Comparando RAID-1, RAID-5 e RAID-10 com Seagate® Ironwolf

A forma mais prática de otimizar a performance de I/O é através de um volume RAID.

Esses volumes atingem elevadas capacidades, otimizam o desempenho de I/O e promovem a segurança através de redundância.

Para ilustrar as diferentes performances que podem ser atingidas em volumes RAID, montamos uma configuração base para de testes :

:: Placa mãe de servidor Gigabyte® C246M-WU4;
:: Processador Intel® Xeon® E2146G (4-Core @ 3.5Ghz com tecnologia HT);
:: 128GB de RAM (populadas através de 4 módulos Kingston® DDR4 de 32GB cada);

:: Até 04 Discos Rígidos Seagate® Ironwolf ST16000VN001 (16TB cada)

:: Fonte de 500W com PFC Ativo

Para montagem dos volumes foram usados de 1 a 4 discos rígidos de mesmo modelo, Seagate® Ironwolf ST16000VN001 (SATA, 7200RPM, 256MB de Cache).

Preservando a mesma configuração de servidor como base para todos os testes, foram desenvolvidos seis cenários de volume / desempenho:

:: Disco único (sem RAID)

:: 02 HDs em RAID-1 (espelho)

:: 02 HDs em RAID-0 (striping)

:: 03 HDs em RAID-5 (paridade distribuída)

:: 04 HDs em RAID-5 (paridade distribuída)

:: 04 HDs em RAID-10 (volume distribuído + espelho)

Sem RAID, usando apenas 1 HD
Empregando apenas 01 disco rígido, sem RAID, o servidor atingiu uma taxa de transferência média de 236MB/s e 231MB/s.

RAID-0 (striping), usando 2 HDs
A configuração de RAID-0 tem alvo em desempenho e capacidade, sem qualquer segurança.
Nessa montagem o volume soma a capacidade das duas unidades (32TB) e atinge taxas de transferência de 461MB/s e 455MB/s, demonstrando um incremento de 96% sobre a unidade nominal.

RAID-1 (espelho), usando 2 HDs
Como a segurança dos dados é fator primordial, a configuração de RAID mais difundida é o espelhamento (mirroring). Através do RAID em nível 1 a capacidade corresponde a apenas uma unidade, pois cada HDD espelha-se sobre o segundo.
Mesmo com a duplicação dos dados visando segurança, o volume atinge taxas de transferência de 229MB/s e 225MB/s, demonstrando uma discreta perda de 3% sobre a unidade nominal, ônus da dupla gravação de dados.

RAID-5 (paridade distribuída), usando 3 HDs
A paridade distribuída espalha o conteúdo de 2 unidades ao longo de 3, assegurando que qualquer unidade que venha a falhar não afete a integridade dos dados totais do volume.

Em RAID nível 5 o volume atingirá 32TB (correspondente a 2 HDDs) e exibe taxas de transferência de 414MB/s e 130MB/s, demonstrando um incremento de 75% na leitura e uma redução de 44% face a unidade nominal.

RAID-5 (paridade distribuída), usando 4 HDs
Acrescentando-se mais uma unidade ao volume, o arranjo RAID-5 espalha o conteúdo de 3 unidades ao longo de 4, atingindo 48TB (correspondente a 3 HDDs) e exibindo taxas de transferência de 651MB/s e 142MB/s, demonstrando um incremento de 175% na leitura e uma perda de 39% face a unidade nominal.

RAID-10 (espelho + distribução), usando 4 HDs

Finalmente, agregando 04 HDDs em RAID nível 10, consegue-se combinar segurança e performance! 

O volume é montado através de 4 discos, onde são vistos 2 volumes espelhados e, sobre esses 2 volumes, um nível 0 (stripe), combinando o desempenho dos 2 volumes.

Em RAID-10, cria-se uma matriz com a capacidade de 02 HDDs, espelhados sobre outros 02 HDDs,  portanto, 32TB (abre-se mão de metade dos discos em troca de performance e confiabilidade).

Nessa configuração o volume atingiu taxas de transferência de 394MB/s e 444MB/s, ou seja, são percebidos incrementos de 67% a 92% sobre a unidade nominal e 72% a 97% sobre o volume espelhado

Conclusão
O propósito dessa postagem é apresentar uma solução acessível e ágil de performance, uma vez que os volumes podem ser criados com a própria controladora onboard.

Volumes com custo altamente eficiente em comparação a unidades SATA 10k, SAS 15k ou SSD.

É possível assegurar alta segurança dos dados, já que o RAID-10 embarca a segurança do nível 1 (espelhamento), com desempenho de RAID-0.

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Tutorial: Seagate® SeaTools

A Seagate®, líder global no fornecimento de soluções de armazenamento de dados, possui uma ferramenta altamente confiável para verificação de suas unidades de disco, o Seagate SeaTools.
Em muitos cenários de dúvida (como uma unidade que apresenta falha em volumes RAID), é imprescindível que a unidade seja validada antes de ser iniciado o processo de rebuild.
O tutorial abaixo orienta a utilização do Seatools em ambiente Windows.

Para obter a ferramenta [DOWNLOAD]:
https://www.seagate.com/files/www-content/support-content/downloads/seatools/_shared/downloads/SeaToolsforWindowsSetup.exe

DICA 1: Para verificar a integridade física de uma unidade de disco sugerimos o uso de um equipamento isolado; um desktop, por exemplo (por isso a indicação do ambiente Windows).

DICA 2: Durante os testes é preciso suspender o controle de gerenciamento de energia, pois um exame completo de unidade consome algumas horas. Nesses momentos, a unidade está funcionando de modo independente e o sistema pode decidir colocá-la em espera ou hibernação. Nas Opções de energia do Painel de controle selecione "nunca" na configuração "Desligar os discos rígidos".

DICA 3: O usuário deve manter fechados todos os demais aplicativos antes de executar o diagnóstico de um disco rígido. A principal razão para isso é manter a unidade concentrada no SeaTools durante o máximo de tempo possível. Caso contrário, o Windows continuará enviando comandos para que a unidade acesse dados necessários aos outros aplicativos. Quando isto acontece, o SeaTools suspende temporariamente o andamento atual enquanto a unidade está ocupada. Essa condição é rotineira de uso e inofensiva para a unidade. Porém, faz com que os testes que estão sendo executados pelo SeaTools demorem um tempo maior para terminar.

Uma vez instalado o Seatools, serão listados os diferentes dispositivos de armazenamento existentes no sistema.
Selecione a unidade a ser testada marcando a caixa de seleção próxima das informações sobre a unidade.

Em caso de dúvidas, note que a tela inical do SeaTools exibe informações sobre as unidades, como número do modelo e número de série.
É possível selecionar mais de uma unidade, de forma que diversas unidades serão testadas simultaneamente.

Uma vez selecionada(s) a(s) unidade(s), um menu dos diagnósticos possíveis será exibido com os testes que deverão ser executados.
Todos os testes são somente de leitura e seguros com relação aos dados.
São eles:

:: Teste rápido automático da unidade (Short Drive Self Test) - 1 a 5 minutos de duração,
:: Genérico rápido (Short Generic),
:: Genérico completo (Long Generic) - andamento exibido em incrementos de 10%.

Para uma verificação eficaz é indicado o Genérico Completo.

O teste Genérico Completo lê todos os setores na unidade, com duração aproximada de duas horas por Terabyte (é possível interromper o teste a qualquer momento, sem prejudicar a unidade).
Durante o teste o andamento é mostrado em incrementos de 1%.
Em unidades de grande capacidade, cada progresso de 1% pode demorar! A aparente ausência de atividade normalmente dá a impressão de que a unidade ou o software parou de responder, portanto, não se deve interromper o teste antes que tenham sido completados os primeiros 10%!

Interrupção dos diagnósticos
Para interromper o teste longo do SeaTools basta selecionar o ícone “Interromper testes” (Abort Tests) na barra de menu.

Opção Curta
Para uma verificação rápida e não profunda, há a opção Teste Rápido Automático da Unidade (Short Drive Self Test).
Essa verificação consome de 1 a 10 minutos e apresenta-se como uma opção bastante indicada para gestores de TI que executam verificações frequentes de suas unidades.
Após seguidos testes sazonais de curta duração, mesmo a unidade estando sempre APROVADA, é indicado um teste Genérico completo (Long Generic) para tranquilizar o ambiente.

Resumo dos resultados
Após o término dos diagnósticos, um arquivo de log para cada unidade é gravado na unidade RAM.
As seguintes condições podem ocorrer:
:: Passed (Aprovado)
:: Failed (Reprovado)
:: Aborted (Interrompido)

Caso sejam detectados setores defeituosos (LBAs) o teste será interrompido com o status Fail (Reprovado).
A versão inicializável do SeaTools para DOS possui capacidade de reparar setores, na maioria dos casos, executando a opção Long Test (apenas na versão DOS).

Tutorial: Seagate® SeaTools

A Seagate®, líder global no fornecimento de soluções de armazenamento de dados, possui uma ferramenta altamente confiável para verificação de suas unidades de disco, o Seagate SeaTools.
Em muitos cenários de dúvida (como uma unidade que apresenta falha em volumes RAID), é imprescindível que a unidade seja validada antes de ser iniciado o processo de rebuild.
O tutorial abaixo orienta a utilização do Seatools em ambiente Windows.

Para obter a ferramenta [Download]:
https://www.seagate.com/files/www-content/support-content/downloads/seatools/_shared/downloads/SeaToolsforWindowsSetup.exe

DICA 1: Para verificar a integridade física de uma unidade de disco sugerimos o uso de um equipamento isolado; um desktop, por exemplo (por isso a indicação do ambiente Windows).
DICA 2: O usuário deve manter fechados todos os demais aplicativos antes de executar o diagnóstico de um disco rígido. A principal razão para isso é manter a unidade concentrada no SeaTools durante o máximo de tempo possível. Caso contrário, o Windows continuará enviando comandos para que a unidade acesse dados necessários aos outros aplicativos. Quando isto acontece, o SeaTools suspende temporariamente o andamento atual enquanto a unidade está ocupada. Essa condição é rotineira de uso e inofensiva para a unidade. Porém, faz com que os testes que estão sendo executados pelo SeaTools demorem um tempo maior para terminar.
DICA 3: Durante os testes é preciso suspender o controle de gerenciamento de energia, pois um exame completo de unidade consome algumas horas. Nesses momentos, a unidade está funcionando de modo independente e o sistema pode decidir colocá-la em espera ou hibernação. Nas Opções de energia do Painel de controle selecione "nunca" na configuração "Desligar os discos rígidos".

Uma vez instalado o Seatools, serão listados os diferentes dispositivos de armazenamento existentes no sistema.
Selecione a unidade a ser testada marcando a caixa de seleção próxima das informações sobre a unidade.
Em caso de dúvidas, note que a tela inical do SeaTools exibe informações sobre as unidades, como número do modelo e número de série.
É possível selecionar mais de uma unidade, de forma que diversas unidades serão testadas simultaneamente.

Uma vez selecionada(s) a(s) unidade(s), um menu dos diagnósticos possíveis será exibido com os testes que deverão ser executados.
Todos os testes são somente de leitura e seguros com relação aos dados.
São eles:

:: Teste rápido automático da unidade (Short Drive Self Test) - 20 a 90 segundos de duração,
:: Genérico rápido (Short Generic),
:: Genérico completo (Long Generic) - andamento exibido em incrementos de 10%.

Para uma verificação eficaz é indicado o Genérico Completo.

O teste Genérico Completo lê todos os setores na unidade, com duração aproximada de duas horas por Terabyte (é possível interromper o teste a qualquer momento, sem prejudicar a unidade).
Durante o teste o andamento é mostrado em incrementos de 10%. Em unidades de grande capacidade, cada progresso de 10% pode demorar. A aparente ausência de atividade normalmente dá a impressão de que a unidade ou o software parou de responder, portanto, não se deve interromper o teste antes que tenham sido completados os primeiros 10%.

Interrupção dos diagnósticos
Para interromper os teste longo do SeaTools basta selecionar o ícone “Interromper testes” (Abort Tests) na barra de menu.

Resumo dos resultados
Após o término dos diagnósticos, um arquivo de log para cada unidade é gravado na unidade RAM.
As seguintes condições podem ocorrer:
:: Passed (Aprovado)
:: Failed (Reprovado)
:: Aborted (Interrompido)

Caso sejam detectados setores defeituosos (LBAs) o teste será interrompido com o status Fail (Reprovado).
A versão inicializável do SeaTools para DOS possui capacidade de reparar setores, na maioria dos casos, executando a opção Long Test (apenas na versão DOS).

Comparando RAID-1 e RAID-10

A forma mais prática de otimizar a performance de I/O é através de um volume RAID. A grande vantagem dos volumes em RAID está no uso de discos normais, sem que o usuário tenha que apelar a tecnologias mais onerosas como SAS 15k ou SSD.

Comparando RAID-1 e RAID-10

A forma mais prática de otimizar a performance de I/O é através de um volume RAID. A grande vantagem dos volumes em RAID está no uso de discos normais, sem que o usuário tenha que apelar a tecnologias mais onerosas como SAS 15k ou SSD.

Tutorial para montagem de volumes RAID em controladoras Intel® RS2BL080 (Big Laurel)

Sintetizamos o procedimento para montagem (configuração) de um volume RAID usando controladoras dedicadas Intel® RAID.

Siga os passos abaixo para configurar seus Discos Rígidos em volumes RAID.

Atualização de Firmware para Controladoras Intel® RAID RS2SG244 (Sierra Grande) e RS2WG160 (Walnut Grove)

Em 13 de agosto a Intel® disponibilizou em seu site de suporte uma importante atualização de Firmware para as controladoras RAID RS2SG244 (Sierra Grande) e RS2WG160 (Walnut Grove).
Realizamos simulações e testes em profundidade com a nova versão e verificamos que essa atualização soluciona alguns casos de falha no raid, eventuais travamentos e perdas de configuração dos volumes.

Chave de Ativação Intel® RKSATA8

A chave de ativação Intel® RKSATA8 tem a função de habilitar a totalidade de portas SATA presentes nas placas de servidor Intel® S2600CP2 e S2600CP4, onde as 6 primeiras portas são nativas e, através da chave de ativação, mais 8 (oito) portas são liberadas para uso.

Controladoras Intel® RAID RS2SG244 (Sierra Grande)

 

De todos os modelos em nossa linha de controladoras Intel® RAID, a controladora Intel® RS2SG244 é a que oferece o maior número de portas e recursos.
Presente em nossos Servidores de Virtualização e Servidores de Storage, a controladora "Sierra Grande" RS2SG244 oferece desempenho e compatibilidade para sistemas com elevado número de discos ou SSDs.

RAID não é Backup!

É importante reforçarmos aos usuários que uma solução de RAID não é uma solução de BACKUP em si só! Uma estratégia de backup bem planejada - e cumprida à risca - é fundamental e indispensável em qualquer ambiente, seja empresarial, ou mesmo doméstico.

Tutorial para montagem de volumes RAID em controladoras Intel® RS2SG244 (Sierra Grande)

Sintetizamos o procedimento para montagem (configuração) de um volume RAID usando controladoras dedicadas Intel® RAID.
Esse tutorial também pode ser obtido em formato PDF:
http://Sinco.net/Download

Siga os passos abaixo para configurar seus Discos Rígidos em volumes RAID.

Comparando RAID-1 e RAID-10

A forma mais prática de otimizar a performance de I/O é através de um volume RAID. A grande vantagem dos volumes em RAID está no uso de discos normais, sem que o usuário tenha que apelar a tecnologias mais onerosas como SAS ou SSD.


Para ilustrar as diferentes performances que podem ser atingidas em volumes RAID, montamos uma configuração de testes baseada na placa mãe de servidor Intel® S3420GPLC, processador Intel® Xeon® X3440, 8GB de RAM (populadas através de 4 módulos Kingston® DDR3/1333) e fonte Nilko® com PFC Ativo de 500Watts.
Para montagem dos volumes foram usados 4 discos rígidos iguais, de interface SATA-300, modelo ST31000528AS da Seagate®, com 32MB de Cache e modo de gravação perpendicular.
Usando essa configuração de servidor como base para todos os testes, chegamos a três simulações de RAID:


Sem RAID, usando apenas 1 HD
Empregando apenas 01 disco rígido, sem RAID, o servidor atingiu uma taxa de transferência média de 97.7MB/s (como se vê na imagem abaixo - clique para ampliar).

RAID-1 (espelho), usando 2 HDs

Como a segurança dos dados é fator primordial, a configuração de RAID mais difundida é o espelhamento (mirroring), através do RAID em nível 1. Nessa montagem os dados são duplicados e, por isso, há uma discreta perda de performance, atingindo-se uma taxa de transferência média de 93.3MB/s (como se vê na imagem abaixo - clique para ampliar).

RAID-10 (espelho + stripe), usando 4 HDs

No RAID nível 10 o usuário consegue combinar segurança e performance! O volume é montado através de 4 discos, onde são vistos 2 volumes espelhados e, sobre esses 2 volumes, um nível 0 (zero) de stripe combina a performance dos 2 volumes, criando uma matriz com a capacidade dobrada, segurança dos dados e performance de leitura e gravação!

Na configuração com RAID em nível 10 (0+1) o volume atingiu uma taxa de transferência média de 191.5MB/s (como se vê na imagem abaixo - clique para ampliar), ou seja, aproximadamente o dobro da performance individual de apenas 1 HDD e, em comparação a um espelho simples (RAID-1), um ganho de 105%.

RAID-10 (espelho + stripe), usando 4 HDs e controladora Intel® RAID SRCSASRB

Em nossa postagem de 24/06/2010 comentamos sobre o uso de controladoras Intel® RAID.

Além da possibilidade de expandir os volumes RAID para 8 até 16 discos rígidos, outra vantagem é o ganho de performance obtido graças à presença de um processador de I/O e memória cache.

Como demonstração, montamos um volume com os mesmos 4 discos dos testes anteriores em RAID nível 10, ou seja, sem crescer a performance agregando mais discos.

Nesse cenário, graças à controladora dedicada, o usuário consegue elevar a taxa de transferência média dos 191.5MB/s do teste anterior para incríveis 230.4MB/s!
Um ganho de 20% sobre os 105% originais! (como se vê na imagem abaixo)

O propósito dessa postagem é apresentar uma solução acessível de performance, uma vez que 4 discos rígidos SATA têm custo altamente eficiente em comparação a unidades SAS ou SSD. Soma-se a isso, a segurança dos dados, já que o RAID-10 embarca a segurança do nível 1 - espelhamento dos drives - e, finalmente, em se tratando de equipamentos baseados em placas de servidor Intel, a tecnologia Intel MATRIX é um recurso nativo e, portanto, pode ser implementado sem nenhum ônus adicional com controladoras adicionais.

Dica de leitura:

Configurando RAID nas placas Server S3420GP

Performance em RAID-5

Controladoras Intel RAID

Chassis Nilko para 12+2 ou 16 Discos - Gabinete Rack 4U

Em 1º de outubro postamos sobre as controladoras RAID-on-Chip da Intel.
Alguns usuários nos questionaram a respeito do modelo SRCSASPH16i trazer 16 portas SAS/SATA e, por isso, precisariam de um gabinete que comportasse toda essa quantidade de discos.