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RAID 設定及建議

概述

對於資料儲存,通常會使用 RAID (獨立硬碟陣列系統) 以保護資料,進而防止儲存媒介故障。RAID 及其他保護方法通常會有不同的操作方式,以符合基礎實體硬碟需求。資料保護政策通常針對特定應用程式,因此要在效能、容量、彈性及復原時間之間作出取捨。此文件會解決 Kingston DCP1000 NVMe 裝置在 Linux 及 Windows 環境中的 RAID 資料保護選項。

背景

PCIe 卡成為將高效能 PCIe SSD 儲存設備部署到系統架構的常見選項。許多系統設計師需要在這些 AIC (介面卡) 儲存解決方案上的 RAID 或其他資料保護機制。這通常需要部署多個 AIC,以便操作資料保護架構。然而,因為電源、成本或空間限制,部署多個 AIC 可能不是最好的選擇。

DCP1000 NVMe AIC 可解決此問題,因為單一 NVMe 硬碟內包含多個 SSD。

這些 SSD 也會將自己顯示為個別 NVMe 硬碟,因此可將各種資料保護架構 (如軟體 (SW) RAID) 安裝到單一/個別卡頂端,以及安裝到多個 AIC 之間。


表 1:資料保護範例 (資料來源:維基百科)

共同設定

將 DCP1000 NVMe AIC 部署到系統時,會顯示為 4 個個別實體 SSD。以下是部署多硬碟 AIC 時的四個共同設定組態。

設定號碼 1:JBOD

某些應用程式會直接執行資料保護,或是可容忍資料遺失,因此可消弭 AIC 等級的 RAID 需求。在 JBOF (Just a Bunch Of Flash) 環境中,不需要完成任何其他設定需求。如果需要的話,DCP1000 硬碟會顯示為 4 個獨立 SSD 硬碟,應用程式可使用每個硬碟,而不需要使用任何 RAID 架構。JBOF 設定仍會提供點對點資料路徑保護,但其不會防止任何硬碟本身的媒介故障。JBOF設定會為 DCP1000 內部四個個別硬碟的每個硬碟提供最佳效能及容量。

設定號碼 2:Linux SW RAID

類似 Linux 的大多數作業系統 (OS) 都有適用於 SW RAID 的內建方式。將 DCP1000 硬碟部署到系統時,會顯示為 4 個個別 SSD。OS 等級軟體 (SW) RAID 可用於在這些裝置上提供分割或資料保護。RAID0、1、5,、10 等典型 RAID 架構都受到單一 DCP1000 硬碟的支援,或是可在系統中安裝的多個 DCP1000 硬碟之間使用。使用 SW RAID,單一 DCP1000 AIC 上的 4 個硬碟即可設定為所需的單一命名空間。

表 2:Linux 中的範例 RAID-0 設定
詳細資料
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 範例 RAID-0 (4 個裝置的分割) – 256K 區塊大小
範例命令 mdadm --create /dev/md0 --level=raid0 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
表 4:Linux 中的範例 RAID-10 設定
詳細資料
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 範例 RAID-10 (4 個裝置的鏡像 + 分割) – 64K 區塊大小
範例命令 mdadm --create /dev/md0 --level=raid10 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=64K

根據內部分析,會強制執行數個重要結果:
1) 適用於 NVMe 的現成 RAID 功能;也會確認 RAID 0、1、5、10
2) 容量量表如預期 (測試的每個 RAID 架構)
3) 執行量表一如預期:80% 至 95% 的 JBOF 效能

表 3:Linux 中的範例 RAID-1 設定
詳細資料
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 範例 RAID-1 (2 個裝置的鏡像) – 256K 區塊大小
範例命令 mdadm --create /dev/md0 --level=raid1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 --chunk=256K
(可使用剩餘 2 個硬碟來設定 md1)
表 5:Linux 中的範例 RAID-5 設定
詳細資料
OS Linux – CentOS 7.2
RAID 範例 RAID-5 (跨 4 個裝置之間的單一容錯) – 256K 區塊大小
範例命令 mdadm --create /dev/md0 --level=raid5 --raid-devices=4 /dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1 --chunk=256K
設定號碼 3:Windows SW RAID

Windows 環境也有內建方式可支援 RAID。將 DCP1000 AIC 部署到 Windows 系統時,會顯示為 4 個個別 SSD。Windows SW RAID 可用於保護這些硬碟上的資料。可運用典型實作方式 (如磁碟管理簡易分割或鏡像)。也可以使用 Storage Spaces 磁碟區管理員。已經在 Win8.1、Win10、Win2012 Server R2 及 Win2016 Server 上確認適用於 Windows NVMe 的現成支援。

摘要

產業持續尋找創新的方法,以提供可防止儲存設備失敗的資料保護。在軟體層中實作資料保護 (例如,SW RAID) 可進行更彈性的部署方式,並讓設計師更妥善地配對需要正在服務的應用程式的需求。DCP1000 NVMe 

SSD 支援單一 AIC 上的多個硬碟,而且可善用主機等級 SW RAID 以操作目前的資料保護方式。在單一 AIC 裝置上啟用資料保護可大幅降低資料中心的成本和複雜性。

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