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RAID 配置与建议

概述

对于数据存储,RAID(独立磁盘冗余阵列)常常用于数据保护,防范存储介质故障。为满足底层物理驱动器要求,RAID 和其他保护方法的实施方式常常存在差异。数据保护策略常常是应用程序特定的,涉及在性能、容量、弹性和恢复时间之间权衡取舍。本文介绍 Linux 和 Windows 环境下金士顿 DCP1000 NVMe 设备的 RAID 数据保护选项。

背景

PCIe 卡成为将高性能 PCIe SSD 存储部署到系统架构的常用选项。许多系统设计商需要这些 AIC (Add-In-Card) 解决方案中的 RAID 或其他数据保护机制。这常常需要部署多个 AIC,以便实施数据保护方案。不过,由于功耗、成本或空间限制,部署多个 AIC 可能不受欢迎。

DCP1000 NVMe AIC 可以解决这个问题,因为它在单个 NVMe 驱动器中包含多个 SSD。这些 SSD 也显示为独立 NVMe 驱动器,支持在单个/独立的卡上以及跨多个 AIC 实施各种数据保护方案,例如软件 (SW) RAID。

表 1:数据保护示例(资料来源:维基百科)

常见配置

将一个 DCP1000 NVMe AIC 部署到系统中时,将显示 4 个独立的物理 SSD。下文介绍了部署多驱动器 AIC 时的四个常见设置配置。

配置 1:JBOD

部分应用程序将直接执行数据保护,或者可以容忍数据丢失,因而无需 AIC 级别的 RAID。在 JBOF (J a Bunch Of Flash) 环境中,无需完成额外的设置。DCP1000 驱动器将带来 4 个独立的 SSD 驱动器,在需要时应用程序可以使用每个驱动器,无需任何 RAID 方案。JBOF 配置仍将提供端到端数据路径保护,但无法防范任何驱动器自身的介质故障。JBOF 设置将为 DCP1000 中的四个独立驱动器分别提供最高性能和容量。

配置 2:Linux 软件 RAID

Linux 等多数操作系 (OS) 都有软件 RAID 内置方法。将 DCP1000 驱动器部署到系统中时,它将显示为 4 个独立的 SSD 驱动器。操作系统级软件 (SW) RAID 可用于在这些设备上提供条带化或数据保护。RAID0、1、5、10 等典型 RAID 方案都受单个 DCP1000 驱动器的支持,也可以跨系统中安装的多个 DCP1000 驱动器加以使用。单个 DCP1000 AIC 上的 4 个驱动器可以使用软件 RAID 配置为期望的单个命名空间。

表 2:Linux 中 RAID-0 配置示例
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操作系统 Linux – CentOS 7.2
RAID 示例 RAID-0(4 个设备条带化) – 256K 区块大小
命令示例 mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
表 4:Linux 中 RAID-10 配置示例
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操作系统 Linux – CentOS 7.2
RAID 示例 RAID-10(4 个设备镜像 + 条带化) – 64K 区块大小
命令示例 mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=64K

根据内部分析,得出了多个重要结果:
1) 面向 NVMe 的内置 RAID 功能 ;RAID 0、1、5、10 也得到验证
2) 容量扩展符合预期(根据每个测试的 RAID 方案)
3) 性能扩展符合预期:80%-95% 的 JBOF 性能

表 3:Linux 中 RAID-1 配置示例
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操作系统 Linux – CentOS 7.2
RAID 示例 RAID-1(2 个设备镜像) – 256K 区块大小
命令示例 mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(可以使用其余 2 个驱动器设置 md1)
表 5:Linux 中 RAID-5 配置示例
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操作系统 Linux – CentOS 7.2
RAID 示例 RAID-5(跨 4 个设备的单一容错) – 256K 区块大小
命令示例 mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
配置 3:Windows 软件 RAID

Windows 环境也存在支持 RAID 的内置方法。将 DCP1000 AIC 部署到 Windows 系统中时,它将显示为 4 个独立的驱动器。Windows 软件 RAID 可用于在这些驱动器上提供数据保护。可以利用典型实施方法,例如磁盘管理简单条带化或镜像。还可以使用存储空间卷管理器。针对的 Windows NVMe 的内置支持在 Win8.1、Win10、Win2012 Server R2 和 Win2016 Server 上得到证实。

摘要

行业不断寻找创新方法,提供数据保护来防范存储故障。在软件层实施数据保护(例如软件 RAID),可以实现更灵活的部署方法,并支持设计商更好地匹配服务中的应用程序的需求。DCP1000 NVMe SSD 在单个 AIC 支持多个驱动器,并可以利用主机级软件 RAID 为部署中的应用程序实施正确的数据保护方法。

通过在单个 AIC 上启用数据保护,设备可以大幅降低数据中心的成本和复杂性。

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