Каталог товаров
0
Корзина
Пустая корзина

В корзине пока ничего нет

Вы можете начать свой выбор с нашего каталога товаров или воспользоваться поиском, если ищете что-то конкретное.

Выбрать товары
Итоговая стоимость
+
Отложенные
Пустая корзина

В корзине пока ничего нет

Вы можете начать свой выбор с нашего каталога товаров или воспользоваться поиском, если ищете что-то конкретное.

Выбрать товары
Итого

HBA и RAID: идеальное сочетание для надежных систем хранения

Сергей Коваль
Автор статьи: Сергей Коваль (koval@andpro.ru)
Опубликовано: 1 февраля 2024
HBA и RAID: идеальное сочетание для надежных систем хранения Эффективное хранение и обработка данных является фундаментом для успешной деятельности любой компании.

От выбора технологий организации хранения данных зависят производительность, масштабируемость, надежность и стоимость всей ИТ-инфраструктуры.

В данной статье подробно рассматриваются две базовые технологии построения современных корпоративных хранилищ данных:

  1. HBA (Host Bus Adapter)
  2. RAID (Redundant Array of Independent Disks)

Рассмотрим подробно каждую из них, их технические характеристики, особенности применения в различных инфраструктурах, преимущества и недостатки.

Что такое HBA?

Адаптер HBA (Host Bus Adapter, адаптер шины хоста) — это аппаратный компонент, обеспечивающий подключение к серверу различных устройств хранения данных и организацию их взаимодействия с операционной системой.

Фактически HBA выступает драйвером и транспортом для передачи данных между операционной системой сервера и подключенными накопителями на низком уровне.

Основные функции решений HBA:

  • Поддержка стандартных интерфейсов подключения устройств: SAS, SATA, FC, PCIe, NVMe
  • Предоставление ОС доступа к физическим устройствам на уровне отдельных блоков
  • Обработка прерываний и ошибок на аппаратном уровне
  • Реализация RAID функций (опционально)

Типы адаптеров и контроллеров HBA:

  • Встроенные в материнскую плату сервера
  • Дискретные платы расширения PCIe
  • Функционал HBA в составе аппаратных RAID карт
  • Программно-реализованные (Software HBA)

Ключевые преимущества использования выделенных адаптеров HBA:

  • Низкая загрузка ЦП за счёт аппаратной обработки
  • Возможность подключения сотен накопителей
  • Поддержка отказоустойчивых подключений

Максимальная производительность подсистемы ввода/вывода.

Рассмотрим основные сценарии применения решений на базе технологии HBA.

HBA для высокопроизводительных серверов

В мощных серверных платформах, где критически важна производительность подсистемы ввода-вывода, используются высокоскоростные адаптеры HBA с большим количеством портов на базе интерфейсов SAS, FC или PCIe:

  • Обработка транзакций в СУБД
  • Рендеринг 3D графики или видео
  • Высокочастотный алготрейдинг
  • Работа с большими массивами научных данных

В этих случаях HBA критически важна для обеспечения низкой задержки при обмене данными с хранилищем.

HBA для hyper-converged инфраструктур

В виртуальных средах на базе гиперконвергентной архитектуры используются виртуальные или пара-виртуальные HBA. Они обеспечивают напрямую или через специальный драйвер доступ виртуальных машин к сетевому хранилищу данных.

Преимущества vHBA и pvHBA:

  • Программная реализация без необходимости в выделенном железе
  • Гибкость настройки параметров подключения
  • Совместимость со стандартными протоколами хранилищ (iSCSI, FC, SMB и др.)

HBA для систем бизнес-аналитики

В хранилищах данных для бизнес-аналитики, работающих с огромными объемами информации, HBA используется для максимально эффективного подключения большого количества накопителей.

Например, для хранения данных о транзакциях пользователей со всего мира или обработки записей с IoT-устройств.

Контроллеры HBA позволяют масштабировать систему хранения практически без ограничений количества подключаемых накопителей. При этом обеспечивается высокая производительность доступа к данным.

Что такое RAID?

RAID (Redundant Array of Independent Disks) — технология виртуализации хранения данных, позволяющая объединять несколько физических накопителей в отказоустойчивые массивы высокой доступности.

Основная задача RAID контроллера — повысить надежность хранения за счет избыточности и получить преимущества по производительности при чтении/записи благодаря распараллеливанию операций между дисками.

Существует несколько уровней (режимов) RAID, отличающихся способом распределения и избыточного копирования данных:

  • "RAID" 0 — чередование блоков данных по нескольким дискам (striping)

И в данном случае кавычки не случайны, так как данный тип массива вообще не обеспечивает никакой отказоустойчивости, а наоборот повышает риск потери всех данных

  • RAID 1 — полное зеркалирования данных, сохранность данных при потере 1 накопителя
  • RAID 5 — чередование и контроль чётности (parity) сохранность данных при потери 1 накопителя
  • RAID 6 — двойной контроль чётности, сохранность данных при потери 2 накопителей.
  • RAID 10 — комбинация 1 и 0 уровней, сохранность данных при потери до 2 накопителей.
  • RAID 50 — комбинация 5 и 0 уровней, сохранность данных при потери до 2 накопителей.
  • RAID 60 — комбинация 6 и 0 уровней, сохранность данных при потери до 4 накопителей.

Ключевые преимущества использования технологии RAID:

  • Отказоустойчивость и бесперебойная работа
  • Увеличение производительности чтения/записи
  • Гибкое масштабирование ёмкости хранения
  • Удобство централизованного управления

Рассмотрим варианты применения RAID в различных инфраструктурах.

RAID для критически важных приложений

Для обеспечения непрерывной работы миссионно-критичных бизнес-приложений, таких как банковские или телеком системы, используется RAID 6+0.

Зеркалирование данных между парами дисков гарантирует отказоустойчивость даже при выходе из строя сразу пары накопителей.

RAID для хранилища видеонаблюдения

Для хранения архивов c сотен камер видеонаблюдения оптимален RAID 5 на базе большого количества HDD большой ёмкости.

Такая конфигурация эффективно масштабируется путём добавления новых дисков. А наличие контроля чётности надёжно защищает данные от сбоев и отказов. При этом стоимость хранения 1 Тбайт получается низкой.

RAID для высокопроизводительных рабочих станций

Для рабочих станций, где нужна максимально возможная скорость работы с данными, подходит конфигурация из нескольких твердотельных накопителей в режиме RAID 10.

Здесь приоритетом являются высокие IOPS и низкая задержка ввода/вывода. Такая схема широко используется для работы с видео высокого разрешения, 3D проектирования, инженерного моделирования.

HBA vs RAID

HBA и RAID зачастую применяются в комплексе, дополняя функционал друг друга.

HBA отвечает за быструю транспортировку данных между оперативной памятью сервера и физическими накопителями. А RAID берет на себя логическое структурирование и избыточность данных.

  • HBA работает на уровне физических дисков и отвечает за скорость и надёжность подключения
  • RAID оперирует логическими массивами и решает задачи доступности и масштабирования данных.

Вместе они обеспечивают создание отказоустойчивой и высокопроизводительной подсистемы хранения практически неограниченного размера.

Перспективы развития технологий организации корпоративного хранения данных

В первую очередь это развитие сверхбыстрых протоколов и сетей передачи данных. Технологии NVMe over Fabrics, CXL, Gen-Z уже позволяют объединять накопители в высокопроизводительные кластеры с минимальной задержкой доступа.

Во-вторых, активное развитие получают технологии компоновки данных и виртуализации. Такие предоставляют полностью программируемую среду хранения, максимальную гибкость и автоматизацию.

Наконец, большие перемены происходят в области физических носителей информации. Новые технологии 3D NAND, MLC, HAMR, SMR позволяют существенно нарастить плотность записи данных. Это открывает путь к созданию дешёвых высокоёмких систем хранения ексабайтного масштаба.

Заключение

Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, что контроллеры HBA и RAID сохранят свою актуальность еще долгие годы. Более того, развитие новых технологий передачи и физического хранения данных открывает перед ними новые горизонты возможностей в масштабе эксабайт. Это позволит комплексно решать любые задачи надёжного хранения и работы с данными на качественно новом уровне.

Также вас может заинтересовать