`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Другое время, другие практики RAID

+55
голосов

Высокая производительность и надежность SSD, дополненная расширенными возможностями SMART, «реабилитируют» RAID 5.

Пять лет назад Dell опубликовала Новые рекомендации по уровням RAID c твердой позицией: «мы не советуем использовать RAID 5 под любые важные для бизнеса данные на любых типах дисков». Сообщество похоронило RAID 5 с чередованием и одной четностью, посчитав экономичность расходования им дискового пространства слабым оправданием его недостаткам.

Речь о подходах, сами механические диски никуда не делись. С ростом их емкости увеличивается время восстановления разрушенных массивов, а с ним и риск фатальных повторных ошибок. При всей экономии, надежность хранения и производительность записи данных пользователям важнее. RAID 5 на HDD не обеспечивает ни того, ни другого. Какое-то время в умах бродили компромиссные стратегии RAID 5 + hotspare, RAID 5E, RAID 50. Естественный отбор все расставил по местам: под надежное объемное хранение освоили RAID 6 с двойной четностью, данные критичного к задержкам обращения перенесли на RAID 10.

Скорость записи

Основной барьер производительности HDD — ограничения дисков по обслуживанию транзакций. Построенный на вращающихся носителях, с их 200-300 IOPS и латентностью в несколько миллисекунд, RAID 5 физически не мог быть быстрым в приложениях с интенсивной случайной записью. Каждая логическая операция записи блока данных в RAID 5 — это последовательность действий: чтение данных, чтение контрольной суммы, изменение блока данных, изменение контрольной суммы, запись нового блока и запись новой контрольной суммы. Четыре операции обращения к дискам (два чтения, две записи) на одну команду записи ОС составляют так называемый «штраф на запись» RAID 5, равный четырем (у RAID 1 и 10 он равен двум). При вдвое меньшем количестве дисковых обращений, RAID 10 еще и много проще по вычислениям.

Чтобы компенсировать медленную запись RAID 5, диски собирают в длинные группы (больше дисков — выше совокупная скорость чтения и записи) на дорогих RAID-контроллерах. Те считывают данные с дисков в свою динамическую память, вычисляют контрольные суммы и упорядочивают итоговые наборы в длинные пакеты — чтобы одной потоковой операцией сбросить их на диски (последовательная запись большими блоками всегда быстрее записи случайного доступа малыми блоками).

С переходом на SSD набор практик эпохи HDD оказался практически бесполезным — по крайней мере там, где нужна производительность, при умеренном объеме хранения. (К месту или нет, но серверы с контроллером подороже и большим количеством мест под диски спрашивают до сих пор. Сила привычки).

Латентность серверных SSD — десятки микросекунд (в 10-100 раз лучше, чем у HDD). Производительность чтения/записи — 100K/50K IOPS (в 250-1000 раз лучше). Работая с данными всевозможных учетных, почтовых и прочих систем среднего предприятия, несколько сотен пользователей порождают в пиках хорошо если 10K IOPS обращений на запись. Внушительная для вращающихся дисков, для твердотельных — это пустяковая нагрузка, даже с оглядкой на «штраф» RAID 5. Не SSD и не уровни RAID сегодня сдерживают производительность массивов. Узким местом становится RAID-контроллер, на процессор которого ложится интенсивная вычислительная нагрузка, и его стек SAS.

Надежность

Надежность хранения — всегда комплекс согласованных действий. Некоторыми из них пренебрегают (например, резервированием данных на сторонних устройствах), где-то заблуждаются (выбирая неподходящую стратегию объединения накопителей в массивы), о части возможностей просто забывают.

В RAID-контроллерах и их программно-определяемых альтернативах доступен анализ SMART-атрибутов и поведения самих дисков (контроль времени отклика диска в сравнении с другими дисками в массиве и типовыми значениями). Превентивное выявление дисков с повышенным риском отказа — профилактическое средство администратора системы.

Есть статистика по накопителям. Вероятность отказа HDD как механического устройства довольно высока — до ~ 2% в первый год эксплуатации и по нарастающей, после трехлетней работы. На уровне SMART спрогнозировать отказ HDD сложно. Вероятность отказа SSD в разы ниже (до 0,5% в год в первые три года эксплуатации, в зависимости от класса и производителя), прогноз по SMART более эффективен. Подробнее: SAS HDD vs Enterprise SSD — какой диск теоретически надежнее.

В отличие от HDD, для SSD существует понятие ресурса. Классы накопителей на флэш-памяти отличаются по допустимому количеству перезаписи всего объема накопителя в день, DWDP (Disk Write per Day). Оценки износа SSD в популярных серверных приложениях говорят о том, что с увеличением емкости накопителей не так-то просто выработать их ресурс под типовой нагрузкой.

Другое время, другие практики RAID

Для RAID 5 на SSD это означает, что его повышенное количество обращений к дискам не является серьезной угрозой раннего износа.

Зато SSD нивелируют основное узкое место RAID 5 — продолжительную деградацию производительности и сопутствующие риски повторных ошибок в процессе восстановления. При скорости считывания в сотню с лишним и записи в несколько десятков KIOPS, длительность реконструкции массива не в пример ниже, чем для HDD. Время восстановления скорее будет зависеть от производительности RAID-контроллера, чем от дисков.

По совокупности причин: при более низкой, против HDD, вероятности отказов, при наличии умных SMART с ранним прогнозированием износа и высокой скорости восстановления массивов, RAID 5 на SSD имеет право на жизнь.

Cледующий шаг — NVMe

Диски NVMe, напрямую подключаемые в шину PCIe, еще подняли планку производительности, относительно SAS и SATA SSD. Даже у базовой для Intel серии P4500 показатели чтения/записи случайного доступа составляют 279.5 / 30.5 KIOPS, при задержках записи 30 µs. Куда тем HDD с 200-300 IOPS. При очень внушительных показателях потокового чтения/записи 3200/600 MBps, NVMe оказывается универсальным носителем в широком диапазоне нагрузок.

Идея RAID 5 на NVMe выглядит привлекательно: экономное расходование пространства хранения, запас производительности в любых сценариях обращений ввода/вывода, предсказуемый износ — в том числе за счет большой емкости накопителей, при невысокой доле перезаписываемых данных.

На пути RAID 5 на NVMe стоят несколько препятствий:

  • сложность и дороговизна аппаратных RAID-контроллеров, работающих с тремя типами накопителей, Broadcom Tri-Mode RAID;

  • узкая применимость и ограничения производительности программных реализаций типа Storage Spaces в составе Microsoft Windows Server 2016;

  • неудобство размещения большого количества накопителей NVMe внутри сервера, в формате AOC;

  • слабая готовность производителей платформ и корпусов к реализациям с фронтальным доступом к накопителям, U.2.

Прорывной для распространения RAID 5 на NVMe может стать технология Intel VROC. В процессорах Intel Xeon аппаратно реализована часть необходимых функций. Для активации RAID 5 на NVMe-накопителях сервера достаточно докупить лицензионный ключ ($20-200). Запаса процессорных ядер и оперативной памяти сервера достаточно для реализации программной части вычислений RAID 5.

Дополнительные расходы на организацию RAID 5 из четырех интеловских NVMe формата U.2 в типичной 1U-платформе Intel Server System R1208WFTYS не превысят $100.

Другое время, другие практики RAID

То ли еще будет

На серверных SSD большой емкости, даже при умеренном ресурсе, не страшно собирать RAID 5 под ответственные приложения. Хороший RAID-контроллер и SAS/SATA SSD обеспечат достаточные производительность и надежность в подавляющем большинстве задач бизнеса, используя при этом более эффективно, чем RAID 10, не такое уж дешевое дисковое пространство.

Скоро индустриальные стандарты устоятся, в платформах появится простая поддержка U.2 NVMe SSD, а серверы all-flash станут повседневным товаром, доступным по цене в большом диапазоне емкости дисковой подсистемы.

+55
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT