Sistemas de armazenamento RAID – Comparação SSD vs. HDD

R AID (R edundant A rray of Independent D isks) é um método de armazenar os mesmos dados em diferentes locais em várias unidades de disco rígido (HDD) ou unidades de estado sólido (SSD) para proteger os dados em caso de falha da unidade. Esse método aumenta a velocidade de armazenamento e acesso aos dados, ao mesmo tempo que evita a perda de dados e tempos de inatividade não planejados – como os dados são compartilhados em vários discos, isso aumenta o tempo médio entre falhas (MTBF). Armazenar dados de forma redundante também aumenta a tolerância a falhas. A recuperação de dados RAID utiliza as práticas de espelhamento de disco ou distribuição de disco. O espelhamento copiará dados idênticos em mais de uma unidade, dependendo do nível de RAID escolhido.

O RAID funciona permitindo que as operações de entrada/saída (E/S) se sobreponham de forma equilibrada, melhorando assim o desempenho subsequente do aplicativo. Existem diferentes níveis de RAID que podem ser utilizados (nível de RAID: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 + combinações ), mas nem todos os níveis de RAID pretendem fornecer redundância.

Independentemente do nível de RAID adotado, a matriz RAID aparecerá para o sistema operacional (SO) subjacente como uma única unidade lógica. O RAID, por tradição, foi projetado principalmente para uso em servidores, mas sua implementação é vista em computadores e aplicativos com uso intensivo de armazenamento que precisam de um alto nível de segurança de dados e altas velocidades de transferência.

Como o uso de matrizes RAID SSD pode levar a mais ganhos de desempenho em relação ao HDD

Deixe-me ser bem franco – os SSDs são consideravelmente mais atraentes como componente de armazenamento devido ao seu alto desempenho e consumo mínimo de energia quando comparados aos HDDs. Os SSDs tendem a ser muito mais confiáveis ​​do que os HDDs porque não possuem partes móveis que possam funcionar mal ao longo do tempo com o uso contínuo. Isso não quer dizer que os SSDs não sejam propensos a falhas – eles falham e podem falhar por vários motivos.

É por esses motivos principais que os arrays SSD RAID e a recuperação de dados do servidor podem ser altamente vantajosos quando usados ​​com aplicativos de negócios em que a segurança e a proteção de dados são mais do que apenas um requisito, mas um componente vital que precisa ser atendido pela Tecnologia da Informação provedores. Adicione a isso o fato de que os arrays SSD RAID podem fornecer mais ganhos de desempenho do que os arrays HDD RAID podem oferecer, fica claro que dois fatos se tornam aparentes:

· Os HDDs são mais suscetíveis a falhas do que os SSDs,

· Os HDDs oferecem desempenho inferior aos SSDs.

Essa distinção é crucial para nossos objetivos de comparação porque um array RAID pode ajudá-lo a obter desempenho aprimorado ou proteção superior contra falhas de disco, ou ambos.

É importante observar que as organizações que utilizam SSDs provavelmente terão cargas de trabalho de infraestrutura com requisitos de armazenamento específicos e exigentes em relação ao desempenho. SSDs únicos podem se esforçar para fornecer os acordos de nível de serviço de desempenho necessários, e é ao lidar com essas circunstâncias que um array SSD RAID pode oferecer o aumento de desempenho essencial necessário. As matrizes RAID provavelmente serão a solução de armazenamento sensata para remediar os desafios de desempenho em organizações com infraestrutura SSD já presente e operacional.

Como o armazenamento RAID mudou com a migração de HDD para SSD

O posicionamento do RAID no mundo do armazenamento corporativo de infraestrutura evoluiu ao longo do tempo devido aos seguintes motivos:

· Os SSDs são dispositivos muito mais confiáveis ​​em comparação com os HDDs legados. O fornece a confiança de que uma ocorrência de falha de unidade em uma matriz RAID é muito menos provável de ocorrer,

· Opções de armazenamento definidas por firmware que operam de forma diferente do RAID e, portanto, não exigem a aquisição de controladores RAID caros com requisitos de energia de backup associados, mas ainda fornecem proteção contra perda de dados em caso de falha de hardware,

· A computação baseada em servidor está evoluindo para apresentar opções mais rápidas e diretas para os consumidores de TI; complicações potenciais com sistemas de infraestrutura de armazenamento – como a introdução de mais controladores RAID – não apenas aumentam o gasto de capital, mas também introduzem outro possível ponto de falha para os CIOs se preocuparem.

Esses pontos não pretendem retratar o RAID como uma tecnologia estagnada que está apenas observando o mundo passar por ele – longe disso. Existe o conceito de RAID Diferencial(ou Diff-RAID), uma nova variante de RAID que distribui uniformidade de forma desigual entre SSDs para criar disparidades de idade dentro de matrizes RAID. Essa estratégia foi desenvolvida com SSDs em formação RAID para rastrear a idade de cada unidade dentro de um conjunto RAID. O controlador sabe a idade de cada unidade dentro da matriz RAID e distribui de forma inteligente mais atividade para as unidades mais recentes e menos atividade para as unidades mais antigas. O objetivo é garantir que todas as unidades não sofram erros de dados irrecuperáveis ​​simultâneos. O Diff-RAID oferece confiabilidade muito maior para SSDs do que RAID-4 e RAID-5 para a mesma sobrecarga de espaço e oferece uma curva de compensação entre taxa de transferência e confiabilidade.

As principais considerações técnicas a serem observadas ao aumentar o desempenho do SSD com RAID

Como mencionado anteriormente, existem diferenças técnicas consideráveis ​​entre HDDs e SSDs, e essas diferenças direcionarão a decisão sobre qual implementação de matriz RAID será necessária para atender a ambos. Simplificando, algumas implementações de RAID são ótimas para HDDs, não para SSDs e vice-versa. Portanto, a principal pergunta que requer uma resposta é: qual nível de RAID deve ser utilizado ao usar uma matriz SSD RAID?

SSD Raid 1 (espelho) :

O RAID 1 pode fornecer redundância completa, mas apenas ganhos de desempenho simples e, portanto, deve ser considerado se os requisitos de desempenho não forem um requisito vital para a entrega de aplicativos.

SSD RAID 5 ou 6 :

Uma alternativa popular que fornece redundância é o RAID 5 (usa distribuição de dados com bits de paridade e requer um mínimo de três discos) e RAID 6 (usa distribuição e paridade dupla com um mínimo de quatro discos).

SSD RAID 10 :

Uma alternativa superior ao RAID 5 ou 6 seria a adoção da configuração do SSD RAID nível 10. O RAID 10 usa a faixa RAID e espelhamento para fornecer tolerância a falhas com um mínimo de quatro SSDs. Uma vantagem adicional do RAID 10 é que ele pode oferecer um alto nível de desempenho, mas com uma diminuição na eficiência do armazenamento. O principal benefício é que quaisquer dois discos podem falhar sem perder dados, e ambas as configurações de RAID oferecem maior desempenho. Os desafios com RAID 5 e 6 são que ambas as implementações exigem um grande número de operações de gravação de disco para atender ao requisito de informações de bit de paridade.

( Nota: para fins de proteção de dados, o RAID 0 foi desconsiderado, pois usa um padrão de distribuição RAID gravado em dois discos para aumentar o desempenho, mas não oferece redundância de dados).

Conclusão

Requisitos mais extensos de armazenamento do consumidor impulsionam a necessidade de provedores e fornecedores de TI fornecerem soluções de infraestrutura de armazenamento confiáveis, eficazes e orientadas para o desempenho que sejam econômicas e lucrativas. O SSD RAID fornece as ferramentas essenciais, processos e mecanismos de entrega de armazenamento que podem atender a esses requisitos do consumidor – mais do que o HDD RAID pode. Os SSDs são uma ordem ou duas de magnitude mais rápidos do que a mídia tradicional, e suas capacidades mais do que rivalizam com o que os HDDs controlaram e forneceram o tempo todo.

SSDs apresentam desgaste ao longo do tempo; no entanto, sua vida útil é significativamente maior do que as unidades de disco herdadas, tornando suas datas em serviço muito mais previsíveis e as atividades de manutenção muito mais eficientes e confiáveis.