BBU и суперконденсаторы: обеспечение сохранности данных в RAID массивах

Статьи Простой

19.07.2024

Содержание:

Введение
Что такое BBU (Battery Backup Unit)?
Суперконденсаторы
Режим WriteBack и BBU, почему это так важно?
Вывод

Введение

Сегодня команда Serverflow решила осветить хоть и простую, но важную и недостаточно раскрытую тему. Информацию о ней обычно приходится собирать по крупицам, применяя разные источники. Именно поэтому сейчас мы расскажем все, что нужно знать о BBU (Battery Backup Unit) в RAID-контроллерах. Кроме того, разберем вопрос кэш-памяти контролеров, поскольку тема BBU с ним связана неразрывно.

Стоит начать с того, что понятие BBU — отчасти нарицательное. Оно обозначает комплект компонентов для обеспечения резервирования данных кэш-памяти RAID-контроллера при внезапном обесточивании серверного оборудования.

Задача BBU — не допустить возможность утраты данных из энергонезависимой памяти. А то, каким способом BBU это удается, мы сейчас разберем.

Что такое BBU (Battery Backup Unit)?

BBU (Battery Backup Unit) — это Li-ion аккумуляторы. Ранее они были единственным решением для RAID-контроллеров, и имели возможность резервировать кэш-память контроллера до 72 часов, за счет накопленной энергии. Нужно это было для того, чтобы данные, которые находились в работе, в момент аварийного отключения сервера не оказались утерянными безвозвратно. Основной проблемой батареек считалась недолговечность, связанная с ограниченным ресурсом Li-ion аккумуляторов.

Контроллер LSI 9260-8i с модулем BAT1S1P

Контроллер LSI 9260-8i оснащенный модулем BAT1S1P на базе Li-ion с запасаемой мощностью 5.6Wh

Проходя циклы заряда/разряда, литий теряет свои свойства, и емкость батареи стремительно падает. Поэтому производители рекомендовали производить замену источника питания каждые 3-5 лет.

Сегодня на рынке можно встретить б/у контроллеры, использующие этот тип резервирования питания. Как правило, все эти контроллеры сопровождаются слегка деформированным корпусом батареи, однако, в зависимости от производителя, этот фактор приводит к различным последствиям:

LSI (AVAGO) — вздутие аккумулятора на LSI 9260-8i, как правило, не влечет за собой серьезных последствий. Аккумулятор может работать с таким изъяном годами. Контролировать состояние аккумулятора удается с помощью фирменной утилиты LSI Storage Manager. К сожалению, производство литьевых элементов для контроллеров LSI прекращено, и сегодня не представляется возможным провести замену BBU. Обычно экономически выгоднее заменить контроллер на более современный вариант с суперконденсатором.
HP — Модули BBU от HP, состоящие из пары 18650-х аккумуляторов, часто минуют стадию деформации и переходят к стадии разгерметизации и последующего «вытекания». Это переводит батарею в нерабочее состояние и, в редких случаях, выводит плату балансировки заряда из строя. Рекомендуем приобретать новые аккумуляторы, благо они активно производятся и стоят сравнительно недорого.
DELL — BBU этого бренда располагаются на RAID-контроллерах. Логика их деградации схожа с BBU от LSI: распухание и медленное снижение ресурса. Приобрести новые элементы питания можно для современных контроллеров — например DELL H755. А вот найти аккумулятор для H730 гораздо сложнее.

Модуль резервного копирования HP Smart Storage Battery

Неисправность модуля резервного копирования HP Smart Storage Battery 96W(871264-001). Аккумулятор разгерметизируется. Ремонт такого модуля невозможен.

Суперконденсаторы

SuperCapacitor (Суперконденсатор) — улучшенный вариант источника резервирования питания, основанный на одноимённом компоненте электронной техники. То есть, на базе конденсаторов с внушительными показателями запасаемой энергии, выражаемой в фарадах.

Энергия в таких устройствах может расходоваться медленно, тем самым снабжая питанием энергонезависимую память в RAID-контроллерах. Суперконденсатор практически не имеет ресурса, а значит, не требует замены и может эксплуатироваться десятками лет без существенного изменения характеристик. Таким образом, он становится оптимальным выбором для резервирования кэш-памяти в RAID.

Сегодня суперконденсаторы применяются повсеместно:

Контроллеры Broadcom(Avago) имеют сборки из суперконденсаторов;
RAID Microsemi(Adaptec) также снабжаются этими модулями.

RAID контроллер Broadcom 9560-16i оборудованный суперконденсатором LSICVPM05(AVAGO 4674-22002). Такой модуль запасает до 7.6F и не подвержен износу.

Режим WriteBack и BBU, почему это так важно?

Главная задача RAID-контроллера — это обеспечение сохранности данных. Однако, помимо этого, он также создан для увеличения производительности дисковых массивов за счет ускорения операций ввода-вывода посредством кэширования в собственной DRAM-памяти.

WriteBack — это режим максимальной производительности аппаратного RAID-контроллера, который позволяет увеличить быстродействие дисков за счет активной работы с кэш-памятью.

WriteBack подразумевает уведомление ОС о записи данных в момент их записи в кэш-память, а не на сами накопители. Такой подход к данным позволяет серьезно увеличить быстродействие за счет оптимизации полезного времени дисков.

Однако он несет за собой риски, поскольку кэш-память контроллера содержит уникальные данные, которые еще не были записаны на диск. Отключение питания в таком режиме может повлечь за собой потерю всех данных в кэш-памяти. Что, в свою очередь, приведет к разрушению БД или повреждению ОС.

Именно поэтому работа в режиме WriteBack регламентируется наличием BBU. То есть, обязательным наличием элемента, который не позволит утратить данные в DRAM-памяти.

Вывод

Подводя итоги, можем сделать вывод. BBU или SuperCapacitor — важная часть RAID-контроллера, которая не только поможет сохранить данные в случае аварийного выключения сервера, но и сильно ускорит запись данных на диски за счет работы контроллера в режиме WriteBack. Команда ServerFlow рекомендует приобретать аппаратные RAID контроллеры в комплекте с модулями резервного копирования для получения наилучшего пользовательского опыта.