Времена классических RAID-контроллеров подходят к концу
Graid Technology, создатель программного SupremeRAID с ускорением на графических процессорах (GPU), согласовала с Intel лицензирование Intel Virtual Raid on CPU (VROC). VROC активируется ключом и позволяет процессору выполнять функции RAID-контроллера, устраняя потребность в отдельной аппаратной карте для управления NVMe-массивами.
Intel постепенно уходит с направлений, не связанных напрямую с разработкой процессоров. Несколько лет назад компания уже планировала свернуть поддержку VROC, но сопротивление рынка заставило ее отступить. Теперь, похоже, нашлось более элегантное решение - передать распространение и техническое сопровождение ключей Graid Technology, сохраняя генерацию RAID на процессорах Intel Xeon за собой. Таким образом, VROC остается на рынке, меняется его поставщик.
Graid Technology активно инвестирует в развитие программных технологий NVMe-RAID. Сочетая архитектуры RAID на основе CPU и GPU, компания формирует портфель решений для инфраструктуры данных следующего поколения – с минимальной задержкой, максимальной пропускной способностью и высокой отказоустойчивостью. SupremeRAID отвечает за производительность основных NVMe-массивов. VROC обеспечивает загрузку с защищенных томов, отделяя область операционной системы от области данных.
Консерватизм рынка
Классические RAID-контроллеры на специализированных интегральных схемах (ASIC) десятилетиями успешно обслуживали массивы механических дисков SAS и SATA. С приходом SAS/SATA SSD, и особенно NVMe, ситуация изменилась: миллионы IOPS и гигабайты пропускной способности на один накопитель выявили главное узкое место — подключение контроллеров к шине PCIe.
Серверный рынок связан ограничениями, в частности, совместимости с ОС и системами виртуализации. Основной игрок, Broadcom, продолжает продвигать свои Tri-mode контроллеры с поддержкой NVMe/SAS/SATA. Практическая польза от такого «универсального решения» сомнительна: уже четыре NVMe-накопителя x4 способны выбрать всю пропускную способность PCIe-линий контроллера.
Проблему масштабирования частично маскируют PCIe-коммутаторы, устанавливаемые между RAID-контроллером и бэкплейном в дорогих платформах специального дизайна. Но это, скорее, временный обход, чем настоящее решение.
Трехрежимные контролеры стоят дорого. Комбинация NVMe, SAS и SATA на одном контроллере выглядит анахронизмом: твердотельные NVMe-диски значительно производительнее любых SAS или SATA, найти общие задачи для них в пределах одного сервера сложно.
Несмотря на это, Broadcom сохраняет сильные позиции — не в последнюю очередь, благодаря тесной интеграции своих контроллеров с VMware. Рука руку моет.
Развилка NVMe
Протокол NVMe создавали для прямого подключения флеш-носителей к процессору через шину PCI Express – без посредников, которые добавляют задержки и ограничивают пропускную способность. Любой аппаратный контроллер, пропускающий через себя данные к накопителям, становится помехой на пути потоков ввода-вывода.
Идея убрать RAID-контроллер с прямого пути к NVMe SSD, чтобы повысить производительность, не нова. Современные операционные системы уже давно умеют работать с NVMe-массивами программно: у Linux это mdadm, у Windows — Storage Spaces. В файловых системах типа ZFS отказ от аппаратного RAID-контроллера всегда был устоявшейся практикой, а в гиперконвергентных кластерах роль защиты данных выполняют программно-определенные решения — такие как VMware vSAN ESA или Windows Storage Spaces Direct.
Graid Technology сделала еще один шаг вперед. Ее технология SupremeRAID переносит все вычисления, связанные с RAID-операциями, на графический процессор (GPU). Центральный процессор остается свободным для рабочих нагрузок, тогда как трафик данных обходит GPU, не создавая дополнительных «узких мест». Этот подход упрощает масштабирование: чтобы увеличить объем хранилища, достаточно добавить нужное количество NVMe SSD без ограничений со стороны RAID-контроллера.
Программный RAID-движок xiRAID от xinnor , по словам разработчиков, обеспечивает исключительную производительность для NVMe и NVMe-oF в требовательных конфигурациях RAID5 с низкой нагрузкой на процессор хоста и оперативную память. Современные многоядерные CPU обладают огромным вычислительным потенциалом, дело лишь в надлежащем программном стеке.
Microchip Technology, многолетний конкурент Broadcom, недавно представила контроллер Adaptec SmartRAID 4300 – свое первое NVMe RAID-решение без физических разъемов для подключения накопителей. Новый подход иллюстрирует смену парадигмы: аппаратные контроллеры постепенно превращаются в программно-ориентированные системы управления потоками данных.
Первое для компании программно-определяемое RAID-решение построено на четком распределении ролей: центральный процессор сервера направляет поток данных непосредственно к NVMe-накопителям, подключенным через шину PCIe, тогда как Adaptec SmartRAID 4300 берет на себя вычисление четностей XOR и распределяет их между дисками.
В таком "расщепленном" стеке хранения данных аппаратный контроллер снимает с CPU нагрузку, связанную с RAID-вычислениями, обеспечивая более высокую производительность и быструю работу массивов.
Дайте дорогу данным
Кто бы ни выполнял вычисления XOR — центральный процессор, графический ускоритель или отдельный специализированный модуль, это выглядит как путь развития RAID-контроллеров в будущем. Главное преимущество такого подхода не только в росте производительности, но и в масштабируемости: современные процессоры позволяют одному контроллеру охватывать десятки NVMe-накопителей, каждый из которых получает полноценное соединение PCIe x4 с системой.