Как правильно сделать RAID-систему

Как правильно сделать RAID-систему

Планирование дисковой системы RAID должно начинаться задолго до приобретения контроллера с дисками или готового сервера с RAID. Администратор должен четко представлять характер задач, нагружающих дисковую систему, и способы увеличения быстродействия в соответствии с затратами. Немалую роль в этом играет выбор операционной системы и программного обеспечения. В случае самостоятельной установки RAID или полной сборки сервера необходимо иметь представление, какое оборудование и какая его организация позволит получить максимальную производительность при минимальных затратах. Трехлетний опыт работы в области RAID-серверов и дисковых подсистем предоставляет несколько рекомендаций для пользователей, желающих перейти на эту, пока еще относительно неизвестную, технологию.

Рекомендации будут строиться на следующих фактах: большое распространение в России получили RAID-контроллеры производства американской фирмы Mylex, а наиболее актуальными на сегодняшний момент RAID-контроллерами являются системы с каналами WIDE/FAST SCSI-2 на шины PCI и EISA.

Какие диски выбрать?

В первую очередь необходимо выбрать действительно надежные и качественные диски, способные бесперебойно работать продолжительное время. Среди прочих характеристик стоит обратить внимание на время наработки на отказ, которое в каталогах часто обозначается MTBF (hours). Желательно, чтобы этот показатель был не меньше 500000 часов. Помните, что вероятность отказа дисковой матрицы как целой системы увеличивается с увеличением количества дисков. Конструкция дисков условно делится на механическую и электронную часть - дисковый контроллер. Механическая часть полностью характеризуется тремя параметрами: скоростью вращения шпинделя (Spindle Speed), скоростью позиционирования головки (Track-to-Track Seek) и плотностью записи информации на один цилиндр. Современные модели жестких SCSI-дисков известных фирм производителей имеют скорость вращения шпинделя 5400 и 7200 оборотов с секунду (rps). Выбор таких дисков позволит сделать матрицу достаточно быстрой. Однако технология производства дисков на 7200 rps достаточно дорога и менее надежна. Несмотря на хорошие характеристики по каталогам диски на 7200 rps значительно дороже. Их реальная вероятность отказа в несколько раз выше, чем 5400 rps. Если первоочередная задача создания RAID-матрицы - скорость, то выбор этих дисков очевиден, если же требуется надежность и экономичность, то необходимы диски с 5400 rps.

Производительность дисковой матрицы зависит не только от производительности дисков, но и от их числа и правильной конфигурации. Контроллер диска в основном характеризуется интерфейсом (FAST SCSI-2, WIDE FAST SCSI-2 и др.) и размером кэша. Желательно чтобы объем кэша на диске был не менее 512 Кбайт. Этот, казалось бы, незначительный факт позволит увеличить производительность записи/чтения, особенно при частых и малых транзакциях - ведь в дисковой матрице этот кэш складывается и при 10 дисках, а в результате вы получите уже не менее 5 Мбайт. Кроме того, кэш значительно помогает работе с постоянно мультиплексируемой шиной SCSI. Выбор стандарта FAST SCSI-2 (8 бит данных) или WIDE FAST SCSI-2 (16 бит данных) обусловлен другими причинами. Стандартный FAST имеет пропускную способность до 10 Мбайт/с, и если принять среднюю скорость работы диска за 2Мбайт/с, то при наличии менее 5 устройств на шине, она не будет узким местом. При равном или большем количестве желательнее стандарт WIDE (20Мбайт/с). В ситуации, когда информация находится в кэше контроллеров дисков, WIDE-шина даст более быстрые результаты. При самостоятельной сборке RAID на шине WIDE можно столкнуться еще и с той проблемой, что кабели WIDE (68 pin) имеют другой шаг, и для изготовления собственного кабеля необходима точная обжимная аппаратура. Сделать его "в домашних условиях" не получится, а на российском рынке на данный момент представлены, в основном, стандартные кабели на 3 разъема. С покупкой или изготовлением по чертежу FAST (50pin) кабеля сейчас никаких проблем нет.

Важной задачей является выбор емкости жестких дисков. Например, при организации RAID5 с полезным объемом 8 Гбайт можно поставить 3 диска по 4 Гбайт, 5 дисков по 2 и 9 дисков по 1 Гбайт. В этом случае платить приходится за 12, 10 или 9Гбайт объема, соответственно. Большее количество дисков теоретически даст большую скорость работы матрицы. Ограничения здесь чисто конструктивные: количество посадочных мест в корпусе, вентиляция и мощность блока питания. При расчете необходимой мощности источника питания следует помнить, что диски потребляют максимум энергии при раскрутке. B RAID-контроллерах есть возможность устанавливать план раскрутки шпинделей дисков с целью распределения во времени максимальной нагрузки.

Немаловажную роль в дисковых системах играют и корпуса. Для непрерывной устойчивой работы дисков необходим корпус с хорошей вентиляцией и мощным блоком питания. Посадочные места под диски должны быть расположены таким образом, чтобы между ними было достаточно расстояния для прохода воздуха. Вентиляция должна быть проточной, а не замкнутой. Желательно если имеется возможность установить дополнительную вентиляционную панель. Сейчас на российском рынке появилось много недорогих корпусов для RAID и практически все они снабжены конструктивом горячей замены (Hot Swap). Приобретая такие корпуса для своей системы, важно обратить внимание - действительно ли эти модули позволяют корректно и безопасно разрывать и восстанавливать SCSI соединения при работающей машине. Всегда имеется возможность отказаться от Hot Swap модулей в пользу дополнительного диска (дисков), которые будут находиться в режиме горячего резерва. Если вам требуется действительно долгоработающий сервер, то настоятельно рекомендуется подумать о резервных дисках и не подвергать себя соблазну использовать их для увеличения объема матрицы. Практически наверняка через год или полтора вы уже не найдете эту модель диска на мировом рынке.

Какое количество SCSI каналов потребуется?

Современные модели RAID-контроллеров имеют обычно до 3 SCSI-каналов. Так как эти изделия достаточно сложны и дороги, следует правильно выбрать модель. Если задача пользователя создать максимально дешевую дисковую систему, то выбирается минимум каналов исходя из количества дисков, причем на один канал можно ставить не более 7 устройств. Если же задача состоит в получении максимальной надежности и быстродействия, то лучший вариант - это 3-х канальный контроллер. Если же необходим компромисс, то возможны варианты. Многоканальный RAID позволит увеличить быстродействие дисковой системы по той причине, что каналы работают независимо друг от друга. Обращение к дискам на разных каналах происходит параллельно, а обращение по одному SCSI-каналу - в мультиплексорном режиме. В случае работы RAID с кэшем контроллеров дисков скорость передачи информации ограничена только пропускной способностью SCSI-шины, и на многоканальном варианте RAID-контроллера этот показатель будет выше. Для создания матрицы дисков безразлично расположение устройств на SCSI шинах, главное, чтобы их количество было не меньше минимального для выбранного уровня RAID.