Розуміння типів жорстких дисків, контролерів RAID та RAID на серверах Dell PowerEdge та Blade Chassis

Зміст:

1. Типи жорстких дисків
2. Що таке RAID?
3. Доступні рішення для RAID
4. Розуміння конфігурації
   
    

Типи жорстких дисків

Dell PERC (PowerEdge RAID Controller) та інші контролери можуть підтримувати різні типи жорстких дисків. Існує чотири основні типи, які використовуються в серверах Dell 9-го покоління і вище. Існують специфічні обмеження конфігурації, і слід перевірити специфіку для типу використовуваного контролера. Крім того, типи не можна змішувати в одному наборі RAID. Існують також відмінності в передачі, які називаються SATA 1, 2 або 3. Вони також можуть розглядатися як 3 Гбіт/с або 6 Гбіт/с. Щоб отримати максимальну швидкість, жорсткий диск, об'єднувальна плата, кабелі та контролер повинні підтримувати задану швидкість. У більшості випадків вища специфікація зворотно сумісна з найнижчою загальною швидкістю. Приклад - підключення жорсткого диска 6 Гбіт/с до об'єднувальної плати 3 Гбіт/с призведе до швидкості 3 Гбіт/с.

 

1. Серійний ATA (SATA): Диски SATA – це базові жорсткі диски на серверах Dell PowerEdge. Serial ATA був розроблений для заміни старого паралельного стандарту ATA (PATA) (часто званого старою назвою IDE), пропонуючи кілька переваг перед старим інтерфейсом: зменшений розмір і вартість кабелю (7 провідників замість 40), вбудована гаряча заміна, швидша передача даних завдяки вищій швидкості сигналізації та більш ефективна передача через протокол черги вводу/виводу. У деяких системах без контролера їх можна під'єднати кабелем до вбудованих роз'ємів SATA на материнській платі. На невеликих серверах з контролером їх все ще можна підключити кабельним кабелем, оскільки ці системи не матимуть об'єднувальної плати. Жорсткі диски з кабелем не підлягають гарячій заміні.
   
    
2. Ближня лінія SAS: Near Line SAS — це корпоративні диски SATA з інтерфейсом SAS, головкою, носієм і швидкістю обертання традиційних дисків SATA корпоративного класу з повністю функціональним інтерфейсом SAS, типовим для класичних накопичувачів SAS. Це забезпечує кращу продуктивність і надійність у порівнянні з SATA. По суті, це гібрид між SATA і SAS.
   
    
3. Послідовно приєднані SCSI (SAS): SAS — це протокол зв'язку, який використовується в корпоративних жорстких дисках і стрічкових накопичувачах. SAS — це послідовний протокол «точка-точка», який замінює старішу технологію паралельної шини SCSI (SCSI). Він використовує стандартний набір команд SCSI. Вони мають додаткові з'єднання через верхню частину з'єднання SATA. Це топові показники продуктивності для електромеханічних приводів.
   
    
4. Твердотільний накопичувач (SSD): SSD — це пристрій зберігання даних, який використовує збірки інтегральних схем як пам'ять для постійного зберігання даних. Технологія SSD використовує електронні інтерфейси, сумісні з традиційними блоковими дисками введення-виведення (I/O). Твердотільні накопичувачі не використовують жодних рухомих механічних компонентів, що відрізняє їх від традиційних магнітних дисків, таких як жорсткі диски, які є електромеханічними пристроями, що містять обертові диски та рухомі головки зчитування/запису. У порівнянні з електромеханічними дисками, твердотільні накопичувачі зазвичай менш сприйнятливі до фізичних ударів, безшумні та мають менший час доступу та затримку. Як правило, завдяки цим особливостям SSD-накопичувачі можуть бути найшвидшими входами/виходами на сучасному ринку в стандартному форм-факторі жорсткого диска.
   
    

Повернутися до початку

---

Що таке RAID?

RAID – це група незалежних фізичних дисків, яка забезпечує високу продуктивність за рахунок збільшення кількості дисків, що використовуються для збереження та доступу до даних. Дискова підсистема RAID покращує продуктивність вводу/виводу та доступність даних. Група фізичних дисків відображається хост-системі або як один блок зберігання, або як кілька логічних блоків. Пропускна здатність даних покращується, оскільки одночасно здійснюється доступ до кількох дисків. Системи RAID також покращують доступність та відмовостійкість до зберігання даних. Втрату даних, спричинену збоєм фізичного диска, можна відновити, перебудувавши відсутні дані з решти фізичних дисків, що містять дані або парність. RAID не є рішенням для резервного копіювання. Це не замінює хороше рішення для резервного копіювання даних для збереження та безпеки.
 

Різні рівні RAID:

• RAID 0 використовує чергування дисків для забезпечення високої пропускної здатності даних, особливо для великих файлів у середовищі, яке не потребує надмірності.
• RAID 1 використовує дзеркальне відображення диска, щоб дані, записані на один фізичний диск, одночасно записувалися на інший фізичний диск. RAID 1 добре підходить для невеликих баз даних або інших додатків, які вимагають невеликої ємності, але також вимагають повного резервування даних.
• RAID 5 використовує чергування дисків і парність даних на всіх фізичних дисках (розподілена парність), щоб забезпечити високу пропускну здатність даних і надмірність даних, особливо для невеликого довільного доступу.
• RAID 6 є розширенням RAID 5 і використовує додатковий блок парності. У RAID 6 використовується чергування на рівні блоків з двома блоками парності, розподіленими по всіх дисках-складниках. RAID 6 забезпечує захист від подвійних відмов дисків і збоїв під час перебудови одного диска. Якщо ви використовуєте лише один масив, розгортання RAID 6 є більш ефективним, ніж розгортання гарячого запасного диска.
• RAID 10, комбінація RAID 0 і RAID 1, використовує чергування дисків на дзеркальних дисках. Він забезпечує високу пропускну здатність даних і повну надмірність даних. RAID 10 може підтримувати до восьми проміжків і до 32 фізичних дисків на проміжок.
• RAID 50 – це комбінація RAID 0 і RAID 5, де масив RAID 0 розподіляється по елементах RAID 5. Для RAID 50 потрібно не менше шести дисків.
• RAID 60 – це комбінація RAID 0 і RAID 6, де масив RAID 0 розподілений по елементах RAID 6. Для RAID 60 потрібно щонайменше вісім дисків.

Термінологія RAID
 

• RAID 0:  RAID 0 дозволяє записувати дані на кілька фізичних дисків, а не лише на один. RAID 0 передбачає розбиття кожного фізичного дискового простору на страйпи по 64 КБ. Ці смуги чергуються повторюваним послідовно. Частина страйпу на одному фізичному диску називається страйп-елементом. Наприклад, у чотиридисковій системі, що використовує тільки RAID 0, сегмент 1 записується на диск 1, сегмент 2 записується на диск 2 і так далі. RAID 0 підвищує продуктивність, оскільки одночасно здійснюється доступ до кількох фізичних дисків, але не забезпечує надлишковості даних (рисунок 1 (лише англійською мовою)). 

  
Малюнок 1: RAID 0

Відмовостійкість – Немає
Перевага – Покращена продуктивність, Додаткове сховище
Недолік – Не слід використовувати для критичних даних Втрата даних відбудеться при будь-якій відмові диска.


 

RAID 1

У RAID 1 дані, записані на один диск, одночасно записуються на інший. Якщо один диск виходить з ладу, вміст іншого диска може бути використаний для запуску системи та повторної збірки фізичного диска, що вийшов з ладу. Основна перевага RAID 1 полягає в тому, що він забезпечує 100-відсоткове резервування даних. Оскільки вміст диска повністю записується на другий диск, система може витримати вихід з ладу одного диска. Обидва диски завжди містять одні й ті ж дані. В якості робочого фізичного диска може виступати будь-який фізичний диск (рисунок 2 (тільки англійською мовою)).

Примітка. Дзеркальні фізичні диски покращують продуктивність читання за рахунок балансу навантаження зчитування.

 
Малюнок 2: RAID 1

Відмовостійкість – помилки диска, відмова одного диска
Перевага – висока продуктивність читання, швидке відновлення після відмови накопичувача, резервування
даних Недолік – Високі накладні витрати на диск, обмежена ємність

 

RAID 5 і 6

Парність даних Дані парності – це надлишкові дані, які генеруються для забезпечення відмовостійкості в межах певних рівнів RAID. У разі відмови диска дані парності можуть бути використані контролером для повторної генерації даних користувача. Дані парності присутні для RAID 5, 6, 50 і 60. Дані парності розподіляються по всіх фізичних дисках системи. Якщо один фізичний диск виходить з ладу, його можна перезібрати з парності та даних на решті фізичних дисків. RAID 5-го рівня поєднує розподілену парність із чергуванням дисків, як показано нижче (Рисунок 3 (лише англійською мовою)). Парність забезпечує резервування для однієї відмови фізичного диска без дублювання вмісту цілих фізичних дисків.  RAID 6 поєднує в собі подвійну розподілену парність із чергуванням дисків (рисунок 4 (лише англійською мовою)). Такий рівень парності допускає дві відмови диска без дублювання вмісту цілих фізичних дисків.
 
RAID 5
 
Малюнок 3: Відмовостійкість RAID 5

– Помилки диска, Відмови
одного диска Перевага – ефективне використання ємності диска, висока продуктивність читання, середня продуктивність запису
Недолік – Відмова диска середній вплив, Довша повторна збірка через перерахунок



парностіRAID 6

Рисунок 4:   Відмовостійкість RAID 6

– Помилки диска, Подвійні збої
диска Перевага – Резервування даних, висока продуктивність
читання Недолік – Зниження продуктивності запису через обчислення подвійної парності, Додаткові витрати через 2 дискові еквіваленти, виділені для парності





RAID 10:   RAID 10 вимагає двох або більше дзеркальних наборів, які працюють разом. Кілька масивів RAID 1 об'єднуються в єдиний масив. Дані розподіляються по всіх дзеркальних дисках. Оскільки кожен диск дзеркально відображений у RAID 10, затримки не виникає, оскільки обчислення парності не виконується. Ця стратегія RAID може терпіти втрату декількох дисків, якщо два диски однієї дзеркальної пари не виходять з ладу. Томи RAID 10 забезпечують високу пропускну здатність даних і повне резервування даних (рисунок 5 (лише англійською мовою)).

 
Малюнок 5: Відмовостійкість RAID 10

– помилки диска, відмова одного диска на дзеркальний набір
Перевага – висока продуктивність читання, підтримка найбільшої групи RAID зі 192 дисків
Недолік – найдорожчий


Повернутися до початку

---

Рішення RAID доступні для кожної плати контролера

Рівні RAID, які підтримуються кожною картою контролера PERC (PowerEdge Raid Controller Card), перераховані в статті бази знань: Список типів контролерів PowerEdge RAID (PERC) для систем Dell EMC
 

Розуміння конфігурації

На момент придбання системи більшість систем поставляються з попередньо налаштованим типом RAID, який ви вибрали, і є функціональними з коробки. Як правило, в такій ситуації не потрібно ніяких дій клієнта, так як він налаштований і працює. Якщо після отримання пристрою потрібна зміна, рівень RAID можна змінити за допомогою програмного забезпечення або інтерфейсу контролера без втрати даних залежно від самого контролера, оригінального типу RAID та типу, який ви хочете обрати. Підтримуються не всі міграції. Якщо міграція неможлива, буде потрібно повне стирання з жорстких дисків і повторне створення з нуля.

Попередження - Настійно рекомендується створити перевірену резервну копію ваших даних, перш ніж вносити або намагатися вносити будь-які зміни. Будь-який збій може призвести до втрати даних. Міграція рівня RAID (приклад для контролера H700/H800).
      
 

  -

-