110 GB/s、1900万 IOPS:使用GPU的RAID卡及其背后

供稿:hz-xin.com     日期:2025-01-17
使用GPU作为RAID卡的GRAID技术并非新概念,但具体实现及性能表现的讨论并不多见。近期新闻报道了一款名为SupremeRAID SR-1010的NVMe/NVMeoF RAID卡,其硬件采用NVIDIA RTX A2000,并在性能上展现出显著优势。

在硬件配置上,这款卡将传统的金属I/O挡片替换,去除了显示输出接口,专注于数据传输。性能测试结果显示,在Linux环境下,4K随机读操作达到1900万IOPS,随机写RAID 10可达600万,RAID 5则为150万IOPS。顺序读带宽达到110 GB/s,不同RAID级别的顺序写速度在20多GB/s左右。与使用Broadcom等芯片的传统服务器SAS/NVMe RAID卡相比,性能表现更为出色。

在Windows环境下,性能表现虽然不及Linux,尤其是随机I/O操作,但GRAID在RAID 10顺序写操作中的性能达到35 GB/s,甚至超过Linux环境。重建过程中,Windows下的读速度下降比例更大,而GRAID的独特之处在于重建时的写性能普遍影响较小。

GRAID架构原理图揭示了其工作模式,用户数据读取时不经过GRAID控制卡,算法和结构由驱动软件维护。而写操作时,数据经过GPU卡计算校验位后写入NVMe SSD。GPU卡接口PCIe Gen4 x16下,写带宽能达到20GB/s以上。

GRAID软件依赖包中包含mdadm,而与Intel RST/VROC不同,Intel将优化后让MDRAID运行在CPU上,而GRAID则采用GPU。关于是否所有NVIDIA GPU都支持GRAID软件,可能与GPU序列号绑定的License Key有关。

GRAID创建流程首先用/dev/nvme0n1等SSD设备创建物理盘/dev/gpd0n1,然后构建驱动器组(RAID),最后在RAID组上划分逻辑磁盘/dev/gvd0n1供操作系统使用。启动盘是否支持RAID取决于系统引导时是否预加载了相关选项,以及BIOS是否集成生态支持。安装Linux系统时,先用MD创建软RAID 1,待graidctl等工具安装完毕后,转换为GRAID。

关于Stripe Cache,GRAID提供了一种针对机械盘性能改进的缓存功能,通过在DG0(SSD RAID组)上创建4GB的VD,配置为DG1(机械盘RAID组)的条带缓存,实现对机械盘的加速。此外,还有刷新stripe cache的命令。在掉电保护方面,GRAID可能依赖GPU卡上的显存,但具体实现细节并未提及。

NVMe-oF支持是GRAID的另一特色,允许通过网络连接外部NVMe-oF SSD或创建NVMe-oF Target供其他主机访问。尽管暂无详细讨论,但这一功能增强了存储的灵活性和可扩展性。

综上所述,GRAID技术通过GPU作为RAID控制器,实现了高性能的数据处理和传输。其与传统RAID卡在性能、功能和实现方式上存在显著差异,展现了在现代存储技术领域的新思路。

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