Vysvětlení typů pevných disků, polí RAID a řadičů polí RAID na serverech Dell PowerEdge a serverech blade šasi

Obsah:

1. Typy pevného disku
2. Co je to pole RAID?
3. Dostupná řešení pole RAID
4. Vysvětlení konfigurace
   
    

Typy pevných disků

Řadič Dell PERC (PowerEdge RAID Controller) a jiné řadiče mohou podporovat různé typy pevných disků. V serverech Dell 9. generace a novějších se používají čtyři hlavní typy. Existují specifická omezení konfigurace a je třeba zkontrolovat konkrétní typy použitého řadiče. Kromě toho není možné ve stejné sadě RAID různé typy kombinovat. Existují také přenosové odlišnosti, které se nazývají SATA 1, 2 nebo 3. Mohou se také uvádět jako 3 Gb/s nebo 6 Gb/s. Chcete-li získat maximální rychlost, musí pevný disk, backplane, kabely a řadič podporovat nastavenou rychlost. Ve většině případů je nejvyšší specifikace zpětně kompatibilní k nejnižší společné rychlosti. Příklad – zapojení pevného disku 6 Gb/s do základní desky 3 Gb/s povede k rychlosti 3 Gb/s.

 

1. Serial ATA (SATA): Jednotky SATA jsou základní pevné disky v serverech Dell PowerEdge. Rozhraní Serial ATA bylo navrženo, aby nahradilo starší standard paralelní ATA (PATA) (často se používá starý název IDE), a nabídlo oproti staršímu rozhraní několik výhod: menší velikost kabelů a náklady na ně (7 vodičů místo 40), nativní výměnu za chodu, rychlejší přenos dat pomocí vyšších signálních rychlostí a účinnější přenos prostřednictvím protokolu fronty I/O. U některých systémů bez řadiče mohou být připojené kabely, namísto připojení k integrovaným připojením SATA na základní desce. U menších serverů s řadičem mohou být stále připojené kabely, protože tyto systémy nemají základní desku. Pevné disky připojené kabely nelze měnit za chodu.
   
    
2. Near Line SAS: Near Line SAS jsou podnikové jednotky SATA s rozhraním SAS, hlavou, médii a otáčkami tradičních jednotek SATA podnikové třídy, s úplnou schopností rozhraní SAS typickou pro klasické jednotky SAS. To zajišťuje lepší výkon a spolehlivost oproti rozhraní SATA. V zásadě jde o hybrid mezi rozhraními SATA a SAS.
   
    
3. Serial Attached SCSI (SAS): SAS je komunikační protokol používaný u podnikových pevných disků a páskových jednotek. SAS je sériový protokol point-to-point, který nahrazuje starší technologie založené na paralelní sběrnici SCSI (SCSI). Používá standardní sadu příkazů SCSI. Ty mají připojení navíc prostřednictvím horní vrstvy připojení SATA. Jedná se o nejvyšší třídu výkonu u elektromechanických jednotek.
   
    
4. Solid-State Drive (SSD): SSD je zařízení na uchování dat, které používá sestavy integrovaných obvodů jako paměť k trvalému uložení dat. Technologie SSD využívá elektronická rozhraní kompatibilní s tradičními pevnými disky s blokovým vstupem/výstupem (I/O). Jednotky SSD nevyužívají žádné pohyblivé mechanické součásti, což je odlišuje od tradičních magnetický disků, jako jsou pevné disky, což jsou elektromechanická zařízení obsahující otáčející se disk a pohyblivé hlavy na čtení/zápis. V porovnání s elektromagnetickými disky jsou jednotky SSD méně náchylné na fyzické otřesy, jsou tiché a mají kratší dobu přístupu a latenci. Kvůli těmto prvkům mohou být jednotky SSD nejrychlejší zařízení I/O na dnešním trhu v podobě standardních pevných disků.
   
    

Zpět na začátek

---

Co je to pole RAID?

RAID je skupina nezávislých fyzických disků, které poskytují vysoký výkon zvýšením počtu jednotek používaných pro ukládání dat a přístup k nim. Diskový subsystém RAID zlepšuje výkon I/O a dostupnost dat. Skupina fyzických disků se hostitelskému systému jeví buď jako jedna úložná jednotka, nebo několik logických jednotek. Propustnost dat je lepší, protože se na několik disků přistupuje současně. Systémy RAID také zlepšují dostupnost úložiště dat a odolnost proti chybám. Ztráta dat způsobená závadou pevného disku může být nahrazena přebudováním scházejících dat ze zbývajících fyzických disků obsahujících data nebo paritu. RAID není zálohovací řešení. Nenahrazuje dobré řešení zálohování dat určené pro zachování a zabezpečení dat.
 

Úrovně pole RAID:

• RAID 0 používá prokládání dat, a poskytuje tak vysokou propustnost dat, obzvlášť u velkých souborů v prostředí, které nevyžaduje žádnou redundanci dat.
• RAID 1 používá zrcadlení disku, takže data zapsaná na jeden fyzický disk se současně zapisují i na jiný fyzický disk. Pole RAID 1 je vhodné pro malé databáze nebo jiné aplikace, které vyžadují malou kapacitu, ale zároveň kompletní redundanci dat.
• RAID 5 používá prokládání disku a paritní data na všech fyzických discích (distribuovaná parita), a poskytují tak vysokou propustnost a redundanci dat, především u malého náhodného přístupu.
• RAID 6 je rozšíření úrovně RAID 5 a používá další paritní blok. Pole RAID 6 používá prokládání na úrovni bloku se dvěma paritními bloky distribuovanými na všechny členské disky. Pole RAID 6 poskytuje ochranu proti dvojitým závadám disku a závadám při přebudovávání jednoho disku. Jestliže používáte více než jedno pole, je nasazení úrovně RAID 6 účinnější než nasazení náhradního disku za chodu.
• RAID 10, kombinace úrovní RAID 0 a RAID 1, využívá prokládání disku na zrcadlených discích. Poskytuje vysokou propustnost dat a úplnou redundanci dat. RAID 10 může podporovat až osm polí a až 32 fyzických disků v jednom poli.
• RAID 50 je kombinace úrovní RAID 0 a RAID 5, kde se pole RAID 0 prokládá přes prvky RAID 5. RAID 50 vyžaduje alespoň šest disků.
• RAID 60 je kombinace úrovní RAID 0 a RAID 6, kde se pole RAID 0 prokládá přes prvky RAID 6. Pole RAID 60 vyžaduje alespoň osm disků.

Terminologie RAID
 

• RAID 0:  Pole RAID 0 umožňuje zapisovat data na více fyzických disků namísto jednoho. Pole RAID 0 zahrnuje vytvoření oddílů v úložném prostoru jednotlivých fyzických disků v podobě 64KB pruhů. Tyto pruhy se střídají v opakovaném pořadí. Část pruhu na jednom fyzickém disku se nazývá prvek pruhu. Například na systému čtyř disků využívajících pouze úroveň RAID 0 se segment 1 zapíše na disk 1, segment 2 se zapíše na disk 2, a tak dále. Úroveň RAID 0 vylepšuje výkon, protože probíhá přístup k několika fyzickým diskům zároveň, neposkytuje ale redundanci dat (Obrázek 1 (pouze anglicky)). 

  
Obrázek 1: RAID 0

Tolerance chyb – žádná
Výhoda – vyšší výkon, další úložiště
Nevýhoda – nemělo by se používat pro důležitá data, při jakékoli závadě disku dojde ke ztrátě dat.


 

RAID 1

S úrovní RAID 1 se data zapisují na jeden disk zároveň se zápisem na jiný disk. Jestliže dojde k závadě jednoho disku, obsah druhého disku se dá použít k provozu systému a přebudování vadného fyzického disku. Primární výhodou úrovně RAID 1 je, že poskytuje 100procentní redundanci dat. Protože se obsah disku kompletně zapíše i na druhý disk, systém může ustát i závadu jednoho disku. Oba disky obsahují vždy shodná data. Kterýkoliv z fyzických disků může fungovat jako samostatný fyzický disk (Obrázek 2 (pouze anglicky)).

Poznámka: Zrcadlení fyzických disků zlepšuje výkon čtení pomocí vyvažování zatížení čtení.

 
Obrázek 2: RAID 1

Odolnost vůči chybám – chyby disku, závada
jednoho disku Výhoda – vysoký čtecí výkon, rychlá obnova po selhání jednotky, redundance dat nevýhoda
– vysoké režie disku, omezená kapacita

 

RAID 5 a 6

Paritní data – paritní data jsou redundantní data, která se vytvářejí kvůli odolnosti systému vůči chybám na určitých úrovních RAID. V případě závady disku může řadič paritní data použít k regeneraci uživatelských dat. Paritní data se používají u typů RAID 5, 6, 50 a 60. Paritní data se distribuují na všechny fyzické disky v systému. Jestliže jeden fyzický disk selže, je ho možné znovu vybudovat z paritních dat a dat na zbývajících fyzických discích. Pole RAID úrovně 5 kombinuje distribuovanou paritu s prokládáním disku, jak je vidět na obrázku níže (Obrázek 3 (pouze anglicky)). Parita poskytuje redundanci pro závadu jednoho fyzického disku, aniž by se duplikoval obsah celých fyzických disků.  Pole RAID 6 kombinuje dvojitou distribuovanou paritu s prokládáním disku (Obrázek 4 (pouze anglicky)). Tato úroveň parity umožňuje selhání dvou disků bez duplikace obsahu celých fyzických disků.
 
RAID 5
 
Obrázek 3: RAID 5

Tolerance chyb – chyby disku, selhání jednoho disku
Výhoda – efektivní využití kapacity disku, vysoký výkon čtení, střední až vysoký výkon zápisu
Nevýhoda – střední dopad selhání disku, delší obnovení kvůli přepočítání parity



RAID 6

Obrázek 4: RAID 6

Tolerance chyb – chyby disku, selhání dvou disků
Výhoda – redundance dat, vysoký výkon čtení
Nevýhoda – snížení výkonu zápisu v důsledku výpočtů dvojité parity, dodatečné náklady vzhledem k ekvivalentu 2 disků určeným na paritu





RAID 10:  Pole RAID 10 vyžaduje dvě nebo více spolupracujících zrcadlených sad. Několik sad RAID 1 se zkombinuje tak, aby vytvořily jedno pole. Data se prokládají přes všechny zrcadlené jednotky. Protože je v úrovni RAID 10 zrcadlená každá jednotka, nedochází ke zpoždění, protože se neprování žádný výpočet parity. Tato strategie RAID může tolerovat ztrátu několika jednotek, pokud nedojde k závadě dvou jednotek stejného zrcadleného páru. Svazky RAID 10 poskytují vysokou prostupnost dat a úplnou redundanci dat (Obrázek 5 (pouze anglicky)).

 
Obrázek 5: RAID 10

Tolerance chyb – chyby disku, selhání jednoho disku na zrcadlenou sadu
Výhoda – vysoký výkon čtení, podporuje největší skupinu RAID se 192 disky
Nevýhoda – nejdražší


Zpět na začátek

---

Dostupná řešení pole RAID podle karty řadiče

Úrovně RAID podporované jednotlivými kartami PERC (karta řadiče PowerEdge Raid Controller) jsou uvedeny v článku databáze znalostí: Seznam typů řadičů PowerEdge RAID Controller (PERC) pro systémy Dell EMC
 

Vysvětlení konfigurace

V době nákupu systému se většina systémů dodává předem nakonfigurovaných na typ pole RAID, které jste si vybrali, a dají se používat hned po vybalení. V této situaci není potřeba žádný úkon ze strany zákazníka, protože je vše nakonfigurováno a funguje. Pokud je po přijetí jednotky vyžadována změna, je možné úroveň RAID změnit prostřednictvím softwaru nebo rozhraní řadiče bez ztráty dat v závislosti na samotném řadiči, původním typu pole RAID a typu, na který chcete přejít. Ne všechny typy migrace jsou podporovány. Pokud migrace není možná, bude vyžadovat úplné vymazání pevných disků a opětovné vytvoření úplně od začátku.

Varování – Důrazně doporučujeme před provedením nebo pokusem o libovolné změny vytvořit ověřenou zálohu dat. Jakákoliv závada může vést ke ztrátě dat. Migrace úrovně RAID (příklad pro řadič H700/H800).
      
 

  -

-