Ssd в raid

Тест 1. Тестирование аппаратной части

Тест 1.1 Один NVMe-накопитель. Тест на IOPS

Block size	R0% / W100%	R5% / W95%	R35% / W65%	R50% / W50%	R65% / W35%	R95% / W5%	R100% / W0%
4k	84017.8	91393.8	117271.6	133059.4	175086.8	281131.2	390969.2
8k	42602.6	45735.8	58980.2	67321.4	101357.2	171316.8	216551.4
16k	21618.8	22834.8	29703.6	33821.2	52552.6	89731.2	108347
32k	10929.4	11322	14787	16811	26577.6	47185.2	50670.8
64k	5494.4	5671.6	7342.6	8285.8	13130.2	23884	27249.2
128k	2748.4	2805.2	3617.8	4295.2	6506.6	11997.6	13631
1m	351.6	354.8	451.2	684.8	830.2	1574.4	1702.8

Тест 1.2 Один NVMe-накопитель. Тесты задержек

Среднее время отклика

Block size	R0% / W100%	R65% / W35%	R100% / W0%
4k	0.02719	0.072134	0.099402
8k	0.029864	0.093092	0.121582
16k	0.046726	0.137016	0.16405

Среднее время откликаМаксимальное время отклика

Block size	R0% / W100%	R65% / W35%	R100% / W0%
4k	6.9856	4.7147	1.5098
8k	7.0004	4.3118	1.4086
16k	7.0068	4.6445	1.1064

Максимальное время отклика

Тест 1.4 Система в 12 накопителей. Тест на IOPS

Block size	R0% / W100%	R5% / W95%	R35% / W65%	R50% / W50%	R65% / W35%	R95% / W5%	R100% / W0%
4k	1363078.6	1562345	1944105	2047612	2176476	3441311	4202364

Подготовка к тестированию

1. Установка ядра версии 4.11 на CentOS 7.4.
2. Выключение C-STATES и P-STATES.
3. Запуск утилиты tuned-adm и выставление профиля latency-performance.

1. Тест на IOps блоками 4k, 8k, 16k, 32k, 64k, 128k, 1m с вариациями сочетаний чтения и записи 0/100, 5/95, 35/65, 50/50, 65/35, 95/5, 100/0.
2. Тесты задержек (latency) c блоками 4k, 8k, 16k с вариациями сочетаний чтения и записи 0/100, 65/35 и 100/0. Количество потоков и глубина очереди 1-1. Результаты фиксируются в виде средней и максимальной величины задержек.
3. Тест на пропускную способность (throughtput) с блоками 128k и 1M, в 64 очереди по 8 команд.

Выбор SSD для RAID: Kingston HyperX 3К

Если учитывать особенности массивов с чередованием, то наиболее логичным выбором для них будут стабильные и испытанные SSD. От данных накопителей не будет никаких неприятных сюрпризов. Подобных вариантом не очень много. При проведении непрерывной слежки через S.M.A.R.T за состоянием работы флеш-памяти, не гарантируются отказы SSD, которые происходят из-за ошибок в прошивках и контроллерах. Наилучшим выбором для RAID массивов будут те твердотельные накопители, которые на рынке представлены достаточно продолжительное время

Важно, чтобы они были проверенными на практике в надежности, а производители могут проявившиеся проблемы исправить

Неплохим вариантом будут накопители, которые построены на SandForce контроллерах. Данные модели являются опробованными многочисленными владельцами. Свойственные им ошибки были исправлены на аппаратном и программном уровне.

Флеш-диски с SF-2281 контроллерами отличаются следующими важными преимуществами:

1. Набор S.M.A.R.T параметров у подобных моделей достаточно подробен и сильно превосходит параметры других SSD. Это помогает получить про состояние флеш-памяти доскональную картину.
2. Мощнейший набор технологий (в частности, RAISE и DuraWrite), которые ориентированы на продление долговечности флеш-памяти.

По параметрам надежности в категории потребительских SSD, они относятся к наиболее лучшим вариантам.

Важно отметить ценовой аспект. Твердотельные накопители с SandForce контроллерами сейчас подешевели, что повышает их привлекательность

Они имеют производительность, далекую от лидирующих позиций, но для массивов RAID с чередованием не столь необходимы быстродействующие SSD. В данных конфигурациях несет ответственность за высокие показатели производительности контроллер SATA.

Если выбирать из большого количества поставщиков SSD, имеющих базу на SF-2281 контроллере, то остановится необходимо на самых авторитетных и крупных. Для кого-то предпочтительными будут твердотельные Intel накопители, кому-то подойдут Kingston HyperX 3K флеш-приводы по более низкой цене. Серия накопителей Kingston HyperX 3K является отличным решением на базе SandForce контроллеров второго поколения. Флеш-приводы данной серии отличаются высокой надежностью сборки и привлекательным внешним видом.

Модель Kingston HyperX 3K с показателем емкости 480 Гб является заметно медленней, чем 240-гигабайтная модификация. SF-2281 контроллер показывает наивысшую производительность при четырехкратном чередовании NAND устройств в каждом канале. Восьмикратное чередование, нужное для получения емкости 480 Гб, будет вносить некоторые задержки. Использование флеш-памяти с Toggle Mode интерфейсом усугубило данный момент. Модель Kingston HyperX 3K на 240 Гб стала немного быстрее, чем предшественница с памятью Intel, но 480-гигабайтная модификация потеряла в показателях быстродействия.

Накопители, основанные на SandForce контроллерах, и не кажутся свежим решением, но они неплохо подходят для RAID массивов. Данные SSD очень надежны и всесторонне проверенные. Они имеют достаточно привлекательную цену. Показатели производительности показывают, что массив из двух приводов SandForce уровня RAID 0 даст фору любым однодисковым конфигурациям. Быстродействие последовательных операций не ограничивается 6 Гбит/с – полосой пропускания интерфейса SATA.

RAID 0

Принцип работы — striping (чередование). Массив при котором информация разбивается на одинаковые по длине блоки, а затем записывается поочерёдно на каждый диск в структуре. Основное предназначение такой системы — фактическое увеличение производительности в 2 раза, при этом вам будет доступен полный объем всех дисков.

Можно использовать неограниченное количество дисков. В случае если диски обладают разными показателями скорости, то конечный результат будет высчитываться по самому медленному HDD. Позволяет объединять диски любого объема. Например, 320 Гбайт + 1 Тбайт + 3 Тбайт — будут функционировать должным образом.

Приведем несколько примеров, чтобы нагляднее объяснить эти принципы.

Предположим у вас есть два диска со скоростью записи в 200 Мбайт/c и объемом 1000 Гбайт. Создав RAID 0, вы получите скорость записи 400 Мбайт/c и 2000 Гбайт свободного места. То есть вы как бы увеличиваете производительность за счет распределения задач между всеми участниками системы.

Если же один из дисков при этом будет 500 Гбайт, а другой 1000 Гбайт, то под ваши нужды останется всё те же 1500 Гбайт.

Самый рациональный вариант применения данной технологии — это если вы имеете жесткие диски, одинаковые по техническим характеристикам. Имеет значение интерфейс подключения. Скажем, два диска, подключенные к SATA 1 и SATA 3 будут оба работать на скорости самого медленного канала.

Однако, такая схема не лишена и минусов. Помимо сложностей с техническими характеристиками, вы можете с легкостью потерять все свои данные, если хотя бы один винчестер выйдет из строя. Из-за того, что информация разбивается и записывается параллельно на два диска, один файл может лежать одновременно на двух или более носителях. Если же такая система построена из 4 «винтов», то поломка даже одного — это неизбежный крах всей хранящейся информации. Поэтому не забывайте о бэкапах, если пользуетесь RAID 0.

Что вы имеете в виду под Raid 5?

В конце концов, жесткие драйверы на выделенных серверах выходят из строя. Нет никакого смысла в этом факте. Все уровни Raid, за исключением Raid 0, снижают вероятность потери данных и простоев с поврежденного жесткого диска на выделенном сервере. Решение Raid повышает производительность ввода-вывода благодаря значительным улучшениям скорости записи и чтения. Рейд 0 только используется для производительности ввода-вывода. Этот уровень не помогает с избыточностью, как другие уровни рейда.

Сервер Raid 5 — это исправление, специально разработанное как хранилище. Его конфигурация увеличивает пространство за счет использования четности для достижения чередования данных. Это означает, что в случае отказа любого из жестких дисков система не пострадает. В случае отказа двух жестких дисков пользователи могут потерять свои данные.

Если вам интересно, как это происходит, продолжайте читать. В конфигурации Raid 5 есть три диска. Предположим, что один из жестких дисков выходит из строя, тогда Raid 5 работает как самоисцелитель. Эта технология гарантирует, что восстановление данных начинается немедленно из-за паритета среди доступных запасных дисков. Как указано выше, если два из этих жестких дисков перестанут работать одновременно, ваши данные будут потеряны, к сожалению.

Из-за чередования конфигурация Raid 5 предлагает улучшение производительности в два раза для функций чтения. Тем не менее, вы должны рассмотреть несколько моментов, прежде чем выбрать Рейд 5. Итак, взгляните на эти проблемы сейчас!

• Рейд 5 занимает около нескольких дней, чтобы восстановить большие диски размером более 2 ТБ. Период перестроения подвергает риску данные, поскольку сервер усердно работает для расчета недостающих данных. Когда ваш сервер работает усердно, он работает очень медленно и даже становится непригодным для использования во время перестроения. Таким образом, вы должны учитывать это при переходе на Raid 5.
• Если URE (Неисправимая ошибка чтения) происходит во время перестроения, тогда все ваши данные будут потеряны. Нельзя восстановить эти данные, и, следовательно, они исчезли навсегда только потому, что массив поврежден из-за URE.

Недостатки бонуса без депозита

• Медленный процесс восстановления после сбоя
• Терпеть только отказ одного диска

Имея эти риски под рукой, Raid 5 рекомендуется для пользователей, у которых есть небольшие диски с низким URE. Теперь вы получите представление о Raid 5; пришло время перейти к другому.

Как работает массив дисков

Такую связку можно сделать и из обычных жёстких дисков (тоже повысится скорость считывания/записи данных), но парочка SSD в дисковом массиве RAID 0…

…да ещё и с подключением через двойной интерфейс SATA3 (2 х 6 Гб/s)…

Это особый и не слишком дорогой кайф!

Таким образом можно добиться ускорения работы дисковой системы компьютера в несколько раз (обычно это самое слабое звено в цифровой машине у большинства пользователей), даже вопреки ограниченным физическим возможностям одного отдельного ssd-диска.

Получается невероятная вещь — купив вместо одного SSD-диска на 240 Гб (с максимальной скоростью чтения данных 550 МБ/с и записи 460 МБ/с) два точно таких же, но по 120 Гб каждый (всего на 5 $ дороже в сумме), получаем массив дисков RAID 0, который операционная система видит одним накопителем…

…и работающий гораздо быстрее своего одинокого коллеги (чтение данных — 761 МБ/с и запись — !!!986 МБ/с!!!). Не верите? Вот мой личный замер скорости этой связки в программе CrystalDiskMark…

Да, такие позитивные обои установил на рабочий стол .

Что такое RAID 0

Думаю, немного стоит написать про то, что такое RAID. RAID — массив из нескольких физических жёстких дисков, объединённых в один виртуальный носитель. Существует большое количество различных конфигураций RAID, каждый их которых обладает как плюсами, так и минусами. Чаще всего массив из нескольких дисков используется для обеспечения отказоустойчивости путём хранения избыточных данных. Большие массивы, состоящие из множества жёстких дисков, позволяют не допустить потери данных при выходе из строя сразу нескольких физических жёстких дисков.

Самый простой вариант RAID, не обеспечивающий отказоустойчивости, это RAID 0. Его плюсом является повышенная производительность по сравнению с другими реализациями RAID. По сути, всё что делает RAID 0, так это чередует записываемые в массив данные между всеми дисками массива. На входе данные разбиваются на равные блоки и записываются параллельно на все физические диски. Подобный принцип сильно повышает скорость последовательной записи и последовательного чтения. В теории скорость последовательного чтения/записи может быть равна сумме скоростей каждого диска. Хуже обстоит ситуация со случайной записью и случайным чтением мелких файлов. Впрочем, эти скорости также увеличиваются по сравнению с единичным диском, хоть и не так сильно, как в случае с последовательными операциями чтения/записи.

Схема RAID 0 (источник)

Основные цели, которые я преследовал при создании массива были: объединение ёмкостей дисков и максимальная производительность. Лучший выбор для этого — RAID 0.

Best practices для SSD+LSI

Данная статья будет чем-то похожа на аналогичную, про «Best practices для HP P410i», там я так же прокачивал скорость своих SSD дисков. Создавать я в своем примере буду RAID-0, так как на моем тестовом стенде мне нужна максимальная производительность и я не очень боюсь потерять эти данные, если кто не в курсе RAID-0, это объединение всех дисков в один массив, за счет чего достигается максимальная производительность, но минимальная отказоустойчивость, так как при выходе одного SSD, весь массив развалится, но сейчас очень сложно ушатать SSD диск, так как его ресурс очень большой, проверить его можно вычислив DWPD и TBW.

Давайте проведем восемь экспериментов:

1. Тестирование одного SSD диска с базовыми параметрами предлагаемыми LSI контроллером
2. Тестирование одного SSD диска с базовыми настройками, но измененным размером Stripe
3. Тестирование одного SSD с рекомендуемыми настройками и базовым Stripe
4. Тестирование одного SSD с рекомендуемыми настройками, но измененным размером Stripe
5. Тестирование шести SSD дисков в массиве RAID-0 с базовыми настройками и стандартным размером Stripe
6. Тестирование шести SSD дисков в массиве RAID-0 с базовыми настройками, но измененным размером Stripe
7. Тестирование шести SSD дисков в массиве RAID-0 с рекомендуемыми настройками и стандартным размером Stripe
8. Тестирование шести SSD дисков в массиве RAID-0 с рекомендуемыми настройками, но измененным размером Stripe

Создавать RAID массивы я буду через утилиту MegaRAID Storage Manager (MSM) и производить замер скорости SSD дисков в утилите CrystalDiskMark. В качестве хостовой операционной системы будет выступать Windows Server 2016.

Открываем утилиту MSM, я перехожу в раздел «Logical», тут я вижу свои 6 SSD дисков Dell, они имеют статус Unconfigured Good (Не размечены).

Первый замер скорости будет с одним SSD и всеми базовыми параметрами. Выбираю свой RAID контроллер LSI 9280-16i4e, щелкаю по нему правым кликом и из контекстного меню я выбираю пункт «Create Virtual Drive.»

Выбираю режим «Advanced» и нажимаю «Next».

В RAID level выбираем RAID-0, кстати про разные виды RAID вы можете почитать мою статью. Из «Selrct unconfigured drives» вы через кнопку «Add» переносите диск в «Drive Group» и нажимаете кнопку для создания «Create Drive Group».

После того. как будет создана «Drive Group» нажимаем кнопку «Next».

Оставляем все настройки как есть, это:

• Initialization — No Initialization
• Stripe size — 256 kb
• Read Policy — Always Read Ahead
• Write policy — Write Back
• I/O policy — Direct IO
• Access policy — Read Write
• Disk cache policy — Disable

Нажимаем кнопку «Create Virtual Drive» для создания массива.

Все мой RAID-0 создан, просто нажимаем «Next».

Далее «Finish». Вы должны увидеть «The virtual drive successfully created».

В списке на вашем LSI 9280-16i4e вы можете увидеть новую группу.

Открываем оснастку управление дисками, для этого в окне «Выполнить» введите команду «diskmgmt.msc».

Создаем обычный том.

Тест 4. RAIDIX ERA

Block size	R0% / W100%	R5% / W95%	R35% / W65%	R50% / W50%	R65% / W35%	R95% / W5%	R100% / W0%
4k	354887	363830	486865.6	619349.4	921403.6	2202384.8	4073187.8
8k	180914.8	185371	249927.2	320438.8	520188.4	1413096.4	2510729
16k	92115.8	96327.2	130661.2	169247.4	275446.6	763307.4	1278465
32k	59994.2	61765.2	83512.8	116562.2	167028.8	420216.4	640418.8
64k	27660.4	28229.8	38687.6	56603.8	76976	214958.8	299137.8
128k	14475.8	14730	20674.2	30358.8	40259	109258.2	160141.8
1m	2892.8	3031.8	4032.8	6331.6	7514.8	15871	19078

Тест 4.2 RAIDIX ERA. RAID 6. Тесты задержек

Среднее время отклика

Block size	R0% / W100%	R65% / W35%	R100% / W0%
4k	0.16334	0.136397	0.10958
8k	0.207056	0.163325	0.132586
16k	0.313774	0.225767	0.182928

Среднее время откликаМаксимальное время отклика

Block size	R0% / W100%	R65% / W35%	R100% / W0%
4k	5.371	3.4244	3.5438
8k	5.243	3.7415	3.5414
16k	7.628	4.2891	4.0562

Максимальное время отклика

Параметры и внешний вид

Распараллеливание нагрузки и дублирование устройств является достаточно популярной темой на современных компьютерных рынках. Разработчики производят создание видеоподсистем, где есть 2-е графические карты или больше. Пользователи, которым нужна непревзойденная вычислительная техника, делают ставки на многопроцессорные рабочие станции.

Данный подход можно использовать в отношении дисковой подсистемы. Достаточно простым способом по увеличению скорости ее работы будет формирование RAID массива из двух или большего числа жестких дисков. В массивах с чередованием 0 уровня (stripe) предполагается дробление на небольшие равные части всей сохраняемой информации. Эти части распределяются по разным физическим накопителям. В теории, при обеспечении параллельного выполнения дисковых операций с несколькими накопителями одновременно, можно в несколько раз повысить рабочую скорость системы в сравнении с одним диском.

Еще несколько лет назад RAID массивы, которые состояли из механических традиционных жестких дисков, являлись обязательными атрибутами в высокопроизводительном компьютере. Затем подобные многодисковые конфигурации не выдержали конкуренции с твердотельными накопителями. SSD предложили более высокую производительность без использования подобных ухищрений.

Проверенная временем технология не утратила собственного значения. Сейчас RAID массивы собираются на основе SSD. Данной возможностью пользуются те энтузиасты, которым кажется малой скорость представленных твердотельных накопителей на рынке.

Внимание к RAID массивам вернулось из-за появления непреодолимой преграды в развитии потребительских SSD – используемый ими интерфейс. В широко распространенном интерфейсе SATA3 имеется пропускная способность, которая ограничена показателем 6 Гбит/с

Потенциал этого интерфейса современными твердотельными накопителями уже почти полностью исчерпан.

Пока только в отдаленной перспективе виден выход на переход к более скоростным интерфейсам типа PCI Express или SATA Express. Поэтому оптимальным и единственным путем к получению более высокой производительности, чем конфигурация SSD с SATA 6 Гбит/с, будет применение RAID массивов. Собирать их требуется на основе обычных твердотельных массовых накопителей. Сейчас повсеместно распространены RAID контроллеры. Их встраивают в огромнейшее количество наборов системной логики. Для сборки RAID массивов не потребуется никакое специальное оборудование, кроме нескольких SSD.

RAID 5

Сильно схож по своему принципу работы с RAID 1. Только вам теперь потребуется минимум 3 накопителя, на одном из которых будет храниться продублированная информация. В этом случае вам будет доступен практически весь объем в системе, кроме одного диска с данными под восстановление. Кроме того, увеличится и производительность, но не в несколько раз, как в случае с RAID 0. Основное отличие RAID 5 от RAID 10 — это уровень надежности и доступный объем. Данный массив предназначен для более специфических задач, когда вместе собрано огромное количество дисков.

Предположим, вы имеете 4 диска на 2 Тбайт каждый. RAID 10 даст вам объем равный 4 Тбайт, в 2 раза большую скорость и возможность полностью восстановить информацию в случае поломки сразу двух основных носителей. RAID 5 же в таком случае даст 6 Тбайт под ваши нужды, немного увеличенную скорость записи данных и возможность восстановления данных только с одного поврежденного винчестера. В таком случае RAID 10 выглядит более привлекательной системой, нежели RAID 5, ведь за плату в 2 Tбайт, мы получаем высокую производительность и возможность полного восстановления.

Но ситуация меняется, когда дисков становится значительно больше. Как мы и говорили, RAID 5 — специфическая структура. Если вы имеете 10 дисков на 2 Тбайт каждый, то RAID 10 даст вам лишь 10 Тбайт, которые вам будут доступны. В случае с RAID 5 это уже 18 Тбайт (доступны все диски, кроме одного, который хранит дублированные данные). Здесь уже 50% доступного объема — слишком высокая цена за возможность полного восстановления и двукратную скорость. Куда выгоднее получить слегка увеличенную скорость, практически полный объем и возможность восстановления одного любого диска. Для простого же обывателя такие системы не нужны.

Недостатки

Не предназначен для бытового использованияОбеспечивает не полное резервирование данныхПрирост скорости не такой большой, как у RAID 10
 

Существуют и другие виды массивов, но все они слишком узконаправленные и не подходят для обычного пользователя. Описанные выше схемы — используются в 90% случаев.

HDD RAID против SSD RAID: общие соображения

Теперь, когда мы рассмотрели сценарий с одним SSD, давайте поговорим о прямом сравнении RAID-RAID. То есть механические диски в RAID по сравнению с твердотельными накопителями в RAID. Есть три основных аспекта: производительность, цена и надежность данных. Давайте рассмотрим каждый из них более подробно.

Производительность

Вы, вероятно, не удивитесь, узнав, что конфигурация RAID на SSD всегда превосходит любую настройку RAID механического диска в исходной производительности. Реальный вопрос заключается в том, какую производительность вы получите от использования SSD в RAID и стоит ли это того. Это сложный вопрос.

Одним из факторов является аппаратный или программный RAID. Выделенный аппаратный RAID-контроллер обеспечит лучшую производительность, чем программное решение. Кроме того, по мере увеличения скорости другие компоненты вашего компьютера могут стать ограничивающим фактором или «узким местом».

Например, в повседневной работе есть небольшая разница между твердотельным накопителем SATA III и накопителем M.2 NVMe PCIe. несмотря на то, что последний в пять или шесть раз быстрее. Игры не загружаются заметно быстрее, а приложения не обязательно более быстрыми. С другой стороны, такие рабочие нагрузки, как редактирование видео или профессиональные приложения, связанные с масштабным анализом наборов данных, потребляют столько пропускной способности, сколько вы предлагаете.

Это означает, что размещение двух SSD в RAID 0, вероятно, не улучшит средний пользовательский опыт, и затраты могут быть лучше потрачены в других местах системы.

Цена!

Хотя твердотельные накопители за последние несколько лет сильно упали в цене, они все равно во много раз дороже в расчете на гигабайт, чем механические накопители. Фактически, механические приводы в последнее время наращивают мощность, поскольку они не могут конкурировать по производительности.

Это делает SSD непривлекательными в качестве избыточного запоминающего устройства. Механические диски в чисто избыточных или избыточных конфигурациях RAID по-прежнему очень актуальны и экономичны для пользователей настольных компьютеров. Если вы используете домашнюю систему NAS (сетевое хранилище) для потоковой передачи или обмена файлами, это наиболее практичный выбор.

Если вам абсолютно необходима скорость двух твердотельных накопителей в RAID 0 или у вас есть критически важный накопитель с преимуществами RAID 1, вы рассчитываете вдвое дороже использовать один накопитель. Только вы можете решить, стоит ли 200% стоимости преимущества обоих вариантов.

Надежность и выносливость

Выносливость SSD — это то, о чем мы писали ранее, и это сложное сравнение с механическими приводами. SSD изнашиваются, когда их слишком много пишут. Однако для современных накопителей стойкость записи намного превышает то, что понадобится большинству пользователей.

Полная потеря данных, даже если SSD не может быть записан, очень маловероятна. Во многих отношениях RAID существует, потому что механические диски в первую очередь подвержены сбоям. Непосредственно, твердотельные накопители настолько надежны, что не делают избыточный RAID привлекательным.

Нет четких ответов

Как видите, не существует ситуации, когда ответом всегда будет HDD RAID или SSD RAID (или иным образом). Это очень зависит от ваших конкретных потребностей. Тем не менее, мы можем предоставить некоторые общие рекомендации:

• Большинство пользователей не получат выгоды от повышения скорости SSD RAID.
• HDD RAID по-прежнему лучше всего подходит для хранения данных.
• Твердотельные накопители достаточно надежны, чтобы использовать RAID только для критически важных задач.

Имея четкое представление о том, где каждый подход работает лучше всего, у вас должно быть гораздо лучшее представление о том, какой вариант имеет для вас наиболее функциональный и экономический смысл.

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.

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 .

Вступление

Всем привет, это Я. Ранее я уже писал на тему жёстких дисков. В той статье я описывал, как продляю жизнь посыпавшемуся жёсткому диску WD Green ёмкостью 2 Тб. Мой метод оказался настолько будоражащим сознание, что у некоторых сдетонировало и они всячески критиковали мои действия. Как оказалось, посторонних, неизвестных мне людей, сохранность моих данных беспокоит больше, чем меня самого. Поразительно! Сегодня будет не менее взрывоопасный контент, ведь мы будем делать RAID 0 из четырёх старых жёстких дисков в 2020 году. Погнали!

Так уж вышло, что в моей системной плате есть встроенный RAID-контроллер, который можно включить в BIOS. С годами у меня накопилось несколько килограмм жёстких дисков. Покоя они мне не давали и я всё думал, как же мне их пристроить, чтоб не лежали без дела. В основном это диски небольшого объёма: 20 Гб, 60 Гб, 80 Гб. В общем вы поняли. Однажды вспомнил я про RAID и решил: “А дай-ка сделаю RAID 0 из завалявшихся дисков”. Массив я создал вполне успешно и он работает должным образом, но прежде чем перейти к конечному варианту, покажу, какие диски будут участвовать в RAID.

Виды RAID-массивов

Существуют так называемые уровни RAID-массивов. Они могут быть базовыми, комбинированными и нестандартными (усовершенствованными).

Среди базовых уровней выделяют:

• RAID 0 — информация разбивается на блоки и записывается на все диски по очереди;
• RAID 1 — диски дублируют друг друга, создавая резервные копии данных;
• RAID 2 — диски разделяются на две группы: для записи данных и для коррекции ошибок;
• RAID 3 — один из дисков используется для хранения копий данных, остальные разбиваются на блоки или байты для записи и чтения информации;
• RAID 4 — аналогичен RAID 3, но диски разбиваются только на блоки. Используется для передачи данных небольшого объёма на высоких скоростях;
• RAID 5 — данные симметрично записываются на все диски, при этом диски взаимозаменяют друг друга в случае отказа одного и них;
• RAID 6 — три диска используются для записи и чтения информации и два для контроля чётности. Работоспособность массива продолжится даже после одновременного падения двух любых дисков.

Комбинированные типы RAID-массивов представляют собой создание одного вида массива из нескольких других. Например, RAID 10 — это RAID 0 составленный из нескольких RAID 1, а RAID 01 — это RAID 1 из двух объединённых RAID 0.

Проще говоря, такая архитектура — это массив массивов, так как сегменты созданного массива не отдельные диски, а массивы другого уровня.

Нестандартными рейдами являются различные модификации базовых и комбинированных уровней, некоторые из них даже зарегистрированные торговые марки крупных компаний.

В общем, конфигураций рейдов довольно много и для каждого найдется своя подробная и исчерпывающая литература. Большинство из них используются в серверах крупных организаций, но не исключено также и использование дисковых массивов на домашних компьютерах. Поэтому, подробнее хотелось бы остановиться на уровнях 0 и 1, как на самых распространённых комбинаций из всех. Они не используют сложной математики, просты и надёжны в реализации.

Дисковый массив RAID 0 — принцип чередования

Чтобы сделать и настроить нулевой рейд достаточно от двух и более жёстких дисков. RAID 0 используют исключительно для увеличения скорости чтения/записи, отказоустойчивостью такой массив не обладает. Тем не менее, система RAID 0 способна повысить производительность в несколько раз и позволяет использовать полный объём всех задействованных дисков. Это возможно благодаря принципу чередования (striping), при котором информация записывается на каждый блок диска по очереди, соответственно скорость считывания файлов увеличивается во столько раз, сколько дисков используются в массиве.

Зеркальный массив RAID 1

Рейд первого уровня, напротив, создаётся с целью более надёжного хранения информации, но использовать его для большого увеличения производительности не получится (разве что возрастёт скорость чтения), так как, задействуя несколько дисков в массиве, по факту, будет получен объём только одного из них. Поэтому, принцип работы RAID 1 называют зеркалированием (mirroring), ведь жёсткие диски копируют друг друга, обеспечивая бесперебойность работы, даже если выйдет из строя один из них. Стоит отметить, это самое дорого решение, так как половина дисков идет на резерв.

Заключение

	MD RAID 6	RAIDZ2	RAIDIX ERA RAID 6	Hardware
4k R100% / W0%	1902561	76314	4073187	4494142
4k R65% / W35%	108594	17965	921403	1823432
4k R0% / W100%	39907	15719	354887	958054

	MD RAID 6	RAIDZ2	RAIDIX ERA RAID 6	Hardware
128k seq read	10400	5300	19700	20400
128k seq write	870	1100	6200	7500

Что же получается в итоге?

• Высокая производительность чтения и записи (несколько млн IOps) на массивах с Parity в режиме mix.
• Потоковая производительность от 30GBps в том числе во время отказов и восстановления.
• Поддержка RAID уровней 5, 6, 7.3.
• Фоновая инициализация и реконструкция.
• Гибкие настройки под разные типы нагрузки (со стороны пользователя).

у нас на сайте

Итоги

Прежде чем подводить итоги, я хочу дать вам послушать запуск четырёх старых дисков одновременно. Это прикольно звучит. Посмотрите небольшое видео, в нём вы также сможете услышать, как стрекочут все четыре диска при случайном чтении/записи:

Я не хочу перечислять минусы подобного RAID массива из старых дисков, они слишком очевидны. А вот немного о плюсах можно сказать. Во-первых, ощутимо повышается производительность, если конечно не забивать массив под завязку. Скорости старых жёстких объёмом 80 Гб крайне низкие по современным меркам. Создание RAID 0 позволяет дотянуть производительность до уровня современных жёстких дисков. Во-вторых, если использовать диски одинакового размера, то их ёмкости суммируются, это тоже плюс. Иметь в операционной системе четыре отдельных логических диска маленького размера неудобно. Объединив 4 диска на 80 Гб в RAID 0, получаем почти 300 ГБ сплошного дискового пространства. В-третьих, подобная манипуляция позволяет дать старым, забытым “жестянкам” новую жизнь.

Заметна ли разница в производительности невооружённым взглядом, без тестов? Да, заметна

Первое, на что я обратил внимание, что файлы быстрее копируются как в массив, так и из него. Также была замечена существенно возросшая производительности при работе в виртуальной машине

Разместив виртуальный жёсткий диск на RAID 0, я ощутил, как виртуалка “задышала”. Загрузка гостевой операционной системы стала быстрее да и вообще отзывчивость виртуальной машины в целом улучшилась.

Предвосхищая будущие комментарии, не могу не сказать об опасности хранения важных данных на подобных массивах. Но ведь это же очевидно, не так ли? Вероятность того, что в любой момент что-нибудь пойдёт не так, слишком высока. RAID 0 сам по себе мягко говоря не блещет отказоустойчивостью. А если создавать его из старых дисков с огромной наработкой, то высоки шансы, что весь массив внезапно накроется медным тазом. Я использовал этот массив для того, чтобы рендерить на него видео. Даже если массив отвалится, то ничего страшного не произойдёт. Всё, что я потеряю, это отрендеренный файл, который можно рендерить снова. Но ничего подобного не произошло. Не скажу, что я долго пользовался этим массивом, но за всё время его работы не было замечено ни единого сбоя. Всё работало как часы.