RAID контроллерді қалай таңдау керек: деңгейлер, интерфейстер, кэш және жиі қателіктер

RAID контроллер — серверге қойылатын жеке плата немесе модуль. Оның жұмысы бірнеше дискті бір массивке біріктіріп, оларды өзі басқару. Бұл кімге керек? Кеңседе файл серверін ұстап отырған адамға, бухгалтерия базасы бар шағын компанияға, виртуалкалар көтеріп отырған админге, бейнебақылау жазбаларын айлап сақтайтын жүйеге. Мақсаты екеу: бір диск істен шықса, деректер жоғалмасын, ал дискілер бірге жұмыс істеп, жылдамдық өссін. Контроллерді қалай болса солай алсаңыз, ол серверге сыймай қалады, не дискілердің мүмкіндігін толық ашпайды, не ең керек кезде массивті құтқара алмайды. Сондықтан нені қарау керегін ретімен айтып шығайық.

Таңдағанда неге қарау керек

Аппараттық RAID па, бағдарламалық па

RAID-ты екі жолмен жасауға болады. Бағдарламалық RAID операциялық жүйенің ішінде жұмыс істейді, бар есептеуді сервердің өз процессоры атқарады. Екі дискті айналық массивке қосу үшін бұл жеткілікті, қосымша плата да керек емес. Аппараттық контроллердің өз процессоры бар (оны RAID-on-Chip дейді), өз кэші бар, ал массивтің баптаулары контроллер мен дискілерде сақталады. Яғни жүйені қайта орнатсаңыз да, массив сол күйінде қалады.

Қарапайым ереже мынадай: дискі көп, RAID 5 немесе 6 керек, сервер тәулік бойы жүктемемен істейді — аппараттық контроллерге қараңыз. Екі-ақ диск, жүктеме аз болса, бағдарламалық RAID-пен де шығуға болады.

Контроллер қандай RAID деңгейлерін біледі

Деңгейлердің тізімі контроллердің сипаттамасында әрқашан жазылады. Ең жиі кездесетіндері — 0, 1, 5, 6, 10, 50 және 60. Әрқайсысының өз мағынасы бар:

Бүгін екі диск қойып отырсаңыз да, ертең сегіз диск қосуға тура келуі мүмкін. Сондықтан контроллер кемінде RAID 6 пен RAID 10-ды білгені дұрыс, кейін басқа плата іздеп әуре болмайсыз.

Дискілердің интерфейсі: SATA, SAS, NVMe

Мұнда шатасу көп. SATA — қарапайым әрі кең тараған интерфейс, жылдамдығы 6 Гбит/с. SAS — серверлік интерфейс, қазіргі контроллерлердің көбінде 12 Гбит/с. NVMe дискілер PCIe арқылы қосылады, сондықтан ең жылдамы солар.

Есте сақтайтын бір нәрсе: SAS контроллерге SATA дискілерін қосуға болады, ал керісінше болмайды. NVMe-мен одан да қатаң: кәдімгі SAS/SATA контроллер NVMe дискіні мүлде көрмейді. NVMe-ге көшуді ойласаңыз, үш режимді (tri-mode) контроллер іздеңіз — ол SATA, SAS және NVMe-нің үшеуін де біледі.

Порттар, желілер және қосқыштар

Порттар мен желілер (lanes) саны контроллерге экспандерсіз қанша диск қосуға болатынын көрсетеді. SAS пен SATA дискілерде бір желі — бір диск деп есептей беріңіз: сегіз желі — сегіз диск, он алты желі — он алты диск. NVMe дискілер бір дискке бірнеше желі алуы мүмкін, сондықтан олардың нақты саны контроллер мен диск корзинасының сызбасына байланысты.

Қосқыштың түріне де қараңыз. Жиі кездесетіндері — Mini SAS HD (SFF-8643), әр қосқышта төрт желі, және SlimSAS x8 (SFF-8654), әр қосқышта сегіз желі. Сервердегі диск корзинасында қандай қосқыш тұрғанын алдын ала біліп, кабельді соған қарап таңдаңыз.

Серверге қосылу: PCIe нұсқасы мен желілері

Контроллер серверге PCIe арқылы қосылады. Мұнда екі нәрсе маңызды: нұсқасы (3.0 немесе 4.0) және желілер саны (x8, x16). PCIe 4.0 әр желі арқылы 3.0-ге қарағанда шамамен екі есе көп деректер өткізеді. Қатты дискілерден (HDD) тұратын массивке PCIe 3.0 x8 жетіп жатыр, дискілердің өзі одан баяу. Ал бірнеше NVMe дискісі бар массивте шина тар болып қалуы мүмкін, сол жерде PCIe 4.0 пайдасын көрсетеді.

Тағы бір жайт: PCIe 4.0 платаны 3.0 слотқа қойсаңыз, әдетте жұмыс істейді, бірақ 3.0 жылдамдығымен. Сервердегі слоттың нұсқасын, желілер санын және платаның биіктігі сыятынын біліп алыңыз.

Кэш және оны қорғау

Кэш — контроллердің жедел жадысы. Жазу кезінде деректер алдымен кэшке түседі, контроллер «жаздым» деп жауап береді, ал дискіге кейін, ыңғайлы сәтте жазады. Бұл режимді write-back дейді, ол жазуды айтарлықтай жылдамдатады, әсіресе RAID 5 пен RAID 6-да. Кэш неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп жазуды «жұтып» алады. Кішігірім файл серверіне 1–2 ГБ әдетте жетеді, ал виртуализация мен ауыр базаларға 4–8 ГБ жайлырақ.

Бірақ бір мәселе бар: электр кенет сөніп қалса, кэштегі әлі жазылмаған деректер жоғалады. Сондықтан write-back тек кэш қорғалған кезде қосылуы керек — батареямен немесе суперконденсатор модулімен. Кейбір контроллерлерде бұл модуль бөлек жүреді, кейбіреулерінде жинақта бар. Таңдағанда нақты нұсқада қорғау бар-жоғын міндетті түрде сұраңыз. Қорғау болмаса, write-through режимінде қалдырыңыз: баяулау, бірақ қауіпсіз.

Форм-фактор және сервермен үйлесімділік

Контроллерлер бірнеше түрде шығады. Кәдімгі PCIe плата сәйкес слотқа қойылады, ол толық биіктікте немесе жартылай болады (HH/HL — жартылай биіктік пен жартылай ұзындық). Мезонинді модуль аналық платадағы арнайы ұяға отырады да, PCIe слоттарын бос қалдырады. OCP 3.0 модулі де сервердегі арнайы OCP ұясына салынатын стандартты пішін.

Брендтік серверлерде үйлесімділік ерекше маңызды. Ірі өндірушілер контроллерлерді нақты сервер буынына арнап шығарады: бір буынға арналған модуль келесі буында жұмыс істемеуі немесе ресми қолдаусыз қалуы мүмкін. Сондықтан сервердің нақты моделі мен буынын біліп, өндірушінің үйлесімділік тізімінен тексеріңіз. Мезонин мен OCP модульдерінде бұл тіпті қатаң: аналық платада сәйкес ұя болмаса, оны қоятын жер жоқ.

HBA режимі, басқару және күнделікті ыңғайлылық

Көп контроллер массив жасамай, дискілерді жүйеге тікелей бере алады — мұны HBA немесе JBOD режимі дейді. Бұл ZFS сияқты бағдарламалық массивтерге керек: олар дискіні «таза» күйінде көргенді жақсы көреді. Жоспарыңызда осындай нұсқа болса, контроллер бұл режимді білетінін тексеріңіз.

Сосын күнделікті қолданыстағы ыңғайлылыққа қараңыз: дискіні серверді сөндірмей ауыстыру (hot swap), резервтегі диск (hot spare), массивті тоқтатпай кеңейту, жүйенің ішінен бақылайтын утилита, диск істен шыққанда хабарлама жіберу. Алғашқы күні бұлардың бәрі артық сияқты көрінеді, бірақ түнгі сағат үште диск «өлгенде» қадірін білесіз.

Экспандер қашан керек

Дискілер саны контроллердің желілерінен көп болса, SAS экспандер көмектеседі. Ол контроллер мен дискілердің арасына тұрып, порттарды көбейтеді — желілік коммутатор сияқты, тек дискілерге арналған. Бірақ экспандер жаңа өткізу қабілетін қоспайды, контроллердің желілерін дискілер арасында бөліп береді. HDD-сі көп архивтік массивке бұл қалыпты жағдай. NVMe дискілерге SAS экспандер жарамайды, оларға басқа шешім керек. Экспандердің контроллермен үйлесімділігін де тізімнен тексеріп алыңыз.

Жиі қателіктер

• RAID-ты сақтық көшірме деп ойлау. RAID диск істен шыққаннан қорғайды, бірақ файлды байқамай өшірсеңіз немесе вирус шифрлап тастаса, массив бұл өзгерісті барлық дискіге бірдей жазады. Бэкап бөлек болуы керек.
• Үйлесімділікті тексермеу. Брендтік серверге «бренді бірдей ғой» деп басқа буынға арналған контроллер алу — ең жиі кездесетін қате. Модуль орнына отырмайды немесе сервер оны танымайды.
• Кабельді ұмыту. Контроллер келді, ал корзинаға қосатын кабель жоқ. Контроллердегі және корзинадағы қосқыштардың түрін алдын ала біліңіз: Mini SAS HD мен SlimSAS бір-біріне өзінен-өзі сәйкес келмейді.
• Қорғаусыз write-back. Жылдамдық үшін кэшті write-back-ке қосып, батарея не суперконденсатор қоймау. Бір рет электр сөнсе, массивтегі деректер бүлінуі мүмкін.
• Үлкен дискілерде RAID 5. Көлемі үлкен дискілерде массивті қалпына келтіру (rebuild) ұзаққа созылады, сол уақытта екінші диск істен шықса, бәрі кетеді. Мұндай массивке RAID 6 немесе RAID 10 сенімдірек.
• NVMe-ге кәдімгі SAS контроллер алу. Ол NVMe дискіні көрмейді. NVMe жоспарда болса, бірден үш режимді контроллер қараңыз.
• Салқындатуды ескермеу. RAID контроллердің чипі жақсы қызады және серверлік корпустағы күшті ауа ағынына есептелген. Ауа ағыны әлсіз корпуста ол қызып, баяулай бастайды немесе істен шығады.
• Әртүрлі дискілерді араластыру. Бір массивке көлемі мен жылдамдығы әртүрлі дискілерді қоссаңыз, массив ең кішісі мен ең баяуына теңеледі.

Бізде қазір не бар

HPE ProLiant Gen11 серверлеріне екі контроллер бар. HPE MR408i-o Gen11 — OCP NIC 3.0 модулі түріндегі аппараттық контроллер: үш режимді Broadcom Aero ASIC негізінде жасалған, NVMe 16 Гбит/с, SAS 12 Гбит/с және SATA 6 Гбит/с дискілерді біледі, бір SlimSAS x8 порты бар, серверге PCIe Gen 4.0 x8 арқылы қосылады, 8 дискіге дейін тартады, атауында 4 ГБ кэш көрсетілген. HPE MR416i-p Gen11 — сол Broadcom Aero чипіндегі HH/HL PCIe плата, бірақ мұнда екі SlimSAS x8 порты, яғни 16 ішкі желі бар, хост-интерфейсі сол PCIe Gen 4.0 x8, атауына қарағанда кэші 8 ГБ.

HPE ProLiant Gen10 Plus үшін Broadcom MegaRAID негізіндегі MR416i-p (P06367-B21) PCIe платасы бар: кэші 4 ГБ, екі SlimSAS порты арқылы 16 желі, серверге PCIe 4.0 x8 арқылы қосылады, SATA 6 Гбит/с, SAS 12 Гбит/с және NVMe дискілерді біледі. H3C UN-RAID-P460-B2 — серверлерге арналған SAS/SATA контроллер: серверге PCIe 3.0 арқылы, корзинаға Mini SAS HD (SFF8643) арқылы қосылады, жылдамдығы 12/6 Гбит/с, RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50 және 60 деңгейлерін қолдайды.

Intel-ден екі нәрсе бар. Intel RMS3CC080 — мезонинді RAID модулі: PCIe 3.0, екі ядролы RAID-on-Chip, сегіз SAS/SATA 12 Гбит/с порты, 1 ГБ DDR кэш, RAID 0/1/5/6/10/50/60 деңгейлерін біледі, өндірушінің кепілдігі үш жыл. Порттар жетпей жатса, Intel RES3FV288 экспандері бар: 28 ішкі және 8 сыртқы SAS/SATA 12 Гбит/с порты, MD2 форм-факторлы аласа плата, RAID контроллерге қосымша дискілерді тізбектей қосуға мүмкіндік береді. Атауына қарағанда, бұл бес данадан тұратын жинақ.

Көбірек нұсқа — RAID контроллеры бөлімінде.

Сұрақтар мен жауаптар

RAID контроллерді кәдімгі компьютерге қоюға бола ма?

Кәдімгі PCIe плата сәйкес слоты бар компьютерге физикалық тұрғыдан сыюы мүмкін. Бірақ бірнеше «бірақ» бар: брендтік серверлерге арналған модельдер басқа жүйеде толық жұмыс істемеуі мүмкін, мезонин мен OCP модульдерін арнайы ұясыз қою мүмкін емес, ал серверлік платалар күшті ауа ағынына есептелген. Үйдегі немесе жұмыстағы компьютерге алдымен бағдарламалық RAID-ты қарастырған жөн.

SAS контроллерге SATA дискілерін қосуға бола ма?

Иә, болады, SAS контроллерлер SATA дискілермен жұмыс істейді. Керісінше болмайды: SATA контроллерге SAS дискіні қоса алмайсыз. Тек бір массивте SAS пен SATA дискілерін араластырмаған дұрыс.

Контроллер істен шықса, деректер жоғала ма?

Әдетте жоғалмайды. Массивтің баптаулары дискілердің өзінде де жазылады, сондықтан сол сериядағы контроллер массивті тауып, импорттай алады. Бірақ бұл әр өндірушіде әртүрлі, басқа брендтің контроллері массивті танымауы мүмкін. Сол үшін де бэкап бәрібір керек.

Кэш көлемі қаншалықты маңызды?

Жазу көп жерде маңызды: базаларда, виртуализацияда, RAID 5 пен RAID 6-да. Негізінен оқумен жұмыс істейтін файл серверінде айырмашылығы онша сезілмейді. Кэштің көлемінен гөрі оның қорғалғаны маңыздырақ: қорғаусыз write-back қосуға болмайды.

HBA мен RAID контроллердің айырмасы неде?

HBA дискілерді жүйеге сол күйінде береді, массивті операциялық жүйе немесе бағдарлама жасайды. RAID контроллер массивті өзі жинайды да, жүйеге бір дайын дискі ретінде көрсетеді. Көп RAID контроллер HBA режиміне ауыса алады, бірақ мұны сипаттамасынан тексерген жөн.

Экспандерді кез келген контроллерге қосуға бола ма?

Жоқ, экспандер мен контроллер бір-бірімен үйлесімді болуы керек. Екеуінің де интерфейсі мен жылдамдығы сәйкес келгені дұрыс, ал ең сенімдісі — контроллер өндірушісінің тізімінде сол экспандер бар-жоғын тексеру.