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.
Насколько публикация полезна?
Нажмите на звезду, чтобы оценить!
Средняя оценка 3.1 / 5. Количество оценок: 7
Что такое RAID-массив и зачем он нужен
Содержание
Содержание
В системах хранения данных критически важны сохранность и время восстановления в случае сбоя. Свою ценность, а в некоторых задачах и более высокую, имеет скорость работы накопителей. Использование RAID-массивов в различных конфигурациях — это поиск компромисса между перечисленными параметрами.
RAID — это технология объединения двух и более накопителей в единый логический элемент с целью повышения производительности и (или) отказоустойчивости отдельно взятого элемента массива.
RAID-массивы классифицируются по следующим параметрам:
RAID-контроллеры: аппаратные и не очень
По исполнению контроллеры делятся на программные и аппаратные. Программные реализуются непосредственно средствами операционной системы или на уровне материнской платы. Последние также известны как интегрированные, а также Fake-RAID. Они работают быстрее чисто софтверных решений за счет специального чипа для управления массивом. Недавно публиковался текст о развертывании таких технологий. Дополнительной железки при этом никакой нет и в любом случае будут использоваться ресурсы вычислительной машины.
Аппаратные RAID-контроллеры выполняются в форм-факторе платы PCIe либо в составе внешнего автономного устройства — дискового массива.
Они имеют на борту собственные процессор, память, BIOS и специальный интерфейс для конфигурации. Платы PCIe также комплектуются дополнительными модулями, сохраняющими данные, если произойдет сбой в электропитании: BBU с Li-Ion аккумулятором и ZMCP на базе суперконденсатора.
Оба модуля позволяют сделать сэйв содержимого кэша. После восстановления работы эти данные будут немедленно записаны на диск. Дисковый массив, будучи автономным, располагает собственными блоком питания и системой охлаждения.
Накопители подключаются к плате либо кабелями напрямую, либо через платы расширения. Автономные дисковые массивы содержат все накопители внутри себя, а наружу смотрит все тот же интерфейс PCIe (есть и другие варианты, например, USB 3.2 и Thunderbolt 3). Кстати, известный вид дисковых массивов — сетевое хранилище данных (NAS).
Что можно подключать к RAID-контроллеру
Следующий важный параметр, по которому различаются RAID-массивы, это поддержка интерфейсов накопителей. Не будем тревожить склеп с IDE-дисками, а констатируем, что по большому счету применяются три типа: SATA, SAS и NVMe. SAS — удел серверов, а вот остальные применяются повсеместно.
Есть программные и аппаратные RAID-контроллеры, которые умеют управлять массивом дисков с одним из интерфейсов. В формате PCIe есть и такие платы, которые реализуют режим Tri-Mode, позволяющий работать со смешанным составом накопителей.
Уровни RAID
Разобравшись с основными конструктивными особенностями RAID-контроллеров, перейдем к главной характеристике — поддержке уровней RAID. В подавляющим большинстве контроллеры работают с уровнями 0, 1, 1E, 10, 5, 5EE, 50, 6, 60. Другие занесены в красную книгу и на практике встречаются редко. Простейшие программные контроллеры позволяют создать RAID 0 и 1. Более продвинутые добавляют RAID 10 и 5. В аппаратных, как правило, такой перечень минимален, и многие платы поддерживают весь спектр уровней. Рассмотрим подробнее каждый из них.
Несколько важных нюансов для понимания эффективных объема и быстродействия, получаемых в результате объединения в массив:
RAID 0
Единственный массив, который не совсем оправдывает название, поскольку не обладает избыточностью. При этом скорость и эффективный объем максимальны. Данные разбиваются на одинаковые блоки, равномерно записываемые на все диски по очереди. Эти блоки называются страйпами, отсюда и сам RAID 0 часто именуют страйпом. Считывание данных также происходит параллельно. Здесь конечно же есть свое но.
Дело в том, что прирост производительности не прямо пропорционален количеству дисков (как хотелось бы). В силу специфики накопителей, особенно механических, выигрыш в конфигурации RAID 0 хорошо заметен только на операциях последовательного чтения. Другими словами, при работе с большими файлами. Типичная область применения — игры, видеомонтаж и рендеринг. При условии, что регулярно производится резервирование на сторонние накопители. Наряду с этим при случайном доступе к файлам разница с отдельно взятым диском уже не так ощутима. Более позитивная картина наблюдается в случае твердотельных накопителей, но они и так удовлетворяют большинству запросов по быстродействию.
В общем, в современных реалиях RAID 0 далеко не всегда оправдает свое применение, а основная задача RAID-массива все же в повышении надежности хранения данных.
Обратная сторона медали за скорость как раз в отсутствии избыточности, что означает нулевую отказоустойчивость. В случае сбоя хотя бы одного из элементов массива, восстановление всего содержимого практически невозможно.
RAID 1
RAID 1, известный как «зеркало», представляет собой другую крайность. Он максимально избыточен — в нем производится 100 % дублирование данных. Этот процесс «съедает» ровно половину объема массива. Число дисков в нем, соответственно, четное. Позволяет увеличить скорость чтения, но синхронная скорость записи в некоторых случаях падает. При отказе одного из дисков работа автоматически продолжается с дублером. Если доступна функция горячей замены дисков, то восстановление штатного режима происходит без остановки. RAID 1 идеален для чувствительных данных.
RAID 5
Состоит минимум из трех накопителей, при этом доступный объем уменьшается на один. Данные записываются в страйпы на все диски кроме одного, на котором размещается контрольная сумма этой части данных. Запись этого блока также чередуется между всеми накопителями, распределяя равномерную нагрузку. Если их больше четырех, то скорость чтения будет выше чем в RAID 1, но запись будет осуществляться медленнее. Контрольные суммы позволяют достать информацию в случае выхода из строя одного из элементов. Сама операция восстановления вызывает повышенную нагрузку на оставшиеся диски. Значительно падает производительность и риск утери всех данных в случае отказа еще одного диска. Желательно иметь опцию горячей замены для оперативного возвращения в нормальный режим работы.
Со всеми плюсами и минусами эти три уровня наиболее распространены и просты в развертывании.
RAID 6
Развитие RAID 5 по части надежности, позволяющее пережить потерю двух дисков. В данной конфигурации в каждом проходе пишется две независимые контрольные суммы на два накопителя. Требуется минимум четыре диска, из которых два уйдет на описанный алгоритм повышения отказоустойчивости. При этом скорость записи будет еще ниже, чем у RAID 5.
Следующие уровни — производные и комбинации перечисленных.
RAID 10
Неплохо было бы объединить достоинства RAID 0 (производительность) и RAID 1 (отказоустойчивость)? Встречайте RAID 10: страйп и зеркало, два в одном. Но и недостатки не забудьте — по-прежнему половина объема уходит на резерв. А что делать, за надежность приходится платить. В этом плане менее экономичен, чем RAID 5 И RAID 6, но более прост в восстановлении после сбоя.
RAID 50
По похожей схеме получаем RAID 50. Здесь уже страйпы не зеркалируются, а распределяются по двум и более массивам RAID 5. Требуется от шести дисков, скорость чтения значительно увеличивается. Кроме того, нивелируется и слабое место RAID 5 и RAID 6 — низкая скорость записи. Отрицательная сторона опять лежит в плоскости экономики. Из эффективного объема выпадают два диска, как и RAID 6, при этом массив выдержит потерю только одного.
RAID 60
Данный гибрид RAID 0 и RAID 6 призван решить проблему производительности последнего. Отказоустойчивость остается на том же уровне, как и часть объема накопителей, отводимая на реализацию алгоритмов контроля целостности данных. Дисков для такого удовольствия понадобится как минимум восемь.
RAID 1E
Еще одна вариация совмещения алгоритмов зеркалирования и чередования данных. Записанные на одной итерации страйпы повторно записываются на следующей, но в обратном порядке. Таким образом в RAID 1E можно использовать три диска. Массив останется тем же зеркалом с эффективным объемом, равным половине от исходного.
RAID 5EE
Один из вариантов использования RAID 5 с резервным диском. Отличается тем, что этот диск не простаивает до выхода из строя одного из элементов массива, а используется наряду с другими. На каждой итерации помимо страйпов данными и контрольной суммой записывается резервный блок. Сделано это для ускорения процесса сборки массива в случае нештатной ситуации. Платой за такую опцию становится второй диск, исключаемый из эффективного объема RAID 5EE.
В таблице ниже приведены сравнительные характеристики рассмотренных уровней RAID.
Не забудем и про массив с незатейливым названием JBOD (дословно переводится как «просто связка дисков»). Строго говоря, он не является RAID-массивом. Это объединенные в один несколько дисков без дополнительной функциональности. Позволяет развернуть логический диск с объемом, который недоступен в рамках одного накопителя. Такой диск полезен для перемещения файлов больших размеров в несколько терабайт.
Вместо заключения напомним самое главное правило для всех, кто хранит данные в RAID-массиве: RAID-массив ≠ бэкап! Регулярно делайте резервные копии данных на независимые носители и да пребудет с вами сила.
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.
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.