Никаких сбоев в работе: решение Innodisk на базе RAID для промышленных систем

Компания InnoDisk представила решение для бесперебойной работы IT индустрии. Серверы, маршрутизаторы, медицинские системы и периферийные устройства AI (искусственного интеллекта) должны оставаться в сети даже при сбоях оборудования. Эти среды также требуют высокой пропускной способности данных, надежного хранения и непрерывной работы для бесперебойного выполнения критически важных задач.

Для удовлетворения этих потребностей необходимо решение, которое повысит производительность и обеспечит бесперебойную работу. Именно здесь на помощь приходит RAID (избыточный массив независимых дисков).

RAID против резервных SSD: в чем разница?

RAID (Redundant Array of Independent Disks/ избыточный массив независимых дисков) это способ организации нескольких SSD-накопителей в массив для повышения производительности и надежности. Но это не то же самое, что резервное копирование. RAID повышает отказоустойчивость за счет избыточности: если один диск выходит из строя, данные по-прежнему доступны с другого. Это позволяет системам работать без простоев при сбоях оборудования.

Представьте себе резервирование как двухмоторный самолет — если один двигатель откажет, вы все равно продолжите полет. Именно это и делает RAID: он поддерживает работоспособность системы, когда возникают проблемы на аппаратном уровне. Он хранит синхронизированные данные на нескольких дисках, расположенных в одном и том же компьютере, поэтому работа системы продолжается бесперебойно даже при отказе одной из частей.

Резервное копирование, напротив, — это «чёрный ящик» самолёта. Он хранит отдельную копию ваших данных, как правило, вне офиса или в облаке. Речь идёт не о поддержании связи в режиме реального времени, а о восстановлении после катастрофы. И хотя оно необходимо для восстановления данных, оно не предотвратит сбои в режиме реального времени.

Вот ключевое различие:

Резервирование обеспечивает непрерывность работы — система продолжает функционировать.

Резервное копирование обеспечивает восстановление — система снова начинает работать после сбоя.

В условиях, когда простои не просто раздражают, но и обходятся дорого, опасны или недопустимы, RAID — это не просто опция, а необходимость.

Давайте подробнее рассмотрим, как это работает и как выбрать подходящее решение для вашей системы.

RAID 0 и RAID 1: что скрывается за цифрами?

RAID бывает нескольких уровней, каждый из которых предлагает разный баланс производительности и избыточности. Здесь мы сосредоточимся на двух самых простых и наиболее часто используемых типах в промышленных и встраиваемых приложениях: RAID 0 и RAID 1.

RAID 0 распределяет данные по двум или более дискам, при этом каждый диск хранит лишь часть общих данных. Такая чередующаяся структура обеспечивает параллельный доступ, значительно повышая общую производительность передачи данных.

RAID 1, с другой стороны, основан на зеркалировании — одни и те же данные записываются на два диска одновременно. Каждая операция записи дублируется в реальном времени, поэтому, если один диск выйдет из строя, другой сохранит полную, пригодную для использования копию. Это гарантирует бесперебойную работу системы даже в случае отказа одного из дисков.

Существует несколько способов настроить RAID 0 или RAID 1. В этой статье мы сосредоточимся на двух основных подходах: использовании аппаратной RAID-карты или выборе SSD-накопителя с поддержкой RAID на кристалле.

Аппаратные RAID-контроллеры: миниатюрные модули для высокой надежности.

Некоторые материнские платы имеют встроенную поддержку RAID, (встроенный RAID). Для настройки RAID-массива таким образом системе обычно требуется два или более SSD-накопителя, подключенных непосредственно к материнской плате.

Однако в промышленных и встраиваемых системах пространство часто ограничено. Во многих системах есть место только для одного 2,5-дюймового накопителя или компактного интерфейса, такого как mini-PCIe или M.2. В таких случаях встроенные RAID-модули предлагают интеллектуальное и компактное решение.

Эти небольшие платы контроллеров, также называемые RAID-контроллерами, позволяют подключать к системе несколько флэш-накопителей, которые отображаются как единый логический диск. Модуль поддерживает RAID 0 для повышения производительности или RAID 1 для резервирования, все настройки выполняются внутри него.

В качестве примера можно привести Innodisk E2SS-32R1 — модуль дискового массива, предназначенный для установки в стандартный 2,5-дюймовый отсек для накопителей. Он может вмещать 2 mSATA SSD-накопителя и подключается к системе через один порт SATA. Для операционной системы он отображается как один диск, но внутри работает либо в режиме чередования данных для повышения скорости, либо в режиме зеркального отображения для защиты данных.

Поскольку в этом модуле используется аппаратный RAID-контроллер, часто называемый множителем портов, логика RAID работает независимо от host-системы. Нагрузка на CPU минимальна, и нет необходимости в дополнительных программных драйверах. Это позволяет создать надежную RAID-систему даже в системах с одним слотом для дисков, без изменения существующей архитектуры системы.

Модуль Innodisk RAID разработан с учетом потребностей промышленного применения. Он компактен, прочен и рассчитан на работу в суровых условиях. Включает в себя разъем для светодиодных индикаторов, которые можно подключить для отображения активности RAID или оповещения пользователей о сбоях дисков снаружи корпуса. Модуль также поддерживает широкий диапазон рабочих температур и устойчив к ударам и вибрации, что делает его подходящим для использования в полевых условиях.

Кроме того, Innodisk предоставляет программный инструмент управления iRAID , который позволяет пользователям настраивать режимы RAID, отслеживать состояние дисков в режиме реального времени и получать оповещения в случае возникновения проблем. Это особенно ценно в удаленных или беспилотных системах, где ранние предупреждения могут помочь предотвратить полный отказ. В случае отказа диска пользователь просто заменяет его, и система автоматически восстанавливает зеркало в фоновом режиме, оставаясь при этом в сети все это время.

Конечно, надежность RAID-модуля напрямую зависит от качества используемых в нем SSD-накопителей. В сочетании с промышленными mSATA SSD-накопителями Innodisk, такими как серия mSATA 3IE7 , получается высоконадежное решение для хранения данных. Эти SSD-накопители включают в себя такие функции, как технология PLP (iCell) и iData Guard (которая защищает данные при неожиданном отключении питания). В сочетании с зеркалом RAID 1 эта конфигурация значительно повышает как производительность, так и отказоустойчивость системы.

Такое сочетание надежных твердотельных накопителей и компактного RAID-модуля было принято многими системными интеграторами, доказав свою ценность в реальных условиях промышленного внедрения.

SSD-накопители с архитектурой die-RAID: избыточность, встроенная в сам накопитель.

А что, если не нужна большая емкость, но хочется добавить резервирование в рамках одного накопителя? Вот здесь и проявляется актуальность концепции RAID на кристалле (Die RAID) внутри SSD-накопителей.

SSD-накопитель с технологией Die-RAID — это твердотельный накопитель, обеспечивающий защиту, подобную RAID, на основе внутренних микросхем памяти. Вместо использования нескольких физических дисков контроллер SSD организует микросхемы NAND-флэш-памяти внутри накопителя в своего рода массив. Он хранит как данные, так и информацию о четности на этих микросхемах. Если один блок памяти становится нечитаемым и обычная коррекция ошибок не может его восстановить, контроллер может восстановить недостающие данные, используя четность, подобно тому, как традиционная RAID-система восстанавливает данные с вышедшего из строя диска.

Внутренняя избыточность значительно повышает долговечность и надежность SSD-накопителя. Выделение части флэш-памяти под контроль четности позволяет накопителю обрабатывать больше циклов записи и стирания. Даже если некоторые участки флэш-памяти начнут изнашиваться, данные останутся в безопасности благодаря этому внутреннему механизму восстановления. По сути, это встроенная система безопасности.

Что важнее?

Поскольку часть емкости используется для проверки четности, полезный объем памяти немного меньше, чем на сопоставимом SSD без RAID-массива. Однако в промышленных условиях пожертвовать частью объема в обмен на улучшенную защиту данных и более длительный срок службы часто является разумным решением.

Хорошим примером этой технологии является 2,5-дюймовый SATA SSD Innodisk 3IE7. Это накопитель промышленного класса, включающий в себя несколько уровней надежности, в том числе Die RAID. Такие SSD идеально подходят для периферийных систем, которым не требуется большой объем памяти, но необходимы компактные, долговечные и отказоустойчивые решения.

Если подытожить это с помощью аналогии: RAID-контроллер в паре с двумя SSD-накопителями — это как два сердца. Если одно остановится, другое будет поддерживать жизнь. SSD-накопитель Die-RAID — это как одно сердце, оснащенное внутренними средствами защиты. Оба подхода повышают надежность, но работают на разных уровнях системы.

Выбор между RAID-контроллером и твердотельным накопителем с поддержкой RAID (Deep RAID SSD)

Как аппаратные RAID-контроллеры, так и твердотельные накопители с RAID-массивом (die-RAID SSD) призваны предотвратить потерю данных и простои, но они лучше всего подходят для разных сценариев использования. Оптимальный выбор зависит от требований, ограничений и приоритетов вашего приложения.

Доказанная надежность: RAID-контроллер в промышленных настольных ПК

Ведущий японский производитель ПК, известный своими надежными настольными системами для коммерческого использования, нуждался в обеспечении непрерывной работы и предотвращении потери данных в некоторых моделях, ориентированных на бизнес. Эти ПК часто используются в таких средах, как системы управления производством и торговые точки в розничной торговле, где сбои просто недопустимы. Коммерческое использование также требовало одновременного подключения нескольких SSD-накопителей. Однако ограниченное количество встроенных портов SATA часто приводило к узким местам в производительности.

В системах было место только для одного внутреннего 2,5-дюймового накопителя. Задача заключалась в том, как добавить резервирование уровня RAID без полной переделки устройства. Учитывая необходимость обеспечения надежности промышленного класса, заказчик выбрал модуль RAID E2SS-32R1 от Innodisk в паре с нашими промышленными твердотельными накопителями mSATA 3IE7. Эта компактная RAID-карта позволяет настроить два накопителя mSATA в режиме RAID 1 для обеспечения резервирования, используя при этом всего один порт SATA.

Компания Innodisk специализируется на решениях промышленного и корпоративного уровня. В отличие от типичных потребительских брендов, Innodisk – это опытная команда инженеров-проектировщиков. Специалисты тесно сотрудничает с клиентами, анализируя сбои и помогая с интеграцией системы. Это позволяет клиентам легко и без осложнений внедрять подходящее решение. Клиенты сотрудничают с Innodisk уже много лет и продолжают доверять проверенной надежности продукции бренда.

 Этот пример внедрения в реальных условиях доказывает, что отказоустойчивость — это проблема не только центров обработки данных. Даже компактные периферийные и встраиваемые системы выигрывают от надежной защиты RAID.

 Компания Innodisk давно специализируется на промышленных решениях, предлагая широкий ассортимент продукции — от модулей расширения до систем хранения данных и многого другого, и обладает всеми необходимыми ресурсами для предоставления лучших решений.