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Configurações e Recomendações de RAID

VISÃO GERAL

Para armazenamento de dados, RAID (Redundant Array of Independent Drives) é utilizado frequentemente para proteção de dados para defesa contra falhas na mídia de armazenamento. RAID e outros métodos de proteção frequentemente variam o modo como são implementados para atender requisitos básicos da unidade física. Políticas de proteção de dados são geralmente específicas para aplicativos, envolvendo trocas entre desempenho, capacidade, flexibilidade e tempo de recuperação. Este documento fala sobre as opções de proteção de dados RAID para um dispositivo DCP1000 NVMe Kingston em ambientes Linux e Windows.

BACKGROUND

Placas PCIe estão se tornando uma opção comum para instalar armazenamento SSD PCIe de alto desempenho em arquiteturas de sistemas. Muitos system designers exigem RAID ou outros mecanismos de proteção de dados para essas soluções de armazenamento AIC (Add-In-Card). Isso frequentemente necessita da instalação de vários AICs para que os projetos de proteção de dados possam ser implementados. Entretanto, instalar vários AICs pode não ser desejável devido a restrições de energia, custo ou espaço.

O DCP1000 NVMe AIC resolve esse problema porque ele contém múltiplos SSDs dentro de uma única unidade NVMe. Esses SSDs também se apresentam como unidades NVMe individuais, habilitando diversos esquemas de proteção de dados - i.e. software (SW) RAID- para serem implementados com placas únicas/individuais bem como múltiplos AICs.

Tabela 1: Exemplos de Proteção de Dados (Fonte: Wikipedia)

CONFIGURAÇÕES COMUNS

Quando um DCP1000 NVMe AIC é instalado em um sistema, ele irá aparecer como 4 SSDs Físicos individuais. Abaixo estão quatro configurações de instalação comuns ao instalar AICs de unidades múltiplas.

Configuração nº1: JBOD

Alguns aplicativos irão realizar a proteção de dados diretamente ou podem tolerar perda de dados, eliminando assim a necessidade de RAID no nível AIC. Em um ambiente JBOF (J a Bunch Of Flash), nenhuma instalação adicional precisa ser feita. A unidade DCP1000 irá se apresentar com 4 unidades de SSD independente e o aplicativo pode usar cada unidade sem nenhum esquema RAID, se desejado. A configuração JBOF ainda irá fornecer proteção do caminho ponta a ponta, mas não irá proteger contra falhas na mídia de qualquer unidade. Uma configuração JBOF irá oferecer desempenho máximo e capacidade para cada uma das quatro unidades individuais dentro do DCP1000.

Configuração nº2: SW RAID Linux

A maioria dos sistemas operacionais (OSs) como o Linux tem métodos integrados para SW RAID. Quando um DCP1000 NVMe AIC é instalado em um sistema, ele irá aparecer como 4 SSDs individuais. O software (SW) RAID no nível de sistema operacional pode ser utilizado para fornecer divisão ou proteção de dados nesses dispositivos. Esquemas típicos de RAID como RAID 0, 1, 5, 10, etc. são todos suportados por uma única unidade DCP1000 ou podem ser usados para várias unidades DCP1000 instaladas em um sistema. As 4 unidades no DCP1000 AIC único podem ser configuradas como um único conjunto de símbolos (namespace) desejado utilizando SW RAID.

Tabela 2: Examplo de Configuração RAID-0 no Linux
Detalhes
Sist Oper Linux – CentOS 7.2
Exemplos de RAID RAID-0 (Divisão de 4 dispositivos) – Tamanho da parte 256K
Comando de Amostra mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Tabela 4: Examplo de Configuração RAID-10 no Linux
Detalhes
Sist Oper Linux – CentOS 7.2
Exemplos de RAID RAID-10 (Espelhamento + Divisão de 4 dispositivos) – Tamanho da parte 64K
Comando de Amostra mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=64K

Com base em análise interna, foram aplicados diversos resultados importantes:
1) Funções RAID In-box para NVMe; RAID 0, 1, 5, 10 também foram confirmados
2) O escalonamento da capacidade foi como esperado (por esquema RAID testado)
3) O escalonamento do desempenho foi como esperado: 80%-95% do desempenho JBOF

Tabela 3: Examplo de Configuração RAID-1 no Linux
Detalhes
Sist Oper Linux – CentOS 7.2
Exemplos de RAID RAID-1 (Divisão de 2 dispositivos) – Tamanho da parte 256K
Comando de Amostra mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(md1 pode ser configurado usando as 2 unidades restantes)
Tabela 5: Examplo de Configuração RAID-5 no Linux
Detalhes
Sist Oper Linux – CentOS 7.2
Exemplos de RAID RAID-5 (Tolerância de falha única em 4 dispositivos) – Tamanho da parte 256K
Comando de Amostra mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Configuração nº3: SW RAID Windows

Ambientes Windows também têm métodos integrados para suporte de RAID. Quando um DCP1000 NVMe AIC é instalado em um sistema Windows, ele irá aparecer como 4 unidades individuais. SW RAID no Windows pode ser usado para fornecer proteção de dados para essas unidades. Os métodos de implementação típicos como divisão simples ou espelhamento no Gerenciamento de Disco podem ser empregados. O gerenciamento de volume dos Espaços de Armazenamento também pode ser utilizado. O suporte In-box para NVMe no Windows foi confirmado para Win8.1, Win10, Win2012 Server R2 e Win2016 Server.

RESUMO

O setor continua a encontrar métodos inovadores para fornecer proteção de dados devido a falha no armazenamento. Implementar proteção de dados na camada de software (por exemplo, SW RAID) habilita métodos mais flexíveis de implantação e permite aos designers combinar melhor as necessidades do aplicativo que está sendo atendido. Os SSDs DCP1000 NVMe

suportam várias unidades em um único AIC, e SW RAID em nível de host pode ser aproveitado para implementar o método correto de proteção de dados para o aplicativo sendo instalado. Habilitar a proteção de dados em um único dispositivo AIC pode reduzir drasticamente o custo e a complexidade do data center.

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