Контроллеры RAID и HBA — чем различаются исполнения и что брать под массив

Выбор между контроллером RAID и адаптером HBA определяется не ценой, а тем, где выполняется сборка массива: в самом контроллере или в программной части. От этого зависит, какие уровни массива доступны, нужен ли модуль защиты кэша и что произойдёт с данными при отказе платы.

Ниже разобрано, чем аппаратный контроллер отличается от адаптера HBA, зачем нужен кэш и его защита, как читают характеристики портов и что сверяют с шасси и накопителями до заказа.

Чем HBA отличается от контроллера RAID

Адаптер HBA (host bus adapter) подключает накопители к платформе и передаёт их системе по отдельности, без объединения в группы. Вся работа по сборке массива, расчёту контрольных сумм и восстановлению выполняется программной частью — средствами гипервизора, файловой системы или системы хранения.

Аппаратный контроллер RAID собирает массив внутри себя. Процессор платы считает контрольные суммы, ведёт журнал операций и отдаёт системе готовый логический диск. Нагрузка на центральные процессоры платформы при этом не возникает, но массив становится привязан к контроллеру и его настройкам.

• HBA — уровни массива собираются программно, восстановление и расширение выполняются средствами программной части, диски видны системе напрямую. Применяется под программно определяемые хранилища, файловые системы с собственной защитой данных и кластерные решения.
• Контроллер RAID — уровни 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 собираются платой, система видит логический диск. Применяется в отдельных серверах под прикладные задачи, где нет внешней системы хранения.
• Исполнения с двумя режимами. Часть плат переключается между режимом контроллера и режимом HBA перепрошивкой или настройкой. Переключение режима уничтожает конфигурацию массива, поэтому выполняется до переноса данных.

Доступные исполнения собраны в разделе RAID-контроллеров и HBA, в том числе платы Broadcom и платы HPE под соответствующие платформы.

Кэш и его защита

Кэш контроллера — оперативная память на плате, в которой накапливаются записи до переноса на диски. Объём составляет от 512 МБ до 8 ГБ. Кэш ускоряет запись в массивах с контрольными суммами (уровни 5 и 6), где каждая операция требует пересчёта, и почти не влияет на массивы уровней 0 и 1.

Режим кэша на запись бывает двух видов. При записи с подтверждением по кэшу (write-back) контроллер отвечает системе сразу после приёма данных в память платы — это быстро, но данные в кэше ещё не на дисках. При записи сквозь кэш (write-through) подтверждение идёт после фактической записи на диски — медленнее, зато кэш не содержит неподтверждённых данных.

Режим write-back допустим только при наличии модуля защиты кэша. Применяются два исполнения: батарейный модуль, который удерживает содержимое памяти до восстановления питания, и модуль с конденсатором и флеш-памятью, который переносит содержимое кэша в энергонезависимую память при пропадании питания. Второе исполнение не требует периодической замены, у батарейного ресурс составляет три-четыре года.

Если модуля защиты нет или его батарея исчерпана, контроллер самостоятельно переключается в режим write-through. Падение скорости записи на массиве уровня 5 при этом может быть кратным — именно в этом причина резкого замедления сервера без видимых изменений в нагрузке.

Сравнение исполнений

Порты, линии PCIe и расширители

Портовая ёмкость платы указывается числом внутренних портов, и считать по ним число дисков напрямую нельзя.

• Разъёмы. Один разъём SFF-8643 или SFF-8654 выводит четыре линии SAS или SATA. Плата с двумя разъёмами обслуживает восемь дисков напрямую.
• Расширитель на бэкплейне. Шасси на 12 и 24 диска содержат микросхему-расширитель, которая разводит четыре линии контроллера на все отсеки. Полоса при этом делится между дисками, и на массиве из двадцати четырёх накопителей расширитель становится ограничением.
• Линии PCIe. Плата занимает слот с восемью линиями. Установка в слот с четырьмя линиями работает, но ограничивает суммарную скорость массива — это проверяется по схеме слотов платформы, а не по их физическому размеру.
• Скорость канала. Поколения различаются по SAS: 12 Гбит/с для большинства установленных плат, 24 Гбит/с в новых исполнениях. Контроллер поддерживает диски предыдущего поколения, обратное неверно.

Под контроллер подбираются твердотельные накопители или жёсткие диски из списка совместимости платы. Если ёмкость наращивается за пределы шасси, добавляются дисковые полки с подключением по внешнему порту; при большом объёме рассматривают переход на систему хранения.

Частые вопросы

Что происходит с массивом при отказе контроллера? Данные на дисках сохраняются. Массив читается другой платой той же серии после импорта конфигурации с дисков. Перенос на плату другого производителя в общем случае невозможен, поэтому запасной контроллер держат той же модели.

Можно ли подключить диски к контроллеру без создания массива? В большинстве плат есть режим одиночных дисков, но система видит их через контроллер, а не напрямую. Для программных хранилищ, которым нужен прямой доступ к накопителю и его атрибутам, применяется HBA.

Нужен ли контроллер под загрузочную пару дисков? Достаточно платы без кэша с поддержкой уровня 1 либо встроенного в платформу контроллера. Отдельная плата с кэшем под два загрузочных диска не даёт выигрыша.

Как узнать, исчерпан ли батарейный модуль? Состояние модуля и режим кэша выводятся средствами управления контроллером. Признак в эксплуатации — переход массива в режим write-through и падение скорости записи без изменений в конфигурации.

Что сверяют при замене платы на новое поколение? Поддерживаемую скорость SAS, число линий PCIe и тип разъёмов внутренних кабелей — у нового поколения чаще применяется SFF-8654 вместо SFF-8643, и кабели от шасси не подойдут. Также проверяется, что уровни установленного массива поддерживаются новой платой.

Что мы поставляем

В каталоге Азияторг есть RAID-контроллеры и адаптеры HBA Broadcom, HPE и Dell — исполнения с кэшем и без, с модулями защиты кэша, под SAS 12 и 24 Гбит/с. Помимо контроллеров поставляем твердотельные накопители, жёсткие диски, дисковые полки и стоечные серверы в сборе.

Пришлите модель платформы, число и тип дисков и схему массива на server@tkasiatorg.ru — подберём плату по портовой ёмкости и уровням массива, укомплектуем кабелями и модулем защиты кэша и рассчитаем срок поставки.