W tej witrynie używane są pliki cookie w celu rozszerzenia zakresu funkcji. Korzystanie z witryny jest równoznaczne z zaakceptowaniem tego. Szanujemy Twoją prywatność i bezpieczeństwo danych. Zapoznaj się z naszymi zasadami dotyczącymi plików cookie i polityką prywatności. Oba dokumenty zostały ostatnio zaktualizowane.
Konfiguracje macierzy RAID i porady

INFORMACJE OGÓLNE

Macierze RAID (Redundant Array of Independent Drives – nadmiarowa macierz niezależnych dysków) często wykorzystuje się jako pamięci masowe ze względu na oferowane przez nie zabezpieczenie przed awariami nośników danych. Macierze RAID i inne zabezpieczenia często się różnią sposobami ich wdrażania z uwagi na wymagania dotyczące podstawowej warstwy urządzeń fizycznych. Zakres ochrony danych jest często uzależniony od zastosowania, z koniecznymi kompromisami między wydajnością, pojemnością, niezawodnością i czasem eliminacji usterek. Ten dokument omawia opcje ochrony danych w macierzach RAID zbudowanych z dysków SSD DCP1000 NVMe zarówno w środowisku Linux, jak i Windows.

WPROWADZENIE

Konstruktorzy systemów coraz częściej sięgają po wysokowydajne pamięci masowe PCIe. W wielu przypadkach w budowanych systemach pamięci masowych złożonych z kart rozszerzeń (AIC, Add-In-Card) stosowane są macierze RAID lub inne mechanizmy ochrony danych. Często w celu zapewnienia odpowiedniej ochrony danych konieczne jest wykorzystanie kliku urządzeń AIC. Jednak tego typu konfiguracje mogą być niekorzystne ze względu na ograniczenia w obszarze zapotrzebowania na energię, kosztów lub zbyt małą ilość miejsca.

Dyski SSD DCP1000 NVMe AIC rozwiązują te problemy dzięki swojej konstrukcji – jeden napęd NVMe zawiera kilka dysków SSD. Te dyski SSD są także widoczne w systemie jako oddzielne napędy NVMe, co udostępnia różne opcje ochrony danych – np. programową macierz RAID, którą można stworzyć z wykorzystaniem jednej lub kilku kart AIC.

Tabela 1: Przykłady ochrony danych (źródło: Wikipedia)

NAJCZĘSTSZE KONFIGURACJE

Po zainstalowaniu w systemie dysku SSD DCP1000 NVMe AIC jest on widoczny jako 4 oddzielne fizyczne napędy SSD. Poniżej przedstawiamy cztery często spotykane konfiguracje bazujące na wielonapędowych kartach AIC.

Konfiguracja nr 1: JBOD

Niektóre aplikacje potrafią sobie same zapewniać bezpośrednią ochronę danych lub są w stanie pracować mimo ich utraty, co eliminuje potrzebę tworzenia macierzy RAID na poziomie kart AIC. W środowisku JBOD (Just a Bunch of Disks – zespół dysków) nie są wymagane żadne dodatkowe ustawienia. Dysk SSD DCP1000 jest widoczny jako 4 niezależne napędy SSD, a aplikacje uzyskują do nich konieczny dostęp bez pośrednictwa mechanizmów macierzy RAID. W konfiguracji JBOF cała ścieżka danych jest nadal chroniona, jednak brak jest zabezpieczenia na wypadek fizycznej awarii samego napędu. Taka konfiguracja udostępnia maksymalną wydajność i pojemność każdego z czterech napędów składających się na dysk DCP1000.

Konfiguracja nr 2: Linux – programowa macierz RAID

Większość systemów operacyjnych, a wśród nich Linux, posiada wbudowane metody tworzenia programowych macierzy RAID. Po zainstalowaniu w systemie dysku SSD DCP1000 jest on widoczny jako 4 oddzielne napędy SSD. Macierz RAID obsługiwana na poziomie systemu operacyjnego może posłużyć do rozkładania lub ochrony danych na tych napędach. Jeden napęd DCP1000 umożliwia wykorzystanie typowych schematów macierzy RAID, np. RAID0, 1, 5, 10 itp., jednak można te schematy zastosować z kilkoma dyskami DCP1000 zainstalowanymi w systemie. 4 napędy na jednym dysku SSD DCP1000 AIC można skonfigurować w programowej macierzy RAID jako pojedynczy obszar nazw.

Tabela 2: Przykład konfiguracji RAID-0 w systemie Linux
Szczegóły
SYSTEM OPERACYJNY Linux – CentOS 7.2
Przykłady macierzy RAID RAID-0 (rozkładanie danych wśród 4 urządzeń) – rozmiar fragmentu 256K
Przykładowe polecenie mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Tabela 4: Przykład konfiguracji RAID-10 w systemie Linux
Szczegóły
SYSTEM OPERACYJNY Linux – CentOS 7.2
Przykłady macierzy RAID RAID-10 (lustrzane urządzenia + rozkładanie danych z użyciem 4 urządzeń) – rozmiar fragmentu 64K
Przykładowe polecenie mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=64K

W oparciu o wewnętrzne analizy uzyskano kilka ważnych wyników:
1) wbudowane mechanizmy RAID współpracują z technologią NVMe; zweryfikowano też RAID 0, 1, 5, 10;
2) skalowanie pojemności było zgodne z oczekiwaniami (uzależnione od testowanego schematu macierzy RAID)
3) skalowanie wydajności było zgodne z oczekiwaniami: 80%-95% wydajności konfiguracji JBOF.

Tabela 3: Przykład konfiguracji RAID-1 w systemie Linux
Szczegóły
SYSTEM OPERACYJNY Linux – CentOS 7.2
Przykłady macierzy RAID RAID-1 (Mirroring of 2 devices) – 256K Chunk Size
Przykładowe polecenie mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(md1 można skonfigurować z użyciem pozostałych 2 napędów)
Tabela 5: Przykład konfiguracji RAID-5 w systemie Linux
Szczegóły
SYSTEM OPERACYJNY Linux – CentOS 7.2
RAID Examples RAID-5 (wspólna tolerancja błędów dla 4 urządzeń) – rozmiar fragmentu 256K
Sample Command mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Konfiguracja nr 3: Windows – programowa macierz RAID

Także w środowisku Windows dostępne są wbudowane metody tworzenia macierzy RAID. Po zainstalowaniu w systemie Windows dysku SSD DCP1000 AIC jest on widoczny jako 4 oddzielne napędy. W systemie Windows macierz programowa RAID może posłużyć do ochrony danych na tych napędach. W tym celu można wykorzystać typowe metody ochrony danych, takie jak proste rozdzielanie danych i tworzenie urządzeń lustrzanych udostępniane przez funkcje zarządzania dyskami. Można też wykorzystać menedżer woluminów w Miejscach do przechowywania. Wbudowaną obsługę technologii NVMe zweryfikowano w systemach Windows 8.1, Windows 10, Windows 2012 Server R2 i Windows 2016 Server.

PODSUMOWANIE

Branża nieustannie poszukuje innowacyjnych metod ochrony danych na wypadek awarii pamięci masowych. Zastosowanie ochrony danych na poziomie warstwy programowej (np. programowej macierzy RAID) udostępnia bardziej elastyczne metody wdrażania rozwiązań i pozwala konstruktorom lepiej je dostosować do docelowego zastosowania. Dyski SSD DCP1000

NVMe są zbudowane z kilku napędów na jednej karcie AIC, a programową macierz RAID na poziomie hosta można wykorzystać do wdrożenia odpowiedniej ochrony danych, dopasowanej do wymaganego zastosowania. Dzięki udostępnianiu ochrony danych na pojedynczym urządzeniu AIC można radykalnie zredukować koszty i złożoność centrów danych.

        Back To Top