Een opslagcontroller, vaak aangeduid als een schijfcontroller of opslagprocessor, is een cruciaal onderdeel van een computersysteem, verantwoordelijk voor het beheer van de datastroom tussen de centrale verwerkingseenheid (CPU) en de opslagapparaten, zoals harde schijven (HDD's), Solid-state-schijven (SSD's) of andere opslagmedia, zoals NVMe-flashmodules. De primaire rol ervan is het faciliteren van efficiënte en georganiseerde dataopslag en -ophalen binnen een computer of opslagsysteem.
Functies van een opslagcontroller
De primaire functies van een opslagcontroller zijn onder andere:
Data transfer management
Storage controllers regelen de overdracht van data tussen het geheugen van de computer en het opslagapparaat. Ze optimaliseren de dataoverdrachtssnelheden, zodat informatie tijdig en efficiënt wordt gelezen van of naar opslagmedia wordt geschreven. Dit is cruciaal voor het behoud van de algehele systeemprestaties.
Dataprotectie en redundantie
Storage controllers bevatten vaak functies voor dataprotectie en redundantie, zoals RAID-configuraties (redundante array van onafhankelijke schijven) of wissingscodering. Het begrijpen van deze functies is essentieel voor het implementeren van robuuste data-opslag oplossingen met mechanismen voor databack-up, fouttolerantie en herstel.
Interfacecompatibiliteit
Opslagcontrollers zijn verantwoordelijk voor het beheer van de communicatie tussen het computersysteem en verschillende opslagapparaten. Verschillende opslagapparaten kunnen verschillende interfaces gebruiken (bijv. SATA, SAS, U2, PCIe) en een opslagcontroller zorgt voor naadloze integratie en compatibiliteit tussen deze componenten.
Cachemanagement
Veel opslagcontrollers hebben een ingebouwd cachegeheugen om vaak gebruikte data tijdelijk op te slaan, waardoor de algehele systeemprestaties worden verbeterd. Begrijpen hoe deze cache moet worden geconfigureerd en beheerd is cruciaal voor het optimaliseren van opslagprestaties en responsiviteit. Anderen beheren de cache dynamisch zonder de noodzaak van gebruikersinteractie, waardoor hun werking aanzienlijk wordt vereenvoudigd.
Logisch volumemanagement
Storage controllers spelen een sleutelrol in logisch volumemanagement, waardoor gebruikers logische storagevolumes kunnen creëren, vergroten/verkleinen en beheren. Deze mogelijkheid is van vitaal belang voor het efficiënt organiseren en gebruiken van beschikbare opslagruimte. Volumes kunnen "dik" worden gecreëerd, waarbij alle voorziene capaciteit onmiddellijk wordt gereserveerd, of "dun", waarbij volumes een maximale voorziene grootte hebben, maar alleen ruimte in beslag nemen uit de totale opslagpool terwijl de data naar hen worden geschreven.
Monitoring en rapportage
Storage controllers bieden vaak monitoring- en rapportagefunctionaliteiten en bieden inzicht in de gezondheid, prestaties en status van opslagapparaten. Deze informatie is essentieel voor proactief onderhoud en identificeert potentiële problemen voordat ze leiden tot dataverlies of systeemuitval.
Soorten opslagcontrollers
Storage controllers zijn er in verschillende soorten, elk ontworpen voor specifieke gebruikssituaties en met unieke kenmerken.
Hier zijn de drie meest voorkomende soorten opslagcontrollers:
RAID-controllers
RAID-controllers zijn gespecialiseerde controllers die zijn ontworpen om meerdere schijfschijven te beheren en verbeterde prestaties, fouttolerantie en dataprotectie te bieden. Ze ondersteunen verschillende RAID-niveaus, zoals RAID 0, RAID 1, RAID 5 en RAID 10, die elk verschillende combinaties van prestaties en redundantie bieden. RAID-controllers hebben vaak speciale processors en geheugen voor het verwerken van pariteitsberekeningen, waardoor de algehele RAID-prestaties worden verbeterd.
RAID-controllers worden vaak gebruikt in serveromgevingen waar data-integriteit, prestaties en fouttolerantie cruciaal zijn. Applicaties omvatten bestandsservers, databaseservers en andere scenario's waarbij een balans tussen prestaties en dataprotectie nodig is. Ze zijn geschikt voor configuraties variërend van kleine bedrijfsinstellingen tot opslagsystemen op bedrijfsniveau.
Serial Attached SCSI (SAS)-controllers
SAS-controllers beheren de communicatie tussen een computersysteem en SAS-gebaseerde opslagapparaten, zoals SAS harde schijven en SSD's. SAS SAS is een hoogwaardig, point-to-point serieel protocol dat hogere dataoverdrachtssnelheden en langere kabellengtes ondersteunt in vergelijking met SATA. SAS-controllers kunnen vaak achterwaarts compatibel zijn met SATA-apparaten en bieden flexibiliteit in opslagconfiguraties.
SAS-controllers worden vaak gebruikt in omgevingen op bedrijfsniveau die snelle dataoverdracht en betrouwbaarheid vereisen. Servers die data-intensieve taken uitvoeren, zoals bedrijfsdatabases, virtualisatie en high-performance computing, profiteren van SAS-controllers.
SAS-controllers zijn ook geschikt voor scenario's die het daisy-chainen van opslagapparaten op een robuuste en schaalbare manier vereisen.
Seriële ATA (SATA)-controllers
SATA-controllers beheren de communicatie tussen een computersysteem en op SATA gebaseerde opslagapparaten, waaronder SATA HDD's en SSD's. SATA is een kosteneffectieve en algemeen gebruikte interface die goede prestaties levert voor veel computertaken voor algemene doeleinden. SATA-controllers zijn gewoonlijk geïntegreerd in moederborden en zijn geschikt voor desktops, laptops en kleinschalige servertoepassingen.
SATA-controllers worden veel gebruikt in apparaten van consumentenkwaliteit, waaronder personal computers, spelconsoles en externe opslagoplossingen. Ze zijn geschikt voor toepassingen waarbij kostenefficiëntie cruciaal is en snelle dataoverdracht niet de primaire vereiste is. SATA-controllers zijn vaak te vinden in thuis- en kleine bedrijfsomgevingen waar de opslagvereisten matig zijn.
Storage Array-controllers
Dit type controller is verantwoordelijk voor het beheer van een zeer grote verzameling opslagapparaten, het leveren van dataservices, redundantie en hoge beschikbaarheid voor alle volumes die daaruit worden gepresenteerd. In tegenstelling tot de eerder genoemde controllers die zich in een server bevinden, is een opslagcontroller een server die alleen is bestemd voor opslagapparaten. Systemen die gebruikmaken van storage array controllers kunnen één controller of meer hebben.
Voordelen van opslagcontrollers
Het gebruik van een opslagcontroller in een dataopslagsysteem biedt verschillende voordelen.
Dit zijn de belangrijkste voordelen die ze bieden:
Verbeterde prestaties
Storage controllers optimaliseren de dataoverdracht tussen het computersysteem en opslagapparaten, waardoor de algehele prestaties worden verbeterd. Functies zoals caching en read-ahead-mechanismen helpen de latency te verminderen, waardoor snellere toegang tot veelgebruikte data wordt gegarandeerd. Innovatieve software op de opslagcontroller kan ook de toegangssnelheden voor opslag verbeteren door de communicatiemiddelen met de opslagapparaten te optimaliseren, er efficiënt data naar te schrijven of de data te verminderen en deze via Metadata te volgen voor minder lezen en schrijven van opslagapparaten.
Redundantie van data en fouttolerantie
Opslagcontrollers, met name RAID-controllers, maken de implementatie van RAID-configuraties mogelijk die redundantie en fouttolerantie bieden. RAID-niveaus zoals RAID 1 (mirroring) en RAID 5 (striping met pariteit) bieden bescherming tegen dataverlies in het geval van een schijfstoring. Wiscodering is een alternatief voor RAID, waarbij data niet op het niveau van het opslagapparaat maar op het niveau van de data worden opgestreept. Dit heeft als voordeel dat u geen volledige apparaten opnieuw hoeft te strippen als ze worden vervangen, alleen de data die op de schijf zelf aanwezig waren, of gemakkelijk een verzameling opslagapparaten met meer apparaten hoeft uit te breiden.
Schaalbaarheid
Storage controllers vergemakkelijken de schaalbaarheid van opslagsystemen door de toevoeging van meer opslagapparaten te ondersteunen. Ze maken het mogelijk om logische volumes te creëren en te beheren, waardoor de efficiënte organisatie en uitbreiding van de opslagcapaciteit naar behoefte mogelijk is.
Compatibiliteit en interfacemanagement
Opslagcontrollers zorgen voor compatibiliteit tussen het computersysteem en verschillende opslagapparaten met verschillende interfaces, zoals SATA, SAS of PCIe. Ze beheren communicatieprotocollen, waardoor naadloze integratie van diverse opslagtechnologieën binnen één systeem mogelijk is. Daarnaast kunnen storage array controllers niet alleen verschillende opslagmedia combineren, maar ook volumes presenteren die er op andere manieren van zijn gemaakt voor toegang tot externe hosts, zoals Fibre Channel Protocol, iSCSI of NVMe over Fabrics.
Logisch volumemanagement
Opslagcontrollers maken logisch volumebeheer mogelijk, bieden flexibiliteit in partitionering en maken gebruik van beschikbare opslagruimte. Deze mogelijkheid maakt het mogelijk om logische volumes te creëren, te vergroten en te beheren, waardoor de opslagorganisatie wordt geoptimaliseerd.
Databeveiliging
Opslagcontrollers dragen bij aan databeveiliging door middel van functies zoals foutcontrolemechanismen, RAID-configuraties en wissingscodering. RAID-niveaus zoals RAID 1 en RAID 10 creëren duplicaten van data (mirroring ), waardoor de integriteit en beschikbaarheid van data in het geval van een schijfstoring wordt gewaarborgd. RAID 5 en RAID 6 verbinden de data over alle apparaten in de opslagpool, maar creëren een extra pariteitsstreep die garandeert dat één opslagapparaat (in het geval van RAID 5) verloren gaat of twee opslagapparaten (in het geval van RAID 6) verloren gaan, dan zijn er nog steeds data beschikbaar. Wiscodering heeft dezelfde mate van bescherming, maar is datacentrisch met zijn bescherming versus opslagapparaatcentrisch met RAID .
Monitoring en rapportage
Veel opslagcontrollers bieden monitoring- en rapportagetools, die inzicht bieden in de gezondheid, prestaties en status van opslagapparaten. Beheerders kunnen potentiële problemen proactief aanpakken, waardoor het risico van dataverlies en systeemuitval tot een minimum wordt beperkt.
Cachemanagement
Storage controllers met cachegeheugen verbeteren de algehele systeemprestaties door vaak gebruikte data tijdelijk op te slaan. Cachemanagement helpt de latency in data-recovery en opslagactiviteiten te verminderen, met name in scenario's met hoge I/O-eisen.
Efficiënte commandoverwerking
Opslagcontrollers interpreteren en voeren opdrachten van het computersysteem efficiënt uit, waardoor een nauwkeurige en tijdige uitvoering van lees- en schrijfbewerkingen wordt gegarandeerd. Dit resulteert in soepelere en betrouwbaardere dataoverdrachten tussen de CPU en opslagapparaten. Controllers kunnen worden geoptimaliseerd voor het type opslagapparaat dat ze ondersteunen, zoals flash, om de efficiëntie van opdrachten nog verder te verbeteren.
Factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een opslagcontroller
Hier zijn factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een opslagcontroller:
Compatibiliteit
Zorg voor compatibiliteit met de opslagapparaten die u van plan bent te gebruiken, zoals HDD's, SSD's of een combinatie van beide. Controleer de compatibiliteit met de server of de hardware en het besturingssysteem van het opslagsysteem.
Interfacetype
Kies een interface die voldoet aan uw prestatie- en schaalbaarheidsvereisten. Veelvoorkomende interfaces zijn SATA, SAS en NVMe . Overweeg de versie van de interface (bijv. SATA III, SAS 12Gb/s) voor optimale dataoverdrachtssnelheden. Dit omvat hostconnectiviteit bij het kiezen van een storage array controller.
Capaciteit en schaalbaarheid
Evalueer de maximaal ondersteunde capaciteit van de opslagcontroller om ervoor te zorgen dat deze kan voldoen aan uw huidige en toekomstige opslagbehoeften. Overweeg schaalbaarheidsopties, zoals de mogelijkheid om extra opslagcontrollers of uitbreidingsmodules toe te voegen voor meer capaciteit of prestaties.
RAID- en wiscoderingsondersteuning
Bepaal de veerkrachtniveaus die door de opslagcontroller worden ondersteund. RAID- en wiscoderingsconfiguraties hebben invloed op dataprotectie, prestaties en capaciteitsgebruik. Controleer of de controller hardwarematige RAID ondersteunt of codering wist. Als dit niet het geval is, kan uw besturingssysteem mogelijk software RAID leveren of codering wissen ten koste van CPU-cycli.
Performance
Beoordeel de lees- en schrijfprestaties van de opslagcontroller, met inbegrip van de dataoverdrachtssnelheden en IOPS (input/output operations per seconde). Houd rekening met de aanwezigheid van functies zoals cachegeheugen en de grootte ervan, omdat dit de prestaties aanzienlijk kan beïnvloeden. Het belangrijkste is ervoor te zorgen dat de controller snel data aan uw applicaties kan leveren. Het leveren van een groot aantal IOPS kan geweldig zijn, tenzij elke operatie 500 ms in beslag neemt! Dit heet latency en kan een dramatische impact hebben op de prestaties van uw applicaties.
Dataprotectie en redundantie
Zoek naar functies die de dataprotectie verbeteren, zoals RAID-/wiscodering, hot-swappable componenten en ondersteuning voor redundante voedingen. Evalueer het vermogen van de controller om fouten te detecteren en te corrigeren, en het vermogen om stroomuitvalgebeurtenissen te overleven, zoals cache op batterijbasis of cache op supercapacitorbasis.
Vormfactor
Zorg ervoor dat de fysieke grootte en de vormfactor van de opslagcontroller compatibel zijn met de server of de opslagbehuizing. Overweeg onopvallende of volledige formaten op basis van het ontwerp van uw systeem. Storage array controllers worden direct in serverracks geïnstalleerd, dus zorg ervoor dat er voldoende rackunits, stroom en koeling beschikbaar zijn.
Management en monitoring
Controleer de beschikbaarheid van beheertools en software voor het bewaken en configureren van de opslagcontroller. Zoek naar functies zoals mogelijkheden voor beheer op afstand, waarschuwingen en meldingen. Evalueer hoe de controller kan worden beheerd na de eerste implementatie. Vereist het een commando-interface met commando's om te leren? Bevat het een grafische gebruikersinterface (GUI) of gebruiksvriendelijke software? Kunt u taken op de controller automatiseren met scripts of API's?
Energie-efficiëntie
Beoordeel het stroomverbruik van de opslagcontroller, vooral als energie-efficiëntie een cruciale overweging is voor uw omgeving. Meet niet alleen in het totale verbruikte watt, maar ook in effectieve terabyte per watt om de vermogensdichtheid te beoordelen.
Budgetoverwegingen
Evalueer de kosten van de opslagcontroller in relatie tot uw totale budget. Houd rekening met de totale eigendomskosten, inclusief factoren zoals stroomverbruik en onderhoudskosten. Als de controller Thin Provisioning, deduplicatie, compressie en/of pattern removal ondersteunt, houd dan rekening met de verwachte besparingen van die technologieën voor een effectieve kostenpost per terabyte.
Ondersteuning en garantie voor leveranciers
Kies gerenommeerde leveranciers die goede klantenondersteuning bieden en firmware-updates voor de opslagcontroller leveren. Controleer de garantievoorwaarden, inclusief de beschikbaarheid van opties voor uitgebreide garantie of dat er een punt komt waarop de controller niet langer kan worden ondersteund en moet worden vervangen.
Toekomstbestendig
Overweeg de roadmap van de leverancier van de opslagcontroller om compatibiliteit met opkomende technologieën en normen te garanderen.
Conclusie
Het kiezen van de juiste opslagcontroller is van cruciaal belang voor de algehele systeemefficiëntie, betrouwbaarheid en beveiliging. Het heeft invloed op verschillende aspecten, waaronder prestatieoptimalisatie, dataprotectie, schaalbaarheid en toekomstig aanpassingsvermogen. Opslagcontrollertypes omvatten RAID-controllers, SAS-controllers, SATA-controllers en storage array-controllers, elk met unieke kenmerken en gebruikssituaties. Er zijn verschillende factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen van een opslagcontroller, waaronder compatibiliteit, interfacetype, capaciteit en schaalbaarheid, RAID-/wiscoderingsondersteuning en meer.
Met Pure Storage ® Evergreen ® Storage kunt u controllers upgraden zonder downtime of onderbreking. Lees deze whitepaper om te begrijpen hoe FlashArray™ is ontworpen voor evergreen storage.
