Когда NVMe SSD стали стандартом для корпоративных систем, оказалось, что старые RAID-контроллеры ограничивают их потенциал. Intel предложила решение — технологию Intel® VROC, которая использует возможности процессора для управления RAID-массивами без внешних аппаратных контроллеров.
Что такое Intel® VROC
Intel® VROC (Virtual RAID on CPU) — программно-аппаратная технология RAID, встроенная в процессоры Intel. Она использует ресурсы центрального процессора для создания и управления RAID-массивами из NVMe SSD. В отличие от традиционных решений, VROC обеспечивает прямое подключение накопителей к процессору через интерфейсы PCIe, без дополнительных аппаратных RAID-контроллеров.
Технология основана на Intel® VMD (Intel® Volume Management Device) — функции встроенного PCI-контроллера в процессорах Intel® Xeon® Scalable.
История появления технологии
Технология Intel® VROC была представлена в 2017 году вместе с первым поколением процессоров Intel® Xeon® Scalable. Она была разработана для поддержки программных массивов на базе твердотельных NVMe-дисков в серверах и рабочих станциях на процессорах Xeon® Scalable.
В 2019 году Intel унифицировала решения под брендом VROC, включив в него также поддержку массивов SATA (бывшая Intel RSTe, переименованная в Intel® VROC SATA). Это позволило предложить единый набор инструментов для разных типов накопителей.
Области применяется
Intel® VROC используют в серверах, рабочих станциях и некоторых высокопроизводительных настольных системах. Технология востребована в сферах, где критичны производительность и отказоустойчивость. Рассмотрим основные сферы применения:
- корпоративные серверы на базе Intel® Xeon® Scalable,
- рабочие станции для профессиональных задач,
- системы виртуализации и облачные платформы,
- высокопроизводительные вычислительные системы (HPC).
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.
Подробнее — в отдельном тексте о собственной платформе Selectel.
VROC и HBA RAID: сравнение подходов
В своих материалах 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®.
