Поиск по базе сайта:
Raid-масиви початкового рівня Що таке raid? icon

Raid-масиви початкового рівня Що таке raid?




Скачати 206.49 Kb.
НазваRaid-масиви початкового рівня Що таке raid?
Дата конвертації15.11.2012
Розмір206.49 Kb.
ТипДокументи
1. /AKC/БЛАНК_контролю_нау.doc
2. /AKC/КОНТРОЛЬНА_АКС.doc
3. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/01_ЛЕКЦIЯ__1.doc
4. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/02_ЛЕКЦIЯ__2.doc
5. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/03_ЛЕКЦIЯ__3.doc
6. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/04_ЛЕКЦIЯ__4.doc
7. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/05_ЛЕКЦIЯ__5.doc
8. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/06_ЛЕКЦIЯ__6.doc
9. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/07_ЛЕКЦIЯ__7.doc
10. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/01_x86.doc
11. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/02_Поколiння_процесорiв_з_1_по_7.doc
12. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/03_Процесори_молодших_поколiнь.doc
13. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/04_Мiкропроцесори_шостого_поколiння.doc
14. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/05_Архiтектура_IA64.doc
15. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/06_Огляд_сучасних_процесорiв.doc
16. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_00_ЛЕКЦIЯ__8.doc
17. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_ПРОЦЕСОРИ_мат.doc
18. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_Типи процесорiв.doc
19. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_01_ОРГАНIЗАЦ_ПАМ+.doc
20. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_02_ДИНАМIЧНА_ПАМ+.doc
21. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_03_ТАЙМIНГИ+.doc
22. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_а_ЛЕКЦIЯ_ОП.doc
23. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_б_ЛЕКЦIЯ_Таймiнги.doc
24. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_в_ЛЕКЦIЯ_Огляд_ОП.doc
25. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_00_Фiзична структура HDD.doc
26. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_01_НАКОПИЧУВАЧI_+.doc
27. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_02_ЛЕКЦIЯ_RAID_.doc
28. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_02_ПРИСТР_ЗБЕРЕЖ_ДАНИХ_1+.doc
29. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_03_IDE.doc
30. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_04_SCSI_.doc
31. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01_ШИНИ_розширення.doc
32. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01а_PCI.doc
33. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01б_PCI_express.doc
34. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_00_Iнтерфейси.doc
35. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_01_СОМ.doc
36. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_02_LPT.doc
37. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_03+06_Iнтерфейси.doc
38. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_04_USB+FireWire.doc
39. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_05_Fibre Channel.doc
40. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_07_Bluetooth.doc
41. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_08_IrDa.doc
42. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_00_Вiдесистема.doc
43. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_00_вiдеоадаптер.doc
44. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_01_Аудио_ГУК_Р12.doc
45. /AKC/ПИТАННЯ+модуль2+акс.doc
46. /AKC/ПИТАННЯ_МОДУЛЬ_ь1+.doc
47. /AKC/тесты с ответами.doc
Національний авіаційний унуверситет
Завдання на контрольну роботу завданям курсової роботи з дисципліни «Архітектура комп’ютерних систем»
Тема 1 Класичні основи побудови еом. Покоління комп’ютерів
Тема 2 Основні архітектури кс
Тема: Системні ресурси Системними ресурсами
Тема: Системні ресурси. (продовження) Система переривань
Тема: Системні ресурси (продовження) Прямий доступ до пам'яті dma
1. Поняття системної плати
Тема організація введення-виведення І bios
X86 Intel 80x86
Архітектура і мікроархітектура процесорів. Покоління процесорів
Мікропроцесори фірми Intel молодших поколінь
Мікропроцесори шостого покоління
Архітектура ia-64
Arhitektura komp system
Рис 1 Верхній рівень структурної організації комп‘ютера
Зміст Введення
Тип процессора Микро-архитектура
Підсистеми пам'яті
Динамічне озп. Конструктивні особливості
Таймінги пам'яті поняття «таймінгів»
Тема 12. Класифікація запам’ятовуючих пристроїв. Типи оперативної пам’яті план лекції Поняття «пам’ять еом»
Тема 13. Таймінги
Arhitektura komp system
Тема 14. Фізична структура жорсткого диску
Жорсткі диски. Введення 2 Фізичний пристрій жорсткого диска 2
Raid-масиви початкового рівня Що таке raid?
Устройства хранения данных
Интерфейс ide ata/atapi и sата
Arhitektura komp system
8. pci/pci-x
Шини pci/pci-x
Шина pci express Шина pci express
Usb fireWire ps/2 ata (ide)/ атарі
Інтерфейс rs-232C — com-порт
Паралельний інтерфейс — lpt-порт
Універсальна послідовна шина
Usb (Universal Serial Bus універсальна послідовна шина) є промисловим стандартом розширення архітектури рс, орієнтованим на інтеграцію з телефонією І пристроями побутової електроніки. Версія 1
Fibre Channel Fibre Channel
Arhitektura komp system
Arhitektura komp system
Arhitektura komp system
Тема 11. Відеоадаптер
Img src= 44 html 2f3a33e
Питання до модуля №2
2) Основні компоненти машини фон Неймана 3) Які покоління комп’ютерів характеризуються децентралізацією управління процедурами вводу-виводу (системи переривання програм)
Які принципи програмно-керованих еом не використовувалися Нейманом


RAID-масиви початкового рівня

Що таке RAID?

RAID (англ. redundant array of independent / inexpensive disks -- надлишковий масив незалежних / недорогих жорстких дисків) -- масив з декількох дисків, керованих контролером, взаємозв'язаних швидкісними каналами і зовнішньої сприймаються системою як єдине ціле. Залежно від типу використовуваного масиву може забезпечувати різні ступені відмовостійкості і швидкодії. Служить для підвищення надійності зберігання даних і / або для підвищення швидкості читання / запису інформації (RAID 0).

Абревіатура RAID спочатку розшифровувалася як «Redundant Array of Inexpensive Disks» ( «надлишковий (резервний) масив недорогих дисків», так як вони були набагато дешевше RAM). Саме так був представлений RAID його творцями Петтерсон (David A. Patterson), Гібсоном (Garth A. Gibson) і Катцу (Randy H. Katz) в 1987 році. З часом RAID стали розшифровувати як «Redundant Array of Independent Disks» ( «надлишковий (резервний) масив незалежних дисків»), тому як для масивів доводилося використовувати і дороге обладнання (під недорогими дисками малися на увазі диски для ПЕОМ).

Існує кілька різних способів щодо збільшення продуктивності комп'ютера. Можна, наприклад, "розігнати" центральний процесор або відеокарту. А можна побудувати систему на базі RAID-масиву.

Що потрібно для побудови RAID-масиву? Перш за все, RAID-контролер і, як мінімум, два жорсткі диски (в залежності від рівня - наприклад, для масиву RAID 5 потрібно не менше трьох HDD). До недавнього часу RAID-технології були прерогативою серверного сегмента ринку. Але ситуація почала потроху змінюватися після того як виробники стали інтегрувати RAID-контролери на несерверні материнські плати. А справді - чому б не використати те, що дістається практично задарма.

Принцип функціонування RAID-системи полягає в наступному: з набору дискових накопичувачів створюється масив, який управляється спеціальним контролером і визначається комп'ютером як єдиний логічний диск великої ємності. За рахунок паралельного виконання операцій вводу-виводу забезпечується висока швидкодія системи, а підвищена надійність зберігання інформації досягається дублюванням даних або обчисленням контрольних сум. Слід зазначити, що застосування RAID-масивів захищає від втрати даних лише у разі фізичного відмови жорстких дисків.

Розрізняють декілька основних рівнів RAID-масивів: RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Також існують комбіновані рівні, такі як RAID 10, 0 +1, 30, 50, 53 і т.п. Розглянемо коротко принципи функціонування, достоїнства і недоліки основних рівнів.

В основі теорії RAID лежать п'ять основних принципів. Це Масив (Array), дзеркала (Mirroring), Дуплекс (Duplexing), Чергування (Striping) і Парність (Parity).

Масивом називають кілька накопичувачів, які централізовано налаштовуються, форматуються і управляються. Логічний масив - це вже більш високий рівень представлення, на якому не враховуються фізичні характеристики системи. Відповідно, логічні диски можуть за кількістю та обсягом не співпадати з фізичними. Але краще все-таки дотримуватися відповідність: фізичний диск - логічний диск. Нарешті, для операційної системи взагалі весь масив є одним великим диском.

Дзеркала - Технологія, що дозволяє підвищити надійність системи. У RAID масиві з віддзеркалення всі дані одночасно пишуться не на один, а на два жорсткі диски. Тобто створюється «дзеркало» даних. При виході з ладу одного з дисків вся інформація залишається збереженої на другому.



Дуплекс

Настільки дороге рішення використовується тільки в зовнішніх RAID-масивах, призначених для відповідальних додатків.

Чергування - Відмінна можливість підвищити швидкодію системи. Очевидно, якщо читання і запис вести паралельно на кількох жорстких дисках, можна отримати виграш у швидкості. Як це робиться? Записуваний файл розбивається на частини певного розміру і надсилається одночасно на всі наявні накопичувачі. У такому фрагментованому вигляді файл і зберігається. Читається він теж «по шматочках».



Чергування

Розмір «шматочка» може бути мінімальним - 1 байт, але частіше використовують більш велике дроблення - по 512 байт (розмір сектора).

Парність є альтернативним рішенням, що з'єднує в собі переваги віддзеркалення (висока надійність) і чергування (висока швидкість роботи). Використовується той же принцип, що і в контролі парності оперативної пам'яті.

Якщо є I блоків даних і на їх основі обчислюється ще один додатковий екстраблок, з вийде (I 1) блоків завжди можна відновити інформацію навіть при ушкодженні одного з них. Відповідно, для створення нормального RAID-масиву в цьому випадку потрібно (I 1) жорсткий диск.

Розподіл блоків по дисках точно таке ж, як при чергуванні. Екстраблок може записуватися на окремий накопичувач, або розкидатися по дисках.

Що ж зберігається в екстраблоке? Зазвичай кожен біт екстраблока складається з суми біт всіх I блоків, точніше з результату виконання логічної операції XOR. Багато хто пам'ятає зі школи, що XOR - дивовижний оператор, при його повторному накладення ми можемо отримати первинний результат. Тобто (A XOR B) XOR B = A. Це правило поширюється на будь-яку кількість операндів.

Плюси парності очевидні. За рахунок використання чергування підвищується швидкість роботи. При дзеркал надійність зберігається, але при цьому «неробочий» обсяг масиву помітно зменшується, він однаковий при будь-якій кількості дисків і становить ємність одного диска, тобто при 5 дисках у масиві припадають лише 20% ємності.

Але у парності є вагомий мінус. Для формування екстраблоков потрібні обчислення! Їх треба робити на льоту, причому з мільйонами, мільярдами біт! Якщо цю справу доручити центральному процесору, ми отримаємо дуже «тормознутая» систему. Необхідно використовувати досить дорогі плати з RAID-контролерами, які «беруть всі обчислення на себе». У випадку виходу з ладу одного з дисків, процес відновлення буде не таким швидким, як при дзеркал.


RAID 0

Дисковий масив без відмовостійкості (Striped Disk Array without Fault Tolerance)

Дисковий масив без надмірного зберігання даних. Інформація розбивається на блоки, які одночасно записуються на окремі диски, що забезпечує підвищення продуктивності. Такий спосіб зберігання інформації ненадійний, оскільки поломка одного диска призводить до втрати всієї інформації, тому рівнем RAID як такою не є.



RAID 0 - дешевий і продуктивний, але ненадійний

За рахунок можливості одночасного введення / виводу з декількох дисків масиву RAID 0 забезпечує максимальну швидкість передачі даних і максимальну ефективність використання дискового простору, тому що не потрібно місця для зберігання контрольних сум. Реалізація цього рівня дуже проста. RAID 0, як правило, застосовується в тих областях, де потрібна швидка передача великого обсягу даних. Для реалізації масиву потрібно не менше двох вінчестерів.

Переваги:

  • найвища продуктивність в додатках, що вимагають інтенсивної обробки запитів вводу / виводу і даних великого обсягу;

  • простота реалізації;

  • низька вартість;

  • максимальна ефективність використання дискового простору - 100%.

Недоліки:

  • не є "справжнім" RAID'ом, оскільки не підтримує відмовостійкість;

  • відмова одного диска тягне за собою втрату всіх даних масиву.

RAID 1

Дисковий масив з віддзеркалення (Mirroring & Duplexing)

Дисковий масив із дублюванням інформації (віддзеркалення даних). У простому випадку два накопичувача містять однакову інформацію і є одним логічним диском. При виході з ладу одного диска його функції виконує інший. Для реалізації масиву потрібно не менше двох вінчестерів.


RAID 1 - найпростіший відмовостійкий масив

Переваги:

  • простота реалізації;

  • простота відновлення масиву в разі відмови (копіювання).

Недоліки:

  • висока вартість - 100-відсоткова надмірність;

  • невисока швидкість передачі даних.

RAID 2

Відмовостійкий дисковий масив з використанням коду Хеммінга (Hamming Code ECC)

Схема резервування даних з використанням коду Хеммінга (Hamming code) для корекції помилок. Потік даних розбивається на слова - причому розмір слова відповідає кількості дисків для запису даних. Для кожного слова обчислюється код корекції помилок, який записується на диски, виділені для зберігання контрольної інформації. Їх кількість дорівнює кількості біт у слові контрольної суми.


RAID 2 не отримав комерційного застосування

Якщо слово складається з чотирьох біт, то під контрольну інформацію відводиться три диски. RAID 2 - одна з небагатьох рівнів, що дозволяють виявляти подвійні помилки і виправляти "на льоту" поодинокі. При цьому він є самим надлишковим серед усіх рівнів з контролем парності. Ця схема зберігання даних не отримала комерційного застосування, оскільки погано справляється з великою кількістю запитів.

Переваги:

  • досить проста реалізація;

  • корекція помилок "на льоту";

  • дуже висока швидкість передачі даних;

  • при збільшенні кількості дисків накладні витрати зменшуються.

Недоліки:

  • низька швидкість обробки запитів;

  • висока вартість;

  • велика надмірність.

RAID 3

Відмовостійкий дисковий масив з паралельною передачею даних і парність (Parallel Transfer Disks with Parity)

Відмовостійкий масив з паралельним введенням / висновком даних і диском контролю парності. Потік даних розбивається на порції на рівні байт (хоча можливо і на рівні біт) і записується одночасно на всі диски масиву, крім одного. Один диск призначений для зберігання контрольних сум, що обчислюються при записі даних. Поломка кожного з дисків масиву не призведе до втрати інформації.



У RAID 3 інформація розбивається на порції однакового розміру

Цей рівень має набагато меншу надмірність, ніж RAID 2. У другому рейде більшість дисків, що зберігають контрольну інформацію, потрібні для визначення несправного розряду. Як правило, RAID-контролери можуть отримати дані про помилку за допомогою механізмів відстеження випадкових збоїв. За рахунок розбиття даних на порції RAID 3 має високу продуктивність. Оскільки при кожній операції введення / виводу проводиться звернення практично до всіх дисках масиву, то одночасна обробка декількох запитів неможлива.

Цей рівень підходить для додатків з файлами великого об'єму і малою частотою звернень (в основному це сфера мультимедіа). Використання тільки одного диска для зберігання контрольної інформації пояснює той факт, що коефіцієнт використання дискового простору достатньо високий (як наслідок цього - відносно низька вартість). Для реалізації масиву потрібно не менше трьох вінчестерів.

Переваги:

  • відмова диска мало впливає на швидкість роботи масиву;

  • висока швидкість передачі даних;

  • високий коефіцієнт використання дискового простору.

Недоліки:

  • складність реалізації;

  • низька продуктивність при великій інтенсивності запити дата невеликого об'єму.

RAID 4

Відмовостійкий масив незалежних дисків із загальним диском парності (Independent Data Disks with Shared Parity Disk)

Цей масив дуже схожий на рівень RAID 3. Потік даних поділяється не на рівні байтів, а на рівні блоків інформації, кожен з яких записується на окремий диск. Після запису групи блоків обчислюється контрольна сума, яка записується на виділений для цього диск.


У RAID 4 потік даних розділяється на блоки

У RAID 4 можливе одночасне виконання декількох операцій читання. Цей масив підвищує продуктивність передачі файлів малого обсягу (за рахунок розпаралелювання операції зчитування). Але оскільки при записі повинна змінюватися контрольна сума на виділеному диску, одночасне виконання операцій неможливо (в наявності асиметричність операцій введення та виведення). Цей рівень має майже всі недоліки RAID 3 і не забезпечує переваги у швидкості при передачі даних великого обсягу. Схема зберігання розроблялася для додатків, в яких дані спочатку розбиті на невеликі блоки, тому немає необхідності розбивати їх додатково. Ця схема зберігання даних має невисоку вартість, але її реалізація досить складна, як і відновлення даних при збої.

Переваги:

  • висока швидкість передачі даних;

  • відмова диска мало впливає на швидкість роботи масиву;

  • високий коефіцієнт використання дискового простору.

Недоліки:

  • досить складна реалізація;

  • дуже низька продуктивність при запису даних;

  • складне відновлення даних.

RAID 5


Відмовостійкий масив незалежних дисків з розподіленою парність (Independent Data Disks with Distributed Parity Blocks)

Найпоширеніший рівень. Блоки даних і контрольні суми циклічно записуються на всі диски масиву, відсутня виділений диск для зберігання інформації про парності, немає асиметричності конфігурації дисків.

У разі RAID 5 всі диски масиву мають однаковий розмір - але один з них невидимий для операційної системи. Наприклад, якщо масив складається з п'яти дисків ємністю 10 Гб кожен, то фактично розмір масиву дорівнюватиме 40 Гб - 10 Гб відводиться на контрольні суми. У загальному випадку корисна ємність масиву з N дисків дорівнює сумарній ємності N-1 диска.



У RAID 5 відсутній виділений диск для зберігання інформації про парності

Найбільший недолік рівнів RAID від 2-го до 4-го - це наявність окремого диска (або дисків), що зберігає інформацію про парності. Швидкість виконання операцій зчитування досить висока, тому що не вимагає звернення до цього диску. Але при кожній операції запису на ньому змінюється інформація, тому схеми RAID 2-4 не дозволяють проводити паралельні операції запису. RAID 5 не має цього недоліку, тому що контрольні суми записуються на всі диски масиву, що робить можливим виконання декількох операцій читання або запису одночасно. RAID 5 має досить високу швидкість запису / читання і малу надмірність.

Переваги:

  • висока швидкість запису даних;

  • досить висока швидкість читання даних;

  • висока продуктивність при великій інтенсивності запитів читання / запису даних;

  • високий коефіцієнт використання дискового простору.

Недоліки:

  • низька швидкість читання / запису даних малого об'єму при поодиноких запитах;

  • досить складна реалізація;

  • складне відновлення даних.

RAID 6


Відмовостійкий масив незалежних дисків з двома незалежними розподіленими схемами парності (Independent Data Disks with Two Independent Distributed Parity Schemes)

RAID 6 - це відмовостійкий масив незалежних дисків з розподілом контрольних сум, обчислених двома незалежними способами. Цей рівень багато в чому схожий з RAID 5. Тільки в ньому використовується не один, а два незалежні схеми контролю парності, що дозволяє зберігати працездатність системи при одночасному виході з ладу двох накопичувачів. Для обчислення контрольних сум у RAID 6 використовується алгоритм, побудований на основі коду Ріда-Соломона (Reed-Solomon).



RAID 6 використовує два незалежні схеми контролю парності

Цей рівень має дуже високу відмовостійкість, більшу швидкість зчитування (дані зберігаються блоками, немає виділених дисків для зберігання контрольних сум). У той же час з-за великого обсягу контрольної інформації RAID 6 має низьку швидкість запису. Він дуже складний в реалізації, характеризується низьким коефіцієнтом використання дискового простору: для масиву з п'яти дисків він становить усього 60%, але з ростом числа дисків ситуація виправляється.

RAID 6 за багатьма характеристиками програє іншим рівням, тому на сьогодні не отримав комерційного застосування.

Переваги:

  • висока відмовостійкість;

  • досить висока швидкість обробки запитів;

Недоліки:

  • низька швидкість читання / запису даних малого об'єму при поодиноких запитах;

  • дуже складна реалізація;

  • складне відновлення даних;

  • низька швидкість запису даних.

RAID 7


Відмовостійкий масив, оптимізований для підвищення продуктивності (Optimized Asynchrony for High I / O Rates as well as High Data Transfer Rates)

На відміну від інших рівнів, RAID 7 не є відкритим індустріальним стандартом - це зареєстрована торгова марка компанії Storage Computer Corporation. Масив грунтується на концепціях, використаних у третьому та четвертому рівнях. Додано можливість кешування даних. До складу RAID 7 входить контролер з вбудованим мікропроцесором під керуванням операційної системи реального часу (real-time OS). Вона дозволяє обробляти всі запити на передачу даних асинхронно і незалежно.



RAID 7 - зареєстрована торгова марка компанії Storage Computer Corporation

Блок обчислення контрольних сум інтегрований з блоком буферизації; для зберігання інформації про парності використовується окремий диск, який може бути розміщений на будь-якому каналі. RAID 7 має високу швидкість передачі даних і обробки запитів, хорошу масштабованість. Найбільшим недоліком цього рівня є вартість його реалізації.

Переваги:

  • дуже висока швидкість передачі даних і висока швидкість обробки запитів (в 1,5 ... 6 разів вище інших стандартних рівнів RAID);

  • хороша масштабованість;

  • значно зросла (завдяки наявності кешу) швидкість читання даних невеликого обсягу;

  • відсутність необхідності в додатковій передачі даних для обчислення парності.

Недоліки:

  • власність однієї компанії;

  • складність реалізації;

  • дуже висока вартість на одиницю обсягу;

  • не може обслуговуватися користувачем;

  • необхідність використання блоку безперебійного живлення для запобігання втрати даних з кеш-пам'яті;

  • короткий гарантійний термін.


Комбіновані рівні

Крім базових рівнів RAID 0 - RAID 5, що описані в стандарті, існують комбіновані рівні RAID 1 0, RAID 3 0, RAID 5 0, RAID 1 5, які різні виробники інтерпретують кожен по-своєму.

- RAID 1 0 - це поєднання віддзеркалення і чергування (див. вище).

Нинішні контролери використовують цей режим за замовчуванням для RAID 1. Тобто, 1 диск основний, 2-й диск - дзеркало, причому читання проводиться з них по черзі, як для RAID 0. Власне, зараз можна вважати що RAID 1 і RAID 1 0 - це просто різне назва одного і того ж методу апаратного віддзеркалення дисків. Але не варто забувати, що повноцінний RAID 1 +0 повинен містити як мінімум 4 диска.

- RAID 5 0 - це чергування томів 5-го рівня. RAID 1 5 - RAID 5 з віддзеркалювати пар. І так далі.

Комбіновані рівні успадковують як переваги, так і недоліки своїх «батьків»: поява чергування в рівні RAID 5 0 анітрохи не додає йому надійності, але зате позитивно позначається на продуктивності. Рівень RAID 1 5, напевно, дуже надійний, але не найшвидший і, до того ж, вкрай неекономічний: корисна ємність томи менше половини сумарної ємності дисків ...

Варто відзначити, що кількість жорстких дисків в комбінованих масивах також зміниться. Наприклад для RAID 5 0 використовують 6 або 8 жорстких дисків, для RAID 1 0 - 4, 6 або 8.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 10 або що таке рівні RAID?


JBOD (Just a Bunch of Disks) - це просте об'єднання (spanning) жорстких дисків, яке рівнем RAID формально не є. Томом JBOD може бути масив з одного диска або об'єднання декількох дисків. Контролеру RAID для роботи з таким томом не вимагається проведення будь-яких обчислень. На нашій діаграмі диск JBOD служить як «ординара» або відправну точку - його значення надійності, продуктивності та вартості збігаються з відповідними показниками одиничного жорсткого диска.

RAID 0 ( "Striping") надмірності не має, а інформацію розподіляє відразу по всіх що входять в масив дисків у вигляді невеликих блоків ( «страйпов»). За рахунок цього істотно підвищується продуктивність, але страждає надійність. Як і у випадку JBOD, за свої гроші ми отримуємо 100% ємності диска.

Поясню, чому зменшується надійність зберігання даних на будь-якому складеному томі - тому що при виході з ладу будь-якого з вхідних в нього вінчестерів повністю і безповоротно пропадає вся інформація. Відповідно до теорії ймовірностей математично надійність томи RAID0 дорівнює добутку надійності складових його дисків, кожна з яких менше одиниці, тому сукупна надійність свідомо нижче надійності будь-якого диска.

Хороший рівень -- RAID 1 ( "Mirroring", «дзеркало»). Він має захист від виходу з ладу половини наявних апаратних засобів (в загальному випадку - одного з двох жорстких дисків), забезпечує прийнятну швидкість запису і виграш по швидкості читання за рахунок розпаралелювання запитів. Недолік полягає в тому, що доводиться виплачувати вартість двох жорстких дисків, отримуючи корисний об'єм одного жорсткого диска.

Спочатку передбачається, що жорсткий диск - річ надійна. Відповідно, ймовірність виходу з ладу одразу двох дисків дорівнює (за формулою) твору ймовірностей, тобто нижче на порядки! На жаль, реальне життя - не теорія! Два вінчестера беруться з однієї партії і працюють в однакових умовах, а при виході з ладу одного з дисків навантаження на решту збільшується, тому на практиці при виході з ладу одного з дисків слід терміново вживати заходів - знову відновлювати надмірність. Для цього з будь-яким рівнем RAID (крім нульового) рекомендують використовувати диски гарячого резерву HotSpare. Гідність такого підходу - підтримка постійної надійності. Недолік - ще більші витрати (тобто вартість 3-х вінчестерів для зберігання обсягу одного диска).

Дзеркало на багатьох дисках - це рівень RAID 10. При використанні такого рівня дзеркальні пари дисків шикуються у «ланцюжок», тому обсяг отриманого томи може перевищувати ємність одного жорсткого диска. Переваги і недоліки - такі ж, як і у рівня RAID1. Як і в інших випадках, рекомендується включати в масив диски гарячого резерву HotSpare з розрахунку один резервний на п'ять робітників.

RAID 5, Дійсно, самий популярний з рівнів - в першу чергу завдяки своїй економічності. Жертвуючи ради надмірності ємністю всього одного диска з масиву, ми отримуємо захист від виходу з ладу будь-якого з вінчестерів томи. На запис інформації на тому RAID5 витрачаються додаткові ресурси, тому що потрібні додаткові обчислення, зате при читанні (у порівнянні з окремою вінчестером) є виграш, тому що потоки даних з декількох накопичувачів масиву распараллеліваются.

Недоліки RAID5 виявляються при виході з ладу одного з дисків - весь тому переходить в критичний режим, всі операції запису і читання супроводжуються додатковими маніпуляціями, різко падає продуктивність, диски починають грітися. Якщо терміново не вжити заходів - можна втратити весь тому. Тому, (див. вище) з томом RAID5 слід обов'язково використовувати диск Hot Spare.

Крім базових рівнів RAID0 - RAID5, описаних у стандарті, існують комбіновані рівні RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, які різні виробники інтерпретують кожен по-своєму.

Суть таких комбінацій коротко полягає в наступному. RAID10 - це поєднання одинички і нулика (див. вище). RAID50 - це об'єднання з "0" томів 5-го рівня. RAID15 - «дзеркало» «п'ятірок». І так далі.

Таким чином, комбіновані рівні успадковують переваги (та недоліки) своїх «батьків». Так, поява «нулика» у рівні RAID 50 анітрохи не додає йому надійності, але зате позитивно позначається на продуктивності. Рівень RAID 15, Напевно, дуже надійний, але він не найшвидший і, до того ж, вкрай неекономічний (корисна ємність томи становить менше половини обсягу вихідного дискового масиву).

RAID 6 відрізняється від RAID 5 тим, що в кожному ряду даних (по-англійськи stripe) Має не один, а два блоку контрольних сум. Контрольні суми - «багатовимірні», тобто незалежні один від одного, тому навіть відмова двох дисків в масиві дозволяє зберегти вихідні дані. Обчислення контрольних сум за методом Ріда-Соломона вимагає більш інтенсивних в порівнянні з RAID5 обчислень, тому раніше шостий рівень практично не використовувався. Зараз він підтримується багатьма продуктами, тому що в них стали вибирати спеціальні мікросхеми, які виконують всі необхідні математичні операції.

Згідно з деякими дослідженнями, відновлення цілісності після відмови одного диска на томі RAID5, складеному з дисків SATA великого обсягу (400 і 500 гігабайт), в 5% випадків закінчується втратою даних. Іншими словами, в одному випадку з двадцяти під час регенерації масиву RAID5 на диск резерву Hot Spare можливий вихід з ладу другого диска ... Звідси рекомендації кращих RAIDоводов: 1) завжди робіть резервні копії; 2) використовуйте RAID6!

Нещодавно з'явилися нові рівні RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Буква "Е" в назві означає Enhanced. RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) комбінує mirroring і data striping. Ця суміш рівнів 0 і 1 влаштована таким чином. Дані в ряду розподіляються точь-в-точь так, як в RAID 0. Тобто ряд даних не має ніякої надмірності. Наступний ряд блоків даних копіює попередній із зсувом на один блок. Таким чином як і в стандартному режимі RAID 1 кожен блок даних має дзеркальну копію на одному з дисків, тому корисний об'єм масиву дорівнює половині сумарного обсягу що входять в масив жорстких дисків. Для роботи RAID 1E потрібне об'єднання трьох або більше дисків.

Мені дуже подобається рівень RAID1E. Для потужної графічної робочої станції або навіть для домашнього комп'ютера - оптимальний вибір! Він має всі переваги нульового і першого рівнів - відмінна швидкість і висока надійність.

Перейдемо тепер до рівня RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Це те ж саме що і RAID5, тільки з вбудованим в масив резервним диском spare drive. Це вбудовування проводиться таким чином: на всіх дисках масиву залишається вільним 1 / N частину простору, що при відмові одного з дисків використовується як гарячого резерву. За рахунок цього RAID5E демонструє поряд з надійністю кращу продуктивність, тому що читання / запис проводиться паралельно з більшого числа накопичувачів одночасно і spare drive не простоює, як у RAID5. Очевидно, що входить у тому резервний диск не можна ділити з іншими томами (dedicated vs. Shared). Том RAID 5E будується мінімум на чотирьох фізичних дисках. Корисний об'єм логічного тому обчислюється за формулою N-2.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) подібний до рівня RAID level-5E, але він має більш ефективний розподіл spare drive і, як наслідок, - більш швидке час відновлення. Як і рівень RAID5E, цей рівень RAID розподіляє в рядах блоки даних і контрольних сум. Але він також розподіляє і вільні блоки spare drive, а не просто залишає під ці цілі частину обсягу диска. Це дозволяє зменшити час, необхідний на реконструкцію цілісності томи RAID5EE. Вхідний у тому резервний диск не можна ділити з іншими томами - як і в попередньому випадку. Том RAID 5EE будується мінімум на чотирьох фізичних дисках. Корисний об'єм логічного тому обчислюється за формулою N-2.

Як не дивно, ніяких згадок про рівень RAID 6E на просторах Інтернету я не знайшов - поки що такий рівень ніким з виробників не пропонується і навіть не анонсується. Адже рівень RAID6E (або RAID6EE?) Можна запропонувати за тим же принципом, що і попередній. Диск HotSpare обов'язково повинен супроводжувати будь-який тому RAID, в тому числі і RAID 6. Звичайно, ми не втратимо інформацію при виході з ладу одного або двох дисків, але почати регенерацію цілісності масиву вкрай важливо якомога раніше, щоб швидше вивести систему з «критичного» режиму. Оскільки необхідність диска Hot Spare для нас не підлягає сумніву, логічним було б піти далі і «розмазати» його з того так, як це зроблено в RAID 5EE, щоб отримати переваги від використання більшого кількості дисків (краща швидкість на читанні-запису й більш швидке відновлення цілісності).

Рівні RAID в «числах».


У таблицю я зібрав деякі важливі параметри майже всіх рівнів RАID, щоб можна було порівняти їх між собою і чіткіше зрозуміти їх суть.

Рівень~~~~~~

Надлишковість

Використання ємності дисків

Продуктивність читання

Продуктивність запису

Вбудованийний диск резерву

Мін. Кількість дисків

Максимальна кількість дисків

RAID 0

немає

100%

Відм

Відм

немає

1

16

RAID 1

+

50%

Добра +

Добра +

немає

2

2

RAID 10

+

50%

Добра +

Добра +

немає

4

16

RAID 1E

+

50%

Добра +

Добра +

немає

3

16

RAID 5

+

67-94%

Відм

Добра

немає

3

16

RAID 5E

+

50-88%

Відм

Добра

+

4

16

RAID 5EE

+

50-88%

Відм

Добра

+

4

16

RAID 6

+

50-88%

Відм

Добра

немає

4

16

RAID 00

немає

100%

Відм

Отл

немає

2

60

RAID 1E0

+

50%

Добра +

Добра +

немає

6

60

RAID 50

+

67-94%

Відм

Добра

немає

6

60

RAID 15

+

33-48%

Відм

Добра

немає

6

60

Всі «дзеркальні» рівні - RAID 1, 1 0, 10, 1E, 1E0.


Давайте ще раз спробуємо досконально розібратися, чим же розрізняються ці рівні?

RAID 1. Це - класичне «дзеркало». Два (і тільки два!) Жорсткі диски працюють як одна, будучи повною копією один одного. Вихід з ладу будь-якого з цих двох дисків не призводить до втрати ваших даних, тому що контролер продовжує роботу з рештою диском. RAID1 в цифрах: дворазова надмірність, дворазова надійність, дворазова вартість. Продуктивність на запис еквівалентна продуктивності однієї жорсткого диска. Продуктивність читання вище, тому що контролер може розподіляти операції читання між двома дисками.

RAID 10. Суть цього рівня в тому, що диски масиву об'єднуються парами в «дзеркала» (RAID 1), а потім всі ці дзеркальні пари в свою чергу об'єднуються в загальний масив з чергуванням (RAID 0). Саме тому його іноді позначають як RAID 1 +0. Важливий момент - в RAID 10 можна об'єднати тільки парна кількість дисків (мінімум - 4, максимум - 16). Позитивні якості: від "дзеркала" успадковується надійність, від «нуля» - продуктивність як на читання, так і на запис.

RAID 1Е. Буква "E" у назві означає "Enhanced", тобто "поліпшений". Принцип цього поліпшення наступний: дані блоками "чергуються" ( "striped") на всі диски масиву, а потім ще раз "чергуються" із зсувом на один диск. У RAID 1E можна об'єднувати від трьох до 16 дисків. Надійність відповідає показникам "десятки", а продуктивність за рахунок більшого "чергування" стає трохи краще.

RAID 1Е0. Цей рівень реалізується так: ми створюємо "нульової" масив з масивів RAID1E. Отже, загальна кількість дисків повинно бути кратно трьом: мінімум три і максимум - шістдесят! Перевага у швидкості при цьому ми навряд чи отримаємо, а складність реалізації може несприятливо позначитися на надійності. Головне достоїнство - можливість об'єднати в один масив дуже велика (до 60) кількість дисків.

Подібність усіх рівнів RAID 1X полягає в їх показниках надмірності: заради реалізації надійності жертвують рівно 50% сумарної ємності дисків масиву.







Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації