NVME RAID контроллер – это технология, которая позволяет объединить несколько электронных накопителей в единый логический блок. Исходя из типа RAID массива, его можно использовать для увеличения стабильности работы устройства или для увеличения его производительности. Эта технология активно используется провайдерами и другими коммерческими предприятиями, которые вынуждены работать с большим объемом информации.
Стоит подробнее рассмотреть, что такое RAID технология и где применяется, чтобы понимать, когда стоит воспользоваться ею.
Что такое RAID?
RAID – это технология, которая позволяет объединить несколько физических дисков программным или аппаратным способом в один, создав единый логический модуль. Это позволяет повысить производительность устройства и снизить вероятность отказа в работе. Есть несколько конфигураций, которые обозначаются цифрами типа RAID0, RAID1. Стоит рассмотреть подробнее, что значит каждая настройка RAID.
- RAID0 или Stripes предполагает объединение двух или более физических электронных носителей в один логический. Объем логического электронного пространства будет эквивалентно сумме пространства на физических носителях. В этой технологии избыточность отсутствует, поэтому потеря одного диска приводит к потере всех записанных данных на массиве.
- RAID1 или Mirror предполагает наличие копии сохраненных на логическом массиве данных. Сведения автоматически сохраняются на каждом дисковом пространстве. Количество памяти на виртуальном RAID равно минимальному объему памяти на физических электронных носителях. Доступ к хранимой информации сохраняется, пока будет работать хотя бы одно физическое дисковое пространство.
- RAID5 требует использования не менее 3 физических дисков. Информация на таком массиве хранится блоками с контрольными суммами. Программный РЕЙД является следствием XOR, которая применяется к N-1 блокам, каждый из которых берется со своего носителя.
RAID технология позволяет увеличить избыточность и повысить уровень надежности сервера, но его не стоит использовать, чтобы хранить резервные копии. Создание таких массивов происходит с использованием HDD и/или SSD. Формально ограничения отсутствуют, однако на практике чаще всего используют электронные носители одного типа и от одного производителя, так как у них одинаковые технические возможности.
Виды RAID-контроллеров
Есть возможность использовать 2 вида RAID контроллеров:
- Аппаратный. Речь идет о физическом устройстве, которое используется для объединения пространства нескольких жестких дисков в одно.
- Программный. В этом случае требуется использовать специальные утилиты, чтобы объединить жесткие диски в один логический виртуальный диск.
Linux Software RAID является полностью программным и считается весьма распространенным решением. Для создания массива требуется утилита типа mdadm и блочные устройства. Важно использовать только стационарные жесткие диски, внешние устройства не подходят для создания виртуального пространства. Основное требование к физическим накопителям со стороны Linux – они должны быть видны системе. Все действия с дисками должны происходить через утилиту mdadm. После завершения объединения физических накопителей будет создан единый виртуальный диск.
RAID Intel – это программно-аппаратная технология. Она создана на базе процессоров Intel. При этом по умолчанию она недоступна, для активации такой опции требуется использовать ключ VROC. Есть стандартная лицензия, которая позволяет создать RAID0 и 1, а для создания массивов пятого уровня требуется премиальная лицензия. Intel работает с технологией NVME SSD RAID, позволяя совершать горячую замену накопителей, у которых используется интерфейс NVME. Все настройки RAID NVME SATA происходят через Setup Utility во время загрузки сервера. В частности, нужно войти во вкладку Advanced для настройки дискового пространства. Стоит отметить, что данная технология может использоваться и на ОС Linux, что является ее конкурентным преимуществом.
LSI MegaRAID 9460-8i – это аппаратное решение. То есть, контроллер работает только с теми накопителями, которые к нему подключены. Одновременно можно подключать до 24 дисков, которые поддерживают интерфейс NVMe. С базовыми опциями можно создавать виртуальный массив 0 и 1. Хотя используется маркировка для SAS-накопителей, скорость работы одинаковая с RAID массивом NVME PCIE.
Показатели производительности подсистемы NVMe
В зависимости от параметров виртуального пространства, показатели производительности будут варьироваться. При выполнении тестов необходимо смотреть на следующее:
- количество совершаемых операций в секунду;
- скорость ответа хоста на поступающие запросы;
- скорость передачи пакетов данных.
Стоит рассмотреть параметры производительности основных RAID систем.
Варианты объединения в RAID и показатели производительности
Система строится одним из следующих способов:
- программный с помощью утилит;
- программно-аппаратный или Intel VROC;
- аппаратный контроллер Broadcom MegaRAID;
- программно-определяемое хранилище или SDS.
Стоит подробнее рассмотреть основные показатели каждой из этих систем.
Доступные программные RAID
Для NVME SSD производительность снижалась пропорционально количеству физических носителей в виртуальном модуле. Однако генерируемый поток данных оставался все время неизменным. Средняя задержка ответа хоста составила 0,05 секунд, максимальная составила 7 секунд. Пропускная способность с одним NVME SSD до 1704 MBps.
Для группы из 12 физических накопителей пропускная способность составила 20400 MBps.
Решение на Intel VROC
При использовании решения на Intel VROC производительность средняя, но на RAID 5 уровня она низкая. Его стоит применять для хранения временной информации, в качестве основного хранилища и хранения кэш-файлов.
Показатель количества совершаемых операций в секунду при доле записи 10% снижается в 8 раз, а при увеличении доли записи до 30% он снижается еще в 3 раза.
Это решение считается весьма бюджетным и оценивается примерно в 30 000 рублей.
RAID массив на SAS/SATA/NVMe контроллере
По производительности эти системы сравнимы с Intel VROC. Одновременно можно подключить до 4 дисков. Если требуется больше, то придется использовать коммутатор. Данный массив обычно применяют, если сервер не поддерживает NVME интерфейс или пользователь не хочет забирать мощность у процессора для решения непрофильных задач.
Стоимость такого решения редко превышает 70 000 рублей. Информации о результатах тестирования практически нигде нет. Единственное, что точно известно – при использовании контроллеров последнего поколения параметр задержки уменьшается на 50%, а эффективность использования технологии увеличена на 60%, если сравнивать с контроллерами предыдущего поколения.
Программно-определяемое хранилище (SDS)
Наилучшие показатели производительности у систем, построенных на SDS. Однако и стоимость этого решения наиболее высокая. Его обычно применяют при работе с большими хранилищами, чтоб минимизировать риск потери информации. В связи с этим происходит объединение нескольких серверов.
В работе используются современные процессоры, удается равномерно распределять нагрузку между ними, что позволяет достичь максимальной производительности.
Учитывая, что сегодня практически не используются такие решения, сравнивать особо не с чем. Однако если использовать открытые источники информации, становится понятно, что производительность по сравнению с другими решениями выше минимум в 2 раза.
Заключение
Стоит понимать, что сравнивать производительность разных RAID систем сложно, так как существует много параметров, оказывающих воздействие на итоговый результат. Таким образом, нельзя полностью доверять полученным числам. Они служат ориентиром, который показывает, какая из систем работает быстрее. Фактические значения будут у каждого свои, в зависимости от железа и других параметров.
Сегодня RAID технология используется при работе с серверами. Обычно ее требуется использовать, чтобы повысить надежность хранилища и ускорить процесс передачи данных за счет хранения кэш-файлов и других временных файлов.
Стоит понимать, что RAID – это не панацея от отказоустойчивости серверов, но технология позволяет повысить вероятность сохранения информации. Дело в том, что статистика показывает, что поломка с серверами связана с несвоевременной заменой оборудования. Таким образом, поломку пары жестких дисков удастся пережить без проблем, это не скажется на работоспособности всей системы. Однако при наличии других проблем с железом RAID не поможет.
