирования инфраструктур центров обработки данных: пользователи могут использовать NVMe без существенных изменений в других конфигурациях системы.
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. Режимы работы контроллера устанавливается через конфигурационные утилиты StorCLI или Human Interface Infrastructure (HII), которая работает в среде UEFI.
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.
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.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe и DCP-1000 PCI-e, предназначенных для использования в ЦОД (центрах обработки данных) и суперкомпьютерах. Массивы из таких накопителей, как правило, используются в связке с аппаратными контроллерами.
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). К тому же, домашние RAID-массивы, как правило, не предполагают наличие сотен и тысяч накопителей, ограничиваясь двумя, четырьмя и восемью устройствами (чаще SATA).
С программным RAID
Несомненное преимущество программного RAID — простота использования. Массив в ОС Linux создается с помощью штатной утилиты mdadm. При установке операционной системы чаще всего создание массива предусмотрено непосредственно из установщика. В случае, когда такой возможности установщик не предоставляет, достаточно всего лишь перейти в соседнюю консоль с помощью сочетания клавиш Ctrl+Alt+F2 (где номер функциональной клавиши — это номер вызываемой tty).
Создать массив очень просто. Командой fdisk -l смотрим, какие диски присутствуют в системе. В нашем случае это 4 диска:
Проверяем, чтобы на дисках не было метаданных, например, от предыдущего массива:
В случае, если на одном или нескольких дисках будут метаданные, удалить их можно следующим образом (где sdX — требуемый диск):
Создадим на каждом диске разделы для будущего массива c помощью fdisk. В качестве типа раздела следует указать fd (Linux RAID autodetect).
Собираем массив RAID 10 из созданных разделов с помощью команды:
Сразу после этого будет создан массив /dev/md0 и будет запущен процесс перестроения данных на дисках. Для отслеживания текущего статуса процесса введите:
Пока процесс перестроения данных не будет завершен, скорость работы дискового массива будет снижена.
После установки операционной системы и Bitrix24 на созданный массив мы запустили стандартный тест и получили следующие результаты:
Аппаратная реализация RAID (хардрейд)
В случае аппаратной реализации RAID диски подключаются к карте контроллера RAID, которая устанавливается в разъем PCI-Express (PCI-e) материнской платы. Это выполняется одинаково, как в случае крупных серверов, так и при установке RAID на настольных компьютерах. У большинства внешних устройств RAID карта контроллера встроена в само устройство.
Прошивка
Необходимость прошивки RAID-контроллера возникает чаще всего для исправления выявленных производителем проблем с работой устройства. Несмотря на то, что прошивки доступны для самостоятельного обновления, к этой операции следует подойти очень ответственно, особенно если процедура выполняется на «боевой» системе.
Если нашему клиенту требуется сменить версию прошивки контроллера, то ему достаточно создать тикет в нашей панели управления. Системные инженеры выполнят перепрошивку RAID-контроллера до требуемой версии в указанное время и сделают это максимально корректно.
Важно — не следует выполнять перепрошивку самостоятельно, поскольку любая ошибка может привести к потере данных!
Преимущества:
Hardware RAID - это специализированная система обработки, использующая контроллеры или карты RAID для управления конфигурацией RAID независимо от операционной системы. RAID-контроллер не забирает вычислительную мощность у дисков, которыми он управляет. Таким образом, для чтения и записи данных можно использовать больше места и скорости. Он может работать в любой операционной системе. Заменить вышедший из строя диск очень просто - просто отключите его и вставьте новый.
Недостатки:
Поскольку для аппаратного RAID требуется дополнительное оборудование контроллера, его стоимость выше, чем для программного RAID. Если ваш RAID-контроллер выходит из строя, вам нужно найти совместимый, чтобы заменить его, чтобы система RAID работала так, как вы ее настроили.
Читайте также: