Данным материалом, излагаемом в статье, мы завершаем краткий ознакомительный цикл, посвященный одному из компонентов IT индустрии – систем хранения данных (СХД).
В статье от 18.03.2022 г. поговорили о росте спроса на СХД, возможных тенденциях изменения на рынке систем хранения данных и о непосредственной важности подбора соответствующего программного обеспечения, которое вдыхает жизнь в «форменное железо».
В материале за 28.04.2022 г. мы рассказали о типах хранения данных и поделились опытом компании в выработке решений по выбору необходимого для вашей деятельности системы СХД.
Давно уже стало аксиомой, любая успешная деятельность зависит от наличия надежной информации, и, как следствие, информационные данные стали рассматриваться, как важнейший актив предприятия, к которому соответственно предъявляются требования легкой и быстрой доступности и надёжной сохранности. Конечно же, такому процессу способствуют IT-технологии. Процессоры с каждым годом становятся все мощнее с более высокой частотой, с большим количеством ядер. Не уступают в своем совершенствовании и системы оперативной памяти и видеокарты. Что касается жестких дисков, то они растут только в объеме.
Вот мы и поговорим о том, как ускорить свой диск и просто обезопасить хранящуюся на диске информацию. И предлагаем к вашему вниманию технологию RAID (redundant array of independent disks). Данная технология, подразумевает наличие нескольких дисков для хранения данных, которые связаны друг с другом, для повышения надежности и производительности и защищает их от сбоев, помогает делать избыточные копии данных. Если выходит из строя один из дисков, всегда есть возможность восстановить информацию поломанного диска по кусочкам данных с других дисков. Данная операция производится автоматически.
Покажем, как формируются и как устроены RAID-массивы и какие основные схемы лучше всего подходят для вас, чтобы вы смогли выбрать для себя лучший вариант. Необходимо помнить, что лучше всего использовать диски, одинаковые по всем характеристикам. Идеально, если массив будет состоять из дисков одной и той же модели — в таком случае исключаются проблемы с восстановлением поврежденного и вышедшего из строя одного из дисков системы.
Если переводить на русский язык RAID – это избыточный массив независимых дисков и является способом хранения одних и тех же данных в разных местах на нескольких установленных жестких или твердотельных накопителях.
В зависимости от конкретной ситуации и предъявляемым требованиям, практически используются 5 уровней и типов RAID массивов:
1. RAID «0» данная система, в своей конфигурации использует чередование дисков. Метод производит равномерное распределение информации между двумя или более запоминающими устройствами (HDD или SSD) и позволяет добиться повышения производительности, по средствам быстрого считывания и записи файлов. Такая конфигурация легко настраивается. Однако такой массив не является отказоустойчивым, и его не следует использовать для критически важных данных. Технические неполадки на одном из дисков, могут привести к полной утрате инфорамции в массиве.
К преимуществам такого вида относятся:
— повышенная производительность чтения и записи
— использование полной мощности накопителей
— легко реализуется
Но, очень важный недостаток — нет отказоустойчивости.
2. RAID «1» конфигурация имеет зеркальное отображение дисков, поскольку система дублирует вводимые данные с одновременным записыванием информации на два запоминающих устройства — является отказоустойчивым. Следовательно, каждый диск имеет точную копию на другом диске.
Данная конфигурация, обеспечивает защиту от потери информации. При возникновении проблем с одним из дисков, контроллер в автоматическом режиме использует зеркальный диск для восстановления данных и продолжения непрерывной работы. Таким образом, позволяя системам одновременно считывать информацию с обоих дисков — увеличивает производительность. Так как записи дублируются на несколько дисков, процесс записи занимает продолжительное время.
3. RAID «2» — это тказоустойчивый дисковый массив с использованием кодов исправления ошибок Хемминга Hamming Code ECC. позволяющие исправлять одиночные и обнаруживать двойные неисправности.
Существенными недостатками данной конфигурации принято считать низкую скорость обработки запросов (не подходит для систем ориентированных на обработку транзакций) и высокую стоимость при малом количестве дисков.
4. RAID «5» — в системе используется чередование дисков и их четность, что делает эту систему наиболее распространенным вариантом в использовании. Конфигурация строго определяет наличие, как минимум, трех дисков, на которых данные чередуются, но не дублируются. В качестве защиты от выхода из строя одного из дисков используется чередование дисков и четность это и позволяет добиться существенного повышения пропускной способности и продуктивности совместно с высоким уровнем надежности.
5. RAID 10 сочетает в себе RAID 0 и RAID 1 как минимум с четырьмя дисками, два диска чередуются и зеркально отражаются на двух других дисках, создавая единый массив.
Такая конфигурация выигрывает значительной производительностью с RAID «0» и отказоустойчивостью в сравнении с RAID «1» и в случае отказа одного из дисков, обеспечивает быстрое восстановление благодаря избыточности данных. Эта конфигурация является более дорогой и сложный в настройке по сравнению с другими
Все уровни RAID, кроме RAID 0, обеспечивают защиту от сбоя одного диска. Для надежности, мы рекомендуем создавать резервные копии данных, хранящихся в массиве RAID.
Познакомившись с оборудованием систем хранения данных, мы подошли к очень важному вопросу – сборка сервера. Сборка сервера, для нужд предприятия – задача не простая. Для него не подойдут комплектующие, устанавливаемые на домашние или офисные ПК. Связанно это с тем, что сервер подвергается постоянным нагрузкам, из-за чего базовое оборудование будет быстро выходить из строя. Сборка любого сервера начинается с выбора материнской платы, которая будет выдерживать пиковые нагрузки.
Серверная материнская плата (СМП), предназначена для установки на серверное оборудование и позволяет в полной мере реализовать всю вычислительную мощность оборудования, в общем плане выполняет схожие с базовой материнской платой функции.
Разница между СМП и МП заключается в следующих деталях. Серверные материнские платы обычно имеют два процессора, по сравнению с материнской платой для обычных настольных ПК. В результате материнская плата сервера имеет больше ядер и больше потоков для обработки данных. Другими словами, стандартная материнская плата сервера способна справиться с более значительной вычислительной нагрузкой, по сравнению с материнской платой настольного персонального компьютера. И поэтому, учитывая, что большинство серверов часто используют ресурсоемкие приложения для военного, коммерческого и промышленного секторов — предоставляют файлы и ресурсы для использования одновременно многим пользователям.
Процессоры серверного уровня, относящиеся к линейке процессоров Intel Xeon, целенаправленно разработаны для использования в высокопроизводительных, с большими нагрузками серверов, предназначенных для эффективного аккумулирования значительной рабочей информации. Имеются ввиду рабочие нагрузки, связанные со сбором данных, облачными вычислениями, управлением вооружениями и системами связи, промышленной автоматизацией и многим другим. А материнские платы, предназначенные для настольных ПК, как правило, включают менее мощные процессоры Intel Core, Pentium или Celeron. Такие процессоры, конечно, имеют свое предназначение, но они не и предназначены для обработки тяжелых рабочих нагрузок, возложенных на серверы.
Установленные на МПС оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) с памятью коррекции ошибок (ECC) и за счет автоматического обнаружения и исправления ошибок предотвращает повреждение данных связанных с памятью. Функция, по своим возможностям предназначена для поддержки рабочих нагрузок серверов корпоративного уровня, она поддерживается процессорами Intel Xeon. ECC и является востребованной для военных, промышленных и коммерческих приложений, поскольку она обеспечивает отказоустойчивую защиту данных. Другие семейства процессоров не поддерживают ECC.
Серверные материнские платы, по своему предназначению, имеют больше разъемов PCIe, чем материнские платы для настольных ПК, и они предназначены для поддержки совместимой объединительной платы PCIe. Данные разъемы позволяют клиентам, при необходимости, встраивать в имеющуюся конфигурацию высокоскоростные RAID-карты, графические процессоры, дополнительные порты USB, твердотельные накопители и многое другое оборудование, тем самым расширяя общую функциональность сервера. Такая важная функция, обеспечивает возможность предусмотреть, и, при необходимости или желания клиента, произвести дополнения высокопроизводительным графическим процессором или увеличение емкости для хранения информации в будущем.
СМП, на сленге, имеет несколько распространённых в употреблении названий, такие как системная плата, основная печатная плата или основная плата, иными словами — это «база» вашего сервера. Плата является базой для всех основных компонентов сервера, от набора микросхем до разъемов PCIe и всех этих разъемов RDIMM, и одним из наиболее важных компонентов, естественно, выделяют центральный процессор (ЦП), его и поправу, называют мозгом сервера, обеспечивающим платформу взаимодействие основных компонентов сервера, и в буквальном смысле является технологическим транслятором сервера. Серверная материнская плата, это своеобразный бизнес-консультант или лоббист, всегда обеспечивающий открытую линию связи между ключевыми и рядовыми игроками, как самого предприятия, так и внешними.
Конечно, естественным образом возникает вопрос, какая материнская плата для серверов лучшая?
Однозначного ответа в такой постановке вопроса, просто не существует, поскольку у каждого клиента будет свой набор требований, основанный на личном опыте и наличием необходимых для решения задач. Хотя следующий совет в некоторой степени очевиден, он охватывает тысячи различных возможностей конфигурации серверной материнской платы: — лучшая серверная материнская плата – это та, которая соответствует вашим потребностям и удовлетворяет любым требованиям и спецификациям, которые были затребованы вами.
В качестве примера, для понимания сути проблемы достаточно рассмотреть работу одного мощного процессора Intel Core или Xeon, которого вполне достаточно для приложения рабочей станции, но для больших серверов потребуется мощность двух процессоров, поскольку они выполняют высокоскоростные вычисления и хранят критически важные информационные ресурсы для других компьютеров входящих в данную сеть. Аналогично, некоторым клиентам не понадобится значительная часть слотов RDIMM, а другим пользователям понадобится. Так как, большой объем ОЗУ обеспечивает более плавную работу всех их приложений, и они имеют возможность установить больше ОЗУ при возникновении такой необходимости.
СМП предоставлены в различных форм-факторах с техническими характеристиками, определяющими размеры и форму, необходимые монтажные отверстия, источник питания и другие характеристики материнской платы. К таким относятся ATX, eATX, microATX, SSI EEB, SSI MEB, SSI CEB, COM Express.
ATX является наиболее распространенный форм-фактор СМП с шириной 12 дюймов и глубиной 9,6 дюймов, но также активно используются серверные материнские платы eATX (12 дюймов на 13 дюймов), поскольку eATX разработан специально для стоечных серверов, содержащих больше компонентов и схем, чем может вместить меньший форм-фактор ATX. СМП MicroATX (9,6 на 9,6 дюйма) также имеют спрос на рынке и используются для небольших серверных систем. Как и ATX и eATX, форм-факторы SSI могут поддерживать двух- или многопроцессорные материнские платы, но они немного больше по ширине или глубине и имеют разные монтажные отверстия и варианты ввода-вывода.
И конечно же, стоит уделить внимание такому вопросу, как: предоставляет ли возможность серверная материнская плата играть в компьютерные игры?
С технической стороны, такую возможность плата предоставляет. Однако, вероятней всего, для этого потребуется дополнительное оборудование. Так как большинство серверов не поставляются со встроенными ведео- и звуковой картами, то для поддержания визуальных и звуковых эффектов игры, как следствие, данные элементы придется приобретать дополнительно. Более того, процессоры серверного уровня линейки — Intel Xeon Scalable, не имеют возможностей разгона, более низкие тактовые частоты, чем процессоры, предназначенные для игр. По причине того, что они обычно используются в центрах обработки данных и критически важных приложениях, которые, как подразумевается изначально, будут работать без перерыва и круглосуточно, а более высокая тактовая частота обычно означает увеличение ежемесячных счетов за электроэнергию, а это в наших нынешних реалиях аргумент для рассмотрения.
Все данные, приводимые в цикле статей, являются открытой информацией. То есть, любой заинтересованный, проявив упорство и просеяв массу открытой информации по IT-технологиям, сможет получить необходимые данные, информацию, контринформацию для проведения глубокого и детального сравнительного анализа. Ведь если информация открытая, это совсем не означает то, что она является устаревшей и не отражает настоящую картину действительности использования современных достижений в области компьютерной техники и программного обеспечения.