Создание raid 0 asrock
Обновлено: 03.07.2024
Читайте о том, как собрать RAID 5 в домашних условиях. На что обратить внимание при выборе комплектующих под RAID, как собрать компьютер и создать на нём RAID массив.
Все современные материнские платы оснащены интегрированным RAID-контроллером, а топовые модели имеют их даже несколько. Востребованы ли такие интегрированные контроллеры в материнских платах для обычных пользователей — это другой вопрос. Но в любом случае, некоторые материнские платы предоставляют возможность создать RAID массив прямо на персональном компьютере.
Далее будут представлены краткие рекомендации по созданию RAID-массива на домашнем ПК и конкретный пример сборки компьютера с RAID.
Комплектующие
Первым делом нужно определиться для каких целей вы будете создавать массив на своём компьютере и какой тип RAID вам нужен.
Детально о том, какие типы RAID массивов бывают, какие между ними различия и как они работаю, читайте в отдельной статье блога.
Определившись с типом RAID, нужно подобрать материнскую плату с поддержкой нужного вам типа массива и наличия достаточного количества SATA разъёмов, чтобы иметь возможность подключить нужное количество дисков.
Для Своих нужд было принято решение построить систему с RAID 5. Для этого была выбрана такая конфигурация:
- Материнская плата ASRock B365M Pro4-F с поддержкой RAID 0, 1, 5 и 10 и шестью SATA разъёмами для дисков;
- Вместительный корпус Cooler Master K380 с большим количеством посадочных мест под HDD;
- Процессор от Intel 9-го поколения – i5-9400F;
- Одна планка оперативной памяти Kingston на 16 ГБ (2400 MHz);
- Видеокарта nVIDIA GeForce GTX 1060.
Сборка ПК
Итак, с комплектующими мы разобрались, приступаем к сборке.
Процессор
Начнём с установки процессора и оперативной памяти на материнскую плату.
Этот процесс не сложный, нужно лишь сориентироваться как его расположить в сокете. Если вы впервые собираете компьютер, не в коем случае не нужно пытаться его вдавить силой. Все это приведет к тому, что вы попросту погнете ножки или повредите процессор. При правильной установке он легко и без усилий сядет на свое место.
На самом процессоре есть обозначение в углу в виде треугольника и такое же обозначение есть и на материнской плате. Этот угол на процессоре и такой же угол сокета должны совпадать.
Также на самом процессоре есть небольшие вырезы и соответственно на сокете метки под них, обратите на это внимание.
Мы покажем в данном руководстве простые пошаговые алгоритмы создания RAID-массивов форматов «0» и «5» на базе единого устройства контроля и управления P822 от компании HP при помощи разных программных инструментов. А также остановимся на вопросе восстановления утраченных данных, если массивы выйдут из строя по любой причине.
Массивы различных форматов исполнения в настоящее время особо востребованы и задействуются как для личного использования, так и для нужд офисов и предприятий. Подобная организационная форма запоминающих устройств позволяет хранить значительный объем информации, всегда иметь к ней доступ с разрешенных подключенных устройств, быстро взаимодействовать с данными в режимах чтения/записи и иметь продвинутую защиту от непредвиденной потери информации (в зависимости от выбранного формата RAID), сохраняющую файлы в целостности.
Сейчас доступны разные виды основных программных плат для успешной организации массива и каждый может самостоятельно, при такой необходимости, создать востребованное RAID-хранилище в нужном формате конечного представления. Известные производители контроллеров комплектуют свои устройства набором программных решений, посредством которых создание массива превращается в простую пошаговую операцию.
Для организации RAID-хранилища на основе платы управления производства компании HP используется программное приложение ACU (Array Configuration Utility) в одной из двух доступных формах исполнения. Каждая форма позволяет выполнить востребованную процедуру по созданию массива, но одна представлена в дружеском к пользователям стандартной визуально-привлекательной графической оболочке, а вторая удовлетворяет потребности, реализуясь в формате командной консоли. Программное решение ACU доступно для использования на сайте HP и требует лишь скачивания и установки. Мы рассмотрим порядок создания RAID при помощи каждого решения и создадим массивы на плате управления P822 от фирмы HP.
Контроллер позволяет организовать из подключенных дисков несколько разно форматных массивов с отличающейся архитектурой, и общее количество хранилищ будет только лимитировано лишь значением подсоединенных дисковых запоминающих устройств, задействованных для их воссоздания.
Преимущество от организации нескольких RAID-хранилищ на базе единого контроллера может быть нивелировано существующим недостатком, при котором поломка управляемого устройства неминуемо приведет к утрате данных в каждом из таких массивов.
Для увеличения скорости передачи данных и повышения безопасности при хранении и обработке информации можно на базе контроллера P822 организовать два массива: RAID 0 будет задействован для получения значительного прироста в скорости обработки и общего взаимодействия с содержимым хранилища, а RAID 5 – использоваться для защиты данных от потери путем записи на нем резервных копий и архивных массивов данных. Это позволит исключить влияние неисправности одного из хранилищ на работоспособность другого и убережет информацию пользователей от утраты.
И далее мы рассмотрим порядок создания указанных вариантов массивов посредством программного решения от компании HP двумя разными способами.
Способ 1: как создать хранилище формата RAID 5 программным способом в командной консоли приложения ACUДанный способ наиболее приемлем для продвинутых пользователей, предпочитающих производить настройку командным способом.
Перейдите в предпочитаемом веб-браузере на страницу компании HP, отыщите искомое приложение и загрузите его на свое устройство.
После включения загруженного приложения следует ознакомиться со сведениями об используемой плате управления. Для выбора наименования соответствующей платы при последующем создании массива необходимо точно определить разъем ее подключения, узнать который можно посредством исполнения команды «controller all show». Ее запуск определяет последовательный поиск и проверку всех существующих контроллеров с отображением состояния каждого из них и дополнительным указанием слота соединения.
Следующим шагом будет идентификация всех подключенных к плате управления дисковых устройств. Задайте в строке состояния консоли команду «controller slot=1 physicaldrive all show», чтобы узнать (как в нашем случае для первого разъема включения, обозначенного в команде маркером «slot=1»), какие их жестких дисков или твердотельных накопителей включены в выбранный слот и какие составляют единое хранилище (array).
Ознакомьтесь с представленными сведениями и из неиспользуемых носителей создайте массив, для чего последовательно выполните в консоли командной строки две созидающие команды: «hpacucli controller slot=1 create type=ld drives=allunassigned raid=5 size=max», а затем «hpacucli controller slot=1 create type=ld drives=1:5,1:6,1:7 raid=5 size=max».
Командный идентификатор «create» непосредственно отвечает за создание хранилища. Команды определяют, что будет создан массив RAID 5 в первом слоте контроллера, идентифицирующийся как логический диск («type=ld»), который будет состоять из дисков, пронумерованных в ранее представленном информационном списке как физические диски с номерами «5», «6», и «7». RAID-хранилище будет воссоздано в максимально возможном объеме, совокупно объединяющем дисковые пространства каждого составного накопителя массива («size=max»).
Примечание. При необходимости, можно указать размер массива в мегабайтах, если не требуется использовать всю доступное дисковое пространство, а только его часть.
Чтобы удостовериться, что RAID-хранилище создано успешно, наберите в консоли команду «hpacucli controller slot=1 show config» и ознакомьтесь с представленными сведениями, содержащими послотовые сведения обо всех представленных на плате управления RAID-массивах с перечнем включенных дисков.
Снимок подтверждает верное исполнение команды, и система отображает уведомление о воссоздании заданного формата массива, укомплектованного тремя дисками. Конструктивная особенность хранилища RAID 5 предполагает потерю одного из дисков за счет режима отказоустойчивости (для хранения результата «xor»), поэтому конечный объем массива будет состоять только из емкостей двух носителей. Для полноценного его использования следует лишь произвести операцию разметки образованного пространства в инструменте «Управление дисками» системы.
Способ 2: как создать хранилище формата RAID 0 в привычной визуально-привлекательной оболочке приложения ACUОткройте приложение Array Configuration Utility в удобном визуальном интерфейсе и в выпадающем меню выбора доступных устройств отыщите и отметьте свой контроллер управления (в нашем примере P822).
В боковой панели параметров отмеченного контроллера повторно выберите раздел с наименованием платы управления или перейдите к разделу, отвечающему за неиспользуемые в массиве диски, а потом в связанной правой боковой панели окна щелкните кнопку создания хранилища. Укажите диски будущего массива и подтвердите свой выбор соответствующей кнопкой (нажмите ОК). Затем выберите раздел Create Logical Drive, позволяющий объединить диски в единое пространство хранилища.
Задайте формат хранилища (мы устанавливаем RAID 0, который обладает самыми высокими, по сравнению с другими видами массивов, скоростными характеристиками чтения/записи данных).
Следом заполните все ячейки с параметрами выбранного типа массива, установив собственные или оставив предложенные характеристики по умолчанию, и сохраните принятые значения.
На этом операция по созданию массива окончена и можно ознакомиться с его параметрами, задействовав соответствующую кнопку показа информации.
Как произвести восстановление информации с массива при его неисправностиПри любых видах поломки, как напрямую связанных с программными неисправностями в хранилище, аппаратными сбоями, внешнем воздействии на RAID или ошибочными действиями пользователей – данные, первоначально хранившиеся в массиве, можно восстановить и вернуть им полную работоспособность посредством использования специализированного программного обеспечения.
В сети представлено много версий программ, предлагающих восстановить утраченные данные с RAID массивов, но следует отдавать предпочтение доверенным разработчикам, чьи продукты прошли проверку временем и оснащены различными дополнительными инструментами, увеличивающими шанс полного и успешного возврата потерянной информации.
Как правило, программы для восстановления RAID имеют несколько режимов, каждый из которых эффективен при определенных причинах утраты данных. Например, при обычном удалении можно воспользоваться режимом быстрого сканирования дискового пространства массива, и за несколько минут (в зависимости от объема хранилища) получить все стертые файлы обратно. Большим преимуществом программы будет ее умение возвращать первичную структуру хранения файлов и помещать возвращенные объекты в места их первоначального расположения, чтобы избежать траты времени при поиске нужного файла.
При сложных вариантах потери данных, используется режим полного сканирования, который более длителен, но за счет глубокого анализа способен вернуть, казалось бы, навсегда утраченные данные.
В обоих случаях программа покажет все восстановленные элементы и при выборе отобразит содержимое каждого файла (картинки, документа, видеосюжета и т.д.) для визуальной проверки его целостности.
В крайних случаях, когда повреждены служебные метаданные или присутствуют признаки других критических повреждений, огромную помощь для восстановления окажет наличие в программе конструктора, который способен собрать разрушенный массив на основе первоначальных параметров и восстановить из образа хранилища недоступные данные. Останется только по завершению проверить целостность и исправность полученных файлов, а потом сохранить их в безопасное место.
Полную версию статьи со всеми дополнительными видео уроками смотрите в источнике. А также зайдите на наш Youtube канал, там собраны более 400 обучающих видео.
Технология RAID позволяет объединить несколько HDD либо SSD для многократного повышения их скорости либо автоматического резервного копирования, сводящего риск потери важных пользовательских данных практически к нулю. Для RAID-массива требуется как минимум два накопителя, желательно (хотя не обязательно) одинаковых, но в этом случае придется выбирать между скоростью и надежностью. А вот при наличии хотя бы четырех дисков уже можно сделать одновременно быстрый и отказоустойчивый массив. Мы же подробно расскажем, как создать программный или аппаратный RAID.
Изучаем теорию
RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это виртуальный массив из нескольких физических дисков, который операционная система видит как единый дисковый раздел. Данная технология чаще всего применяется в NAS-серверах — готовых хранилищах данных для быстрого доступа к ним разными пользователями в рамках локальной сети или через интернет. Впрочем, ничто не мешает превратить в NAS обычный ПК.
Существует добрый десяток разновидностей RAID-массивов, но мы рассмотрим только самые распространенные и подходящие среднестатистическому пользователю:
- RAID 0 — повышение скорости путем параллельной записи разбитой на блоки информации. Может состоять из двух и более дисков, соответственно скорость повышается кратно количеству дисков. Вместе с этим повышается риск потери всех данных в случае поломки хотя бы одного диска.
- RAID 1 — так называемый «зеркальный» массив из двух и более дисков. Данные дублируются на каждый диск, благодаря чему в случае поломки одного из них всегда остается хотя бы одна полная резервная копия. Чем больше дисков, тем надежнее хранение. Впрочем, даже двух дисков уже достаточно, чтобы минимизировать риск потери данных.
- RAID 2, 3, 4 и 5 — частичное резервирование данных на основе нескольких отличающихся алгоритмов работы. Например, два диска доступны для записи данных, а третий хранит резервную копию самых свежих файлов.
- RAID 10 и RAID 01 — быстрый массив из зеркальных массивов и наоборот зеркальный массив из быстрых массивов.
Лучше всего создавать RAID-массив из специализированных жестких дисков, разработанных для NAS-хранилищ. Они тихие, довольно-таки быстрые, рассчитанные на круглосуточную работу и имеют продленную гарантию. В этой статье мы будем создавать RAID на примере двух именно таких 4-терабайтных HDD Seagate IronWolf. Прежде чем перейти от теории к практике, расскажем кратенько об IronWolf.
Seagate IronWolf — серия жестких дисков де-юре для NAS-хранилищ. Но де-факто отлично подходит на роль второго тихого и вместительного диска, дополняющего быстрый, но мелкий SSD. В отличие от серии Seagate BarraCuda Compute ST2000DM008 2 ТБ 256/7200 Цена от 3 580 до 4 550 р. , существует только в декстопном 3.5-дюймовом форм-факторе.
При низкой скорости вращения 5900 об/мин, 4-терабайтный IronWolf, благодаря высокой плотности магнитных пластин (в простонародье называемых «блинами»), демонстрирует скорость последовательного чтения и записи 180 МБ/с. А это уже уровень 1 или 2-терабайтных дисков на 7200 об/мин, которые шумнее и горячее, из-за чего хуже подходят для круглосуточной работы и долгосрочного хранения важных данных.
Объем ОЗУ-кеша 4-ТБ версии IronWolf равняется 64 МБ. Используется он для ускоренной обработки мелких файлов (хотя 64 МБ — это не такие уж и мелкие файлы, например типичная MP3-песня весит до 10 МБ). Самый же большой буфер среди дисков Seagate у модели Seagate FireCuda ST2000DX002 2 ТБ — целых 8 ГБ SSD-кеша, причем на основе износоустойчивой MLC-памяти (два бита на ячейку).
В итоге, Seagate IronWolf — тихий и при этом на удивление быстрый жесткий диск, который подходит практически для любых задач (NAS-сервер, второй диск рабочего или игрового ПК), кроме разве что установки операционной системы (для этой цели лучше выбрать Barracuda или FireCuda). Объем IronWolf может варьировать от 1 до 14 ТБ, гарантия же — строго 3 года. Также существует подсерия Seagate IronWolf Pro ST4000NE0025 4 ТБ Up to 24-bay c расширенной до 5 лет гарантией.
Приступаем к практике
Создать RAID можно как программно (средствами операционной системы), так и аппаратно (с помощью драйверов чипсета материнский платы). Первый вариант проще и быстрее в настройке, но только второй позволяет установить на массив операционную систему.
 |
Начнем с программного RAID в среде Windows 10. Для него даже не обязательна материнка с поддерживающим RAID чипсетом. Достаточно из меню «Пуск» запустить конфигурационное приложение «Управление дисками». Затем нажмите правую кнопку мыши на одном из дисков, из которых будет создаваться массив, и выберите «Создать чередующийся том» (что подразумевает быстрый RAID 0) или «Создать зеркальный том» (надежный RAID 1). Если данные пункты меню не активны, то примените действие «Преобразовать в GPT-диск» к каждому из накопителей (обязательно для HDD объемом больше 2 ТБ).
 |
Затем приложение «Управление дисками» попросит выбрать другие диски, которые будут входить в состав RAID, после чего автоматически создаст массив, который сразу же будет готов к работе.
 |
Измерить прирост скорости до и после создания RAID 0 можно, например, с помощью приложения Crystal Disk Mark. Двукратного повышения быстродействия в случае программного массива, к сожалению, не будет — прибавка составит порядка 60 – 80 процентов.
 |
Получить 100-процентную прибавку скорости, а также установить операционную систему на массив, можно лишь с помощью аппаратной версии RAID. Кроме того, только так можно создать массивы RAID 2, 3, 4 и 5. Поддерживают данную технологию материнки на всех более-менее современных чипсетах AMD, а также старших чипсетах Intel (Z-серия).
 |
Для начала нужно в меню BIOS (вызывается при включении ПК нажатием клавиши Delete) сменить режим работы SATA-контроллера с AHCI или Native/Legacy на RAID, и нажать F10, чтобы сохранить изменения. Теперь при включении ПК первым делом будет несколько секунд предлагаться зайти в настройки RAID-контроллера по нажатию Ctrl+R (комбинация клавиш может отличаться, но она будет обязательно указана).
 |
В появившемся меню необходимо сперва удалить существующие разделы на дисках, и только затем из полностью пустых создать желаемый тип RAID. Теперь на аппаратный массив можно установить операционную систему. В случае Windows может потребоваться предварительно записать на установочную USB-флешку помимо образа ОС еще и драйвера RAID-контроллера для вашего чипсета (доступны на официальном сайте производителя материнской платы).
 |
Выводы
Создать RAID-массив сложно в теории, но относительно легко на практике. Надеемся наша статья-инструкция поможет вам в этом. Само собой разумеется, технология RAID полезна сравнительно узкому кругу пользователей ПК. По достоинству оценят ее прежде всего профессиональные фотографы и видеомонтажеры, которым нужно сохранить в целостность терабайты рабочих материалов (зеркальный RAID 1). Тогда как быстрый RAID 0 понравится заядлым геймерам и компьютерным энтузиастам, которые хотят выжать из своего ПК максимум производительности (удвоить скорость HDD — это действительно круто).
Привет Хабр! В этом материале мы расскажем, стоит ли организовывать RAID-массивы на базе твердотельных решений SATA SSD и NVMe SSD, и будет ли от этого серьезный профит? Мы решили разобраться в этом вопросе, рассмотрев виды и типы контроллеров, которые позволяют это сделать, а также сферы применения таких конфигураций.
Так или иначе, каждый из нас хоть раз в жизни слышал такие определения, как “RAID”, “RAID-массив”, “RAID-контроллер”, но вряд ли придавал этому серьезное значение, потому что рядовому ПК-боярину все это вряд ли интересно. А вот высоких скоростей от внутренних накопителей и безотказности их работы хочется всем и каждому. Ведь, какой бы мощной ни была начинка компьютера, скорость работы накопителя становится узким местом, если говорить о совокупном быстродействии ПК и сервера.
Так было ровно до того момента, пока на смену традиционным HDD не пришли современные NVMe SSD со сравнимой емкостью в 1 Тбайт и более. И если раньше в ПК чаще встречались связки SATA SSD + парочка емких HDD, то сегодня их начинает сменять другое решение — NVMe SSD + парочка емких SATA SSD. Если говорить о корпоративных серверах и “облаках”, многие уже успешно переехали на SATA SSD, просто потому что они быстрее обычных “жестянок” и способны обрабатывать большее количество операций ввода/вывода одновременно.
Однако отказоустойчивость системы все равно находится на достаточно низком уровне: мы не можем как в “Битве экстрасенсов” предугадать с точностью даже до недели, когда тот или иной твердотельный накопитель прикажет долго жить. И если HDD “умирают” постепенно, позволяя уловить симптомы и принять меры, то SSD “мрут” сразу и без предупреждений. И вот теперь самое время разобраться, зачем все это вообще нужно? Стоит ли организовывать RAID-массивы на базе твердотельных решений SATA SSD и NVMe SSD, и будет ли от этого серьезный профит?
Зачем нужен RAID-массив?
Само слово “массив” уже подразумевает то, что для его создания используется несколько накопителей (HDD и SSD), которые объединяются с помощью RAID-контроллера и распознаются ОС, как единое хранилище данных. Глобальная задача, которую позволяют решить RAID-массивы — минимизация времени доступа к данным, повышение скорости чтения/записи и надежности, которая достигается благодаря возможности быстрого восстановления в случае сбоя. К слову, для домашних бэкапов использовать RAID совсем не обязательно. А вот если у вас есть свой домашний сервер, к которому необходим постоянный доступ 24/7 — тут уже другое дело.
Существует свыше десятка уровней RAID-массивов, каждый из которых отличается количеством используемых в нем накопителей и имеет свои плюсы и минусы: например, RAID 0 позволяет получить высокую производительность без отказоустойчивости, RAID 1 — наладить автоматическое зеркалирование данных без прироста скорости, а RAID 10 объединяет в себе возможности вышеперечисленных. RAID 0 и 1 — самые простые (поскольку не требуют произведения программных вычислений) и, как следствие, — самые популярные. В конечном счете выбор в пользу того или иного уровня RAID зависит от возлагаемых на дисковый массив задач и возможностей RAID-контроллера.
Домашний и корпоративный RAID: в чем разница?
Основа любого современного бизнеса — большие объемы данных, которые должны надежно храниться на серверах компаний. А еще, как мы уже отмечали выше, к ним должен обеспечиваться постоянный доступ 24/7. Понятное дело, что наравне с “железом” важна и софтверная часть, но в данном случае мы говорим все-таки об оборудовании, которое обеспечивает надежное хранение и обработку информации. Никакой софт не спасет компанию от разорения, если “железное” оснащение не соответствует возложенным на него задачам.
Для этих задач любой производитель “железа” предлагает так называемые корпоративные устройства. У Kingston — это мощные твердотельные решения в лице SATA-моделей Kingston 450R (DC450R) и серии DC500, а также NVMe-моделей DC1000M U.2 NVMe, DCU1000 U.2 NVMe и DCP-1000 PCI-e, предназначенных для использования в ЦОД (центрах обработки данных) и суперкомпьютерах. Массивы из таких накопителей, как правило, используются в связке с аппаратными контроллерами.
Для потребительского же рынка (то есть для домашних ПК и NAS-серверов) доступны такие накопители как Kingston KC2000 NVMe PCIe, но в этом случае необязательно покупать аппаратный контроллер. Можно ограничиться встроенным в материнскую плату ПК или NAS-сервера, если вы конечно не планируете самостоятельно собрать домашний сервер для нетипичных задач (завести маленький домашний хостинг для друзей, к примеру). К тому же, домашние RAID-массивы, как правило, не предполагают наличие сотен и тысяч накопителей, ограничиваясь двумя, четырьмя и восемью устройствами (чаще SATA).
Виды и типы RAID-контроллеров
Существует три вида RAID-контроллеров, основанные на принципах реализации RAID-массивов:
1. Программные, в которых управление массивом ложится на CPU и DRAM (то есть исполнение программного кода происходит на процессоре).
2. Интегрированные, то бишь встроенные в материнские платы ПК или NAS-сервера.
3. Аппаратные (модульные), представляющие собой дискретные платы расширения для разъемов PCI/PCIe системных плат.
В чем их принципиальное отличие друг от друга? Программные RAID-контроллеры уступают интегрированным и аппаратным по производительности и отказоустойчивости, но при этом не требуют специального оборудования для работы. Однако важно убедиться, что процессор хост-системы является достаточно мощным для запуска программного обеспечения RAID, не оказывая негативного влияния на производительность приложений, которые также работают на хосте. Интегрированные контроллеры, как правило, оснащаются собственной кэш-памятью и задействуют некоторое кол-во ресурсов CPU.
А вот аппаратные обладают и собственной кэш-памятью, и встроенным процессором для выполнения программных алгоритмов. Обычно они позволяют реализовать все виды уровней RAID-массивов и поддерживают сразу несколько видов накопителей. Например, к современным аппаратным контроллерам компании Broadcom можно одновременно подключать SATA-, SAS- и NVMe-устройства, что позволяет не менять контроллер при апгрейде серверов: в частности, при переезде с SATA SSD на NVMe SSD контроллеры менять не придется.
Собственно, на этой ноте мы подошли к типологизации самих контроллеров. Если есть трехрежимные, должны быть и какие-то еще? В данном случае ответ на этот вопрос будет утвердительным. В зависимости от функций и возможностей RAID-контроллеры можно поделить на несколько типов:
1. Обыкновенные контроллеры с функцией RAID
Во всей иерархии это самый просто контроллер, который позволяет объединять HDD и SSD в RAID-массивы уровней “0”, “1” или “0+1”. Программно это реализовано на уровне прошивки. Однако, такие устройства вряд ли можно рекомендовать для использования в корпоративном сегменте, ведь у них отсутствует кэш и не поддерживаются массивы уровней “5”, “3” и т.п. А вот для домашнего сервера начального уровня они вполне подойдут.
2. Контроллеры, работающие в паре с другими RAID-контроллерами
Этот тип контроллеров может работать в паре с интегрированными контроллерами материнских плат. Реализовано это по следующему принципу: дискретный RAID-контроллер берет на себя решение “логических” задач, а встроенный — функции обмена данными между накопителями. Но есть нюанс: параллельная работа таких контроллеров возможна только на совместимых системных платах, а значит область их применения серьезно сужается.
3. Самостоятельные RAID-контроллеры
Эти дискретные решения содержат на борту все необходимые чипы для работы с серверами корпоративного класса, обладая собственным BIOS’ом, кэш-памятью и процессором для быстрой коррекции ошибок и вычисления контрольных сумм. К тому же они отвечают высоким стандартам надежности в плане изготовления и обладают высококачественными модулями памяти.
4. Внешние RAID-контроллеры
Нетрудно догадаться, что все перечисленные выше контроллеры являются внутренними и получают питание через разъем PCIe материнской платы. О чем это говорит? А о том, что выход из строя системной платы может привести к ошибкам в работе RAID-массива и потере данных. Внешние же контроллеры избавлены от этого недоразумения, так как размещаются в отдельном корпусе с независимым блоком питания. В плане надежности такие контроллеры обеспечивают самый высокий уровень хранения данных.
Broadcom, Microsemi Adaptec, Intel, IBM, Dell и Cisco — это лишь некоторые из компаний, которые предлагают аппаратные RAID-контроллеры в настоящее время.
Режимы работы RAID контроллеров SAS/SATA/NVMe
Основной задачей трехрежимных HBA- и RAID-контроллеров (или контроллеров с функцией Tri-Mode) является создание аппаратного RAID на базе NVMe. У компании Broadcom это умеют делать контроллеры 9400 серии: например, MegaRAID 9460-16i. Он относится к самостоятельному типу RAID-контроллеров, оснащен четырьмя разъемами SFF-8643 и, благодаря поддержке Tri-Mode, позволяет коннектить к себе SATA/SAS- и NVMe-накопители одновременно. К тому же это еще и один из самых энергоэффективных контроллеров на рынке (потребляет всего 17 Ватт энергии, при этом менее 1,1 Ватт на каждый из 16 портов).
Интерфейсом подключения служит PCI Express x8 версии 3.1, что позволяет реализовать пропускную способность на уровне 64 Гбит/с (в 2020 году ожидается появление контроллеров для PCI Express 4.0). В основе 16-портового контроллера лежит 2-ядерный чип SAS3516 и 72-битная DDR4-2133 SDRAM (4 Гбайт), а также реализована возможность подключения до 240 накопителей SATA/SAS-, либо до 24 NVMe-устройств. По части организации RAID-массивов поддерживаются уровни “0”, “1”, “5” и “6”, а также “10”, “50” и “60”. К слову, кэш-память MegaRAID 9460-16i и других контроллеров в серии 9400 защищена от сбоев напряжения дополнительным модулем CacheVault CVPM05.
В основе трехрежимной технологии лежит функция преобразования данных SerDes: преобразование последовательного представления данных в интерфейсах SAS/SATA в параллельную форму в PCIe NVMe и наоборот. То есть контроллер согласовывает скорости и протоколы, чтобы беспрепятственно работать с любым из трех типов устройств хранения. Это обеспечивает бесперебойный способ масштабирования инфраструктур центров обработки данных: пользователи могут использовать NVMe без существенных изменений в других конфигурациях системы.
Однако при планировании конфигураций с NVMe-накопителями, стоит учитывать, что NVMe-решения используют для подключения 4 линии PCIe, а значит каждый накопитель задействует все линии портов SFF-8643. Выходит, что напрямую к контроллеру MegaRAID 9460-16i можно подключить только четыре накопителя NVMe. Либо ограничиться двумя NVMe-решениями при одновременном подключении восьми SAS-накопителей (см. схему подключения ниже).
На рисунке показано использование разъема «0» (С0 / Connector 0) и разъема «1» для подключений NVMe, а также разъемов «2» и «3» для подключений SAS. Это расположение может быть изменено на обратное, но каждый накопитель x4 NVMe должен быть подключен с использованием соседних линий. Режимы работы контроллера устанавливается через конфигурационные утилиты StorCLI или Human Interface Infrastructure (HII), которая работает в среде UEFI.
Режим по умолчанию — профиль «PD64» (поддержка только SAS / SATA). Как мы уже говорили выше, всего профилей три: режим «SAS/SATA only mode» (PD240 / PD64 / PD 16), режим «NVMe only mode» (PCIe4) и смешанный режим, в котором могут работать все типы накопителей: «PD64-PCIe4» (поддержка 64 физических и виртуальных дисков с 4 NVMe-накопителями). В смешанном режиме значение задаваемого профиля должно быть таким – «ProfileID=13». К слову, выбранный профиль сохраняется в качестве ведущего и не сбрасывается даже при откате к заводским настройкам через команду Set Factory Defaults. Сменить его можно будет только вручную.
Стоит ли создавать RAID-массив на SSD?
Итак, мы уже поняли, что RAID-массивы – это залог высокого быстродействия. Но стоит ли собирать RAID из твердотельных накопителей для домашнего и корпоративного использования? Многие скептики говорят о том, что прирост в скорости получается не столь существенным, чтобы разоряться на NVMe-накопители. Но так ли это на самом деле? Вряд ли. Самым большим ограничением для использования SSD в RAID (как в домашних условиях, так и на корпоративном уровне) может стать только цена. Как ни крути, а стоимость гигабайта пространства у HDD значительно дешевле.
Подключение нескольких твердотельных “дисков” к контроллеру RAID для создания массива из SSD в определенных конфигурациях может оказать огромное влияние на производительность. Не стоит, однако, забывать, что максимальная производительность ограничена пропускной способностью самого контроллера RAID. Уровнем RAID, который предлагает лучшую скорость работы, является RAID 0.
Организация обычного RAID 0 с двумя SSD-накопителями, в которой используется метод разбиения данных на фиксированные блоки и их чередования между твердотельными хранилищами, приведет к удвоению производительности (если сравнивать со скоростями, которые выдает один SSD). При этом массив RAID 0 с четырьмя твердотельными накопителями будет уже в четыре раза быстрее, чем самый медленный SSD в массиве (в зависимости от ограничения пропускной способности на уровне контроллера RAID SSD).
Если исходить из простой арифметики, SATA SSD примерно в 3 раза быстрее традиционного SATA HDD. NVMe-решения еще эффективнее — в 10 раз и более. При условии, что два жестких диска в RAID’е нулевого уровня покажут удвоенную производительность, увеличив ее на 50%, два SATA SSD окажутся в 6 раз быстрее, а два NVMe SSD — в 20 раз быстрее. В частности, один накопитель Kingston KC2000 NVMe PCIe может достигать скорости последовательного чтения и записи до 3200 Мбайт/с, что в формате RAID 0 достигнет внушительных 6 Гбайт/с. А скорость чтения/записи случайных блоков размером 4 Кбайт превратится из 350 000 IOPS в 700 000 IOPS. Но… в то же время “нулевой” RAID не обеспечивает нам избыточности.
Можно сказать, что в домашних условиях избыточность хранилища обычно и не требуется, поэтому самой подходящей конфигурацией RAID для SSD действительно становится RAID 0. Это надежный способ получить значительное повышение производительности в качестве альтернативы использованию таких технологий, как твердотельные накопители на базе Intel Optane. А вот как поведут себя SSD-решения в самых популярных типах RAID (“1”, “5”, “10”, “50”) — мы поговорим в нашем следующем материале.
Данная статья подготовлена при поддержке наших коллег из Broadcom, которые предоставляют свои контроллеры инженерам Kingston для тестирования с накопителями SATA/SAS/NVMe корпоративного класса. Благодаря этому дружескому симбиозу, клиентам не приходится сомневаться в надежности и стабильности работы накопителей Kingston c HBA- и RAID-контроллерами производства Broadcom.
Дополнительную информацию о продуктах Kingston можно найти на официальном сайте компании.
Читайте также: