Этот сайт использует идентификационные файлы cookie для предоставления посетителям расширенных функциональных возможностей. Пользуясь данным сайтом, вы даете на это согласие. Мы ценим вашу конфиденциальность и безопасность данных. Ознакомьтесь с нашей Политикой работы с файлами cookie и Политикой соблюдения конфиденциальности, поскольку недавно обе политики были обновлены.
Конфигурации RAID и рекомендации

ОБЗОР

При хранении данных часто используется технология RAID (Redundant Array of Independent Drives - резервированный массив независимых накопителей) для защиты данных от сбоев в работе накопителей данных. RAID и другие методы защиты данных зачастую реализуются разными способами в зависимости от требований к физическим накопителям, на которых они основаны. Методика защиты данных зачастую зависит от сферы применения и используемых программных приложений, с чем связаны компромиссы между производительностью, емкостью, отказоустойчивостью и временем восстановления данных. В настоящем документе описываются варианты защиты данных по технологии RAID для твердотельного накопителя DCP1000 компании Kingston с интерфейсом NVMe в операционных системах Linux и Windows.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Платы PCIe становятся распространенным решением для интеграции высокопроизводительных хранилищ данных на основе твердотельных накопителей с интерфейсом PCIe в системную архитектуру. Многим разработчикам систем требуется RAID или другие методы защиты данных для этих хранилищ данных, размещенных на расширительных платах. В связи с этим для реализации методов защиты данных зачастую возникает необходимость установки нескольких расширительных плат. Однако установка нескольких расширительных плат может быть нежелательной из-за ограничений, связанных с потребляемой мощностью, расходами или имеющимся пространством.

Расширительная плата DCP1000 с интерфейсом NVMe решает эту проблему, поскольку она содержит несколько твердотельных накопителей, объединенных одним интерфейсом NVMe. Эти накопители также отображаются и как отдельные накопители с интерфейсом NVMe, благодаря чему можно применить разнообразные схемы защиты данных - например, программный RAID как для одной расширительной платы, так и для нескольких таких плат.

Таблица 1. Примеры защиты данных (Источник: Wikipedia)

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ

При установке в компьютерную систему расширительной платы DCP1000 с интерфейсом NVMe она отображается как 4 отдельных физических накопителя данных. Внизу приведены четыре распространенных конфигурации настроек при использовании расширительных плат с несколькими накопителями.

Конфигурация № 1: JBOD (Just a Bunch of Discs - "Просто несколько дисков")

Некоторые программные приложения защищают данные непосредственно или допускают потерю данных, что делает ненужным RAID на уровне расширительной платы. В среде JBOF (Just a Bunch of Flash - "Просто несколько флэшек") не нужно производить никаких дополнительных настроек. Накопитель DCP1000 будет отображаться как 4 независимых твердотельных накопителя, и программное приложение может при желании использовать любой из них безо всякой схемы RAID. Конфигурация JBOF обеспечивает сквозную защиту тракта передачи данных, но не защищает от сбоев в функционировании любого накопителя. Настройка JBOF обеспечивает максимальную производительность и емкость каждого из четырех отдельных накопителей внутри DCP1000.

Конфигурация № 2: программный RAID, Linux

Большинство операционных систем, и в том числе Linux, имеют собственные внутренние программные алгоритмы RAID. Когда накопитель DCP1000 устанавливается в компьютерную систему, он отображается как 4 отдельных твердотельных накопителя. Для обеспечения распределения данных между накопителями или защиты данных на этих устройствах может использоваться программный RAID на уровне операционной системы. Одиночный накопитель DCP1000 поддерживает все типичные схемы RAID - RAID0, 1, 5, 10 и т.д.; они могут использоваться и при наличии нескольких накопителей DCP1000, установленных в компьютерной системе. С помощью программного RAID 4 накопителя на одиночной расширительной плате DCP1000 могут быть сконфигурированы как единая область имен.

Таблица 2. Пример конфигурации RAID-0 в Linux
Подробное описание
Операционная система Linux – CentOS 7.2
Примеры RAID RAID-0 (распределение данных между 4 устройствами) - размер блока данных: 265 тыс.
Образец команды mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Таблица 4. Пример конфигурации RAID-10 в Linux
Подробное описание
Операционная система Linux – CentOS 7.2
Примеры RAID RAID-10 (зеркальное отображение накопителей + распределение данных между 4 устройствами) - размер блока данных 64 тыс.
Образец команды mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --RAID-Devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=4K

На основе внутреннего анализа были реализованы несколько важных сценариев:
1) встроенные функции RAID для интерфейса NVMe; были также проверены RAID 0, 1, 5, 10
2) Потери емкости соответствовали прогнозам (в зависимости от тестируемой схемы RAID)
3) Потери производительности соответствовали прогнозам: 80%-95% от производительности в режиме JBOF

Таблица 3. Пример конфигурации RAID-1 в Linux
Подробное описание
Операционная система Linux – CentOS 7.2
Примеры RAID RAID-1 (зеркальное расположение 2 устройств) - размер блока данных: 265 тыс.
Образец команды mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(можно настроить md1, используя остающиеся 2 накопителя)
Таблица 5. Пример конфигурации RAID-5 в Linux
Подробное описание
Операционная система Table 5: Example RAID-5 Configuration in Linux
Примеры RAID RAID-5 (допуск на единичный отказ одного из 4 устройств) - размер блока данных: 265 тыс.
Образец команды mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --RAID-Devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
Конфигурация № 3: программный RAID, Windows

Операционные системы Windows также имеют внутренние алгоритмы поддержки RAID. Когда накопитель DCP1000 устанавливается в компьютерную систему, работающую под управлением Windows, он отображается как 4 отдельных твердотельных накопителя. Программный RAID для Windows может использоваться для защиты данных на этих накопителях. Для этого применяются обычные методы реализации - например, простое распределение информации по накопителям или их зеркальное отображение в приложении Disk Management. Также может использоваться менеджер томов Storage Spaces. Встроенная поддержка интерфейса NVMe в Windows была подтверждена для Windows 8.1, Windows 10, Windows 2012 Server R2 и Windows 2016 Server.

ВЫВОДЫ

В компьютерной отрасли продолжается поиск инновационных методов обеспечения защиты данных от сбоев накопителей. Реализация защиты данных на программном уровне (например, программный RAID) позволяет повысить гибкость конфигурации аппаратного обеспечения и предоставляет разработчикам возможность лучше удовлетворять нужды обслуживаемого программного приложения. Твердотельные накопители DCP1000 

с интерфейсом NVMe поддерживают несколько накопителей на одной расширительной плате, и программный RAID на уровне хоста может быть использован для реализации надлежащего метода защиты данных для устанавливаемого программного приложения. Включение защиты данных на устройстве, размещенном на одной расширительной плате, позволяет снизить расходы и сложность устройства центра обработки и хранения данных.

        Back To Top