Raid 1 opis. Poređenje standardnih nivoa. Šta je RAID niz
Danas ćemo pričati o RAID nizovi. Hajde da shvatimo šta je to, zašto nam je potrebno, kakav je i kako svu tu veličanstvenost iskoristiti u praksi.
Dakle, redom: šta je RAID niz ili jednostavno RAID? Ova skraćenica znači "redundantni niz nezavisnih diskova" ili "redundantni (rezervni) niz nezavisnih diskova". Jednostavno rečeno, RAID niz ovo je kolekcija fizičkih diskova kombinovanih u jedan logički disk.
Obično se dešava obrnuto - unutra sistemska jedinica instaliran je jedan fizički disk koji dijelimo na nekoliko logičkih. Ovdje je situacija suprotna - donekle tvrdi diskovi prvo se kombinuju u jedno, a zatim se operativni sistem percipira kao jedan. One. OS čvrsto vjeruje da fizički ima samo jedan disk.
RAID nizovi Postoje hardver i softver.
Hardver RAID nizovi kreiraju se prije pokretanja OS-a putem specijalnih uslužnih programa, ožičen u RAID kontroler- nešto kao BIOS. Kao rezultat stvaranja takvih RAID niz već u fazi instalacije OS-a, distribucijski komplet "vidi" jedan disk.
Softver RAID nizovi kreiran od strane OS alata. One. tokom utovara operativni sistem"razumije" da ima nekoliko fizičkih diskova i tek nakon što se OS pokrene, prođe softver diskovi se kombinuju u nizove. Naravno, sam operativni sistem se ne nalazi na RAID niz, budući da je instaliran prije nego što je kreiran.
"Zašto je sve ovo potrebno?" - pitate? Odgovor je: povećati brzinu čitanja/pisanja podataka i/ili povećati toleranciju grešaka i sigurnost.
„Kako RAID niz može povećati brzinu ili osigurati podatke?" - da biste odgovorili na ovo pitanje, razmotrite glavne vrste RAID nizovi, kako nastaju i šta kao rezultat daje.
RAID-0. Nazivaju se i "pruga" ili "traka". Dva ili više tvrdih diskova se kombinuju u jedan uzastopnim spajanjem i zbrajanjem volumena. One. ako uzmemo dva diska od 500 GB i napravimo ih RAID-0, operativni sistem će ovo shvatiti kao jedan terabajtni disk. Istovremeno, brzina čitanja/pisanja ovog niza će biti dvostruko veća od one na jednom disku, jer, na primjer, ako je baza podataka fizički smještena na ovaj način na dva diska, jedan korisnik može čitati podatke s jednog diska. , a drugi korisnik može istovremeno pisati na drugi disk. Dok je u slučaju lokacije baze podataka na jednom disku, HDD zadataka čitanja/pisanja različitih korisnika izvršiće se sekvencijalno. RAID-0će omogućiti paralelno čitanje/pisanje. Kao posljedica toga, više diskova u nizu RAID-0, što brže radi sam niz. Ovisnost je direktno proporcionalna - brzina se povećava N puta, gdje je N broj diskova u nizu.
U nizu RAID-0 postoji samo jedan nedostatak koji nadmašuje sve prednosti njegove upotrebe - potpuni nedostatak tolerancije grešaka. Ako jedan od fizičkih diskova niza umre, cijeli niz umire. Postoji stari vic o ovome: „Šta znači '0' u naslovu? RAID-0? - količina informacija obnovljena nakon smrti niza!"
RAID-1. Nazivaju se i "ogledalo" ili "ogledalo". Dva ili više tvrdih diskova se kombinuju u jedan paralelnim spajanjem. One. ako uzmemo dva diska od 500 GB i napravimo ih RAID-1, operativni sistem će ovo shvatiti kao jedan disk od 500 GB. U ovom slučaju, brzina čitanja/pisanja ovog niza će biti ista kao i brzina jednog diska, pošto se informacije čitaju/zapisuju na oba diska istovremeno. RAID-1 ne daje dobitak u brzini, ali pruža veću toleranciju grešaka, jer u slučaju smrti jednog od tvrdih diskova uvijek postoji potpuni duplikat informacija koji se nalazi na drugom disku. Mora se imati na umu da je tolerancija grešaka obezbeđena samo u slučaju smrti jednog od diskova niza. Ako su podaci namjerno izbrisani, brišu se sa svih diskova niza istovremeno!
RAID-5. Više sigurna opcija RAID-0. Zapremina niza se izračunava pomoću formule (N - 1) * Veličina diska RAID-5 sa tri diska od 500 GB, dobijamo niz od 1 terabajta. Suština niza RAID-5 je da se nekoliko diskova kombinuje u RAID-0, a poslednji disk pohranjuje takozvanu „kontrolnu sumu“ - servisnu informaciju namenjenu vraćanju jednog od diskova niza u slučaju njegove smrti. Brzina pisanja niza RAID-5 nešto niže, jer se vrijeme troši na izračunavanje i zapisivanje kontrolne sume na poseban disk, ali je brzina čitanja ista kao u RAID-0.
Ako jedan od diskova niza RAID-5 umire, brzina čitanja/pisanja naglo pada, budući da su sve operacije praćene dodatnim manipulacijama. Zapravo RAID-5 pretvara u RAID-0 i ako se oporavak ne vodi na vrijeme RAID niz postoji značajan rizik od potpunog gubitka podataka.
Sa nizom RAID-5 Možete koristiti takozvani rezervni disk, tj. rezervni. Tokom stabilnog rada RAID niz Ovaj disk je neaktivan i ne koristi se. Međutim, u slučaju kritične situacije, restauracija RAID niz pokreće se automatski - informacije sa oštećenog se vraćaju na rezervni disk pomoću kontrolnih suma koje se nalaze na zasebnom disku.
RAID-5 kreira se sa najmanje tri diska i čuva od pojedinačnih grešaka. U slučaju istovremene pojave različitih grešaka na različitim diskovima RAID-5 ne štedi.
RAID-6- je poboljšana verzija RAID-5. Suština je ista, samo za kontrolne sume se ne koristi jedan, već dva diska, a kontrolne sume se izračunavaju različitim algoritmima, što značajno povećava toleranciju na greške svega RAID niz općenito. RAID-6 sastavljeno od najmanje četiri diska. Formula za izračunavanje volumena niza izgleda ovako (N - 2) * Veličina diska, gdje je N broj diskova u nizu, a DiskSize je veličina svakog diska. One. prilikom stvaranja RAID-6 sa pet diskova od 500 GB dobijamo niz od 1,5 terabajta.
Brzina pisanja RAID-6 niži od RAID-5 za oko 10-15%, što je zbog dodatnog vremena utrošenog na izračunavanje i pisanje kontrolnih suma.
RAID-10- također se ponekad naziva RAID 0+1 ili RAID 1+0. To je simbioza RAID-0 i RAID-1. Niz se sastoji od najmanje četiri diska: na prvom RAID-0 kanalu, na drugom RAID-0 radi povećanja brzine čitanja/pisanja, i između njih u RAID-1 ogledalu radi povećanja tolerancije grešaka. dakle, RAID-10 kombinuje prednosti prve dvije opcije - brzu i otpornu na greške.
RAID-50- slično tome, RAID-10 je simbioza RAID-0 i RAID-5 - u stvari, RAID-5 je izgrađen, samo što njegovi sastavni elementi nisu nezavisni tvrdi diskovi, a nizovi su RAID-0. dakle, RAID-50 daje vrlo dobru brzinu čitanja/pisanja i sadrži stabilnost i pouzdanost RAID-5.
RAID-60- ista ideja: zapravo imamo RAID-6, sastavljen od nekoliko RAID-0 nizova.
Postoje i drugi kombinovani nizovi RAID 5+1 I RAID 6+1- izgledaju kao RAID-50 I RAID-60 jedina razlika je u tome što osnovni elementi niza nisu RAID-0 trake, već RAID-1 ogledala.
Kako razumete kombinovane RAID nizove: RAID-10, RAID-50, RAID-60 i opcije RAID X+1 su direktni potomci osnovnih tipova nizova RAID-0, RAID-1, RAID-5 I RAID-6 i služe samo za povećanje brzine čitanja/pisanja ili povećanje tolerancije grešaka, dok nose funkcionalnost osnovnih, roditeljskih tipova RAID nizovi.
Ako pređemo na praksu i govorimo o upotrebi određenih RAID nizovi u životu je logika prilično jednostavna:
RAID-0 Mi ga uopšte ne koristimo u čistom obliku;
RAID-1 Koristimo ga tamo gdje brzina čitanja/pisanja nije posebno važna, ali je važna tolerancija grešaka - na primjer, uključeno RAID-1 Dobro je instalirati operativne sisteme. U ovom slučaju, nitko osim OS-a ne pristupa diskovima, brzina samih tvrdih diskova je sasvim dovoljna za rad, osigurana je tolerancija grešaka;
RAID-5 Instaliramo ga tamo gdje je potrebna brzina i tolerancija grešaka, ali nema dovoljno novca za kupovinu više tvrdih diskova ili postoji potreba za obnavljanjem nizova u slučaju oštećenja bez prekida rada - tu će nam pomoći rezervni rezervni diskovi. Zajednička aplikacija RAID-5- pohrana podataka;
RAID-6 koristi se tamo gdje je jednostavno zastrašujuće ili postoji stvarna prijetnja smrti nekoliko diskova u nizu odjednom. U praksi je to prilično rijetko, uglavnom među paranoičnim osobama;
RAID-10- koristi se tamo gdje je potrebno raditi brzo i pouzdano. Također glavni smjer za upotrebu RAID-10 su serveri datoteka i serveri baza podataka.
Opet, ako dodatno pojednostavimo, dolazimo do zaključka da je tamo gdje nema velikog i obimnog rada sa fajlovima sasvim dovoljno RAID-1- operativni sistem, AD, TS, mail, proxy, itd. Gdje je potreban ozbiljan rad sa fajlovima: RAID-5 ili RAID-10.
Idealno rešenje za server baze podataka je mašina sa šest fizičkih diskova, od kojih su dva kombinovana u ogledalo RAID-1 i na njega je instaliran OS, a preostala četiri se kombinuju u RAID-10 za brzu i pouzdanu obradu podataka.
Ako nakon čitanja svega navedenog odlučite da ga instalirate na svoje servere RAID nizovi, ali ne znate kako to učiniti i odakle početi - kontaktirajte nas! - pomoći ćemo vam da odaberete potrebnu opremu, kao i izvršimo instalacijske radove za implementaciju RAID nizovi.
Sve moderne matične ploče su opremljene integrisanim RAID kontrolerom, a vrhunski modeli imaju čak i nekoliko integrisanih RAID kontrolera. U kojoj mjeri su integrirani RAID kontroleri traženi od strane kućnih korisnika, posebno je pitanje. U svakom slučaju, moderno matična ploča pruža korisniku mogućnost kreiranja RAID niza od nekoliko diskova. Međutim, ne zna svaki kućni korisnik kako da kreira RAID niz, koji nivo niza da odabere i generalno nema pojma o prednostima i nedostacima korišćenja RAID nizova.
U ovom članku daćemo kratke preporuke za kreiranje RAID nizova na kućnim računarima i na konkretnom primeru demonstrirati kako možete samostalno testirati performanse RAID niza.
Istorija stvaranja
Termin “RAID niz” se prvi put pojavio 1987. godine, kada su američki istraživači Patterson, Gibson i Katz sa Univerziteta Berkeley u Kaliforniji u svom članku “Slučaj za redundantne nizove jeftinih diskova, RAID” opisali kako na ovaj način možete kombinirati nekoliko jeftine hard diskove u jedan logički uređaj tako da se rezultirajući kapacitet i performanse sistema povećaju, a kvar pojedinačnih diskova ne dovodi do kvara čitavog sistema.
Prošlo je više od 20 godina od objavljivanja ovog članka, ali tehnologija izgradnje RAID nizova nije izgubila na aktuelnosti ni danas. Jedina stvar koja se od tada promijenila je dekodiranje RAID akronima. Činjenica je da u početku RAID nizovi uopće nisu bili izgrađeni na jeftinim diskovima, pa je riječ Inexpensive (jeftin) promijenjena u Independent (nezavisno), što je više bilo istinito.
Princip rada
Dakle, RAID je redundantni niz nezavisnih diskova (Redundant Arrays of Independent Discs), koji ima zadatak da osigura toleranciju grešaka i poveća performanse. Tolerancija grešaka se postiže redundantnošću. Odnosno, dio kapaciteta diskovnog prostora se dodjeljuje za službene svrhe, postajući nedostupan korisniku.
Povećane performanse diskovnog podsistema osigurava se istovremenim radom više diskova, i u tom smislu, što je više diskova u nizu (do određene granice), to bolje.
Zajednički rad diskova u nizu može se organizirati pomoću paralelnog ili nezavisnog pristupa. Sa paralelnim pristupom, prostor na disku je podijeljen na blokove (trake) za snimanje podataka. Slično, informacije koje treba zapisati na disk se dijele na iste blokove. Prilikom pisanja, pojedinačni blokovi se upisuju na različite diskove, a više blokova se istovremeno upisuje na različite diskove, što dovodi do povećanja performansi u operacijama pisanja. Potrebne informacije se takođe čitaju u odvojenim blokovima istovremeno sa više diskova, što takođe povećava performanse proporcionalno broju diskova u nizu.
Treba napomenuti da se model paralelnog pristupa implementira samo ako je veličina zahtjeva za upisivanje podataka veća od veličine samog bloka. Inače, paralelno snimanje nekoliko blokova je gotovo nemoguće. Zamislimo situaciju u kojoj je veličina pojedinačnog bloka 8 KB, a veličina zahtjeva za pisanje podataka 64 KB. U ovom slučaju, izvorne informacije se izrezuju u osam blokova od 8 KB svaki. Ako imate niz od četiri diska, možete pisati četiri bloka, ili 32 KB, odjednom. Očigledno je da će u razmatranom primjeru brzine pisanja i čitanja biti četiri puta veće nego kada se koristi jedan disk. Ovo vrijedi samo za idealnu situaciju, ali veličina zahtjeva nije uvijek višekratnik veličine bloka i broja diskova u nizu.
Ako je veličina snimljenih podataka manja od veličine bloka, tada se implementira suštinski drugačiji model - nezavisni pristup. Štaviše, ovaj model se može koristiti i kada je veličina podataka koji se upisuju veća od veličine jednog bloka. Sa nezavisnim pristupom, svi podaci iz jednog zahtjeva se zapisuju na poseban disk, odnosno situacija je identična kao u radu s jednim diskom. Prednost modela nezavisnog pristupa je u tome što ako nekoliko zahteva za pisanje (čitanje) stigne istovremeno, svi će se izvršavati na odvojenim diskovima nezavisno jedan od drugog. Ova situacija je tipična, na primjer, za servere.
U skladu sa razne vrste pristup postoji i različite vrste RAID nizovi, koji se obično karakterišu RAID nivoima. Pored vrste pristupa, nivoi RAID-a se razlikuju po načinu na koji prihvataju i generišu suvišne informacije. Suvišne informacije mogu se ili smjestiti na namjenski disk ili distribuirati među svim diskovima. Postoji mnogo načina za generiranje ovih informacija. Najjednostavniji od njih je potpuno dupliciranje (100 posto redundancija) ili zrcaljenje. Osim toga, koriste se kodovi za ispravljanje grešaka, kao i paritetni proračuni.
RAID nivoi
Trenutno postoji nekoliko RAID nivoa koji se mogu smatrati standardizovanim - to su RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 i RAID 6.
Koriste se i različite kombinacije RAID nivoa, što vam omogućava da kombinujete njihove prednosti. Obično je ovo kombinacija neke vrste nivoa otpornosti na greške i nultog nivoa koji se koristi za poboljšanje performansi (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).
Imajte na umu da svi moderni RAID kontroleri podržavaju JBOD (Just a Bench Of Disks) funkciju, koja nije namijenjena kreiranju nizova - ona pruža mogućnost povezivanja pojedinačnih diskova na RAID kontroler.
Treba napomenuti da RAID kontroleri integrisani na matične ploče za kućne računare ne podržavaju sve RAID nivoe. RAID kontroleri sa dva porta podržavaju samo nivoe 0 i 1, dok RAID kontroleri sa više portova (na primer, 6-portni RAID kontroler integrisan u južni most ICH9R/ICH10R čipseta) takođe podržavaju nivoe 10 i 5.
Osim toga, ako govorimo o matičnim pločama baziranim na Intel čipsetima, one također implementiraju Intel Matrix RAID funkciju, koja vam omogućava da kreirate tvrdi diskovi x istovremeno RAID matrice na nekoliko nivoa, dodeljujući deo prostora na disku za svaku od njih.
RAID 0
RAID nivo 0, strogo govoreći, nije redundantni niz i, shodno tome, ne pruža pouzdano skladištenje podataka. Ipak ovom nivou aktivno se koristi u slučajevima kada je potrebno osigurati visoke performanse diskovnog podsistema. Prilikom kreiranja niza RAID nivoa 0, informacije se dijele na blokove (ponekad se ti blokovi nazivaju trakama), koji se zapisuju na odvojene diskove, odnosno kreira se sistem s paralelnim pristupom (ako, naravno, veličina bloka to dozvoljava ). Dozvoljavajući istovremeni I/O sa više diskova, RAID 0 obezbeđuje najbrže brzine prenosa podataka i maksimalnu efikasnost prostora na disku jer nije potreban prostor za skladištenje za kontrolne sume. Implementacija ovog nivoa je vrlo jednostavna. RAID 0 se uglavnom koristi u područjima gdje je potreban brz prijenos velikih količina podataka.
RAID 1 (zrcaljeni disk)
RAID Level 1 je niz od dva diska sa 100 posto redundancijom. Odnosno, podaci su jednostavno potpuno duplirani (zrcaljeni), zbog čega se postiže vrlo visok nivo pouzdanosti (kao i troškova). Imajte na umu da za implementaciju razine 1 nije potrebno prvo particionirati diskove i podatke u blokove. U najjednostavnijem slučaju, dva diska sadrže iste informacije i jedan su logički disk. Ako jedan disk pokvari, njegove funkcije obavlja drugi (što je apsolutno transparentno za korisnika). Vraćanje niza vrši se jednostavnim kopiranjem. Osim toga, ovaj nivo udvostručuje brzinu čitanja informacija, jer se ova operacija može izvršiti istovremeno sa dva diska. Ova vrsta šeme skladištenja informacija koristi se uglavnom u slučajevima kada su troškovi bezbednosti podataka mnogo veći od troškova implementacije sistema za skladištenje podataka.
RAID 5
RAID 5 je diskovni niz otporan na greške sa distribuiranim skladištem kontrolne sume. Prilikom snimanja, tok podataka se dijeli na blokove (trake) na nivou bajtova i istovremeno se upisuje na sve diskove niza cikličkim redoslijedom.
Pretpostavimo da niz sadrži n diskove i veličinu trake d. Za svaku porciju n–1 trake, izračunava se kontrolni zbir str.
Stripe d 1 snimljeno na prvom disku, traka d 2- na drugom i tako dalje do trake dn–1, koji je napisan na ( n–1)-ti disk. Sljedeće dalje n- upisuje se kontrolni zbroj diska p n, a proces se ciklički ponavlja od prvog diska na kojem je traka upisana d n.
Proces snimanja (n–1) pruge i njihov kontrolni zbir se proizvode istovremeno za sve n diskovi.
Kontrolna suma se izračunava korištenjem operacije isključivanja ili XOR koja se primjenjuje na blokove podataka koji se upisuju. Dakle, ako postoji n tvrdi diskovi, d- blok podataka (traka), tada se kontrolni zbroj izračunava pomoću sljedeće formule:
pn=d1 d 2 ... d 1–1.
Ako neki disk pokvari, podaci na njemu se mogu vratiti pomoću kontrolnih podataka i podataka preostalih na radnim diskovima.
Kao ilustraciju, razmotrite blokove od četiri bita. Neka postoji samo pet diskova za pohranjivanje podataka i snimanje kontrolnih suma. Ako postoji niz bitova 1101 0011 1100 1011, podijeljen u blokove od četiri bita, tada je za izračunavanje kontrolne sume potrebno izvršiti sljedeću operaciju po bitu:
1101 0011 1100 1011 = 1001.
Dakle, kontrolni zbroj zapisan na peti disk je 1001.
Ako jedan od diskova, na primjer četvrti, pokvari, onda blok d 4= 1100 neće biti dostupno prilikom čitanja. Međutim, njegova se vrijednost može lako vratiti pomoću kontrolne sume i vrijednosti preostalih blokova koristeći istu operaciju „isključivo ILI“:
d4 = d1 d 2d 4p5.
U našem primjeru dobijamo:
d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.
U slučaju RAID-a 5, svi diskovi u nizu su iste veličine, ali ukupan kapacitet diskovnog podsistema koji je dostupan za pisanje postaje tačno jedan disk manji. Na primjer, ako je pet diskova veličine 100 GB, tada je stvarna veličina niza 400 GB jer je 100 GB dodijeljeno za kontrolne informacije.
RAID 5 može biti izgrađen na tri ili više tvrdih diskova. Kako se broj tvrdih diskova u nizu povećava, njegova redundantnost se smanjuje.
RAID 5 ima nezavisnu arhitekturu pristupa, koja omogućava da se višestruko čitanje ili upisivanje izvodi istovremeno.
RAID 10
RAID nivo 10 je kombinacija nivoa 0 i 1. Minimalni uslov za ovaj nivo su četiri diska. U RAID 10 nizu od četiri diska, oni se kombinuju u parovima u nizove nivoa 0, a oba ova niza kao logička disk jedinica se kombinuju u niz nivoa 1. Drugi pristup je takođe moguć: u početku se diskovi kombinuju u zrcaljene nizove nivo 1, a zatim logičke pogone na osnovu ovih nizova - u niz nivoa 0.
Intel Matrix RAID
Razmatrani RAID nizovi nivoa 5 i 1 rijetko se koriste kod kuće, što je prvenstveno zbog visoke cijene takvih rješenja. Najčešće se za kućne računare koristi niz nivoa 0 na dva diska. Kao što smo već napomenuli, RAID nivo 0 ne pruža bezbedno skladištenje podataka, pa su krajnji korisnici suočeni sa izborom: kreirati brz, ali nepouzdan RAID nivo 0 niz ili, udvostručujući cenu prostora na disku, RAID- niz nivoa 1 koji obezbeđuje pouzdano skladištenje podataka, ali ne pruža značajne prednosti performansi.
Kako bi riješio ovaj težak problem, Intel je razvio Intel Matrix Storage tehnologiju, koja kombinuje prednosti Tier 0 i Tier 1 nizova na samo dva fizička diska. A da bi se naglasilo da u ovom slučaju ne govorimo samo o RAID polju, već o nizu koji kombinuje i fizičke i logičke diskove, u nazivu tehnologije se umesto reči „niz“ koristi reč „matrica“. ”.
Dakle, šta je RAID matrica sa dva diska koja koristi Intel Matrix Storage tehnologiju? Osnovna ideja je da ukoliko sistem ima nekoliko hard diskova i matičnu ploču sa Intel čipsetom koji podržava Intel Matrix Storage tehnologiju, moguće je podeliti prostor na disku na nekoliko delova od kojih će svaki funkcionisati kao zaseban RAID niz.
Pogledajmo jednostavan primjer RAID matrice koja se sastoji od dva diska od 120 GB svaki. Svaki od diskova može se podijeliti na dva logička diska, na primjer 40 i 80 GB. Zatim, dva logička diska iste veličine (na primjer, 40 GB svaki) mogu se kombinirati u matricu RAID razine 1, a preostali logički pogoni u matricu RAID razine 0.
U principu, koristeći dva fizička diska, takođe je moguće kreirati samo jednu ili dve RAID matrice nivoa 0, ali je nemoguće dobiti samo matrice nivoa 1. Odnosno, ako sistem ima samo dva diska, onda Intel tehnologija Matrix Storage vam omogućava da kreirate sledeće vrste RAID matrica:
- jedna matrica nivoa 0;
- dvije matrice nivoa 0;
- matrica nivoa 0 i matrica nivoa 1.
Ako sistem ima tri čvrsta diska, mogu se kreirati sljedeće vrste RAID matrica:
- jedna matrica nivoa 0;
- jedna matrica nivoa 5;
- dvije matrice nivoa 0;
- dvije matrice nivoa 5;
- matrica nivoa 0 i matrica nivoa 5.
Ako sistem ima četiri hard diska, onda je dodatno moguće kreirati RAID matricu nivoa 10, kao i kombinacije nivoa 10 i nivoa 0 ili 5.
Od teorije do prakse
Ako govorimo o kućnim računarima, najpopularniji i najpopularniji su RAID nizovi nivoa 0 i 1. Upotreba RAID nizova od tri ili više diskova u kućnim računarima je prilično izuzetak od pravila. To je zbog činjenice da, s jedne strane, cijena RAID nizova raste proporcionalno broju diskova uključenih u njega, as druge strane, za kućne računare, kapacitet diskovnog niza je od primarne važnosti. , a ne njegove performanse i pouzdanost.
Stoga ćemo u budućnosti razmatrati RAID nivoe 0 i 1 na osnovu samo dva diska. Cilj našeg istraživanja će biti upoređivanje performansi i funkcionalnosti RAID nizova nivoa 0 i 1, kreiranih na bazi nekoliko integrisanih RAID kontrolera, kao i proučavanje zavisnosti karakteristika brzine RAID niza od trake. veličina.
Činjenica je da iako teoretski, kada se koristi niz RAID nivoa 0, brzina čitanja i pisanja bi se trebala udvostručiti, u praksi je povećanje karakteristika brzine mnogo manje skromno i varira za različite RAID kontrolere. Isto važi i za RAID nivo 1 niz: uprkos činjenici da bi teoretski brzina čitanja trebalo da se udvostruči, u praksi to nije tako glatko.
Za naše uporedno testiranje RAID kontrolera koristili smo Gigabyte GA-EX58A-UD7 matičnu ploču. Ova ploča je zasnovana na Intel čipset X58 Express sa ICH10R južnim mostom, koji ima integrisani RAID kontroler za šest SATA II portova, koji podržava organizaciju RAID nizova nivoa 0, 1, 10 i 5 sa Intel Matrix RAID funkcijom. Pored toga, Gigabyte GA-EX58A-UD7 ploča integriše GIGABYTE SATA2 RAID kontroler, koji ima dva SATA II porta sa mogućnošću organizovanja RAID nizova nivoa 0, 1 i JBOD.
Takođe na ploči GA-EX58A-UD7 je integrisan SATA III kontroler Marvell 9128, na osnovu kojeg su implementirana dva SATA III porta sa mogućnošću organizovanja RAID nizova nivoa 0, 1 i JBOD.
Tako Gigabyte GA-EX58A-UD7 ploča ima tri odvojena RAID kontrolera, na osnovu kojih možete kreirati RAID nizove nivoa 0 i 1 i međusobno ih upoređivati. Podsjetimo, SATA III standard je unazad kompatibilan sa SATA II standardom, stoga, na osnovu Marvell 9128 kontrolera, koji podržava pogone sa SATA III sučeljem, možete kreirati i RAID nizove koristeći diskove sa SATA II interfejsom.
Stalak za testiranje imao je sledeću konfiguraciju:
- procesor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
- matična ploča - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
- BIOS verzija - F2a;
- tvrdi diskovi - dva Western Digital WD1002FBYS disk jedinice, jedan Western Digital WD3200AAKS disk;
- integrisani RAID kontroleri:
- ICH10R,
- GIGABYTE SATA2,
- Marvell 9128;
- memorija - DDR3-1066;
- kapacitet memorije - 3 GB (tri modula od 1024 MB svaki);
- režim rada memorije - DDR3-1333, trokanalni režim rada;
- video kartica - Gigabyte GeForce GTS295;
- napajanje - Tagan 1300W.
Testiranje je obavljeno pod kontrolom operativnog sistema Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit). Operativni sistem je instaliran na Western Digital WD3200AAKS drajv, koji je bio povezan na port SATA II kontrolera integrisanog u ICH10R južni most. RAID niz je sastavljen na dva WD1002FBYS drajva sa SATA II interfejsom.
Za merenje karakteristika brzine kreiranih RAID nizova koristili smo uslužni program IOmeter, koji je industrijski standard za merenje performansi disk sistema.
IOmeter uslužni program
Budući da smo ovaj članak zamišljeni kao svojevrsni korisnički vodič za kreiranje i testiranje RAID nizova, logično bi bilo početi s opisom uslužnog programa IOmeter (Input/Output meter), koji je, kao što smo već napomenuli, svojevrsni industrijski standard za mjerenje performansi disk sistema. Ovaj uslužni program je besplatan i može se preuzeti sa http://www.iometer.org.
Uslužni program IOmeter je sintetički test i omogućava vam rad s tvrdim diskovima koji nisu particionirani na logičke particije, tako da možete testirati diskove bez obzira na strukturu fajla i smanjiti uticaj operativnog sistema na nulu.
Prilikom testiranja moguće je kreirati određeni model pristupa, ili „uzorak“, koji vam omogućava da odredite izvršavanje određenih operacija od strane čvrstog diska. U slučaju stvaranja specifičan model pristup je dozvoljen za promjenu sljedećih parametara:
- veličina zahtjeva za prijenos podataka;
- slučajna/sekvencijalna distribucija (u%);
- distribucija operacija čitanja/pisanja (u%);
- Broj pojedinačnih I/O operacija koje se izvode paralelno.
Uslužni program IOmeter ne zahtijeva instalaciju na računaru i sastoji se od dva dijela: samog IOmeter i Dynamo.
IOmeter je nadzorni dio programa koji je definiran od strane korisnika grafički interfejs, što vam omogućava da izvršite sva potrebna podešavanja. Dinamo je generator opterećenja koji nema interfejs. Svaki put kada pokrenete IOmeter.exe, automatski se pokreće generator opterećenja Dynamo.exe.
Da biste počeli raditi s programom IOmeter, samo pokrenite datoteku IOmeter.exe. Ovo otvara glavni prozor programa IOmeter (slika 1).
Rice. 1. Glavni prozor programa IOmeter
Treba napomenuti da vam uslužni program IOmeter omogućava testiranje ne samo lokalnih disk sistema (DAS), već i mrežni diskovi(NAS). Na primjer, može se koristiti za testiranje performansi serverskog disk podsistema (file server) koristeći nekoliko mrežnih klijenata. Stoga se neki od oznaka i alata u prozoru uslužnog programa IOmeter odnose posebno na mrežne postavke programe. Jasno je da nam prilikom testiranja diskova i RAID nizova neće trebati ove mogućnosti programa, pa stoga nećemo objašnjavati svrhu svih kartica i alata.
Dakle, kada pokrenete program IOmeter, struktura stabla svih pokrenutih generatora opterećenja (Dynamo instance) će biti prikazana na lijevoj strani glavnog prozora (u prozoru Topologija). Svaka pokrenuta instanca generatora opterećenja Dynamo zove se upravitelj. Dodatno, IOmeter program je višenitni i svaka pojedinačna nit koja radi na instanci Dynamo generatora opterećenja naziva se Worker. Broj pokrenutih Workers-a uvijek odgovara broju logičkih procesorskih jezgara.
U našem primjeru koristimo samo jedan računar sa četverojezgrenim procesorom koji podržava Hyper-Threading tehnologiju, tako da se pokreće samo jedan menadžer (jedna instanca Dynamo-a) i osam (prema broju logičkih procesorskih jezgara) Workers-a.
Zapravo, za testiranje diskova u ovom prozoru nema potrebe ništa mijenjati ili dodavati.
Ako mišem odaberete ime računara u strukturi stabla pokrenutih Dynamo instanci, tada u prozoru Target na kartici Disk Target Biće prikazani svi diskovi, nizovi diskova i drugi uređaji (uključujući mrežne diskove) instalirani na računaru. Ovo su diskovi sa kojima IOmeter može raditi. Mediji mogu biti označeni žutom ili plavom bojom. Logičke particije medija su označene žutom bojom, a fizički uređaji bez logičkih particija kreiranih na njima su označeni plavom bojom. Logički dio može, ali i ne mora biti precrtan. Činjenica je da da bi program radio s logičkom particijom, mora se prvo pripremiti kreiranjem posebne datoteke na njoj, veličine jednake kapacitetu cijele logičke particije. Ako je logička particija precrtana, to znači da sekcija još nije pripremljena za testiranje (biće pripremljena automatski u prvoj fazi testiranja), ali ako sekcija nije precrtana, to znači da je datoteka već bila kreiran na logičkoj particiji, potpuno spreman za testiranje.
Imajte na umu da je, uprkos podržanoj mogućnosti rada s logičkim particijama, optimalno testirati diskove koji nisu particionirani na logičke particije. Logičku particiju diska možete obrisati vrlo jednostavno - pomoću umetka Upravljanje diskovima. Da biste mu pristupili, samo kliknite desnim tasterom miša na ikonu Kompjuter na radnoj površini i izaberite stavku u meniju koji se otvori Upravljaj. U prozoru koji se otvori Computer Management na lijevoj strani trebate odabrati stavku Skladištenje, a u njemu - Upravljanje diskovima. Nakon toga, na desnoj strani prozora Computer Management Svi povezani diskovi će biti prikazani. Desnim klikom na na željeni disk i odabirom stavke u meniju koji se otvori Delete Volume..., možete izbrisati logičku particiju na fizičkom disku. Podsjetimo, kada izbrišete logičku particiju s diska, sve informacije na njoj se brišu bez mogućnosti oporavka.
Općenito, korištenjem uslužnog programa IOmeter možete testirati samo prazne diskove ili diskovne nizove. To jest, ne možete testirati disk ili niz diskova na kojem je instaliran operativni sistem.
Dakle, vratimo se na opis uslužnog programa IOmeter. U prozoru Target na kartici Disk Target morate odabrati disk (ili niz diskova) koji će biti testiran. Zatim morate otvoriti karticu Specifikacije pristupa(slika 2), na kojoj će biti moguće odrediti scenario testiranja.
Rice. 2. Pristupite kartici Specifikacije uslužnog programa IOmeter
U prozoru Globalne specifikacije pristupa Postoji lista unaprijed definiranih test skripti koje se mogu dodijeliti upravitelju pokretanja. Međutim, ove skripte nam neće trebati, tako da ih sve možete odabrati i izbrisati (postoji dugme za ovo Izbriši). Nakon toga kliknite na dugme Novo da kreirate novu test skriptu. U prozoru koji se otvori Uredi specifikaciju pristupa Možete definirati scenarij pokretanja za disk ili RAID niz.
Pretpostavimo da želimo saznati ovisnost brzine sekvencijalnog (linearnog) čitanja i pisanja o veličini bloka zahtjeva za prijenos podataka. Da bismo to učinili, moramo generirati niz skripti za podizanje sistema u sekvencijalnom načinu čitanja na različitim veličinama bloka, a zatim niz skripti za pokretanje sistema u sekvencijalnom načinu pisanja na različitim veličinama bloka. Tipično, veličine blokova se biraju kao niz, čiji je svaki član dvostruko veći od prethodnog, a prvi član ove serije je 512 bajtova. Odnosno, veličine blokova su sljedeće: 512 bajtova, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Nema smisla praviti veličinu bloka većom od 1 MB za sekvencijalne operacije, jer se s tako velikim veličinama blokova podataka brzina sekvencijalnih operacija ne mijenja.
Dakle, napravimo skriptu za učitavanje u modu sekvencijalnog čitanja za blok od 512 bajtova.
U polju Ime prozor Uredi specifikaciju pristupa unesite naziv skripte za učitavanje. Na primjer, Sequential_Read_512. Sledeći na terenu Veličina zahtjeva za prijenos postavljamo veličinu bloka podataka na 512 bajtova. Klizač Procentna nasumična/sekvencijalna distribucija(procentualni odnos između sekvencijalnih i selektivnih operacija) pomeramo skroz ulevo tako da sve naše operacije budu samo sekvencijalne. Pa, klizač , koji postavlja procentualni omjer između operacija čitanja i pisanja, pomaknut je skroz udesno tako da su sve naše operacije samo za čitanje. Ostali parametri u prozoru Uredi specifikaciju pristupa nema potrebe za promjenom (slika 3).
Rice. 3. Uredite prozor specifikacije pristupa da biste kreirali skriptu za učitavanje sekvencijalnog čitanja
sa veličinom bloka podataka od 512 bajtova
Kliknite na dugme Uredu, a u prozoru će se pojaviti prva skripta koju smo kreirali Globalne specifikacije pristupa na kartici Specifikacije pristupa IOmeter uslužni programi.
Slično, trebate kreirati skripte za preostale blokove podataka, međutim, kako biste olakšali rad, lakše je ne kreirati skriptu svaki put iznova klikom na dugme Novo, i nakon odabira posljednjeg kreiranog scenarija, pritisnite dugme Uredi kopiju(uredi kopiju). Nakon ovoga prozor će se ponovo otvoriti Uredi specifikaciju pristupa sa postavkama naše posljednje kreirane skripte. Bit će dovoljno promijeniti samo ime i veličinu bloka. Nakon što ste završili sličnu proceduru za sve druge veličine blokova, možete početi kreirati skripte za sekvencijalno snimanje, što se radi na potpuno isti način, osim što klizač Postotak distribucije čitanja/pisanja, koji postavlja procentualni odnos između operacija čitanja i pisanja, mora se pomeriti skroz ulevo.
Slično, možete kreirati skripte za selektivno pisanje i čitanje.
Nakon što su sve skripte spremne, potrebno ih je dodijeliti upravitelju preuzimanja, odnosno naznačiti s kojim će skriptama raditi Dinamo.
Da bismo to učinili, ponovo provjeravamo šta se nalazi u prozoru Topologija Ime računara (tj. menadžera opterećenja na lokalnom računaru) je istaknuto, a ne individualni radnik. Ovo osigurava da će scenariji opterećenja biti dodijeljeni svim radnicima odjednom. Sledeći u prozoru Globalne specifikacije pristupa odaberite sve scenarije opterećenja koje smo kreirali i pritisnite dugme Dodati. Svi odabrani scenariji učitavanja će biti dodati u prozor (Sl. 4).
Rice. 4. Dodjeljivanje kreiranih scenarija opterećenja upravitelju opterećenja
Nakon toga morate otići na karticu Test Setup(Sl. 5), gdje možete podesiti vrijeme izvršavanja svake skripte koju smo kreirali. Da to uradite u grupi Run Time postavite vrijeme izvršenja scenarija učitavanja. Biće dovoljno da podesite vreme na 3 minuta.
Rice. 5. Postavljanje vremena izvršenja scenarija učitavanja
Štaviše, na terenu Opis testa Morate navesti naziv cijelog testa. U principu, ova kartica ima puno drugih postavki, ali one nisu potrebne za naše zadatke.
Nakon što su izvršena sva potrebna podešavanja, preporučuje se da kreirani test sačuvate klikom na dugme sa slikom diskete na traci sa alatkama. Test se čuva sa ekstenzijom *.icf. Nakon toga, kreirani scenario učitavanja možete koristiti tako što ćete pokrenuti ne datoteku IOmeter.exe, već sačuvanu datoteku sa ekstenzijom *.icf.
Sada možete započeti testiranje direktno klikom na dugme sa zastavicom. Od vas će se tražiti da navedete ime datoteke koja sadrži rezultate testa i odaberete njegovu lokaciju. Rezultati testa se pohranjuju u CSV datoteci, koja se zatim može lako izvesti u Excel i, postavljanjem filtera na prvu kolonu, odabrati željene podatke sa rezultatima testa.
Tokom testiranja, srednji rezultati se mogu vidjeti na kartici Prikaz rezultata, a na kartici možete odrediti kojem scenariju učitavanja pripadaju Specifikacije pristupa. U prozoru Specifikacija dodijeljenog pristupa pokrenuta skripta se pojavljuje zelenom bojom, završene skripte crvenom, a neizvršene skripte plavom.
Dakle, pogledali smo osnovne tehnike za rad sa uslužnim programom IOmeter, koji će biti potreban za testiranje pojedinačnih diskova ili RAID nizova. Imajte na umu da nismo govorili o svim mogućnostima uslužnog programa IOmeter, ali opis svih njegovih mogućnosti je izvan okvira ovog članka.
Kreiranje RAID niza zasnovanog na GIGABYTE SATA2 kontroleru
Dakle, počinjemo da kreiramo RAID niz baziran na dva diska koristeći GIGABYTE SATA2 RAID kontroler integrisan na ploči. Naravno, sam Gigabyte ne proizvodi čipove, pa se stoga ispod GIGABYTE SATA2 čipa krije ponovo označeni čip druge kompanije. Kao što možete saznati iz INF datoteke drajvera, riječ je o JMicron JMB36x seriji kontrolera.
Pristup meniju za podešavanje kontrolera moguć je u fazi pokretanja sistema, za šta je potrebno pritisnuti kombinaciju tastera Ctrl+G kada se na ekranu pojavi odgovarajući natpis. Naravno, prvi ušao BIOS postavke potrebno je da definišete režim rada dva SATA porta koji pripadaju GIGABYTE SATA2 kontroleru kao RAID (u suprotnom pristup meniju konfiguratora RAID niza neće biti moguć).
Meni podešavanja za GIGABYTE SATA2 RAID kontroler je prilično jednostavan. Kao što smo već napomenuli, kontroler je dual-port i omogućava vam da kreirate RAID nizove nivoa 0 ili 1. Preko menija postavki kontrolera možete izbrisati ili kreirati RAID niz. Kada kreirate RAID niz, možete odrediti njegovo ime, odabrati nivo niza (0 ili 1), postaviti veličinu trake za RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ili 4K), a također odrediti veličinu niz.
Jednom kada je niz kreiran, bilo kakve promjene u njemu više nisu moguće. To jest, ne možete naknadno promijeniti za kreirani niz, na primjer, njegov nivo ili veličinu trake. Da biste to učinili, prvo morate izbrisati niz (uz gubitak podataka), a zatim ga ponovo kreirati. Zapravo, ovo nije jedinstveno za GIGABYTE SATA2 kontroler. Nemogućnost promene parametara kreiranih RAID nizova je karakteristika svih kontrolera, što proizilazi iz samog principa implementacije RAID niza.
Jednom kada je niz baziran na GIGABYTE SATA2 kontroleru kreiran, njegove trenutne informacije se mogu videti pomoću GIGABYTE RAID Configurer uslužnog programa, koji se instalira automatski zajedno sa drajverom.
Kreiranje RAID niza zasnovanog na Marvell 9128 kontroleru
Konfigurisanje Marvell 9128 RAID kontrolera moguće je samo putem postavki BIOS ploče Gigabyte GA-EX58A-UD7. Općenito, mora se reći da je meni konfiguratora Marvell 9128 kontrolera pomalo grub i može dovesti u zabludu neiskusne korisnike. Međutim, o ovim manjim nedostacima ćemo govoriti nešto kasnije, ali za sada ćemo razmotriti glavne funkcionalnost Marvell 9128 kontroler.
Dakle, iako ovaj kontroler podržava SATA III drajvove, on je takođe potpuno kompatibilan sa SATA II drajvovima.
Marvell 9128 kontroler vam omogućava da kreirate RAID niz nivoa 0 i 1 na osnovu dva diska. Za niz nivoa 0, možete postaviti veličinu trake na 32 ili 64 KB, kao i navesti ime niza. Osim toga, postoji opcija kao što je Gigabyte Rounding, za koju je potrebno objašnjenje. Unatoč nazivu koji je sličan nazivu proizvođača, funkcija Gigabyte Rounding nema nikakve veze s tim. Štaviše, ni na koji način nije povezan sa nizom RAID nivoa 0, iako se u postavkama kontrolera može definisati posebno za niz ovog nivoa. Zapravo, ovo je prvi od onih nedostataka u konfiguratoru kontrolera Marvell 9128 koje smo spomenuli. Funkcija Gigabyte Rounding definirana je samo za RAID nivo 1. Omogućava vam korištenje dva diska (na primjer, različitih proizvođača ili različiti modeli), čiji se kapacitet malo razlikuje jedan od drugog. Funkcija Gigabyte Rounding precizno postavlja razliku u veličinama dva diska koja se koriste za kreiranje RAID niza nivoa 1. U Marvell 9128 kontroleru, funkcija Gigabyte Rounding vam omogućava da postavite razliku u veličinama diskova na 1 ili 10 GB.
Još jedna mana u konfiguratoru kontrolera Marvell 9128 je to što prilikom kreiranja RAID niza nivoa 1 korisnik ima mogućnost odabira veličine trake (32 ili 64 KB). Međutim, koncept trake uopće nije definiran za RAID nivo 1.
Kreiranje RAID niza zasnovanog na kontroleru integrisanom u ICH10R
RAID kontroler integrisan u ICH10R južni most je najčešći. Kao što je već napomenuto, ovaj RAID kontroler ima 6 portova i podržava ne samo kreiranje RAID 0 i RAID 1 nizova, već i RAID 5 i RAID 10.
Pristup izborniku za podešavanje kontrolera moguć je u fazi pokretanja sistema, za što trebate pritisnuti kombinaciju tipki Ctrl + I kada se na ekranu pojavi odgovarajući natpis. Naravno, prvo u BIOS postavkama treba da definišete režim rada ovog kontrolera kao RAID (u suprotnom će biti nemoguć pristup meniju konfiguratora RAID niza).
Meni za podešavanje RAID kontrolera je prilično jednostavan. Preko menija postavki kontrolera možete izbrisati ili kreirati RAID niz. Kada kreirate RAID niz, možete odrediti njegovo ime, odabrati nivo niza (0, 1, 5 ili 10), postaviti veličinu trake za RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ili 4K), a također odrediti veličina niza.
Poređenje performansi RAID-a
Da bismo testirali RAID nizove pomoću uslužnog programa IOmeter, kreirali smo scenarije za sekvencijalno čitanje, sekvencijalno upisivanje, selektivno čitanje i selektivno učitavanje. Veličine blokova podataka u svakom scenariju učitavanja bile su sljedeće: 512 bajtova, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.
Na svakom od RAID kontrolera kreirali smo RAID 0 niz sa svim dozvoljenim veličinama traka i niz RAID 1. Osim toga, da bismo mogli procijeniti učinak koji se postiže korištenjem RAID niza, testirali smo i jedan disk na svakom od RAID kontrolera.
Dakle, pogledajmo rezultate našeg testiranja.
GIGABYTE SATA2 kontroler
Pre svega, pogledajmo rezultate testiranja RAID nizova zasnovanih na GIGABYTE SATA2 kontroleru (slika 6-13). Općenito se pokazalo da je kontroler doslovno misteriozan, a njegov učinak jednostavno je razočarao.
|
|
Rice. 6. Brzina sekvencijalna |
Rice. 7. Brzina sekvencijalna |
|
|
Rice. 12.Serijska brzina |
Rice. 13.Serijska brzina |
Ako pogledate karakteristike brzine jednog diska (bez RAID niza), maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja je 102 MB/s, a maksimalna brzina sekvencijalnog pisanja je 107 MB/s.
Prilikom kreiranja RAID 0 niza sa veličinom trake od 128 KB, maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja i pisanja se povećava na 125 MB/s, što je povećanje od približno 22%.
Sa veličinama traka od 64, 32 ili 16 KB, maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja je 130 MB/s, a maksimalna brzina sekvencijalnog pisanja je 141 MB/s. Odnosno, sa navedenim veličinama traka, maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja se povećava za 27%, a maksimalna brzina sekvencijalnog pisanja povećava se za 31%.
Zapravo, ovo nije dovoljno za niz nivoa 0, a ja bih volio da maksimalna brzina sekvencijalnih operacija bude veća.
S veličinom trake od 8 KB, maksimalna brzina sekvencijalnih operacija (čitanje i pisanje) ostaje približno ista kao kod veličine trake od 64, 32 ili 16 KB, međutim, očigledni su problemi sa selektivnim čitanjem. Kako se veličina bloka podataka povećava do 128 KB, selektivna brzina čitanja (kako bi trebala) raste proporcionalno veličini bloka podataka. Međutim, kada je veličina bloka podataka veća od 128 KB, selektivna brzina čitanja pada na skoro nulu (na približno 0,1 MB/s).
Sa veličinom trake od 4 KB, ne samo da selektivna brzina čitanja pada kada je veličina bloka veća od 128 KB, već i brzina sekvencijalnog čitanja kada je veličina bloka veća od 16 KB.
Korišćenje RAID 1 niza na GIGABYTE SATA2 kontroleru ne menja značajno sekvencijalnu brzinu čitanja (u poređenju sa jednim diskom), ali je maksimalna sekvencijalna brzina pisanja smanjena na 75 MB/s. Podsjetimo da za RAID 1 niz, brzina čitanja treba da se poveća, a brzina pisanja ne bi trebalo da se smanji u poređenju sa brzinom čitanja i pisanja jednog diska.
Na osnovu rezultata testiranja GIGABYTE SATA2 kontrolera, može se izvući samo jedan zaključak. Ima smisla koristiti ovaj kontroler za kreiranje RAID 0 i RAID 1 nizova samo ako se svi drugi RAID kontroleri (Marvell 9128, ICH10R) već koriste. Iako je prilično teško zamisliti takvu situaciju.
Marvell 9128 kontroler
Marvell 9128 kontroler je pokazao mnogo veće karakteristike brzine u poređenju sa GIGABYTE SATA2 kontrolerom (sl. 14-17). Zapravo, razlike se pojavljuju čak i kada kontroler radi s jednim diskom. Ako je za GIGABYTE SATA2 kontroler maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja 102 MB/s i postiže se sa veličinom bloka podataka od 128 KB, tada je za Marvell 9128 kontroler maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja 107 MB/s i postiže se sa podacima veličina bloka 16 KB.
|
|
Rice. 18. Sekvencijalna brzina Ako govorimo o RAID 0 polju na ICH10R kontroleru, tada maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja i pisanja ne ovisi o veličini trake i iznosi 212 MB/s. Samo veličina bloka podataka pri kojoj se postiže maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja i pisanja ovisi o veličini trake. Rezultati testa pokazuju da je za RAID 0 baziran na ICH10R kontroleru optimalno koristiti traku od 64 KB. U ovom slučaju, maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja i pisanja postiže se s veličinom bloka podataka od samo 16 KB. Dakle, da rezimiramo, još jednom naglašavamo da RAID kontroler ugrađen u ICH10R značajno nadmašuje sve ostale integrisane RAID kontrolere po performansama. A s obzirom da ima i veću funkcionalnost, optimalno je koristiti upravo ovaj kontroler i jednostavno zaboraviti na postojanje svih ostalih (osim ako, naravno, sistem ne koristi SATA diskovi III). |
Ako ste naišli ili očekujete da ćete uskoro naići na jedan od sljedećih problema na svom računaru:
- Jasno je da nema dovoljno fizičkog kapaciteta čvrstog diska kao jednog logičkog diska. Najčešće se ovaj problem javlja pri radu s velikim datotekama (video, grafika, baze podataka);
- Performanse čvrstog diska očigledno nisu dovoljne. Najčešće se ovaj problem javlja kada radite sa nelinearnim sistemima za uređivanje videa ili kada veliki broj korisnika istovremeno pristupa datotekama na čvrstom disku;
- Pouzdanost čvrstog diska očigledno nedostaje. Najčešće se ovaj problem javlja kada je potrebno raditi sa podacima koji nikada ne smiju biti izgubljeni ili koji moraju uvijek biti dostupni korisniku. Tužno iskustvo pokazuje da se i najpouzdanija oprema ponekad pokvari i to po pravilu u najnepovoljnijem trenutku.
Kreiranje RAID sistema na vašem računaru može riješiti ove i neke druge probleme.
Šta je "RAID"?
Godine 1987. Patterson, Gibson i Katz sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju objavili su “Slučaj za redundantne nizove jeftinih diskova (RAID).” Ovaj članak opisuje različite tipove diskovnih nizova, skraćeno RAID - redundantni niz nezavisnih (ili jeftinih) diskova (redundantni niz nezavisnih (ili jeftinih) disk jedinica). RAID se zasniva na sledećoj ideji: kombinovanjem nekoliko malih i/ili jeftinih disk jedinica u niz, možete dobiti sistem koji je superiorniji u kapacitetu, brzini i pouzdanosti od najskupljih disk jedinica. Povrh toga, sa tačke gledišta računara, takav sistem izgleda kao jedan jedini disk.
Poznato je da je srednje vrijeme između kvarova u nizu pogona jednako srednjem vremenu između kvarova jednog pogona podijeljenom sa brojem pogona u nizu. Kao rezultat toga, srednje vrijeme niza između kvarova je prekratko za mnoge aplikacije. Međutim, niz diskova se može učiniti tolerantnim na kvar jednog diska na nekoliko načina.
U ovom članku definisano je pet tipova (nivoa) diskovnih nizova: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Svaki tip je pružio toleranciju na greške kao i različite prednosti u odnosu na jedan pogon. Uz ovih pet tipova, popularnost je stekao i RAID-0 diskovni niz, koji NIJE redundantan.
Koji RAID nivoi postoje i koji biste trebali izabrati?
RAID-0. Obično se definira kao neredundantna grupa disk jedinica bez parnosti. RAID-0 se ponekad naziva i "striping" na osnovu načina na koji se informacije postavljaju na diskove uključene u niz:Pošto RAID-0 nema redundantnost, kvar jednog diska dovodi do kvara čitavog niza. Sa druge strane, RAID-0 obezbeđuje maksimalnu brzinu prenosa podataka i efikasno korišćenje prostora na disku. Budući da RAID-0 ne zahtijeva složene matematičke ili logičke proračune, troškovi njegove implementacije su minimalni.
Opseg primjene: audio i video aplikacije koje zahtijevaju visoku brzinu kontinuiranog prijenosa podataka, koji se ne može obezbijediti jednim diskom. Na primjer, istraživanje koje je sproveo Mylex da bi odredio optimalnu konfiguraciju diska za stanicu za nelinearnu video uređivanje pokazuje da, u poređenju sa jednim diskom, RAID-0 niz od dva diska daje 96% povećanje brzine pisanja/čitanja, od tri diska - za 143% (prema Miro VIDEO EXPERT Benchmark testu).
RAID-1. Poznatiji kao "Miroring" ("zrcalo diska") ili par disk jedinica koji sadrže iste informacije i čine jedan logički disk:
| Vozi 0 | Vozite 1 |
|---|---|
Snimanje se vrši na oba diska u svakom paru. Međutim, pogoni u paru mogu obavljati simultane operacije čitanja. Dakle, "zrcaljenje" može udvostručiti brzinu čitanja, ali brzina pisanja ostaje nepromijenjena. RAID-1 ima 100% redundantnost i kvar jednog diska ne dovodi do kvara čitavog niza - kontroler jednostavno prebacuje operacije čitanja/pisanja na preostali disk.
RAID-1 pruža najveća brzina rad među svim vrstama redundantnih nizova, posebno u višekorisničkom okruženju, ali najgore korištenje prostora na disku. Budući da RAID-1 ne zahtijeva složene matematičke ili logičke proračune, troškovi njegove implementacije su minimalni.
Minimalni broj drajvova u nizu je 2.
Da bi se povećala brzina pisanja i osigurala pouzdana pohrana podataka, nekoliko RAID-1 nizova može se, zauzvrat, kombinirati u RAID-0. Ova konfiguracija se zove "dvorazinski" RAID ili RAID-10 (RAID 0+1)
Minimalni broj drajvova u nizu je 4.
Opseg primjene: jeftini nizovi u kojima je glavna stvar pouzdanost skladištenja podataka.
RAID-2. Distribuira podatke u trake veličine sektora po grupi diskova. Neki diskovi su posvećeni ECC (Error Correction Code) skladištenju. Budući da većina diskova po defaultu skladišti ECC kodove na bazi sektora, RAID-2 ne nudi posebne prednosti u poređenju sa RAID-3 i stoga se praktično ne koristi.
RAID-3. Kao iu slučaju RAID-2, podaci se distribuiraju na trake veličine jednog sektora, a jedan od diskova niza se dodjeljuje za pohranjivanje informacija o paritetu:
RAID-3 oslanja se na ECC kodove pohranjene u svakom sektoru za otkrivanje grešaka. Ako jedan od diskova pokvari, informacije pohranjene na njemu mogu se vratiti izračunavanjem ekskluzivnog ILI (XOR) koristeći informacije na preostalim diskovima. Svaki zapis se obično distribuira na sve diskove i stoga je ova vrsta niza dobra za aplikacije koje intenzivno koriste disk. Budući da svaka I/O operacija pristupa svim disk jedinicama u nizu, RAID-3 ne može izvoditi više operacija istovremeno. Stoga je RAID-3 dobar za jednokorisnička okruženja sa jednim zadatkom sa dugim zapisima. Za rad s kratkim snimcima potrebno je sinhronizirati rotaciju disk jedinica, jer je u suprotnom smanjenje brzine razmjene neizbježno. Rijetko korišten, jer inferiorniji od RAID-5 u smislu korišćenja prostora na disku. Implementacija zahtijeva značajne troškove.
RAID-4. RAID-4 je identičan RAID-3 osim što je veličina trake mnogo veća od jednog sektora. U ovom slučaju, čitanja se izvode sa jednog diska (ne računajući disk koji pohranjuje informacije o paritetu), tako da se više operacija čitanja može izvesti istovremeno. Međutim, budući da svaka operacija pisanja mora ažurirati sadržaj diska za paritet, nije moguće izvoditi više operacija pisanja istovremeno. Ova vrsta niza nema nikakve primjetne prednosti u odnosu na RAID-5 niz.
RAID-5. Ovaj tip niza se ponekad naziva i "rotirajući paritetni niz". Ovaj tip Niz uspješno prevazilazi inherentni nedostatak RAID-4 - nemogućnost istovremenog obavljanja nekoliko operacija pisanja. Ovaj niz, poput RAID-4, koristi velike trake, ali, za razliku od RAID-4, informacije o paritetu se ne pohranjuju na jednom disku, već na svim diskovima redom:
Operacije pisanja pristupaju jednom disku sa podacima i drugom disku sa informacijama o paritetu. Budući da se informacije o paritetu za različite trake pohranjuju na različitim diskovima, izvođenje više simultanih upisa je nemoguće samo u onim rijetkim slučajevima kada su ili trake podataka ili trake sa informacijama o paritetu na istom disku. Što je više diskova u nizu, rjeđe se poklapaju informacije i pruge pariteta.
Opseg primjene: pouzdani nizovi velikog volumena. Implementacija zahtijeva značajne troškove.
Minimalni broj diskova u nizu je 3.
RAID-1 ili RAID-5?
RAID-5, u poređenju sa RAID-1, ekonomičnije koristi prostor na disku, jer radi redundancije ne pohranjuje "kopiju" informacija, već broj provjere. Kao rezultat toga, RAID-5 može kombinovati bilo koji broj diskova, od kojih će samo jedan sadržavati suvišne informacije.Ali veća efikasnost prostora na disku dolazi na račun niže razmjene informacija. Prilikom pisanja informacija u RAID-5, informacije o paritetu moraju se ažurirati svaki put. Da biste to učinili, morate odrediti koji su paritetni bitovi promijenjeni. Prvo se čitaju stare informacije koje treba ažurirati. Ove informacije se zatim XOR spajaju s novim informacijama. Rezultat ove operacije je bitna maska u kojoj svaki bit =1 znači da se vrijednost u informacijama o paritetu na odgovarajućoj poziciji mora zamijeniti. Ažurirane informacije o paritetu se zatim upisuju na odgovarajuću lokaciju. Stoga, za svaki programski zahtjev za pisanje informacija, RAID-5 izvodi dva čitanja, dva upisivanja i dvije XOR operacije.
Postoji trošak efikasnijeg korištenja prostora na disku (čuvanje bloka parnosti umjesto kopije podataka): potrebno je dodatno vrijeme za generiranje i pisanje informacija o paritetu. To znači da je brzina pisanja na RAID-5 niža nego na RAID-1 za omjer od 3:5 ili čak 1:3 (tj. brzina pisanja na RAID-5 je 3/5 do 1/3 brzine pisanja RAID-1). Zbog toga je RAID-5 besmisleno kreirati u softveru. Takođe se ne mogu preporučiti u slučajevima kada je brzina snimanja kritična.
Koju metodu implementacije RAID-a odabrati – softver ili hardver?
Nakon što pročitate opise različitih nivoa RAID-a, primijetit ćete da se nigdje ne pominju bilo kakvi specifični hardverski zahtjevi koji su potrebni za implementaciju RAID-a. Iz čega možemo zaključiti da je sve što je potrebno za implementaciju RAID-a je povezati potreban broj disk jedinica na kontroler koji je dostupan u računaru i instalirati poseban softver na računar. Ovo je tačno, ali ne u potpunosti!Zaista, moguće je implementirati RAID u softver. Primjer je Microsoft Windows NT 4.0 Server OS, u kojem je moguća softverska implementacija RAID-0, -1, pa čak i RAID-5. kako god ovu odluku treba smatrati krajnje pojednostavljenim, ne dozvoljavajući da se u potpunosti ostvare mogućnosti RAID niza. Dovoljno je napomenuti da se uz softversku implementaciju RAID-a snosi sav teret postavljanja informacija na disk drajvove, izračunavanje kontrolnih kodova itd. lezi na CPU, što naravno ne povećava performanse i pouzdanost sistema. Iz istih razloga ovdje praktički ne postoje servisne funkcije i sve operacije zamjene neispravnog diska, dodavanja novog diska, promjene nivoa RAID-a itd. izvode se uz potpuni gubitak podataka i uz potpunu zabranu izvođenja bilo kojeg drugog operacije. Jedina prednost softverske implementacije RAID-a je njegova minimalna cijena.
Mnogo više mogućnosti pruža hardverska implementacija RAID-a pomoću posebnih RAID kontrolera:
- specijalizovani kontroler značajno rasterećuje centralni procesor od RAID operacija, a efikasnost kontrolera je uočljivija što je nivo složenosti RAID-a veći;
- kontroleri su, u pravilu, opremljeni drajverima koji vam omogućavaju stvaranje RAID-a za gotovo svaki popularni OS;
- Ugrađeni BIOS kontrolera i uključeni programi za upravljanje omogućavaju administratoru sistema da lako poveže, isključi ili zamijeni diskove uključene u RAID, kreira više RAID nizova, čak i na različitim nivoima, prati status diskovnog niza itd. Kod „naprednih“ kontrolera ove operacije se mogu izvoditi „u hodu“, tj. bez isključivanja sistemske jedinice. Mnoge operacije se mogu izvesti u " pozadini“, tj. bez prekidanja tekućeg rada pa čak i na daljinu, tj. sa bilo kojeg (naravno, ako imate pristup) radnog mjesta;
- kontroleri mogu biti opremljeni bafer memorijom (“cache”), u kojoj se pohranjuju posljednjih nekoliko blokova podataka, što uz čest pristup istim datotekama može značajno povećati performanse diskovnog sistema.
Nedostatak hardverske implementacije RAID-a je relativno visoka cijena RAID kontrolera. Međutim, s jedne strane, morate platiti sve (pouzdanost, brzina, usluga). S druge strane, u U poslednje vreme, razvojem mikroprocesorske tehnologije, cijena RAID kontrolera (posebno mlađih modela) počela je naglo da pada i postala je uporediva sa cijenom običnih disk kontrolera, što omogućava ugradnju RAID sistema ne samo u skupe mainframe, već i u serveri ulazni nivo pa čak i na radne stanice.
© Andrey Egorov, 2005, 2006. Grupa kompanija TIM.
Posjetitelji foruma nam postavljaju pitanje: "Koji je RAID nivo najpouzdaniji?" Svi znaju da je najčešći nivo RAID5, ali on nije bez ozbiljnih nedostataka koji nisu očigledni nespecijalistima.
RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 ili šta su RAID nivoi?
U ovom članku pokušat ću okarakterizirati najpopularnije razine RAID-a, a zatim formulirati preporuke za korištenje ovih razina. Da bih ilustrirao članak, napravio sam dijagram u kojem sam ove nivoe smjestio u trodimenzionalni prostor pouzdanosti, performansi i ekonomičnosti.
JBOD(Samo gomila diskova) je jednostavno spajanje tvrdih diskova, što formalno nije RAID nivo. JBOD volumen može biti niz jednog diska ili skup više diskova. RAID kontroler ne mora izvoditi nikakve kalkulacije da bi upravljao takvim volumenom. U našem dijagramu JBOD disk služi kao "jedan" ili početna tačka - njegova pouzdanost, performanse i vrijednosti cijene su iste kao kod jednog diska. tvrdi disk.
RAID 0(“Striping”) nema redundantnost i distribuira informacije odmah na sve diskove uključene u niz u obliku malih blokova (“pruga”). Zbog toga se performanse značajno povećavaju, ali pouzdanost pati. Kao i kod JBOD-a, za svoj novac dobijamo 100% kapaciteta diska.
Dozvolite mi da objasnim zašto se smanjuje pouzdanost skladištenja podataka na bilo kom kompozitnom volumenu - jer ako bilo koji od hard diskova uključenih u njega pokvari, sve informacije su potpuno i nepovratno izgubljene. U skladu s teorijom vjerovatnoće, matematički, pouzdanost RAID0 volumena jednaka je proizvodu pouzdanosti njegovih sastavnih diskova, od kojih je svaki manji od jedan, tako da je ukupna pouzdanost očigledno niža od pouzdanosti bilo kojeg diska.
Dobar nivo - RAID 1(“Miroring”, “ogledalo”). Ima zaštitu od kvara polovine raspoloživog hardvera (u opštem slučaju jednog od dva čvrsta diska), obezbeđuje prihvatljivu brzinu pisanja i dobijanje brzine čitanja usled paralelizacije zahteva. Nedostatak je što morate platiti cijenu dva čvrsta diska da biste dobili upotrebljivi kapacitet jednog tvrdog diska.
U početku se pretpostavlja da je čvrsti disk pouzdana stvar. Shodno tome, vjerovatnoća kvara dva diska odjednom jednaka je (prema formuli) proizvodu vjerovatnoća, tj. redove veličine niže! Nažalost, stvarni život nije teorija! Dva hard diska se uzimaju iz iste serije i rade pod istim uslovima, a ako jedan od diskova pokvari, povećava se opterećenje preostalog, pa se u praksi, ako jedan od diskova pokvari, moraju hitno preduzeti mere za vraćanje redundantnost. Da biste to učinili, preporučuje se korištenje vrućih rezervnih diskova sa bilo kojim RAID nivoom (osim nulte) HotSpare. Prednost ovog pristupa je održavanje stalne pouzdanosti. Nedostatak su još veći troškovi (tj. trošak 3 hard diska za pohranjivanje volumena jednog diska).
Ogledalo na mnogim diskovima je nivo RAID 10. Kada se koristi ovaj nivo, zrcaljeni parovi diskova su raspoređeni u „lanac“, tako da rezultirajući volumen može premašiti kapacitet jednog tvrdog diska. Prednosti i nedostaci su isti kao i za nivo RAID1. Kao iu drugim slučajevima, preporučuje se uključivanje HotSpare hot rezervnih diskova u niz po stopi od jednog rezervnog na svakih pet radnika.
RAID 5, zaista, najpopularniji od nivoa - prvenstveno zbog svoje efikasnosti. Žrtvovanjem kapaciteta samo jednog diska iz niza radi redundancije, dobijamo zaštitu od kvara bilo kojeg od tvrdih diskova volumena. Zapisivanje informacija u RAID5 volumen zahtijeva dodatne resurse, jer su potrebna dodatna izračunavanja, ali pri čitanju (u poređenju sa zasebnim čvrstim diskom) postoji dobit, jer su tokovi podataka sa nekoliko diskova niza paralelizirani.
Nedostaci RAID5 pojavljuju se kada jedan od diskova pokvari - cijeli volumen prelazi u kritični način, sve operacije pisanja i čitanja popraćene su dodatnim manipulacijama, performanse naglo opadaju, a diskovi se počinju zagrijavati. Ako se ne preduzme hitna radnja, možete izgubiti cijeli volumen. Stoga, (vidi gore) svakako biste trebali koristiti Hot Spare disk sa RAID5 volumenom.
Pored osnovnih nivoa RAID0 - RAID5 opisanih u standardu, postoje kombinovani nivoi RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, koje različito tumače različiti proizvođači.
Suština takvih kombinacija je ukratko sljedeća. RAID10 je kombinacija jedinice i nule (vidi gore). RAID50 je kombinacija volumena "0" nivoa 5. RAID15 je „ogledalo“ od „petica“. I tako dalje.
Dakle, kombinovani nivoi nasleđuju prednosti (i nedostatke) svojih „roditelja“. Dakle, pojava "nule" na nivou RAID 50 ne dodaje mu nikakvu pouzdanost, ali ima pozitivan učinak na performanse. Nivo RAID 15, vjerovatno vrlo pouzdan, ali nije najbrži i, štoviše, krajnje neekonomičan (korisni kapacitet volumena je manji od polovine originalnog diskovnog niza).
RAID 6 razlikuje se od RAID-a 5 po tome što u svakom redu podataka (na engleskom pruga) nema jedan, ali dva blok kontrolne sume. Kontrolne sume su „multidimenzionalne“, tj. nezavisni jedan od drugog, pa čak i kvar dva diska u nizu omogućava da sačuvate originalne podatke. Izračunavanje kontrolnih suma pomoću Reed-Solomon metode zahtijeva intenzivnije proračune u odnosu na RAID5, tako da se ranije šesti nivo praktično nije koristio. Sada ga podržavaju mnogi proizvodi, jer su počeli instalirati specijalizirana mikrokola koja izvode sve potrebne matematičke operacije.
Prema nekim studijama, vraćanje integriteta nakon kvara jednog diska na RAID5 volumenu sastavljenom od velikih SATA diskova (400 i 500 gigabajta) završava se gubitkom podataka u 5% slučajeva. Drugim riječima, u jednom od dvadeset slučajeva, tokom regeneracije RAID5 niza na Hot Spare disk, drugi disk može pokvariti... Otuda i preporuke najboljih RAID diskova: 1) Uvijek uradi rezervne kopije; 2) upotreba RAID6!
Nedavno su se pojavili novi nivoi RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Slovo “E” u nazivu znači Enhanced.
RAID nivo-1 Poboljšan (RAID nivo-1E) kombinuje zrcaljenje i crtanje podataka. Ova mješavina nivoa 0 i 1 je raspoređena na sljedeći način. Podaci u redu se distribuiraju tačno kao u RAID-u 0. To jest, red podataka nema redundanciju. Sljedeći red blokova podataka kopira prethodni sa pomakom za jedan blok. Dakle, kao iu standardnom RAID 1 režimu, svaki blok podataka ima kopiju ogledala na jednom od diskova, tako da je korisna zapremina niza jednaka polovini ukupne zapremine čvrstih diskova uključenih u niz. RAID 1E zahtijeva kombinaciju tri ili više uređaja za rad.
Zaista mi se sviđa nivo RAID1E. Za moćnu grafiku radna stanica ili čak za kućni računar – optimalan izbor! Ima sve prednosti nultog i prvog nivoa - odličnu brzinu i visoku pouzdanost.
Pređimo sada na nivo RAID nivo-5 Poboljšan (RAID nivo-5E). Ovo je isto kao RAID5, samo sa rezervnim diskom ugrađenim u niz rezervni pogon. Ova integracija se izvodi na sljedeći način: na svim diskovima niza, 1/N dio prostora ostaje slobodan, koji se koristi kao vrući rezervni ako jedan od diskova pokvari. Zbog toga RAID5E demonstrira, uz pouzdanost, i bolje performanse, jer se čitanje/pisanje obavlja paralelno sa većeg broja drajvova u isto vreme i rezervni disk ne miruje, kao u RAID5. Očigledno, disk rezervne kopije uključen u volumen ne može se dijeliti s drugim volumenima (namjenski u odnosu na dijeljeni). RAID 5E volumen je izgrađen na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.
RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) sličan RAID level-5E, ali ima više efikasna distribucija rezervni pogon i, kao rezultat, brže vrijeme oporavka. Kao i nivo RAID5E, ovaj RAID nivo distribuira blokove podataka i kontrolnih suma u redove. Ali takođe distribuira slobodne blokove rezervnog diska, a ne samo rezerviše deo prostora na disku za ove svrhe. Ovo smanjuje vrijeme potrebno za rekonstrukciju integriteta RAID5EE volumena. Rezervni disk uključen u volumen ne može se dijeliti s drugim volumenima - kao u prethodnom slučaju. RAID 5EE volumen je izgrađen na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.
Čudno, nema pomena o nivou RAID 6E Nisam ga mogao pronaći na internetu - do sada ovaj nivo nije ponudio niti najavio nijedan proizvođač. Ali nivo RAID6E (ili RAID6EE?) može se ponuditi po istom principu kao i prethodni. Disk HotSpare Nužno mora pratiti bilo koji RAID volumen, uključujući RAID 6. Naravno, nećemo izgubiti informacije ako jedan ili dva diska pokvare, ali je izuzetno važno započeti regeneraciju integriteta niza što je prije moguće kako bi se sistem brzo izvukao. "kritičnog" moda. Budući da je potreba za Hot Spare diskom za nas nesumnjiva, bilo bi logično da idemo dalje i da ga „razširimo“ po volumenu kao što je to učinjeno u RAID 5EE kako bismo dobili prednosti korištenja veća količina diskovi ( najbolja brzinačitaj-piši i još mnogo toga brz oporavak integritet).
RAID nivoi u "brojevima".
Neke od njih sam sakupio u tabeli važnih parametara gotovo svi RAID nivoi, tako da ih možete međusobno uporediti i bolje razumjeti njihovu suštinu.
|
Nivo |
kolibe- |
Koristi |
Proizvodnja ~~~~~~~ |
Proizvodnja ~~~~~~~ |
Ugrađeni ~~~~~~~ |
Min. broj diskova |
Max. broj diskova ~~~~~~~ |
|||||||
|
Eksc. |
Eksc. |
|||||||||||||
|
Eksc. |
||||||||||||||
|
Eksc. |
Svi “mirror” nivoi su RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.
Pokušajmo ponovo da temeljno shvatimo kako se ti nivoi razlikuju?
RAID 1.
Ovo je klasično "ogledalo". Dva (i samo dva!) hard diska rade kao jedan, potpuna su kopija jedan drugog. Neuspjeh bilo kojeg od ova dva pogona ne rezultira gubitkom vaših podataka, jer kontroler nastavlja raditi na preostalom pogonu. RAID1 u brojevima: 2x redundantnost, 2x pouzdanost, 2x cijena. Performanse pisanja su ekvivalentne performansama jednog tvrdog diska. Performanse čitanja su veće jer kontroler može distribuirati operacije čitanja između dva diska.
RAID 10.
Suština ovog nivoa je da se diskovi niza kombinuju u parovima u „ogledala“ (RAID 1), a zatim se svi ovi parovi ogledala, zauzvrat, kombinuju u zajednički prugasti niz (RAID 0). Zbog toga se ponekad naziva RAID 1+0. Važna tačka– RAID 10 može kombinovati samo paran broj diskova (minimalno 4, maksimalno 16). Prednosti: pouzdanost se nasljeđuje iz „ogledala“, performanse i za čitanje i pisanje su naslijeđene od „nule“.
RAID 1E.
Slovo "E" u nazivu znači "Poboljšano", tj. "poboljšano". Princip ovog poboljšanja je sljedeći: podaci se „skidaju“ u blokovima na svim diskovima niza, a zatim se ponovo „prugaju“ s pomakom na jedan disk. RAID 1E može kombinovati od tri do 16 diskova. Pouzdanost odgovara indikatorima "deset", a performanse postaju malo bolje zbog veće "alternacije".
RAID 1E0.
Ovaj nivo se implementira ovako: kreiramo "null" niz od RAID1E nizova. Dakle, ukupan broj diskova mora biti višekratnik od tri: najmanje tri i maksimalno šezdeset! U ovom slučaju, malo je vjerovatno da ćemo dobiti prednost u brzini, a složenost implementacije može negativno utjecati na pouzdanost. Glavna prednost je mogućnost kombinovanja veoma velikog (do 60) broja diskova u jedan niz.
Sličnost svih nivoa RAID 1X leži u njihovim indikatorima redundancije: radi pouzdanosti, žrtvovano je tačno 50% ukupnog kapaciteta diskova niza.
Ovisno o odabranoj RAID specifikaciji, mogu se poboljšati brzine čitanja i pisanja i/ili zaštita od gubitka podataka.
Kada rade sa diskovnim podsistemima, IT stručnjaci se često suočavaju sa dva glavna problema.
- Prvi je mala brzinačitanje/pisanje, ponekad čak ni brzine SSD diska nisu dovoljne.
- Drugi je kvar diskova, što znači gubitak podataka, čiji oporavak može biti nemoguć.
Oba ova problema rješavaju se korištenjem RAID tehnologije (redundantni niz nezavisnih diskova) - virtualne tehnologije za pohranu podataka koja kombinira nekoliko fizičkih diskova u jedan logički element.
Ovisno o odabranoj RAID specifikaciji, mogu se poboljšati brzine čitanja/pisanja i/ili zaštita od gubitka podataka.
Nivoi RAID specifikacije su: 1,2,3,4,5,6,0. Osim toga, postoje kombinacije: 01,10,50,05,60,06. U ovom članku ćemo pogledati najčešće tipove RAID nizova. Ali prvo recimo da postoje hardverski i softverski RAID nizovi.
Hardverski i softverski RAID nizovi
- Softverski nizovi se kreiraju nakon instalacije Operativnog sistema pomoću softverskih proizvoda i uslužnih programa, što je glavni nedostatak takvih diskovnih nizova.
- Hardverski RAID-ovi kreiraju niz diskova prije instaliranja operativnog sistema i ne zavise od njega.
RAID 1
RAID 1 (takođe nazvan "Mirror" - Mirror) uključuje potpuno dupliciranje podataka s jednog fizičkog diska na drugi.
Nedostaci RAID-a 1 uključuju činjenicu da dobijate polovinu prostora na disku. One. Ako koristite DVA diska od 250 GB, sistem će vidjeti samo JEDAN 250 GB. Ovaj tip RAID ne daje dobit u brzini, ali značajno povećava nivo tolerancije na greške, jer ako jedan disk pokvari, uvijek postoji njegova potpuna kopija. Snimanje i brisanje sa diskova se odvijaju istovremeno. Ako su informacije namjerno izbrisane, neće biti načina da ih vratite s drugog diska.
RAID 0
RAID 0 (koji se naziva i Striping) uključuje podjelu informacija u blokove i istovremeno upisivanje različitih blokova na različite diskove.
Ova tehnologija povećava brzinu čitanja/pisanja, omogućava korisniku da koristi puni ukupni kapacitet diskova, ali smanjuje toleranciju grešaka, odnosno svodi je na nulu. Dakle, ako jedan od diskova pokvari, bit će gotovo nemoguće vratiti informacije. Da biste napravili RAID 0, preporučuje se korištenje samo visoko pouzdanih diskova.
RAID 5 se može nazvati naprednijim RAID 0. Možete koristiti do 3 čvrsta diska. Raid 0 se bilježi na sve osim jednog, a na posljednjem se bilježi posebna kontrolna suma, koja vam omogućava da sačuvate informacije na tvrdim diskovima u slučaju "smrti" jednog od njih (ali ne više od jednog). Radna brzina takvog niza je velika. Ako zamijenite disk, to će potrajati dosta vremena.
RAID 2, 3, 4
Ovo su metode distribuiranog skladištenja informacija pomoću diskova dodijeljenih za paritetne kodove. Razlikuju se jedni od drugih samo po veličini blokova. U praksi se praktički ne koriste zbog potrebe da se veliki dio diskovnog kapaciteta posveti čuvanju ECC i/ili paritetnih kodova, kao i zbog niskih performansi.
RAID 10
To je mješavina RAID nizova 1 i 0. I kombinuje prednosti svakog od njih: Visoke performanse i visoka tolerancija grešaka.
Niz mora sadržavati paran broj diskova (minimalno 4) i najpouzdanija je opcija za pohranjivanje informacija. Nedostatak je visoka cijena diskovnog niza: efektivni kapacitet će biti polovina ukupnog kapaciteta prostora na disku.
Je mješavina RAID nizova 5 i 0. RAID 5 se gradi, ali njegove komponente neće biti nezavisni hard diskovi, već RAID 0 nizovi.
Posebnosti.
Ako se RAID kontroler pokvari, gotovo je nemoguće vratiti informacije (ne odnosi se na Mirror). Čak i ako kupite potpuno isti kontroler, postoji velika vjerovatnoća da će RAID biti sastavljen iz drugih sektora diska, što znači da će informacije na diskovima biti izgubljene.
Diskovi se u pravilu kupuju u jednoj seriji. Shodno tome, njihov radni vijek može biti približno isti. U tom slučaju se preporučuje da se odmah, u trenutku kupovine diskova za niz, nabavi višak. Na primjer, da biste konfigurirali RAID 10 od 4 diska, trebali biste kupiti 5 diskova. Dakle, ako jedan od njih pokvari, možete ga brzo zamijeniti novim prije nego što drugi diskovi pokvare.
Zaključci.
U praksi se najčešće koriste samo tri tipa RAID nizova. To su RAID 1, RAID 10 i RAID 5.
U smislu cijene/performanse/tolerancije na greške, preporučuje se korištenje:
- RAID 1(zrcaljenje) za formiranje podsistema diska za korisničke operativne sisteme.
- RAID 10 za podatke koje ima visoki zahtjevi za brzinu pisanja i čitanja. Na primjer, za pohranjivanje baza podataka 1C: Enterprise, mail servera, AD.
- RAID 5 koristi se za pohranjivanje podataka datoteke.
Idealno serversko rješenje prema većini sistem administratori je server sa šest diskova. Dva diska su “zrcaljena” i operativni sistem je instaliran na RAID 1. Četiri preostala diska su kombinovana u RAID 10 za brz, pouzdan i pouzdan rad sistema.
