Системы хранения данных RAID — сравнение твердотельных накопителей и жестких дисков

R AID (избыточный массив независимых дисков) — это метод хранения одних и тех же данных в разных местах на нескольких жестких дисках (HDD) или твердотельных накопителях (SSD) для защиты данных в случае сбоя диска.. Этот метод увеличивает скорость хранения данных и доступа к ним, предотвращая при этом потерю данных и незапланированные простои — поскольку данные распределяются между несколькими дисками, это увеличивает среднее время наработки на отказ (MTBF). Резервное хранение данных также повышает отказоустойчивость. Для восстановления данных RAID используются методы зеркального отображения или чередования дисков. При зеркалировании идентичные данные будут скопированы более чем на один диск в зависимости от выбранного уровня RAID.

RAID работает, позволяя операциям ввода-вывода (I/O) перекрываться сбалансированным образом, тем самым улучшая последующую производительность приложений. Существуют различные уровни RAID, которые можно использовать (уровень RAID: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 + комбинации ), но не все уровни RAID предназначены для обеспечения избыточности.

Независимо от того, какой уровень RAID используется, массив RAID будет отображаться для базовой операционной системы (ОС) как один логический диск. RAID традиционно разрабатывался в первую очередь для использования на серверах, но его реализация видна на компьютерах с интенсивным хранением и приложениях, которым требуется высокий уровень безопасности данных и высокая скорость передачи.

Как использование RAID-массивов SSD может привести к дальнейшему повышению производительности по сравнению с жесткими дисками

Скажу откровенно — твердотельные накопители значительно более привлекательны в качестве компонента хранилища благодаря их высокой производительности и минимальному энергопотреблению по сравнению с жесткими дисками. Твердотельные накопители, как правило, гораздо более надежны, чем жесткие диски, поскольку в них нет движущихся частей, которые со временем могут выйти из строя при постоянном использовании. Это не означает, что твердотельные накопители не подвержены сбоям — они бывают и могут выходить из строя по разным причинам.

Именно по этим ключевым причинам массивы SSD RAID и восстановление серверных данных могут быть очень выгодными при использовании с бизнес-приложениями, где безопасность и защита данных являются не просто требованием, а жизненно важным компонентом, который должен быть обеспечен информационными технологиями. провайдеры. Добавьте к этому тот факт, что SSD RAID-массивы могут обеспечить больший прирост производительности, чем HDD RAID-массивы, и становится очевидным два факта:

· Жесткие диски более подвержены сбоям, чем твердотельные накопители,

· Жесткие диски имеют более низкую производительность, чем твердотельные накопители.

Это различие имеет решающее значение для целей нашего сравнения, поскольку массив RAID может помочь вам добиться повышения производительности или превосходной защиты от сбоя диска, или и того, и другого.

Важно отметить, что организации, использующие твердотельные накопители, скорее всего, будут иметь инфраструктурные рабочие нагрузки со специфическими и высокими требованиями к производительности хранилища. Отдельные твердотельные накопители могут с трудом обеспечивать необходимые соглашения об уровне обслуживания производительности, и именно при таких обстоятельствах RAID-массив твердотельных накопителей может обеспечить необходимое существенное повышение производительности. RAID-массивы, вероятно, станут разумным решением для хранения данных, позволяющим решить проблемы с производительностью в организациях с уже существующей и работающей инфраструктурой SSD.

Как изменилось хранилище RAID при переходе с HDD на SSD

Позиционирование RAID в мире инфраструктурных корпоративных хранилищ менялось с течением времени по следующим причинам:

· SSD являются гораздо более надежными устройствами по сравнению с устаревшими жесткими дисками. Это обеспечивает уверенность в том, что отказ диска в массиве RAID произойдет гораздо реже,

· Варианты хранения, определяемые микропрограммой, которые работают иначе, чем RAID, и поэтому не требуют закупки дорогих RAID-контроллеров с соответствующими требованиями к резервному питанию, но при этом обеспечивают защиту от потери данных в случае сбоя оборудования,

· Серверные вычисления развиваются, предоставляя потребителям ИТ более быстрые и простые возможности; потенциальные сложности с системами хранения данных, такие как внедрение дополнительных RAID-контроллеров, не только увеличивают капитальные затраты, но и создают еще одну возможную точку отказа, о которой следует беспокоиться ИТ-директорам.

Эти пункты не предназначены для того, чтобы изображать RAID как застойную технологию, которая просто наблюдает, как мир обходит ее стороной — далеко не так. Существует понятие дифференциального RAID .(или Diff-RAID), новый вариант RAID, который неравномерно распределяет единообразие между твердотельными накопителями, чтобы создать возрастные различия в массивах RAID. Эта стратегия была разработана для твердотельных накопителей в составе RAID, чтобы отслеживать возраст каждого диска в наборе RAID. Контроллер знает, сколько лет каждому диску в массиве RAID, и разумно распределяет больше активности на более новые диски и меньше активности на старые диски. Цель состоит в том, чтобы на всех дисках не возникали одновременные неисправимые ошибки данных. Diff-RAID обеспечивает гораздо большую надежность для твердотельных накопителей, чем RAID-4 и RAID-5, при тех же затратах пространства и предлагает компромисс между пропускной способностью и надежностью.

Ключевые технические аспекты, которые следует учитывать при повышении производительности SSD с помощью RAID

Как упоминалось ранее, существуют значительные технические различия между жесткими дисками и твердотельными накопителями, и эти различия будут определять решение о том, какая реализация массива RAID потребуется для удовлетворения обоих из них. Проще говоря, некоторые реализации RAID отлично подходят для жестких дисков, но не для твердотельных накопителей, и наоборот. Итак, главный вопрос, требующий ответа: какой уровень RAID следует использовать при использовании RAID-массива SSD?

SSD-рейд 1 (зеркало) :

RAID 1 может обеспечить полную избыточность, но только простой прирост производительности, поэтому его следует учитывать, если требования к производительности не являются жизненно важными для доставки приложений.

SSD RAID 5 или 6 :

Популярной альтернативой, обеспечивающей избыточность, является RAID 5 (использует чередование данных с битами четности и требует не менее трех дисков) и RAID 6 (использует чередование и двойную четность с минимум четырьмя дисками).

SSD RAID 10 :

Лучшей альтернативой RAID 5 или 6 было бы использование конфигурации SSD RAID уровня 10. RAID 10 использует чередование RAID и зеркальное отображение для обеспечения отказоустойчивости как минимум с четырьмя SSD. Дополнительным преимуществом RAID 10 является то, что он может обеспечить высокий уровень производительности, но со снижением эффективности хранения. Ключевым преимуществом является то, что любые два диска могут выйти из строя без потери данных, и обе эти конфигурации RAID обеспечивают повышенную производительность. Проблемы с RAID 5 и 6 заключаются в том, что обе реализации требуют большого количества операций записи на диск для удовлетворения требований к информации о битах четности.

( Примечание: в целях защиты данных RAID 0 был проигнорирован, поскольку он использует шаблон чередования RAID, записываемый на два диска для повышения производительности, но не обеспечивает избыточности данных).

Вывод

Более высокие требования потребителей к системам хранения требуют от ИТ-провайдеров и поставщиков предоставления надежных, эффективных и ориентированных на производительность решений для инфраструктуры хранения данных, которые были бы рентабельными и прибыльными. SSD RAID предоставляет необходимые инструменты, процессы и механизмы доставки хранилищ, которые могут удовлетворить эти потребительские требования — в большей степени, чем HDD RAID. Твердотельные накопители на порядок или два быстрее, чем традиционные носители, а их емкость более чем сопоставима с тем, что контролировали и обеспечивали жесткие диски.

SSD со временем изнашиваются; однако их срок службы значительно больше, чем у устаревших дисков, что делает сроки их эксплуатации гораздо более предсказуемыми, а техническое обслуживание — более эффективным и надежным.