Intel VROC: что это такое и как работает технология

Содержание: Введение Что такое Intel VROC? Как работает Intel VROC? Intel VROCINTMOD Intel VROCSTANMOD Intel VROCPREMMOD Сравнение Intel VROC и традиционных RAID-контроллеров Ускорение дисков U2 за счет кэша Поддержка продвинутых уровней RAID Выводы Введение В 2017-ом году компания Intel выпустила технологию, которая пользуется особой популярностью среди потребителей серверной продукции Intel за счет возможности создавать RAID конфигурации на базе NVMe накопителей на программном уровне, используя ресурсы CPU, при этом без необходимости использовать специализированные RAID-контроллеры. Эта технология получила название Intel VROC. Сегодня мы поговорим о том, что такое Intel VROC, как она работает, какие решения для создания RAID-массивов предлагает Intel, а также сравним эффективность RAID-массивов на Intel VROC и использование RAID-контроллеров. Что такое Intel VROC?  Intel VROC (Virtual RAID on CPU) — это технология виртуализации RAID-массивов, которая использует вычислительные ресурсы центрального процессора для создания и управления RAID-массивами SSD-дисков стандарта NVMe напрямую через интерфейсы PCIe, при этом исключая необходимость в интеграции аппаратного RAID-контроллера. Технология Intel VROC доступна в семействе процессоров Intel Xeon Scalable, а именно в процессорах линеек Platinum, Gold, Silver и Bronze. Кроме того, Intel VROC доступна на чипсетах для серверных систем (Intel Xeon D) и рабочих станций (Intel Xeon W), позволяя пользователям увеличивать производительность и отказоустойчивость системы хранения данных без использования дорогостоящих RAID-контроллеров. Технология Intel VROC создает уровни RAID на программном уровне. Intel VROC очень полезна во множестве сфер, и в особенности дата-центрах и серверных инфраструктурах, работающих с большими объемами данных и имеющих избыток вычислительных ресурсов центральных процессоров. Еще один плюс Intel VROC — она работает совместно с технологией Intel Volume Management Device (VMD), благодаря которой NVMe накопители поддерживают возможность горячей замены в случае их отказа. Как работает Intel VROC? Технология Intel VROC основывается на функции Intel RSTe (Rapid Storage Technology enterprise), которая управляет RAID-массивами на уровне чипсета и распределяет задачи между процессором и накопителями напрямую через линии PCIe. При создании RAID-массива с использованием Intel VROC, процессор берет на себя задачи управления массивом, такие как распределение данных, восстановление, дублирование и проверка их целостности, что снижает задержки и обеспечивает более высокую пропускную способность по сравнению с системами, где используются внешние RAID-контроллеры. Принцип работы технологии Intel VROC. Источник: Intel. Технология VROC поддерживает несколько уровней RAID:  RAID 0 — уровень, который обеспечивает увеличение пропускной способности памяти за счет обработки данных на дисках; RAID 1 — уровень, увеличивает отказоустойчивость хранилища, поскольку копии данных с одного диска хранятся на другом диске, поэтому в случае отказа одного из них данные можно полностью восстановить; RAID 5 — резервные копии данных равномерно распределяются равномерно между дисками, вследствие часть данных можно восстановить в случае отказа диска, при этом сохраняется высокая пропускная способность памяти; RAID 10 — уровень, который объединяет в себе особенности RAID 1 и RAID 0, обеспечивая высокую пропускную способность и отказоустойчивость системы хранения данных с возможностью восстановления всех блоков данных в случае отказа одного из дисков. Благодаря поддержки этих RAID-уровней, пользователи могут выбрать подходящий баланс между скоростью и отказоустойчивостью данных. Конфигурирование уровней RAID при использовании технологии Intel VROC происходит через BIOS или специализированные утилиты такие как Intel RSTe, где можно настроить различные параметры RAID-уровней. После настройки, Intel VROC будет использовать ресурсы центрального процессора для управления массивом, обеспечивая низкие задержки и высокую пропускную способность. Благодаря этому, Intel VROC позволяет получить высокопроизводительное, масштабируемое и гибкое решение для хранения данных, оптимально подходящее для серверных и профессиональных сред, где важны высокая отказоустойчивость и высокая пропускная способность памяти. Однако для активации технологии VROC необходим специальный аппаратный ключ от Intel, которая обеспечивает совместимость и поддержку для различных уровней RAID. В зависимости от того, какой аппаратный ключ для активации Intel VROC вы интегрируете в свою систему, будет доступен один из трех режимов работы технологии — Intel VROC INTMOD,  Intel VROCSTANMOD, Intel VROCPREMMOD. Рассмотрим каждый из этих режимов по-отдельности. Intel VROCINTMOD Intel VROC INTMOD (Intel SSD Mode) — это тип аппаратного ключа для активации технологии Intel VROC, который позволяет создавать виртуальные RAID-массивы, но только при условии использования NVMe-дисков от компании Intel. Ключ активации VROC INTMOD поддерживает такие уровни RAID, как RAID 0, 1, 5 и 10, благодаря чему пользователи могут удобно конфигурировать RAID-массивы в зависимости от текущих требований к отказоустойчивости и высокой производительности. Кроме того, ключ Intel SSD Only поддерживает технологию встроенного кэширования VROC IC. Ключ Intel VROC INTMOD совместим почти со всеми накопителями производства Intel, выпущенными после 2017-ого года — тогда впервые была анонсирована технология VROC вместе с выпуском процессоров на архитектуре Skylake. Вот некоторые из них: Аппаратный ключ Intel VROCINTMOD. Источник: Ebay. Intel DC P4510; Intel D5-P5530; Intel D7-P5510; Intel D7-P5500. Серверный SSD-накопитель Intel SSD D5-P5530 который поддерживает технологию VROC. Кроме того, технология Intel VROC поддерживается M.2-накопителями, например, DC P4511,  а также PCI-E HHHL дисками, вроде DC P3608 или DC-P4618, однако, для таких накопителей доступно использование только уровня RAID 0. Intel VROCSTANMOD Intel VROC STANMOD (Standard Mode) — это аппаратный ключ, который активирует функции Intel VROC, при этом позволяет использовать эту технологию с NVMe накопителями от других производителей, а не только от компании Intel, как у ключа VROC INTMOD. Это обуславливается тем, что данный ключ не поддерживает технологию встроенного кэширования, а также лишен возможности создавать RAID5. Тем не менее, этот ключ является оптимальным решением для пользователей, которым нужно создавать виртуальные RAID-уровни с помощью технологии VROC, но сохраняя гибкость в выборе NVMe SSD. Этот ключ часто используют для создания RAID-конфигураций в системах, использующих диски стандарта U2 от Samsung, Kioxia и Micron. Аппаратный ключ Intel VROCSTANMOD. Intel VROCPREMMOD Intel VROCPREMMOD (Premium mode) — расширенный аппаратный ключ STANMOD, который открывает функции встроенного кэша VROC IC и создания массивов RAID 5, при этом с возможностью использования твердотельных накопителей NVMe от любых производителей. Этот ключ является наиболее востребованным, поскольку он удовлетворяет наиболее широкий спектр клиентских запросов. За счет этого, ключи Premium имеют наибольший ценник, нежели у аналогов INTMOD и STANMOD. Аппаратный ключ Intel VROCPREMMOD. Источник: nix.ru. Сравнение Intel VROC и традиционных RAID-контроллеров Технология Intel VROC обладает массой преимуществ в сравнении с решениями для создания массивов RAID от Broadcom, Microchip или от других производителей RAID-контроллеров. Один из основных плюсов Intel VROC — это его полная интеграция с центральным процессором, за счет чего задержки при операциях с данными, которые возникают при интеграции RAID-контроллеров, сводятся к минимуму. Задержка в обработке данных внешних контроллеров обуславливается тем, что они имеют собственные процессоры, которые обрабатывают операции ввода-вывода, работая отдельно от CPU. Из этого же вытекает и главный минус Intel VROC — эта технология расходует вычислительные ресурсы CPU, что может отразиться на производительности системы, хоть и минимально. Этот минус полностью нивелируется стоимостью аппаратных ключей Intel VROC, которая значительно ниже, чем у полноценных RAID-контроллеров. Чтобы получить функцию создания виртуальных RAID-массивов всех уровней. Кроме того, внешние контроллеры ограничены в количестве подключаемых NVMe-накопителей, а при использовании Intel VROC число дисков неограниченно. Однако, у внешних RAID-контроллеров есть несколько отличительных преимуществ, которые не поддерживаются технологией VROC. Рассмотрим их более подробно: Аппаратный RAID-контроллер MegaRAID SAS 9560-16i SGL от производителя Broadcom. Ускорение дисков U2 за счет кэша Внешние RAID-контроллеры часто оснащаются встроенной кэш-памятью (чаще всего формата DDR), которая значительно ускоряет проведение операций с данными. Встроенный кэш особенно полезен для накопителей стандарта U2, поскольку кэш-память снижает количество прямых обращений к дискам, повышая производительность системы хранения данных и снижая задержки. Также кэш позволяет RAID-контроллеру буферизовать данные, что очень востребовано в высоконагруженных системах, проводящих большое количество операций с памятью. Поддержка продвинутых уровней RAID В отличие от Intel VROC, которая позволяет создавать только уровни RAID 0, 1, 5 и 10, внешние RAID-контроллеры поддерживают более продвинутые уровни, такие как RAID 6, RAID 50 и RAID 60. RAID 6 позволяет восстановить данные при потере сразу двух накопителей, а уровни RAID 50 и  RAID 60 значительно повышают скорость чтения данных, при этом увеличивают надежность подсистемы памяти. Благодаря поддержке этих уровней, пользователи могут еще больше оптимизировать отказоустойчивость и производительность системы хранения данных, не ограничиваясь RAID-конфигурациями, предлагаемыми Intel VROC. Вывод Intel VROC — это очень полезная технология, у которой нет полноценных аналогов даже в лице решений компании AMD, главного конкурента Intel. Несмотря на то, что для использования технологии необходимо иметь процессоры Intel Scalable, которые во многом проигрывают чипам от тех же AMD, Intel VROC является крайне удобным решением, позволяя своим пользователям обеспечить высокую отказоустойчивость и высокую производительность своей системы хранения данных без больших затрат на внешние RAID-накопители, а также не увеличивая энергопотребление своей системы за счет их интеграции. Однако, если вы хотите воспользоваться технологией Intel VROC, убедитесь, что ваша материнская плата имеет разъемы под интеграцию аппаратных ключей, поскольку некоторые производители плат, продвигающие собственные внешние RAID-контроллеры, намеренно не устанавливают коннекторы для подключения ключей активации VROC.