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Configurations RAID et recommandations

PRÉSENTATION

Pour le stockage des données, des solutions RAID (Redundant Array of Independent Drives) sont fréquemment déployées pour bénéficier d'une protection contre les pannes. Comme d'autres méthodes de protection, la mise en œuvre des solutions RAID varie souvent en fonction des exigences des supports physiques intégrés au stockage. La politique de protection des données est souvent spécifique aux applications, impliquant des compromis entre performance, capacité, résilience et durée de récupération. Ce document examine les options RAID pour la protection des données avec la carte DCP1000 NVMe de Kingston dans des environnements Linux et Windows.

CONTEXTE

Les cartes PCIe font maintenant partie des options courantes pour déployer un stockage SSD PCIe à haute performance dans des architectures système. De nombreux concepteurs système ont besoin d'une solution RAID ou autre mécanisme pour protéger les données sur des solutions de stockage AIC (Add-In-Card). Il est souvent nécessaire de déployer plusieurs cartes AIC pour mettre en œuvre de tels systèmes de protection des données. Cependant, le déploiement de plusieurs cartes AIC n'est pas forcément souhaitable, pour des raisons de consommation d'énergie, de coûts, ou d'espace disponible.

La carte DCP1000 NVMe AIC résout ce problème parce qu'elle réunit plusieurs SSD sur une seule unité NVMe. Ces SSD s'utilisent comme des unités NVMe individuelles, et acceptent donc divers mécanismes de protection des données, incluant le logiciel (SW) RAID, qui peuvent être mis en œuvre sur une seule carte ou plusieurs cartes AIC.

Tableau 1 : Exemples de protection des données (Source : Wikipedia)

CONFIGURATIONS COURANTES

Lorsqu'une carte DCP1000 NVMe est installée dans un système, elle lui permet de mettre quatre disques SSD physiques individuels à la disposition de ses utilisateurs. Vous voyez ci-dessous quatre configurations courantes pour déployer des cartes AIC contenant plusieurs disques.

Configuration No.1 : JBOD

Certaines applications exécutent directement la protection des données, ou peuvent tolérer des pertes de données, et éliminent donc la nécessité d'installer RAID sur la carte AIC. Dans un environnement JBOF (Just a Bunch Of Flash), aucune configuration supplémentaire n'est nécessaire. La carte DCP1000 affiche quatre disques SSD indépendants et l'application peut utiliser chacun d'eux sans aucun mode RAID. Dans ce cas, la configuration JBOF assure la protection bout en bout des données, mais n'apporte aucune sécurité en cas de panne d'une des unités. Une telle configuration JBOF fournit la performance et la capacité maximales sur chacune des quatre unités SSD dans la carte DCP1000.

Configuration No.2 : Linux SW RAID

La plupart des systèmes d'exploitation (SE), comme Linux, disposent de méthodes intégrées pour le logiciel RAID. Lorsqu'une carte DCP1000 est installée dans un système, elle est affichée sous la forme de quatre disques SSD physiques individuels. Un logiciel RAID installé sur le SE peut être utilisé pour assurer la protection des données (ou l'agrégation par bandes) sur ces quatre unités. Chaque carte DCP1000 prend en charge les différents modes RAID standard tels que RAID0, 1, 5, 10, etc. ou ils peuvent être appliqués à plusieurs cartes DCP1000 installées dans un système. Les quatre disques SSD disponibles sur une carte DCP1000 peuvent être configurés comme étant une seule entité pour le logiciel RAID.

Tableau 2 : Exemple de Configuration RAID-0 sous Linux
Détails
Système d'exploitation Linux – CentOS 7.2
Exemples RAID : RAID-0 (agrégation par bandes des quatre disques) – taille des blocs 256Ko
Exemple de commande mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Tableau 4 : Exemple de configuration RAID-10 sous Linux
Détails
Système d'exploitation Linux – CentOS 7.2
Exemples RAID : RAID-10 (mise en miroir + agrégation par bandes des quatre disques) – taille des blocs 64Ko
Exemple de commande mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=64K

D'après les analyses internes, plusieurs résultats importants ont été obtenus :
1) Fonctions In-box RAID pour NVMe ; RAID 0, 1, 5, 10 ont aussi été vérifiés.
2) Le dimensionnement de la capacité correspondait aux attentes (testé pour chaque mode RAID)
3) Le dimensionnement de la performance correspondait aux attentes : 80%-95% de la performance JBOF

Tableau 3 : Exemple de configuration RAID-1 sous Linux
Détails
Système d'exploitation Linux – CentOS 7.2
Exemples RAID : RAID-1 (mise en miroir de deux disques) – taille des blocs 256Ko
Exemple de commande mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(md1 peut être configuré avec les deux disques restants)
Tableau 5 : Exemple de configuration RAID-5 sous Linux
Détails
Système d'exploitation Linux – CentOS 7.2
Exemples RAID : RAID-5 (tolérance d'erreur simple sur les quatre disques) – taille des blocs 256Ko
Exemple de commande mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Configuration No.3 : Windows SW RAID

Les environnements Windows disposent de méthodes intégrées pour prendre en charge le logiciel RAID. Lorsqu'une carte DCP1000 est installée dans un système Windows, elle est affichée sous la forme de quatre disques SSD physiques individuels. Windows SW RAID peut être utilisé pour assurer la protection des données sur ces quatre unités. Des méthodes de protection par simple agrégation de bandes ou mise en miroir avec le Disk Management peuvent être utilisées. Le gestionnaire des volumes Storage Spaces peut aussi être utilisé. La prise en charge d'In-box pour Windows NVMe est confirmée pour Win8.1, Win10, Win2012 Server R2, et Win2016 Server.

RÉSUMÉ

L'industrie continue d'identifier des méthodes innovantes pour protéger les données contre les pannes des systèmes de stockage. La mise en œuvre de la protection des données sur la couche logiciel (ex. SW RAID) apporte des méthodes de déploiement plus flexibles et permet aux concepteurs de mieux répondre aux besoins des applications. Les cartes DCP1000 NVMe supportent plusieurs unités sur une seule carte AIC.

Le logiciel SW RAID installé sur l'hôte peut être déployé pour assurer la protection des données appropriée en fonction de l'application mise en œuvre. L'installation de la protection des données sur un seul dispositif AIC peut considérablement réduire les coûts et la complexité du datacenter.

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