Как работает Intel® VROC

Как работает Intel® VROC

Intel® VROC управляет RAID-массивами на уровне чипсета и напрямую распределяет задачи между процессором и накопителями через линии PCIe. При создании RAID-массива процессор берет на себя задачи управления массивом: распределение данных, восстановление, дублирование и проверку их целостности.

Каждый процессор Intel® Xeon® Scalable содержит минимум три контроллера Intel® VMD. Их точное количество зависит от числа линий PCIe: на каждые 16 линий PCIe приходится один домен Intel® VMD.

Архитектура Intel® VROC

Архитектура решения включает аппаратные и программные компоненты. 

Аппаратный уровень:

• Intel VMD — встроенная в процессоры Xeon® Scalable логика, отвечающая за работу с NVMe.
• Прямое подключение NVMe SSD к PCIe-линиям CPU — исключает узкие места HBA.
• До 48 PCIe-линий, разделенных на домены VMD, для гибкой организации массивов.

Программный уровень:

• VROC UEFI — управление RAID на этапе pre-boot;
• NVMe — контроль и доступ к NVMe SSD;
• VMD — работа с аппаратным контроллером VMD;
• MD — выполнение RAID-функций.

Аппаратные ключи лицензирования

Intel® VROC использует систему лицензирования через аппаратные ключи. Они устанавливаются в специальный разъем на материнской плате и активируют различные функции RAID. А система лицензирования позволяет Intel предоставлять разные уровни функциональности в зависимости от потребностей пользователя.

Виды ключей Intel® VROC

Intel® VROCINTMOD

Intel® VROCINTMOD (или Intel SSD Only) — аппаратный ключ, который активирует полный функционал Intel® VROC. Но есть важное требование: нужно использовать только NVMe-диски от Intel. Рассмотрим ключевые возможности.

• Поддержка уровней RAID 0, 1, 5 и 10.
• Технология встроенного кэширования VROC IC.
• Совместимость со всеми накопителями Intel (с 2017 года).
• Полная функциональность Intel® VMD.

Ключ VROCINTMOD обеспечивает оптимальную производительность, но ограничивает выбор NVMe-накопителей только продукцией Intel.

Intel® VROCSTANMOD

Intel® VROCSTANMOD (Standard Mode) — аппаратный ключ, который активирует базовые функции Intel® VROC с поддержкой накопителей NVMe разных производителей. Среди основных возможностей ключа:

• поддержка уровней RAID 0, 1 и 10;
• поддержка накопителей Intel и сторонних производителей.

Такие ключи не позволяют использовать RAID 5 и технологию встроенного кэширования. Это оптимальный вариант, если важна гибкость в выборе накопителей, но не требуются расширенные функции.

Intel® VROCPREMMOD

Intel® VROCPREMMOD (Premium Mode) — расширенный аппаратный ключ, который включает полный набор функций Intel® VROC. Его явное преимущество — поддержка накопителей любых производителей. Рассмотрим основные возможности.

• Поддержка уровней RAID: 0, 1, 5 и 10.
• Технология встроенного кэширования VROC IC.
• Функция SED (Self-Encrypting Drive) Key Management.
• Расширенные возможности управления RAID-массивами.

Ключ VROCPREMMOD удовлетворяет самый широкий спектр требований, однако обладает максимальной ценой среди всех опций.

Собственный сервер Selectel оснащен технологией Intel® VROC, которая позволяет собирать RAID-массивы на NVMe-дисках, подключенных напрямую к процессору. Это решение обеспечивает:

• минимальные задержки за счет исключения RAID-контроллера;
• максимальную скорость для задач аналитики, баз данных и виртуализации;
• экономию на оборудовании — без дополнительных контроллеров.

VROC и HBA RAID: сравнение подходов

 Intel выделяет несколько преимуществ VROC по сравнению с RAID на базе HBA-контроллеров. Рассмотрим некоторые из них.

Повышение IOPS. Intel® VROC обеспечивает до 165% больше операций ввода-вывода в секунду по сравнению с RAID HBA, достигая показателей свыше 6,4 млн IOPS. В смешанных рабочих нагрузках (70:30 чтение/запись) прирост относительно HBA составляет:

• 161% — для RAID 0;
• 135% — для RAID 1;
• 50% — для RAID 5;
• 245% — для RAID 10.

Снижение задержки. Достигается за счет исключения промежуточного звена (RAID-контроллера) между накопителями и CPU.

Увеличение пропускной способности. В тестах с базами данных MySQL OLTP Intel® VROC показывает до 16% больше транзакций в секунду при сопоставимом использовании ресурсов процессора.

Рассмотрим другие преимущества при использовании VROC.

• Энергоэффективность — до +155% по сравнению с RAID HBA. Это достигается благодаря отсутствию дополнительных аппаратных контроллеров с собственными процессорами и памятью.
• Снижение стоимости —  аппаратные ключи VROC значительно дешевле полноценных RAID-контроллеров.
• Масштабируемость. Intel® VROC позволяет расширять систему хранения, добавляя накопители без дополнительных RAID-контроллеров.
• Экономия PCIe-слотов. Отсутствие отдельных RAID освобождает слоты PCIe под другие карты.

Поддержка VROC в серверных платформах

Чтобы использовать VROC на серверной платформе, нужно выполнить ряд условий.

Процессор. На момент публикации статьи VROC поддерживают все поколения Intel® Xeon® Scalable, включая новейшие Intel® Xeon® 6.

Платформа. Наличие процессора из списка совместимых еще не гарантирует поддержку VROC. Функциональность должна быть реализована производителем на уровне платформы OEM/ODM.  

Наличие разъема для ключа. Материнская плата должна обладать специальным разъемом под активационный ключ.

Подключение накопителей. NVMe-накопители должны работать через PCIe-линияи процессора.Операционная система. Поддерживаются семейства операционных систем Windows Server, RHEL, SLES, Ubuntu, VMware ESXi. Полный список совместимости релизов ОС и процессоров доступен в базе знаний Intel.

Заключение

Intel® VROC — гибридная архитектура, сочетающая аппаратные возможности Intel® VMD и программную логику RAID. Такой подход обеспечивает баланс между производительностью и функциональностью. А система лицензирования через аппаратные ключи позволяет компаниям выбирать уровень функций, который соответствует их потребностям и бюджету.

Технология продолжает развиваться вместе с ростом требований к NVMe-хранилищам и уже стала фактическим стандартом для организации RAID-массивов в современных корпоративных системах на базе Intel® Xeon®.