Raid jbod что это

JBOD — недорогое файловое хранилище для 2021 года

Количество информации, которую требуется хранить, увеличивается из года в год. Если раньше хватало пары десятков килобайт, то сейчас недостаточно сотен терабайт, в особо сложных случаях даже тысяч. Дешевые хранилища с ограниченными возможностями стали довольно востребованы. Хоть к скорости дисковой подсистемы тоже высоки, но в некоторых случаях необходимы недорогие хранилища без претензий на отказоустойчивость.

JBOD (аббр. Just a bunch of disk, просто куча дисков) — тип хранилища, представляющий собой набор жестких дисков, объединенных таким образом, что отображаются словно единый сетевой диск. Соответственно, ни о каких массивах речи и быть не может. Объединять отдельные дисковые полки в массивы либо создавать оный в пределах JBOD нельзя. Фактически, это самый простой тип хранилища данных. Обычный файловый набор с низкой отказоусточивостью, ведь при отказе одного HDD, негативные последствия скажутся на всей файловой системе.

На данный момент самый выгодный вариант дисковой полки можно заказать у компании Сервер Гид. У них есть варианты от производителей Supermicro и Western Digital, а это наиболее дешевые и качественные варианты на рынке.

Как устроен JBOD

Сей тип СХД довольно прост, потребуется контроллер с поддержкой одноименного режима, полка для размещения и подключения. Все диски подключаются через объединительные платы и переходники к контроллеру, который впоследствии будет этой кучей накопителей управлять.

Никто не мешает построить JBOD на базе более дорогой серверной платформы, но стоимость платформы сделает подобные вложения невыгодными. Пример ниже.

В принципе, «кучу дисков» можно создавать без подобного корпуса, что еще сильнее удешевит итоговый вариант, но стоит ли оно того, учитывая, что станет менее удобно компоновать дисковую полку и могут возникнуть проблемы размещения? Вопрос хороший, но решать вам… И бюджету.

Ладно, как выглядит это дело, вполне ясно, поговорим о более специфических вещах.

Интерфейсы

JBOD поддерживает практически все современные логические и физические интерфейсы накопителей, но ограничено применение целесообразностью, строить ДП на SSD NVMe попросту глупо и экономически нецелесообразно, потому сейчас наиболее распространены:

Наиболее популярен SATA и, как ни удивительно, практически отмерший IDE. Накопители с первым типом дешевы и дают приемлемую эффективность, SAS довольно дорог, имеет значительно меньший объем, потому применяется редко. Small Computer System Interface свое давно отжил, устройства с таким набором стандартов встречаются редко. IDE или более распространенная аббревиатура ATA – предшественник SATA и последним попросту вытеснен, но использовать в JBOD старые HDD IDE никто не мешает, что многие делают. Впрочем, найти накопители на замену трудно, потому наиболее предпочтителен SATA-интерфейс.

HDD или SSD?

Дисковая полка, исполненная на SSD вполне возможна. Ничто не мешает сделать это, кроме экономической целесообразности. Твердотельные накопители довольно дороги, а JBOD есть смысл применять только в том случае, если недостаточно денег на более эффективные типы систем хранения данных, например NAS или SAN с RAID- массивами. Потому сфера применения четко ограничена не только техническим возможностями, но и экономикой.

Контроллеры

Подойдет любой контроллер с поддержкой JBOD и внешними портами, для формирования полки нужен контроллер с внутренними портами для объединения HDD. Наиболее дешевые модели у Supermicro, WD, Huawei. Дорогие нецелесообразны. Многие RAID- контроллеры имеют встроенную поддержку объединения дисков таким методом.

Преимущества и недостатки JBOD

К несчастью, это не самый эффективный способ работы с файловыми системами. Попробую объяснить почему. Начнем с преимуществ, которых, к сожалению, не так уж много:

Низкая стоимость. Пожалуй, единственная причина, по которой дисковая полка не ушла в прошлое.

Возможность объединения накопителей с разным интерфейсом. Можно подключать HDD через HBA- контроллеры, а те присоединять к JBOD- контроллеру. Не очень просто, но если валяются не приспособленные никуда накопители, почему бы не поступить так?

Можно использовать диски с разными параметрами : скорость, вращение головки, объем. Разница в технических характеристиках скажется только на общей скорости системы. Самый медленный HDD станет ограничением по скорости для всего устройства.

Пожалуй, на сих невпечатляющих преимуществах список можно и закончить. Как видите, ничего выдающегося нет, зато недостатки вполне впечатляющие:

Файловую систему требуется постоянно дефрагментировать, если фрагменты файлов будут разбросаны по разным накопителям, то выход из строя одного, затронет и другие. К тому же, серьезная фрагментация плохо скажется на скорости.

Максимальная скорость массива определяется самым медленным жестким диском, потому нет смысла ставить производительные диски в комплекте с менее шустрыми. Конечно, скорость HDD давно серьезно не менялась, но современные диски работают немного быстрее.

Отказ одного диска не затронет файловое пространство других, но данные на нем безвозвратно потеряются, если не сделана резервная копия. Потому, если фрагменты разбросаны по разным накопителям, и часть фрагментированного файла будет на отказавшем диске, он будет поврежден.

Отсутствие RAID. К сожалению, JBOD всего лишь сетевой диск, массивом в полной мере подобная система не является.

Плохая защита данных. Защитить можно только извне посредством сервера или другой вычислительной техники.

В целом, простой тип СХД. Никаких изысков, а простая дисковая полка. Подойдет в качестве файлового хранилища для всякой ерунды. В силу плохой встроенной защиты данных и невозможности обеспечить полноценную сохранность информации, использовать рекомендуется только для несерьезных задач.

Перспективы JBOD в 2021 году

Дисковые полки будут еще долго востребованы. Они дешевы и не требуют серьезных усилий в обслуживании конфигурации. В качестве места размещения архивных данных использовать можно. Единственный недостаток — низкий уровень отказоустойчивости, но с этим ничего не поделаешь. Формирование RAID станет более дорогим удовольствием.

В этот период времени сферы приложения для устройства найдутся. Главное, отдавать себе отчет в том, что для хранения важной информации подобная платформа не подходит. А вот в качестве файлопомойки для офиса — вариант идеальный.

Выводы

JBOD – полезная вещь, если нет серьезных требований к сохранности данных и надежности. Можно туда скидывать старые бэкапы, всякий ненужный хлам, который удалить жалко, но и держать смысла нет и прочую информацию, которая в перспективе не пригодится вообще. Кстати, наиболее выгодные варианты по дисковым полкам сейчас предоставляет компания «Сервер Гид». Сэкономите много времени и средств, если обратитесь к ним.

Источник

Модульное хранение и степени свободы JBOD

Когда бизнес оперирует объемными данными, единицей хранения становится не отдельный диск, а набор дисков, их совокупность, агрегат нужного объема. И управлять им надо как цельной сущностью. Логика масштабирования хранения крупноблочными агрегатами хорошо описывается на примере JBOD — как формата объединения дисков и как физического устройства.

Масштабировать дисковую инфраструктуру можно не только «вверх», каскадируя JBOD, но и «внутрь», используя различные сценарии заполнения. Как это работает, рассмотрим на примере Western Digital Ultastar Data60.

Про заполнение

JBOD — отдельный класс серверного оборудования под плотное размещение дисков, с многоканальным доступом к ним управляющих хостов по SAS. Производители JBOD продают их пустыми, частично или полностью забитыми дисками — кто как. Постепенное заполнение хранилищ дисками — по мере роста потребностей — позволяет разнести капитальные затраты во времени. У Western Digital выгодно покупать JBOD со всеми 60 дисками — так намного дешевле. Но можно брать и частично-заполненный: минимальная комплектация Ultastar Data60 составляет 24 накопителя.

Почему 24? Ответ простой: аэродинамика. «Золотой стандарт» JBOD 4U / 60 x 3.5” прижился в индустрии по практическим соображениям — разумных размеров устройства, организации доступа, хорошего охлаждения. 60 дисков набираются как 5 рядов по 12 HDD в каждом. Частичное заполненные рядов или недобор по дискам в JBOD (например, всего один ряд) приводят к ухудшению отвода тепла или даже к реверсу воздушного потока в центральном канале — конструктивной особенности Ultastar Data60, его отличительной черты.

В своих JBOD Western Digital использует технологию обдува дисков ArcticFlow, тщательно промоделированную и выверенную. Всё для HDD — для их производительности, живучести, сохранности данных.

Суть ArcticFlow сводится к формированию с помощью вентиляторов двух независимых воздушных потоков: фронтальный охлаждает передние ряды накопителей, а воздух, поступающего через внутренний воздушный коридор вглубь корпуса, используется для обдува дисков в тыльной зоне JBOD.

Понятно, почему для эффективной работы ArcticFlow необходимо следить за заполнением свободных отсеков. В минимальной конфигурации из 24 дисков расстановка в Ultastar Data60 должна начинаться с тыльной зоны.

В конфигурации из 12 накопителей, не встречая сопротивления, которое должна создавать двухрядная компоновка, воздушный поток на выходе из JBOD снова попадает через фронтальную зону в систему охлаждения.

Есть способ улучшить ситуацию — о нем далее.

Про гибридность

Стоит сразу принять, как аксиому, что предназначение JBOD — в масштабированном хранении данных. Из этого вывод: используем его для популяции однородных устройств. С прицелом — со временем выйти на проектный объем хранения, заполнив все отсеки.

А как же SSD? Наилучшее (и правильное) решение — строить отдельное производительное хранилище на JBOF. Твердотельным там комфортнее. Вместе с тем, Ultastar Data60 допускает установку и флеш-накопителей. Прежде, чем приступить к гибридизации JBOD, стоит сначала взвесить все «за» — выбрать SSD выбрать из списка совместимых (в отличие от HDD ситуация с поддержкой SSD полна нюансов). Придется также потратиться на крепление 2,5-дюймовых дисков в 3,5-дюймовых отсеках.

Единичные SSD-устройства положено располагать в тыльной зоне JBOD, закрывая неиспользуемые отсеки специальными заглушками — Drive Blanks. Это блокирует свободный ток охлаждающего воздуха, чтобы, как сказано выше, препятствовать его рециркуляции.

Всего допускается установка не более 24 твердотельных накопителей в шасси Ultastar Data60. В любом случае это должны быть последние ряды тыльной зоны.

Почему 24? Тепловыделение твердотельных накопителей выше, чем аналогичные характеристики HDD, по этой причине многорядная компоновка дисков с различной природой носителей не будет эффективно обдуваться ArcticFlow. И отвод тепла станет фактором риска для эксплуатации JBOD.

Здесь уместно заметить, что с помощью Drive Blanks можно снизить эффект рециркуляции горячего воздуха. Компоновка JBOD с 12 HDD будет охлаждаться лучше, если пустые отсеки закрыть заглушками. Производитель ни словом не обмолвился о таком трюке, но право на эксперимент всегда за нами. К слову, WD не запрещает 12-дисковое заполнение, хотя и не рекомендует его.

Практические выводы

Даже поверхностное знакомство с аэродинамикой JBOD дает представление о том, что для надежной работы хранилища лучше опираться на опыт и рекомендации разработчика. Процессы, происходящие внутри дисковой корзины, требуют фундаментальных исследований. Пренебрежение полученными знаниями чревато проблемами, которые на объемах хранения в сотни терабайт чувствительны во всех смыслах.

Известно, как пишутся войсковые уставы. Что-то подобное происходит и с архитектурой JBOD. Если решения недавнего прошлого грешили компоновкой, при которой интерфейсная часть находилась в зоне «выхлопа», обдуваемая горячим воздухом, то сегодня Ultastar Data60 лишен этого недостатка. Все прочие конструкторские находки — просто технологическое чудо. Так к этому и стоит относиться.

Источник

Подробное знакомство с RAID-массивами

На свете существует много интересного компьютерного железа. И не всегда получается понять, какой от него прок. А ведь именно любопытство в паре с ленью являются главными двигателями прогресса. Главное – это направить свой поток интереса в правильное русло.

Где искать свежие, оригинальные идеи? Новые технологии не сразу приходят к конечным пользователям. Сначала они окупаются и обкатываются на профессиональном рынке, служа бизнесу или государству, и лишь затем потихоньку дрейфуют «в массы», появляясь в бюджетных решениях.

В нашу тестовую лабораторию попала на редкость интересная вещица, одно название которой вызвает трепет: плата контроллера RAID-массива LSI LOGIC MegaRAID SCSI 320-1 PCI 64 1ch 64МБ (RAID levels: 0, 1, 50, 10, 5).

Представьте, именно такой абракадаброй кажутся непосвященным пользователям краткие характеристики какого-нибудь системного блока. Но приходит опыт, и цифры обретают смысл.

Плата RAID контроллера LSI LOGIC MegaRAID

Внешний SCSI разъем на плате

Внутренний SCSI разъем на плате

Перед нами типичный образец платы с RAID-контроллером, используемой в серверных решениях. В таких системах обычно устанавливаются дорогие, но надежные жесткие диски с параллельным SCSI интерфейсом и материнские платы с 64-разрядными PCI слотами. Ключевым же на сегодня будет слово RAID и перечисленные уровни: 0, 1, 50, 10, 5.

Что такое RAID?

В переводе с английского «RAID» (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) означает «избыточный массив независимых дисков». Этот перевод не совсем дословный, но именно содержащийся в нем смысл является правильным.

Впервые термин RAID появился в 1987 году, когда исследователям из Калифорнийского Университета в Беркли удалось создать действующий массив из нескольких жестких дисков.

Первоначальное предназначение RAID – создание на базе нескольких винчестеров диска большого объема с увеличенной скоростью доступа. Но затем к двум основным целям добавилась третья – сохранение данных в случае отказа части оборудования. Именно эти три кита сделали RAID-массивы столь востребованными бизнесом и военными. Впрочем, за объем, скорость и надежность пришлось платить повышением стоимости и сложности систем хранения данных.

Со временем оборудование для построения RAID массивов стало более доступным, особенно с появлением дешевых решений для IDE/ATA и SATA дисков. Теперь уже не только специалисты по СХД, но и обычные пользователи столкнулись с хитростями построения дисковых массивов.

Оказывается, не так просто найти оптимальное решение одновременно по надежности, емкости и цене. Надо быть готовым к тому, что придется купить не один, а несколько жестких дисков, и емкость как минимум одного из них не будет использоваться. Если речь идет о построении более-менее серьезной системы, потребуется отдельный (лучше специальный) корпус с отдельным (а то и двумя) блоком питания, плата контроллера и соответствующее программное обеспечение.

Не испугались? Значит, пора знакомиться с RAID более подробно.

Пять таинственных слов

В основе теории RAID лежат пять основных принципов – пять таинственных слов. Это Массив (Array), Зеркалирование (Mirroring), Дуплекс (Duplexing), Чередование (Striping) и Четность (Parity).

Массивом называют несколько накопителей, которые централизованно настраиваются, форматируются и управляются. Логический массив – это уже более высокий уровень представления, на котором не учитываются физические характеристики системы. Соответственно, логические диски могут по количеству и объему не совпадать с физическими. Но лучше все-таки соблюдать соответствие: физический диск – логический диск. Наконец, для операционной системы вообще весь массив является одним большим диском.

Зеркалирование – технология, позволяющая повысить надежность системы. В RAID массиве с зеркалированием все данные одновременно пишутся не на один, а на два жестких диска. То есть создается «зеркало» данных. При выходе из строя одного из дисков вся информация остается сохраненной на втором.

Источник

FAQ : RAID : Общие вопросы

Избежать описанной проблемы можно или с помощью установки на RAID контроллер BBU (см. ниже), или посредством подключения всего сервера через источник бесперебойного питания (UPS) с функцией программируемого выключения.

Существуют три разновидности BBU :

Обратите внимание: резервирование позволяет восстановить данные, находившиеся на неисправном диске, если все диски подключены к одному и тому же RAID контроллеру.
«Резервный» диск может быть создан одним из двух способов:

В течение процесса автоматического восстановления система продолжает нормально функционировать, однако производительность системы может слегка ухудшиться.

Для того, что бы использовать восстанавливающую особенность резервирования, Вы должны всегда иметь резервный диск ( Hotspare ) в вашей системе. В случае сбоя дисковода, резервный дисковод автоматически заменит неисправный диск, и данные будут восстановлены. После этого, системный администратор может отключить и удалить неисправный диск, заменить его новым диском и сделать этот новый диск резервным.

В этом разделе использованы материалы с сайта «3dnews».

В: Нужно ли заниматься архивированием данных в случае использования RAID?
О: Конечно да! RAID это вовсе не замена архивированию, основное его назначение это повышение скорости и надежности доступа к данным в нормальном режиме работы. Но только регулярное архивирование данных гарантировано обеспечит их сохранность при любых отказах оборудования, пожарах, потопах и прочих неприятностях.

Источник

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 10 или что такое уровни RAID?

«Какой уровень RAID самый надежный?» Все знают, что наиболее распространенным является уровень RAID5, однако он отнюдь не лишен серьезных недостатков, которые неочевидны для неспециалистов.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 10 или что такое уровни RAID?

В своей статье я попытаюсь охарактеризовать самые популярные уровни RAID, а затем сформулирую рекомендации по использованию этих уровней. Для иллюстрации статьи я построил диаграмму, на которой поместил эти уровни в трехмерном пространстве надежности, производительности и ценовой эффективности.

JBOD (Just a Bunch of Disks) – это простое объединение (spanning) жестких дисков, которое уровнем RAID формально не является. Томом JBOD может быть массив из одного диска или объединение нескольких дисков. Контроллеру RAID для работы с таким томом не требуется проведение каких-либо вычислений. На нашей диаграмме диск JBOD служит в качестве «ординара» или отправной точки – его значения надежности, производительности и стоимости совпадают с соответствующими показателями единичного жесткого диска.

RAID 0 (“Striping”) избыточности не имеет, а информацию распределяет сразу по всем входящим в массив дискам в виде небольших блоков («страйпов»). За счет этого существенно повышается производительность, но страдает надежность. Как и в случае JBOD, за свои деньги мы получаем 100% емкости диска.

Поясню, почему уменьшается надежность хранения данных на любом составном томе – так как при выходе из строя любого из входящих в него винчестеров полностью и безвозвратно пропадает вся информация. В соответствии с теорией вероятностей математически надежность тома RAID0 равна произведению надежностей составляющих его дисков, каждая из которых меньше единицы, поэтому совокупная надежность заведомо ниже надежности любого диска.

Хороший уровень – RAID 1 (“Mirroring”, «зеркало»). Он имеет защиту от выхода из строя половины имеющихся аппаратных средств (в общем случае – одного из двух жестких дисков), обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения за счет распараллеливания запросов. Недостаток заключается в том, что приходится выплачивать стоимость двух жестких дисков, получая полезный объем одного жесткого диска.

Изначально предполагается, что жесткий диск – вещь надежная. Соответственно, вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна (по формуле) произведению вероятностей, т.е. ниже на порядки! К сожалению, реальная жизнь – не теория! Два винчестера берутся из одной партии и работают в одинаковых условиях, а при выходе из строя одного из дисков нагрузка на оставшийся увеличивается, поэтому на практике при выходе из строя одного из дисков следует срочно принимать меры – вновь восстанавливать избыточность. Для этого с любым уровнем RAID (кроме нулевого) рекомендуют использовать диски горячего резерва HotSpare. Достоинство такого подхода – поддержание постоянной надежности. Недостаток – еще большие издержки (т.е. стоимость 3-х винчестеров для хранения объема одного диска).

Зеркало на многих дисках – это уровень RAID 10. При использовании такого уровня зеркальные пары дисков выстраиваются в «цепочку», поэтому объем полученного тома может превосходить емкость одного жесткого диска. Достоинства и недостатки – такие же, как и у уровня RAID1. Как и в других случаях, рекомендуется включать в массив диски горячего резерва HotSpare из расчета один резервный на пять рабочих.

RAID 5, действительно, самый популярный из уровней – в первую очередь благодаря своей экономичности. Жертвуя ради избыточности емкостью всего одного диска из массива, мы получаем защиту от выхода из строя любого из винчестеров тома. На запись информации на том RAID5 тратятся дополнительные ресурсы, так как требуются дополнительные вычисления, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких накопителей массива распараллеливаются.

Недостатки RAID5 проявляются при выходе из строя одного из дисков – весь том переходит в критический режим, все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность, диски начинают греться. Если срочно не принять меры – можно потерять весь том. Поэтому, (см. выше) с томом RAID5 следует обязательно использовать диск Hot Spare.

Суть таких комбинаций вкратце заключается в следующем. RAID10 – это сочетание единички и нолика (см. выше). RAID50 – это объединение по “0” томов 5-го уровня. RAID15 – «зеркало» «пятерок». И так далее.

Таким образом, комбинированные уровни наследуют преимущества (и недостатки) своих «родителей». Так, появление «нолика» в уровне RAID 50 нисколько не добавляет ему надежности, но зато положительно отражается на производительности. Уровень RAID 15, наверное, очень надежный, но он не самый быстрый и, к тому же, крайне неэкономичный (полезная емкость тома составляет меньше половины объема исходного дискового массива).

Согласно некоторым исследованиям, восстановление целостности после отказа одного диска на томе RAID5, составленном из дисков SATA большого объема (400 и 500 гигабайт), в 5% случаев заканчивается утратой данных. Другими словами, в одном случае из двадцати во время регенерации массива RAID5 на диск резерва Hot Spare возможен выход из строя второго диска. Отсюда рекомендации лучших RAIDоводов: 1) всегда делайте резервные копии; 2) используйте RAID6!

Недавно появились новые уровни RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Буква «Е» в названии означает Enhanced.

RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) комбинирует mirroring и data striping. Эта смесь уровней 0 и 1 устроена следующим образом. Данные в ряду распределяются точь-в-точь так, как в RAID 0. То есть ряд данных не имеет никакой избыточности. Следующий ряд блоков данных копирует предыдущий со сдвигом на один блок. Таким образом как и в стандартном режиме RAID 1 каждый блок данных имеет зеркальную копию на одном из дисков, поэтому полезный объем массива равен половине суммарного объема входящих в массив жестких дисков. Для работы RAID 1E требуется объединение трех или более дисков.

Перейдем теперь к уровню RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Это то же самое что и RAID5, только со встроенным в массив резервным диском spare drive. Это встраивание производится следующим образом: на всех дисках массива оставляется свободным 1/N часть пространства, которая при отказе одного из дисков используется в качестве горячего резерва. За счет этого RAID5E демонстрирует наряду с надежностью лучшую производительность, так как чтение/запись производится параллельно с бОльшего числа накопителей одновременно и spare drive не простаивает, как в RAID5. Очевидно, что входящий в том резервный диск нельзя делить с другими томами (dedicated vs. shared). Том RAID 5E строится минимум на четырех физических дисках. Полезный объем логического тома вычисляется по формуле N-2.

Уровни RAID в «числах».

В таблицу я собрал некоторые важные параметры почти всех уровней RАID, чтобы можно было сопоставить их между собой и четче понять их суть.

Произво дительность записи

Все «зеркальные» уровни — RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Давайте еще раз попробуем досконально разобраться, чем же различаются эти уровни?

RAID 1Е.
Буква «E» в названии означает «Enhanced», т.е. «улучшенный». Принцип этого улучшения следующий: данные блоками «чередуются» («striped») на все диски массива, а потом еще раз «чередуются» со сдвигом на один диск. В RAID 1E можно объединять от трех до 16 дисков. Надежность соответствует показателям «десятки», а производительность за счет большего «чередования» становится чуть лучше.

Сходство всех уровней RAID 1X заключается в их показателях избыточности: ради реализации надежности жертвуется ровно 50% суммарной емкости дисков массива.

Источник