Dnes budeme mluvit o pole RAID. Pojďme přijít na to, co to je, proč to potřebujeme, jaké to je a jak všechnu tu velkolepost využít v praxi.

Takže popořadě: co je pole RAID nebo jednoduše NÁLET? Tato zkratka znamená "Redundant Array of Independent Disks" nebo "redundantní (záložní) pole nezávislých disků." Zjednodušeně řečeno, pole RAID toto je kolekce fyzických disků spojených do jednoho logického disku.

Většinou se to děje naopak – dovnitř systémová jednotka je nainstalován jeden fyzický disk, který rozdělíme na několik logických. Zde je situace opačná – poněkud pevné disky nejprve jsou spojeny do jednoho a poté je operační systém vnímán jako jeden. Tito. OS pevně věří, že má fyzicky pouze jeden disk.

pole RAID Existuje hardware a software.

Hardware pole RAID jsou vytvořeny před zavedením OS přes speciální pomůcky, pevně zapojený do řadič RAID- něco jako BIOS. V důsledku vytvoření takové pole RAID již ve fázi instalace OS distribuční sada „vidí“ jeden disk.

Software pole RAID vytvořené nástroji OS. Tito. během načítání operační systém"chápe", že má několik fyzických disků a až po spuštění OS, skrz software disky jsou spojeny do polí. Samotný operační systém samozřejmě není umístěn na pole RAID, protože je nainstalován před vytvořením.

"Proč je tohle všechno potřeba?" - ptáš se? Odpověď zní: zvýšit rychlost čtení/zápisu dat a/nebo zvýšit odolnost proti chybám a zabezpečení.

"Jak pole RAID může zvýšit rychlost nebo zabezpečit data?" - Chcete-li odpovědět na tuto otázku, zvažte hlavní typy pole RAID, jak se tvoří a co to ve výsledku dává.

RAID-0. Také se nazývá "Stripe" nebo "Tape". Dva nebo více pevných disků se spojí do jednoho sekvenčním sloučením a sečtením svazků. Tito. pokud vezmeme dva 500GB disky a vytvoříme je RAID-0, operační systém to bude vnímat jako jeden terabajtový disk. Zároveň bude rychlost čtení/zápisu tohoto pole dvakrát vyšší než u jednoho disku, protože například pokud je databáze takto fyzicky umístěna na dvou discích, může jeden uživatel číst data z jednoho disku. a jiný uživatel může současně zapisovat na jiný disk. Zatímco v případě umístění databáze na jednom disku, HDDúkoly čtení/zápisu různých uživatelů bude probíhat postupně. RAID-0 umožní paralelní čtení/zápis. V důsledku toho tím více disků v poli RAID-0, tím rychleji samotné pole pracuje. Závislost je přímo úměrná – rychlost se zvyšuje N krát, kde N je počet disků v poli.
U pole RAID-0 existuje pouze jedna nevýhoda, která převažuje nad všemi výhodami jeho používání – naprostá absence odolnosti proti chybám. Pokud zemře jeden z fyzických disků pole, zemře celé pole. Existuje na to starý vtip: „Co znamená „0“ v názvu? RAID-0? - množství informací obnovených po smrti pole!"

RAID-1. Nazývá se také „zrcadlo“ nebo „zrcadlo“. Dva nebo více pevných disků se spojí do jednoho paralelním sloučením. Tito. pokud vezmeme dva 500GB disky a vytvoříme je RAID-1, operační systém to bude vnímat jako jeden 500GB disk. V tomto případě bude rychlost čtení/zápisu tohoto pole stejná jako u jednoho disku, protože informace jsou čteny/zapisovány na oba disky současně. RAID-1 neposkytuje zvýšení rychlosti, ale poskytuje větší odolnost proti chybám, protože v případě smrti jednoho z pevných disků je vždy na druhém disku umístěn úplný duplikát informací. Je třeba mít na paměti, že odolnost proti chybám je poskytována pouze proti smrti jednoho z disků pole. Pokud byla data smazána účelově, jsou smazána ze všech disků pole současně!

RAID-5. Více bezpečná varianta RAID-0. Objem pole se vypočítá pomocí vzorce (N - 1) * Velikost disku RAID-5 ze tří 500GB disků získáme pole o velikosti 1 terabajt. Podstata pole RAID-5 spočívá v tom, že několik disků je sloučeno do RAID-0 a na posledním disku je uložen takzvaný „kontrolní součet“ – servisní informace určené k obnovení jednoho z disků pole v případě jeho smrti. Rychlost zápisu pole RAID-5 poněkud nižší, protože čas se stráví výpočtem a zápisem kontrolního součtu na samostatný disk, ale rychlost čtení je stejná jako v RAID-0.
Pokud jeden z disků pole RAID-5 zemře, rychlost čtení/zápisu prudce klesá, protože všechny operace jsou doprovázeny dalšími manipulacemi. Vlastně RAID-5 se změní na RAID-0 a pokud není včas postaráno o obnovu pole RAID existuje značné riziko úplné ztráty dat.
S polem RAID-5 Můžete použít tzv. Náhradní disk, tzn. náhradní. Při stabilním provozu pole RAID Tento disk je nečinný a nepoužívá se. V případě kritické situace však obnova pole RAID spustí se automaticky - informace z poškozeného se obnoví na náhradní disk pomocí kontrolních součtů umístěných na samostatném disku.
RAID-5 je vytvořen z minimálně tří disků a šetří se z jednotlivých chyb. V případě současného výskytu různých chyb na různých discích RAID-5 neukládá.

RAID-6- je vylepšená verze RAID-5. Podstata je stejná, pouze pro kontrolní součty se nepoužívá jeden, ale dva disky a kontrolní součty se počítají pomocí různých algoritmů, což výrazně zvyšuje odolnost proti chybám všeho pole RAID obvykle. RAID-6 sestavené z nejméně čtyř disků. Vzorec pro výpočet objemu pole vypadá takto (N - 2) * Velikost disku, kde N je počet disků v poli a DiskSize je velikost každého disku. Tito. při tvoření RAID-6 z pěti 500GB disků získáme pole o velikosti 1,5 terabajtu.
Rychlost zápisu RAID-6 nižší než RAID-5 asi o 10-15 %, což je způsobeno dodatečným časem stráveným výpočtem a zápisem kontrolních součtů.

RAID-10- také někdy nazýván RAID 0+1 nebo RAID 1+0. Jde o symbiózu RAID-0 a RAID-1. Pole je sestaveno z nejméně čtyř disků: na prvním kanálu RAID-0, na druhém RAID-0 pro zvýšení rychlosti čtení/zápisu a mezi nimi v zrcadle RAID-1 pro zvýšení odolnosti proti chybám. Tím pádem, RAID-10 kombinuje výhody prvních dvou možností – rychlé a odolné proti chybám.

RAID-50- podobně je RAID-10 symbiózou RAID-0 a RAID-5 - ve skutečnosti je RAID-5 postaven, pouze jeho základní prvky nejsou nezávislé pevné disky a pole jsou RAID-0. Tím pádem, RAID-50 poskytuje velmi dobrou rychlost čtení/zápisu a obsahuje stabilitu a spolehlivost RAID-5.

RAID-60- stejná myšlenka: ve skutečnosti máme RAID-6, sestavený z několika polí RAID-0.

Existují také další kombinovaná pole RAID 5+1 A RAID 6+1- vypadají jako RAID-50 A RAID-60 jediný rozdíl je v tom, že základními prvky pole nejsou pásky RAID-0, ale zrcadla RAID-1.

Jak rozumíte kombinovaným polím RAID: RAID-10, RAID-50, RAID-60 a možnosti RAID X+1 jsou přímými potomky základních typů polí RAID-0, RAID-1, RAID-5 A RAID-6 a slouží pouze ke zvýšení rychlosti čtení/zápisu nebo zvýšení odolnosti proti chybám, přičemž nesou funkčnost základních, nadřazených typů pole RAID.

Pokud přejdeme k praxi a budeme mluvit o použití určitých pole RAID v životě je logika docela jednoduchá:

RAID-0 V čisté formě ho vůbec nepoužíváme;

RAID-1 Používáme ho tam, kde rychlost čtení/zápisu není nijak zvlášť důležitá, ale důležitá je odolnost proti chybám – například na RAID-1 Je dobré nainstalovat operační systémy. V tomto případě na disky nikdo kromě OS nepřistupuje, rychlost samotných pevných disků je pro provoz zcela dostatečná, je zajištěna odolnost proti poruchám;

RAID-5 Instalujeme jej tam, kde je potřeba rychlost a odolnost proti poruchám, ale není dost peněz na nákup dalších pevných disků nebo je potřeba pole v případě poškození obnovit bez zastavení práce – zde nám pomohou náhradní Náhradní disky. Společná aplikace RAID-5- datové úložiště;

RAID-6 používá se tam, kde je to prostě děsivé nebo reálně hrozí smrt několika disků v poli najednou. V praxi je to docela vzácné, hlavně mezi paranoidními lidmi;

RAID-10- používá se tam, kde je potřeba pracovat rychle a spolehlivě. Také hlavní směr použití RAID-10 jsou souborové servery a databázové servery.

Opět, pokud budeme dále zjednodušovat, dojdeme k závěru, že tam, kde není velká a objemná práce se soubory, zcela postačí RAID-1- operační systém, AD, TS, mail, proxy atd. Kde je vyžadována seriózní práce se soubory: RAID-5 nebo RAID-10.

Ideálním řešením pro databázový server je stroj se šesti fyzickými disky, z nichž dva jsou spojeny do zrcadla RAID-1 a na něm je nainstalován operační systém a zbývající čtyři jsou spojeny do RAID-10 pro rychlé a spolehlivé zpracování dat.

Pokud se po přečtení výše uvedeného rozhodnete nainstalovat jej na své servery pole RAID, ale nevíte, jak na to a kde začít - kontaktujte nás! - pomůžeme s výběrem potřebného vybavení a provedeme montážní práce k realizaci pole RAID.

Všechny moderní základní desky jsou vybaveny integrovaným RAID řadičem a špičkové modely mají dokonce několik integrovaných RAID řadičů. Do jaké míry jsou integrované řadiče RAID žádané domácími uživateli, je samostatná otázka. V každém případě moderní základní deska poskytuje uživateli možnost vytvořit pole RAID z několika disků. Ne každý domácí uživatel však ví, jak vytvořit pole RAID, jakou úroveň pole zvolit a obecně má malou představu o výhodách a nevýhodách použití polí RAID.
V tomto článku uvedeme stručná doporučení k vytváření polí RAID na domácích počítačích a na konkrétním příkladu demonstrujeme, jak můžete nezávisle otestovat výkon pole RAID.

Historie stvoření

Termín „RAID pole“ se poprvé objevil v roce 1987, kdy američtí vědci Patterson, Gibson a Katz z University of California Berkeley ve svém článku „A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID“ popsali, jak tímto způsobem můžete kombinovat několik levné pevné disky do jednoho logického zařízení tak, aby se zvýšila výsledná kapacita a výkon systému a výpadek jednotlivých disků nevedl k výpadku celého systému.

Od vydání tohoto článku uplynulo více než 20 let, ale technologie budování polí RAID neztratila ani dnes svůj význam. Jediné, co se od té doby změnilo, je dekódování zkratky RAID. Faktem je, že zpočátku RAID pole nebyla vůbec stavěna na levné disky, a tak se slovo Inexpensive (levný) změnilo na Independent (nezávislý), což platilo spíše.

Princip fungování

RAID je tedy redundantní pole nezávislých disků (Redundant Arrays of Independent Discs), které má za úkol zajistit odolnost proti chybám a zvýšit výkon. Tolerance chyb je dosažena redundancí. To znamená, že část diskové kapacity je přidělena pro oficiální účely a stává se pro uživatele nedostupnou.

Zvýšený výkon diskového subsystému je zajištěn současným provozem více disků a v tomto smyslu platí, že čím více disků v poli (do určité hranice), tím lépe.

Společný provoz disků v poli může být organizován pomocí paralelního nebo nezávislého přístupu. Při paralelním přístupu je diskový prostor rozdělen do bloků (pásů) pro záznam dat. Podobně jsou informace určené k zápisu na disk rozděleny do stejných bloků. Při zápisu se jednotlivé bloky zapisují na různé disky a více bloků se zapisuje na různé disky současně, což vede ke zvýšení výkonu při operacích zápisu. Potřebné informace se také čtou v samostatných blocích současně z více disků, čímž se také zvyšuje výkon úměrně počtu disků v poli.

Je třeba poznamenat, že model paralelního přístupu je implementován pouze v případě, že velikost požadavku na zápis dat je větší než velikost samotného bloku. Jinak je paralelní záznam několika bloků téměř nemožný. Představme si situaci, kdy velikost jednotlivého bloku je 8 KB a velikost požadavku na zápis dat je 64 KB. V tomto případě jsou zdrojové informace rozděleny do osmi bloků po 8 kB. Pokud máte pole se čtyřmi disky, můžete najednou zapisovat čtyři bloky nebo 32 kB. Je zřejmé, že v uvažovaném příkladu bude rychlost zápisu a čtení čtyřikrát vyšší než při použití jednoho disku. To platí pouze pro ideální situaci, ale velikost požadavku není vždy násobkem velikosti bloku a počtu disků v poli.

Pokud je velikost zaznamenaných dat menší než velikost bloku, pak je implementován zásadně odlišný model - nezávislý přístup. Tento model lze navíc použít i tehdy, když je velikost zapisovaných dat větší než velikost jednoho bloku. Při nezávislém přístupu jsou všechna data z jednoho požadavku zapsána na samostatný disk, to znamená, že situace je stejná jako při práci s jedním diskem. Výhodou modelu nezávislého přístupu je, že pokud dorazí několik požadavků na zápis (čtení) současně, všechny budou provedeny na samostatných discích nezávisle na sobě. Tato situace je typická například pro servery.

V souladu s různé typy přístup existuje a odlišné typy Pole RAID, která se obvykle vyznačují úrovněmi RAID. Kromě typu přístupu se úrovně RAID liší ve způsobu, jakým se přizpůsobují a generují redundantní informace. Redundantní informace mohou být umístěny na vyhrazeném disku nebo distribuovány mezi všechny disky. Existuje mnoho způsobů, jak tyto informace generovat. Nejjednodušší z nich je úplná duplikace (100% redundance), neboli zrcadlení. Kromě toho se používají kódy pro opravu chyb a výpočty parity.

Úrovně RAID

V současné době existuje několik úrovní RAID, které lze považovat za standardizované – jedná se o RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 a RAID 6.

Používají se také různé kombinace úrovní RAID, což umožňuje kombinovat jejich výhody. Obvykle se jedná o kombinaci určité úrovně odolnosti proti chybám a nulové úrovně používané ke zlepšení výkonu (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).

Všimněte si, že všechny moderní RAID řadiče podporují funkci JBOD (Just a Bench Of Disks), která není určena pro vytváření polí – poskytuje možnost připojení jednotlivých disků k RAID řadiči.

Je třeba poznamenat, že řadiče RAID integrované na základních deskách pro domácí počítače nepodporují všechny úrovně RAID. Dvouportové řadiče RAID podporují pouze úrovně 0 a 1, zatímco řadiče RAID s více porty (například 6portový řadič RAID integrovaný do jižního můstku čipové sady ICH9R/ICH10R) podporují také úrovně 10 a 5.

Kromě toho, pokud mluvíme o základních deskách založených na čipsetech Intel, implementují také funkci Intel Matrix RAID, která umožňuje vytvářet pevné disky x současně matice RAID několika úrovní, přičemž každé z nich alokuje část diskového prostoru.

RAID 0

RAID úrovně 0, přísně vzato, není redundantní pole, a proto neposkytuje spolehlivé úložiště dat. Nicméně tuto úroveň aktivně využíván v případech, kdy je nutné zajistit vysoký výkon diskového subsystému. Při vytváření pole RAID úrovně 0 jsou informace rozděleny do bloků (někdy se těmto blokům říká stripe), které se zapisují na samostatné disky, to znamená, že je vytvořen systém s paralelním přístupem (pokud to samozřejmě velikost bloku umožňuje ). Tím, že umožňuje simultánní I/O z více disků, poskytuje RAID 0 nejvyšší rychlost přenosu dat a maximální efektivitu místa na disku, protože není potřeba žádný úložný prostor pro kontrolní součty. Implementace této úrovně je velmi jednoduchá. RAID 0 se používá především v oblastech, kde je vyžadován rychlý přenos velkého množství dat.

RAID 1 (zrcadlený disk)

RAID Level 1 je pole dvou disků se 100% redundancí. To znamená, že data jsou jednoduše zcela duplikována (zrcadlena), díky čemuž je dosaženo velmi vysoké úrovně spolehlivosti (a také nákladů). Všimněte si, že k implementaci úrovně 1 není nutné nejprve rozdělit disky a data do bloků. V nejjednodušším případě dva disky obsahují stejné informace a jsou jedním logickým diskem. Pokud jeden disk selže, jeho funkce vykonává jiný (což je pro uživatele naprosto transparentní). Obnova pole se provádí jednoduchým kopírováním. Tato úroveň navíc zdvojnásobuje rychlost čtení informací, protože tuto operaci lze provádět současně ze dvou disků. Tento typ schématu ukládání informací se používá především v případech, kdy jsou náklady na zabezpečení dat mnohem vyšší než náklady na implementaci úložného systému.

RAID 5

RAID 5 je diskové pole odolné proti chybám s distribuovaným úložištěm kontrolních součtů. Při záznamu je datový tok rozdělen na bloky (pruhy) na úrovni bajtů a současně zapsán na všechny disky pole v cyklickém pořadí.

Předpokládejme, že pole obsahuje n disky a velikost pruhu d. Za každou část n–1 proužky, vypočítá se kontrolní součet p.

Proužek d 1 zaznamenané na prvním disku, pruh d 2- na druhém a tak dále až k pruhu dn–1, který je napsán na ( n–1) disk. Další n-zapíše se kontrolní součet disku p n a proces se cyklicky opakuje od prvního disku, na kterém je proužek zapsán d n.

Proces nahrávání (n–1) pruhy a jejich kontrolní součet jsou vytvářeny současně pro všechny n disky.

Kontrolní součet se vypočítá pomocí operace vylučování bitů nebo (XOR) aplikované na zapisované datové bloky. Takže pokud existuje n pevné disky, d- datový blok (proužek), pak se kontrolní součet vypočítá pomocí následujícího vzorce:

pn=d1 d 2 ... d 1–1.

Pokud některý disk selže, lze data na něm obnovit pomocí kontrolních dat a dat zbývajících na pracovních discích.

Pro ilustraci uvažujme bloky o čtyřech bitech. Nechť je jen pět disků pro ukládání dat a záznam kontrolních součtů. Pokud existuje sekvence bitů 1101 0011 1100 1011, rozdělená do bloků po čtyřech bitech, je pro výpočet kontrolního součtu nutné provést následující bitovou operaci:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

Kontrolní součet zapsaný na pátý disk je tedy 1001.

Pokud selže jeden z disků, například čtvrtý, pak blok d 4= 1100 nebude při čtení k dispozici. Jeho hodnotu však lze snadno obnovit pomocí kontrolního součtu a hodnot zbývajících bloků pomocí stejné operace „exclusive OR“:

d4 = d1 d 2d 4p5.

V našem příkladu dostaneme:

d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.

V případě RAID 5 jsou všechny disky v poli stejně velké, ale celková kapacita diskového subsystému dostupná pro zápis se zmenší přesně o jeden disk. Pokud má například pět disků velikost 100 GB, pak skutečná velikost pole je 400 GB, protože 100 GB je přiděleno pro řídicí informace.

RAID 5 může být postaven na třech nebo více pevných discích. S rostoucím počtem pevných disků v poli se snižuje jeho redundance.

RAID 5 má architekturu nezávislého přístupu, která umožňuje provádět více čtení nebo zápisů současně.

RAID 10

Úroveň RAID 10 je kombinací úrovní 0 a 1. Minimálním požadavkem pro tuto úroveň jsou čtyři disky. V poli RAID 10 se čtyřmi disky jsou spojeny po párech do polí úrovně 0 a obě tato pole jako logické disky jsou spojena do pole úrovně 1. Je také možný jiný přístup: zpočátku jsou disky kombinovány do zrcadlených polí úroveň 1 a poté logické jednotky založené na těchto polích - do pole úrovně 0.

Intel Matrix RAID

Uvažovaná pole RAID úrovní 5 a 1 se doma používají zřídka, což je způsobeno především vysokou cenou takových řešení. Nejčastěji se pro domácí PC používá pole úrovně 0 na dvou discích. Jak jsme již uvedli, RAID úrovně 0 neposkytuje bezpečné úložiště dat, a proto jsou koncoví uživatelé postaveni před volbu: vytvořit rychlé, ale nespolehlivé pole RAID úrovně 0 nebo, zdvojnásobit náklady na místo na disku, RAID - pole úrovně 1. který poskytuje spolehlivé úložiště dat, ale neposkytuje významné výhody v oblasti výkonu.

K vyřešení tohoto obtížného problému vyvinul Intel technologii Intel Matrix Storage Technology, která kombinuje výhody polí Tier 0 a Tier 1 na pouhých dvou fyzických discích. A abychom zdůraznili, že v tomto případě nemluvíme pouze o poli RAID, ale o poli, které kombinuje fyzické i logické disky, je v názvu technologie místo slova „pole“ použito slovo „matrix“. “.

Co je tedy dvoudisková matice RAID využívající technologii Intel Matrix Storage? Základní myšlenkou je, že pokud má systém několik pevných disků a základní desku s čipovou sadou Intel, která podporuje Intel Matrix Storage Technology, je možné rozdělit diskový prostor na více částí, z nichž každá bude fungovat jako samostatné pole RAID.

Podívejme se na jednoduchý příklad matice RAID sestávající ze dvou disků po 120 GB. Kterýkoli z disků lze rozdělit na dva logické disky, například 40 a 80 GB. Dále lze dva logické disky stejné velikosti (například 40 GB každý) spojit do matice RAID úrovně 1 a zbývající logické jednotky do matice RAID úrovně 0.

V zásadě je s použitím dvou fyzických disků také možné vytvořit pouze jednu nebo dvě matice RAID úrovně 0, ale není možné získat pouze matice úrovně 1. To znamená, že pokud má systém pouze dva disky, pak technologie Intel Matrix Storage vám umožňuje vytvářet následující typy matic RAID:

• jedna matice úrovně 0;
• dvě matice úrovně 0;
• matice úrovně 0 a matice úrovně 1.

Pokud má systém tři pevné disky, lze vytvořit následující typy matic RAID:

• jedna matice úrovně 0;
• jedna matice úrovně 5;
• dvě matice úrovně 0;
• dvě matice úrovně 5;
• matice úrovně 0 a matice úrovně 5.

Pokud má systém čtyři pevné disky, je navíc možné vytvořit matici RAID úrovně 10 a také kombinace úrovně 10 a úrovně 0 nebo 5.

Od teorie k praxi

Pokud se budeme bavit o domácích počítačích, nejoblíbenější a nejoblíbenější jsou pole RAID úrovně 0 a 1. Použití RAID polí tří a více disků v domácích PC je spíše výjimkou z pravidla. Je to dáno tím, že na jedné straně rostou náklady na RAID pole úměrně s počtem disků v něm zapojených a na druhé straně je pro domácí počítače primárně důležitá kapacita diskového pole. a ne jeho výkon a spolehlivost.

Proto budeme v budoucnu zvažovat RAID úrovně 0 a 1 založené pouze na dvou discích. Cílem našeho výzkumu bude porovnání výkonu a funkčnosti RAID polí úrovně 0 a 1, vytvořených na bázi několika integrovaných RAID řadičů, a také studium závislosti rychlostních charakteristik RAID pole na stripe. velikost.

Faktem je, že ačkoli teoreticky by se při použití pole RAID úrovně 0 měla rychlost čtení a zápisu zdvojnásobit, v praxi je nárůst rychlostních charakteristik mnohem méně mírný a liší se pro různé RAID řadiče. Totéž platí pro pole RAID úrovně 1: přestože by se teoreticky měla rychlost čtení zdvojnásobit, v praxi to tak plynulé není.

Pro naše srovnávací testování RAID řadičů jsme použili základní desku Gigabyte GA-EX58A-UD7. Tato deska je založena na Čipová sada Intel X58 Express s ICH10R southbridge, který má integrovaný RAID řadič pro šest SATA II portů, který podporuje organizaci RAID polí úrovní 0, 1, 10 a 5 s funkcí Intel Matrix RAID. Deska Gigabyte GA-EX58A-UD7 navíc integruje řadič GIGABYTE SATA2 RAID, který má dva porty SATA II s možností organizovat pole RAID úrovní 0, 1 a JBOD.

Na desce GA-EX58A-UD7 je také integrovaný řadič SATA III Marvell 9128, na jehož základě jsou implementovány dva porty SATA III se schopností organizovat pole RAID úrovní 0, 1 a JBOD.

Deska Gigabyte GA-EX58A-UD7 má tedy tři samostatné RAID řadiče, na jejichž základě můžete vytvářet RAID pole úrovně 0 a 1 a vzájemně je porovnávat. Připomeňme, že standard SATA III je zpětně kompatibilní se standardem SATA II, proto na základě řadiče Marvell 9128, který podporuje disky s rozhraním SATA III, můžete vytvářet pole RAID i pomocí disků s rozhraním SATA II.

Testovací stojan měl následující konfiguraci:

• procesor - Intel Core i7-965 Extrémní edice;
• základní deska - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
• Verze systému BIOS - F2a;
• pevné disky - dva disky Western Digital WD1002FBYS, jeden disk Western Digital WD3200AAKS;
• integrované řadiče RAID:
• ICH10R,
• GIGABYTE SATA2,
• Marvell 9128;
• paměť - DDR3-1066;
• kapacita paměti - 3 GB (tři moduly po 1024 MB);
• operační režim paměti - DDR3-1333, tříkanálový provozní režim;
• grafická karta - Gigabyte GeForce GTS295;
• zdroj - Tagan 1300W.

Testování probíhalo pod kontrolou operačního systému Microsoft Windows 7 Ultimate (32bitový). Operační systém byl instalován na disk Western Digital WD3200AAKS, který byl připojen k portu řadiče SATA II integrovaného do jižního můstku ICH10R. Pole RAID bylo sestaveno na dvou discích WD1002FBYS s rozhraním SATA II.

Pro měření rychlostních charakteristik vytvořených RAID polí jsme použili utilitu IOmeter, která je průmyslovým standardem pro měření výkonu diskových systémů.

Nástroj IOmeter

Jelikož jsme tento článek zamýšleli jako jakousi uživatelskou příručku pro vytváření a testování RAID polí, bylo by logické začít popisem utility IOmeter (Input/Output meter), která, jak jsme již poznamenali, je druh průmyslový standard pro měření výkonu diskových systémů. Tato utilita je zdarma a lze jej stáhnout z http://www.iometer.org.

Nástroj IOmeter je syntetický test a umožňuje vám pracovat s pevnými disky, které nejsou rozděleny do logických oddílů, takže můžete testovat disky bez ohledu na struktura souboru a snížit vliv operačního systému na nulu.

Při testování je možné vytvořit specifický přístupový model neboli „vzor“, který vám umožní specifikovat provádění konkrétních operací pevným diskem. V případě vytvoření konkrétní model přístup je povolen ke změně následujících parametrů:

• velikost požadavku na přenos dat;
• náhodné/sekvenční rozdělení (v %);
• rozložení operací čtení/zápisu (v %);
• Počet jednotlivých paralelně probíhajících I/O operací.

Nástroj IOmeter nevyžaduje instalaci do počítače a skládá se ze dvou částí: samotného IOmeter a Dynamo.

IOmeter je monitorovací část programu definovaná uživatelem grafické rozhraní, což vám umožní provést všechna potřebná nastavení. Dynamo je generátor zatížení, který nemá žádné rozhraní. Při každém spuštění IOmeter.exe se automaticky spustí generátor zatížení Dynamo.exe.

Chcete-li začít pracovat s programem IOmeter, stačí spustit soubor IOmeter.exe. Tím se otevře hlavní okno programu IOmeter (obr. 1).

Rýže. 1. Hlavní okno programu IOmeter

Je třeba poznamenat, že nástroj IOmeter umožňuje testovat nejen místní diskové systémy (DAS), ale také síťové disky(NAS). Lze jej například použít k testování výkonu diskového subsystému serveru (souborového serveru) pomocí několika síťových klientů. Proto se některé záložky a nástroje v okně nástroje IOmeter týkají konkrétně nastavení sítě programy. Je jasné, že při testování disků a RAID polí nebudeme tyto možnosti programu potřebovat, a proto nebudeme vysvětlovat účel všech záložek a nástrojů.

Takže po spuštění programu IOmeter se na levé straně hlavního okna (v okně Topologie) zobrazí stromová struktura všech běžících generátorů zátěže (instancí Dynama). Každá spuštěná instance generátoru zatížení Dynamo se nazývá manažer. Program IOmeter je navíc vícevláknový a každé jednotlivé vlákno běžící na instanci generátoru zatížení Dynamo se nazývá Worker. Počet běžících Workerů vždy odpovídá počtu jader logických procesorů.

V našem příkladu používáme pouze jeden počítač se čtyřjádrovým procesorem, který podporuje technologii Hyper-Threading, takže je spuštěn pouze jeden manažer (jedna instance Dynama) a osm (podle počtu jader logického procesoru) Workerů.

Ve skutečnosti pro testování disků v tomto okně není potřeba nic měnit ani přidávat.

Pokud vyberete název počítače myší ve stromové struktuře spouštění instancí Dynamo, pak v okně cílová na kartě Cíl disku Zobrazí se všechny disky, disková pole a další jednotky (včetně síťových) nainstalované v počítači. Toto jsou jednotky, se kterými může IOmeter pracovat. Média mohou být označena žlutě nebo modře. Logické oddíly médií jsou označeny žlutě a fyzická zařízení bez logických oddílů na nich vytvořených modře. Logická část může, ale nemusí být přeškrtnuta. Faktem je, že aby program mohl pracovat s logickým oddílem, musí být nejprve připraven tak, že na něm vytvoříte speciální soubor, jehož velikost se rovná kapacitě celého logického oddílu. Pokud je logický oddíl přeškrtnutý, znamená to, že oddíl ještě není připraven k testování (připraví se automaticky v první fázi testování), ale pokud oddíl přeškrtnutý není, znamená to, že soubor již byl vytvořené na logickém oddílu, zcela připravené k testování.

Všimněte si, že navzdory podporované schopnosti pracovat s logickými oddíly je optimální testovat disky, které nejsou rozděleny na logické oddíly. Oddíl logického disku můžete odstranit velmi jednoduše - pomocí modulu snap-in Správa disků. Chcete-li se k němu dostat, klikněte pravým tlačítkem myši na ikonu Počítač na ploše a vyberte položku v nabídce, která se otevře Spravovat. V okně, které se otevře Počítačový management na levé straně musíte vybrat položku Úložný prostor a v něm - Správa disků. Poté na pravé straně okna Počítačový management Zobrazí se všechny připojené disky. Kliknutím pravým tlačítkem na na požadovaný disk a výběrem položky v nabídce, která se otevře Smazat svazek..., můžete odstranit logický oddíl na fyzickém disku. Připomeňme, že když smažete logický oddíl z disku, všechny informace na něm jsou smazány bez možnosti obnovy.

Obecně platí, že pomocí nástroje IOmeter můžete testovat pouze prázdné disky nebo disková pole. To znamená, že nemůžete testovat disk nebo diskové pole, na kterém je nainstalován operační systém.

Vraťme se tedy k popisu utility IOmeter. V okně cílová na kartě Cíl disku musíte vybrat disk (nebo diskové pole), který bude testován. Dále musíte kartu otevřít Specifikace přístupu(obr. 2), na kterém bude možné určit scénář testování.

Rýže. 2. Otevřete kartu Specifikace nástroje IOmeter

V okně Specifikace globálního přístupu Existuje seznam předdefinovaných testovacích skriptů, které lze přiřadit správci spouštění. Tyto skripty však nebudeme potřebovat, takže je lze všechny vybrat a smazat (k tomu je tlačítko Vymazat). Poté klikněte na tlačítko Nový vytvořit nový testovací skript. V okně, které se otevře Upravit specifikaci přístupu Můžete definovat spouštěcí scénář pro disk nebo pole RAID.

Předpokládejme, že chceme zjistit závislost rychlosti sekvenčního (lineárního) čtení a zápisu na velikosti bloku požadavku na přenos dat. K tomu potřebujeme vygenerovat sekvenci spouštěcích skriptů v režimu sekvenčního čtení při různých velikostech bloků a poté sekvenci spouštěcích skriptů v režimu sekvenčního zápisu při různých velikostech bloků. Velikosti bloků jsou obvykle vybírány jako řada, jejíž každý člen je dvakrát větší než předchozí a první člen této řady má 512 bajtů. To znamená, že velikosti bloků jsou následující: 512 bajtů, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 kB, 1 MB. Nemá smysl zvyšovat velikost bloku větší než 1 MB pro sekvenční operace, protože s tak velkými velikostmi datových bloků se rychlost sekvenčních operací nemění.

Pojďme tedy vytvořit načítací skript v režimu sekvenčního čtení pro blok 512 bajtů.

V terénu název okno Upravit specifikaci přístupu zadejte název načítacího skriptu. Například Sequential_Read_512. Další na poli Velikost požadavku na převod nastavili jsme velikost datového bloku na 512 bajtů. Posuvník Procento náhodné/sekvenční distribuce(procentuální poměr mezi sekvenčními a selektivními operacemi) posuneme úplně doleva, aby všechny naše operace byly pouze sekvenční. No, posuvník , která nastavuje procentuální poměr mezi operacemi čtení a zápisu, je posunuta úplně doprava, takže všechny naše operace jsou pouze pro čtení. Další parametry v okně Upravit specifikaci přístupu není třeba měnit (obr. 3).

Rýže. 3. Upravte okno Specifikace přístupu a vytvořte skript pro sekvenční čtení
s velikostí bloku dat 512 bajtů

Klikněte na tlačítko OK a v okně se objeví první skript, který jsme vytvořili Specifikace globálního přístupu na kartě Specifikace přístupu Utility IOmeter.

Podobně je potřeba vytvořit skripty pro zbývající datové bloky, ale pro usnadnění práce je jednodušší nevytvářet skript pokaždé znovu kliknutím na tlačítko Nový a po výběru posledního vytvořeného scénáře stiskněte tlačítko Upravit Kopírovat(upravit kopii). Poté se okno znovu otevře Upravit specifikaci přístupu s nastavením našeho posledního vytvořeného skriptu. Bude stačit změnit pouze název a velikost bloku. Po dokončení podobného postupu pro všechny ostatní velikosti bloků můžete začít vytvářet skripty pro sekvenční nahrávání, což se provádí úplně stejným způsobem, kromě toho, že posuvník Procento rozložení čtení/zápisu, který nastavuje procentuální poměr mezi operacemi čtení a zápisu, je nutné posunout úplně doleva.

Podobně můžete vytvářet skripty pro selektivní psaní a čtení.

Poté, co jsou všechny skripty připraveny, je třeba je přiřadit ke správci stahování, to znamená uvést, se kterými skripty budou pracovat Dynamo.

Abychom to udělali, znovu zkontrolujeme, co je v okně Topologie Zvýrazněno je jméno počítače (tj. správce zatížení na místním PC), nikoli jednotlivého pracovníka. To zajistí, že scénáře zatížení budou přiřazeny všem pracovníkům najednou. Další v okně Specifikace globálního přístupu vyberte všechny scénáře zatížení, které jsme vytvořili, a stiskněte tlačítko Přidat. Všechny vybrané scénáře zatížení budou přidány do okna (obr. 4).

Rýže. 4. Přiřazení vytvořených scénářů zatížení správci zatížení

Poté musíte přejít na kartu Nastavení testu(obr. 5), kde lze nastavit dobu provádění každého námi vytvořeného skriptu. Chcete-li to provést ve skupině Doba běhu nastavte dobu provádění scénáře zatížení. Bude stačit nastavit čas na 3 minuty.

Rýže. 5. Nastavení doby provádění scénáře zatížení

Navíc v terénu Popis testu Musíte zadat název celého testu. Tato záložka má v zásadě spoustu dalších nastavení, která však pro naše úkoly nejsou potřeba.

Po provedení všech potřebných nastavení se doporučuje vytvořený test uložit kliknutím na tlačítko s obrázkem diskety na panelu nástrojů. Test se uloží s příponou *.icf. Následně můžete vytvořený scénář zatížení použít tak, že nespustíte soubor IOmeter.exe, ale uložený soubor s příponou *.icf.

Nyní můžete zahájit testování přímo kliknutím na tlačítko s příznakem. Budete vyzváni k zadání názvu souboru obsahujícího výsledky testu a výběru jeho umístění. Výsledky testů se ukládají do souboru CSV, který lze následně jednoduše exportovat do Excelu a nastavením filtru v prvním sloupci vybrat požadovaná data s výsledky testu.

Během testování jsou průběžné výsledky vidět na záložce Zobrazení výsledku a na kartě můžete určit, do kterého scénáře zatížení patří Specifikace přístupu. V okně Specifikace přiřazeného přístupu běžící skript se zobrazí zeleně, dokončené skripty červeně a neprovedené skripty modře.

Podívali jsme se tedy na základní techniky práce s utilitou IOmeter, která bude vyžadována pro testování jednotlivých disků nebo polí RAID. Všimněte si, že jsme nemluvili o všech možnostech utility IOmeter, ale popis všech jejích možností je nad rámec tohoto článku.

Vytvoření pole RAID založené na řadiči GIGABYTE SATA2

Začneme tedy vytvářet pole RAID založené na dvou discích pomocí řadiče GIGABYTE SATA2 RAID integrovaného na desce. Samotný Gigabyte čipy samozřejmě nevyrábí, a proto se pod čipem GIGABYTE SATA2 skrývá přeznačený čip jiné společnosti. Jak můžete zjistit ze souboru INF ovladače, mluvíme o řadiči řady JMicron JMB36x.

Přístup do nabídky nastavení řadiče je možný ve fázi spouštění systému, pro kterou musíte stisknout kombinaci kláves Ctrl+G, když se na obrazovce objeví odpovídající nápis. Přirozeně, první dovnitř nastavení BIOSu musíte definovat provozní režim dvou portů SATA patřících k řadiči GIGABYTE SATA2 jako RAID (jinak nebude možný přístup do nabídky konfigurátoru pole RAID).

Nabídka nastavení pro řadič GIGABYTE SATA2 RAID je poměrně jednoduchá. Jak jsme již uvedli, řadič je dvouportový a umožňuje vytvářet pole RAID úrovně 0 nebo 1. Prostřednictvím nabídky nastavení řadiče můžete pole RAID odstranit nebo vytvořit. Při vytváření pole RAID můžete zadat jeho název, vybrat úroveň pole (0 nebo 1), nastavit velikost pruhu pro pole RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 nebo 4K) a také určit velikost pole. pole.

Jakmile je pole vytvořeno, žádné změny v něm již nejsou možné. To znamená, že u vytvořeného pole nemůžete následně změnit například jeho úroveň nebo velikost pruhu. Chcete-li to provést, musíte nejprve pole smazat (se ztrátou dat) a poté je znovu vytvořit. Ve skutečnosti to není jedinečné pro řadič GIGABYTE SATA2. Nemožnost měnit parametry vytvořených RAID polí je vlastnost všech řadičů, která vyplývá ze samotného principu implementace RAID pole.

Po vytvoření pole založeného na řadiči GIGABYTE SATA2 lze aktuální informace o něm zobrazit pomocí nástroje GIGABYTE RAID Configurer, který se automaticky nainstaluje spolu s ovladačem.

Vytvoření pole RAID založené na řadiči Marvell 9128

Konfigurace řadiče Marvell 9128 RAID je možná pouze prostřednictvím nastavení BIOS desky Gigabyte GA-EX58A-UD7. Obecně je třeba říci, že menu konfigurátoru ovladače Marvell 9128 je poněkud hrubé a nezkušené uživatele může uvést v omyl. O těchto drobných nedostatcích si však povíme o něco později, ale zatím zvážíme ty hlavní funkčnost Ovladač Marvell 9128.

Přestože tedy tento řadič podporuje disky SATA III, je také plně kompatibilní s disky SATA II.

Řadič Marvell 9128 umožňuje vytvořit pole RAID úrovně 0 a 1 založené na dvou discích. U pole úrovně 0 můžete nastavit velikost pruhu na 32 nebo 64 kB a také zadat název pole. Kromě toho existuje možnost, jako je zaokrouhlení gigabajtů, což vyžaduje vysvětlení. Navzdory názvu, který je podobný jménu výrobce, s tím funkce Gigabyte Rounding nemá nic společného. Navíc není nijak spojen s polem RAID úrovně 0, i když v nastavení řadiče jej lze definovat speciálně pro pole této úrovně. Ve skutečnosti je to první z těch nedostatků v konfigurátoru řadiče Marvell 9128, které jsme zmínili. Funkce Gigabyte Rounding je definována pouze pro RAID Level 1. Umožňuje používat dva disky (např. od různých výrobců popř. různé modely), jejichž kapacita se od sebe mírně liší. Funkce Gigabyte Rounding přesně nastavuje rozdíl ve velikostech dvou disků použitých k vytvoření pole RAID úrovně 1. V řadiči Marvell 9128 funkce Gigabyte Rounding umožňuje nastavit rozdíl ve velikostech disků na 1 nebo 10 GB.

Další chybou v konfigurátoru řadiče Marvell 9128 je to, že při vytváření pole RAID úrovně 1 má uživatel možnost vybrat velikost pruhu (32 nebo 64 KB). Pro RAID úrovně 1 však není pojem stripe vůbec definován.

Vytvoření pole RAID na základě řadiče integrovaného do ICH10R

Řadič RAID integrovaný do jižního můstku ICH10R je nejběžnější. Jak již bylo uvedeno, tento řadič RAID je 6portový a podporuje nejen vytváření polí RAID 0 a RAID 1, ale také RAID 5 a RAID 10.

Přístup do nabídky nastavení ovladače je možný ve fázi spouštění systému, pro kterou musíte stisknout kombinaci kláves Ctrl + I, když se na obrazovce objeví odpovídající nápis. Přirozeně nejprve v nastavení BIOSu byste měli definovat provozní režim tohoto řadiče jako RAID (jinak nebude možný přístup do nabídky konfigurátoru pole RAID).

Nabídka nastavení řadiče RAID je poměrně jednoduchá. Prostřednictvím nabídky nastavení řadiče můžete odstranit nebo vytvořit pole RAID. Při vytváření pole RAID můžete zadat jeho název, vybrat úroveň pole (0, 1, 5 nebo 10), nastavit velikost pruhu pro pole RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 nebo 4K) a také určit velikost pole.

Porovnání výkonu RAID

Pro testování polí RAID pomocí nástroje IOmeter jsme vytvořili scénáře zatížení sekvenčního čtení, sekvenčního zápisu, selektivního čtení a selektivního zápisu. Velikosti datových bloků v každém scénáři zatížení byly následující: 512 bajtů, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.

Na každém z řadičů RAID jsme vytvořili pole RAID 0 se všemi povolenými velikostmi pruhů a pole RAID 1. Kromě toho, abychom mohli vyhodnotit zvýšení výkonu získané použitím pole RAID, testovali jsme také jeden disk na každém z řadičů RAID.

Pojďme se tedy podívat na výsledky našeho testování.

Ovladač GIGABYTE SATA2

Nejprve se podívejme na výsledky testování RAID polí založených na řadiči GIGABYTE SATA2 (obr. 6-13). Obecně se ovladač ukázal jako doslova záhadný a jeho výkon byl prostě zklamáním.

Rýže. 6. Rychlost sekvenční a selektivní diskové operace Western Digital WD1002FBYS	Rýže. 7. Rychlost sekvenční s velikostí pruhu 128 kB (řadič GIGABYTE SATA2)
Rýže. 12.Sériová rychlost a selektivní operace pro RAID 0 s velikostí pruhu 4 kB (řadič GIGABYTE SATA2)	Rýže. 13.Sériová rychlost a selektivní operace pro RAID 1 (řadič GIGABYTE SATA2)

Pokud se podíváte na rychlostní charakteristiky jednoho disku (bez pole RAID), maximální rychlost sekvenčního čtení je 102 MB/s a maximální rychlost sekvenčního zápisu je 107 MB/s.

Při vytváření pole RAID 0 s velikostí pruhu 128 KB se maximální rychlost sekvenčního čtení a zápisu zvýší na 125 MB/s, což představuje nárůst přibližně o 22 %.

Při velikosti proužků 64, 32 nebo 16 KB je maximální rychlost sekvenčního čtení 130 MB/s a maximální rychlost sekvenčního zápisu je 141 MB/s. To znamená, že se specifikovanými velikostmi pruhů se maximální rychlost sekvenčního čtení zvýší o 27 % a maximální rychlost sekvenčního zápisu se zvýší o 31 %.

Ve skutečnosti to pro pole úrovně 0 nestačí a chtěl bych, aby maximální rychlost sekvenčních operací byla vyšší.

Při velikosti pruhu 8 KB zůstává maximální rychlost sekvenčních operací (čtení a zápis) přibližně stejná jako u velikosti pruhu 64, 32 nebo 16 KB, jsou však zjevné problémy se selektivním čtením. S nárůstem velikosti datového bloku až na 128 KB se selektivní rychlost čtení (jak by měla) zvyšuje úměrně velikosti datového bloku. Pokud je však velikost datového bloku větší než 128 KB, rychlost selektivního čtení klesne téměř na nulu (přibližně na 0,1 MB/s).

Při velikosti proužku 4 KB se sníží nejen rychlost selektivního čtení, když je velikost bloku větší než 128 KB, ale také rychlost sekvenčního čtení, když je velikost bloku větší než 16 KB.

Použití pole RAID 1 na řadiči GIGABYTE SATA2 nijak výrazně nemění rychlost sekvenčního čtení (ve srovnání s jedním diskem), ale maximální rychlost sekvenčního zápisu je snížena na 75 MB/s. Připomeňme, že u pole RAID 1 by se rychlost čtení měla zvýšit a rychlost zápisu by se neměla snížit v porovnání s rychlostí čtení a zápisu na jeden disk.

Na základě výsledků testování řadiče GIGABYTE SATA2 lze vyvodit pouze jeden závěr. Tento řadič má smysl používat k vytváření polí RAID 0 a RAID 1 pouze v případě, že jsou již použity všechny ostatní řadiče RAID (Marvell 9128, ICH10R). I když je docela těžké si takovou situaci představit.

Ovladač Marvell 9128

Řadič Marvell 9128 prokázal mnohem vyšší rychlostní charakteristiky ve srovnání s řadičem GIGABYTE SATA2 (obr. 14-17). Ve skutečnosti se rozdíly projeví, i když řadič pracuje s jedním diskem. Pokud je pro řadič GIGABYTE SATA2 maximální rychlost sekvenčního čtení 102 MB/s a je dosaženo s velikostí datového bloku 128 KB, pak pro řadič Marvell 9128 je maximální rychlost sekvenčního čtení 107 MB/s a je dosaženo s datovým velikost bloku 16 kB.

Při vytváření pole RAID 0 s velikostí proužků 64 a 32 KB se maximální rychlost sekvenčního čtení zvýší na 211 MB/s a rychlost sekvenčního zápisu se zvýší na 185 MB/s. To znamená, že se zadanými velikostmi pruhů se maximální rychlost sekvenčního čtení zvýší o 97 % a maximální rychlost sekvenčního zápisu se zvýší o 73 %.

Neexistuje žádný významný rozdíl v rychlostním výkonu pole RAID 0 s velikostí pruhu 32 a 64 KB, výhodnější je však použití pruhu 32 KB, protože v tomto případě je rychlost sekvenčních operací s velikostí bloku menší než 128 kB bude o něco vyšší.

Při vytváření pole RAID 1 na řadiči Marvell 9128 zůstává maximální rychlost sekvenčního provozu prakticky nezměněna ve srovnání s jedním diskem. Pokud je tedy pro jeden disk maximální rychlost sekvenčních operací 107 MB/s, pak pro RAID 1 je to 105 MB/s. Všimněte si také, že u RAID 1 se výkon selektivního čtení mírně snižuje.

Obecně je třeba poznamenat, že řadič Marvell 9128 má dobré rychlostní charakteristiky a lze jej použít jak pro vytváření polí RAID, tak pro připojení jednotlivých disků k němu.

Ovladač ICH10R

Řadič RAID vestavěný do ICH10R se ukázal jako nejvýkonnější ze všech testovaných (obrázek 18-25). Při práci s jedním diskem (bez vytvoření pole RAID) je jeho výkon prakticky stejný jako u řadiče Marvell 9128. Maximální rychlost sekvenčního čtení a zápisu je 107 MB a je dosaženo s velikostí bloku dat 16 KB.

Rýže. 18.Sériová rychlost a selektivní operace pro disk Western Digital WD1002FBYS (řadič ICH10R) Pokud se budeme bavit o poli RAID 0 na řadiči ICH10R, pak maximální rychlost sekvenčního čtení a zápisu nezávisí na velikosti pruhu a je 212 MB/s. Na velikosti pruhu závisí pouze velikost datového bloku, při které je dosaženo maximální rychlosti sekvenčního čtení a zápisu. Výsledky testů ukazují, že pro RAID 0 založený na řadiči ICH10R je optimální použít pruh o velikosti 64 KB. V tomto případě je maximální sekvenční rychlosti čtení a zápisu dosaženo s velikostí bloku dat pouhých 16 KB. Abychom to shrnuli, ještě jednou zdůrazňujeme, že RAID řadič zabudovaný v ICH10R výkonem výrazně převyšuje všechny ostatní integrované RAID řadiče. A vzhledem k tomu, že má i větší funkčnost, je optimální použít právě tento ovladač a na existenci všech ostatních prostě zapomenout (pokud ovšem systém nepoužívá SATA disky III).

Pokud jste na svém počítači narazili nebo očekáváte, že se brzy setkáte s některým z následujících problémů:

• Zjevně není dostatečná fyzická kapacita pevného disku jako jediného logického disku. Nejčastěji se tento problém vyskytuje při práci s velkými soubory (video, grafika, databáze);
• Výkon pevného disku zjevně nestačí. Nejčastěji se tento problém vyskytuje při práci s nelineárními systémy pro úpravu videa nebo když velký počet uživatelů současně přistupuje k souborům na pevném disku;
• Spolehlivost pevného disku zjevně chybí. Nejčastěji tento problém nastává, když je potřeba pracovat s daty, která se nikdy nesmí ztratit nebo která musí být uživateli vždy k dispozici. Smutná zkušenost ukazuje, že i to nejspolehlivější zařízení se někdy porouchá a zpravidla v tu nejméně vhodnou chvíli.

Tyto a některé další problémy může vyřešit vytvoření systému RAID v počítači.

Co je to "RAID"?

V roce 1987 publikovali Patterson, Gibson a Katz z Kalifornské univerzity v Berkeley „A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID). Tento článek popisoval různé typy diskových polí, zkráceně RAID - Redundant Array of Independent (nebo Inexpensive) Disks (redundantní pole nezávislých (nebo levných) diskových jednotek). RAID je založen na následující myšlence: spojením několika malých a/nebo levných diskových jednotek do pole můžete získat systém, který převyšuje kapacitu, rychlost a spolehlivost nejdražších diskových jednotek. Navíc z pohledu počítače takový systém vypadá jako jeden jediný disk.

Je známo, že střední doba mezi poruchami pole pohonů se rovná střední době mezi poruchami jednoho pohonu dělené počtem pohonů v poli. V důsledku toho je střední doba mezi poruchami pole pro mnoho aplikací příliš krátká. Diskové pole však může být tolerantní vůči selhání jednoho disku několika způsoby.

V tomto článku bylo definováno pět typů (úrovní) diskových polí: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Každý typ poskytoval odolnost vůči poruchám a také různé výhody oproti jedinému měniči. Spolu s těmito pěti typy si oblibu získalo i diskové pole RAID-0, které NENÍ redundantní.

Jaké úrovně RAID existují a kterou byste si měli vybrat?

RAID-0. Obvykle se definuje jako neredundantní skupina diskových jednotek bez parity. RAID-0 se někdy nazývá „prokládání“ na základě způsobu umístění informací na jednotkách obsažených v poli:

Protože RAID-0 nemá redundanci, selhání jednoho disku vede k selhání celého pole. Na druhou stranu RAID-0 poskytuje maximální rychlost přenosu dat a efektivní využití místa na disku. Protože RAID-0 nevyžaduje složité matematické ani logické výpočty, jsou náklady na jeho implementaci minimální.

Rozsah použití: audio a video aplikace vyžadující vysokorychlostní nepřetržitý přenos dat, který nemůže zajistit jeden disk. Například výzkum provedený společností Mylex za účelem určení optimální konfigurace diskového systému pro nelineární stanici pro úpravu videa ukazuje, že ve srovnání s jedním diskem pole RAID-0 se dvěma disky poskytuje 96% zvýšení rychlosti zápisu/čtení, ze tří jednotek - o 143 % (podle testu Miro VIDEO EXPERT Benchmark).

RAID-1. Lépe známé jako „Mirroring“ („zrcadlení disku“) nebo dvojice diskových jednotek obsahujících stejné informace a tvořících jeden logický disk:

Jet 0	Jízda 1

Záznam se provádí na oba disky v každém páru. Jednotky v páru však mohou provádět simultánní operace čtení. „Zrcadlení“ tedy může zdvojnásobit rychlost čtení, ale rychlost zápisu zůstává nezměněna. RAID-1 má 100% redundanci a porucha jednoho disku nevede k poruše celého pole – řadič jednoduše přepne operace čtení/zápisu na zbývající disk.

RAID-1 poskytuje nejvyšší rychlost práce mezi všemi typy redundantních polí, zejména ve víceuživatelském prostředí, ale nejhorší využití místa na disku. Protože RAID-1 nevyžaduje složité matematické ani logické výpočty, jsou náklady na jeho implementaci minimální.

Minimální počet jednotek v poli jsou 2.

Chcete-li zvýšit rychlost zápisu a zajistit spolehlivé ukládání dat, lze několik polí RAID-1 zkombinovat do pole RAID-0. Tato konfigurace se nazývá „dvouúrovňový“ RAID nebo RAID-10 (RAID 0+1)

Minimální počet jednotek v poli jsou 4.

Rozsah použití: levná pole, ve kterých je hlavní věcí spolehlivost ukládání dat.

RAID-2. Distribuuje data do pruhů o velikosti sektoru přes skupinu diskových jednotek. Některé disky jsou vyhrazeny pro úložiště ECC (Error Correction Code). Protože většina disků ve výchozím nastavení ukládá kódy ECC pro jednotlivé sektory, RAID-2 neposkytuje speciální výhody ve srovnání s RAID-3, a proto se prakticky nepoužívá.

RAID-3. Stejně jako v případě RAID-2 jsou data distribuována do pruhů o velikosti jednoho sektoru a jeden z disků pole je přidělen k ukládání informací o paritě:

RAID-3 spoléhá na ECC kódy uložené v každém sektoru k detekci chyb. Pokud jeden z disků selže, informace na něm uložené lze obnovit výpočtem exkluzivního OR (XOR) pomocí informací o zbývajících jednotkách. Každý záznam je obvykle distribuován na všechny disky, a proto je tento typ pole vhodný pro aplikace náročné na disk. Protože každá I/O operace přistupuje ke všem diskovým jednotkám v poli, RAID-3 nemůže provádět více operací současně. Proto je pole RAID-3 vhodné pro prostředí s jedním uživatelem a jediným úkolem s dlouhými záznamy. Pro práci s krátkými nahrávkami je nutné synchronizovat otáčení diskových jednotek, protože jinak je nevyhnutelný pokles rychlosti výměny. Málo používaný, protože horší než RAID-5, pokud jde o využití místa na disku. Implementace vyžaduje značné náklady.

RAID-4. RAID-4 je identický s RAID-3 kromě toho, že velikost pruhu je mnohem větší než jeden sektor. V tomto případě jsou čtení prováděna z jedné jednotky (nepočítáme jednotku, která uchovává informace o paritě), takže lze provádět více operací čtení současně. Protože však každá operace zápisu musí aktualizovat obsah paritní jednotky, není možné provádět více operací zápisu současně. Tento typ pole nemá žádné výrazné výhody oproti poli RAID-5.

RAID-5. Tento typ pole se někdy nazývá „rotující paritní pole“. Tenhle typ Pole úspěšně překonává inherentní nevýhodu RAID-4 - nemožnost současně provádět několik operací zápisu. Toto pole, stejně jako RAID-4, používá velké pruhy, ale na rozdíl od RAID-4 se informace o paritě neukládají na jeden disk, ale postupně na všechny disky:

Operace zápisu zpřístupňují jeden disk s daty a druhý disk s informacemi o paritě. Vzhledem k tomu, že informace o paritě pro různé pruhy jsou uloženy na různých jednotkách, provádění více současných zápisů je nemožné pouze ve vzácných případech, kdy jsou pruhy dat nebo pruhy s informacemi o paritě na stejné jednotce. Čím více jednotek v poli, tím méně často se umístění informačních a paritních pruhů shoduje.

Rozsah použití: spolehlivá velkoobjemová pole. Implementace vyžaduje značné náklady.

Minimální počet jednotek v poli jsou 3.

RAID-1 nebo RAID-5?

RAID-5 ve srovnání s RAID-1 využívá místo na disku ekonomičtěji, protože z důvodu redundance neukládá „kopii“ informací, ale kontrolní číslo. Díky tomu může RAID-5 kombinovat libovolný počet disků, z nichž pouze jeden bude obsahovat redundantní informace.

Vyšší efektivita místa na disku však přichází na úkor nižších směnných kurzů informací. Při zápisu informací do pole RAID-5 je nutné informace o paritě pokaždé aktualizovat. Chcete-li to provést, musíte určit, které paritní bity se změnily. Nejprve se přečtou staré informace, které mají být aktualizovány. Tyto informace jsou pak XORed s novými informacemi. Výsledkem této operace je bitová maska, ve které každý bit =1 znamená, že hodnota v paritní informaci na odpovídající pozici musí být nahrazena. Aktualizované informace o paritě jsou pak zapsány do příslušného umístění. Proto pro každý požadavek programu na zápis informací RAID-5 provede dvě čtení, dva zápisy a dvě operace XOR.

Efektivnější využití místa na disku (ukládání paritního bloku místo kopie dat) stojí náklady: generování a zápis paritních informací je zapotřebí navíc. To znamená, že rychlost zápisu na RAID-5 je nižší než na RAID-1 v poměru 3:5 nebo dokonce 1:3 (tj. rychlost zápisu na RAID-5 je 3/5 až 1/3 rychlosti zápisu RAID-1). Z tohoto důvodu nemá smysl RAID-5 vytvářet softwarově. Rovněž je nelze doporučit v případech, kdy je rychlost záznamu kritická.

Jakou metodu implementace RAID zvolit – softwarovou nebo hardwarovou?

Po přečtení popisů různých úrovní RAID si všimnete, že nikde není zmínka o nějakých specifických hardwarových požadavcích, které jsou potřeba k implementaci RAID. Z čehož můžeme usoudit, že k implementaci RAID stačí pouze připojit požadovaný počet diskových jednotek k řadiči dostupnému v počítači a nainstalovat do počítače speciální software. To je pravda, ale ne úplně!

RAID je skutečně možné implementovat softwarově. Příkladem je operační systém Microsoft Windows NT 4.0 Server, ve kterém je možná softwarová implementace RAID-0, -1 a dokonce i RAID-5. nicméně toto rozhodnutí by měl být považován za extrémně zjednodušený, neumožňující plně využít schopnosti pole RAID. Stačí poznamenat, že se softwarovou implementací RAID je celá zátěž umístěním informací na diskové jednotky, výpočty řídicích kódů atd. lehnout si na procesor, což přirozeně nezvyšuje výkon a spolehlivost systému. Ze stejných důvodů zde prakticky neexistují žádné servisní funkce a veškeré operace pro výměnu vadného disku, přidání nového disku, změnu úrovně RAID atd. jsou prováděny s úplnou ztrátou dat a s úplným zákazem provádění jakýchkoli jiných operace. Jedinou výhodou softwarové implementace RAID je jeho minimální cena.

Mnohem více možností poskytuje hardwarová implementace RAID pomocí speciálních RAID řadičů:

• specializovaný řadič výrazně odlehčuje centrálnímu procesoru od operací RAID a účinnost řadiče je tím patrnější, čím vyšší je úroveň složitosti RAID;
• řadiče jsou zpravidla vybaveny ovladači, které vám umožňují vytvářet pole RAID pro téměř jakýkoli populární operační systém;
• Vestavěný BIOS řadiče a přiložené programy pro správu umožňují správci systému snadno připojit, odpojit nebo vyměnit disky zahrnuté v RAID, vytvořit více polí RAID, a to i na různých úrovních, sledovat stav diskového pole atd. S „pokročilými“ ovladači lze tyto operace provádět „za běhu“, tzn. bez vypnutí systémové jednotky. Mnoho operací lze provádět v " Pozadí", tj. bez přerušení aktuální práce a to i na dálku, tzn. z jakéhokoli (samozřejmě, pokud máte přístup) pracoviště;
• řadiče mohou být vybaveny vyrovnávací pamětí („cache“), ve které je uloženo několik posledních bloků dat, což při častém přístupu ke stejným souborům může výrazně zvýšit výkon diskového systému.

Nevýhodou hardwarové implementace RAID je poměrně vysoká cena RAID řadičů. Na jednu stranu však musíte za vše zaplatit (spolehlivost, rychlost, obsluha). Na druhou stranu v Nedávno, s rozvojem mikroprocesorové technologie začala cena RAID řadičů (zejména mladších modelů) prudce klesat a stala se srovnatelnou s cenou běžných diskových řadičů, což umožňuje instalovat RAID systémy nejen do drahých sálových počítačů, ale i v servery vstupní úroveň a dokonce i na pracovní stanice.

© Andrey Egorov, 2005, 2006. Skupina společností TIM.

Návštěvníci fóra se nás ptají na otázku: "Která úroveň RAID je nejspolehlivější?" Každý ví, že nejběžnější úrovní je RAID5, ale neobejde se bez vážných nedostatků, které nejsou pro laiky zřejmé.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 nebo jaké jsou úrovně RAID?

V tomto článku se pokusím charakterizovat nejoblíbenější úrovně RAID a následně formulovat doporučení pro použití těchto úrovní. Pro ilustraci článku jsem vytvořil diagram, ve kterém jsem tyto úrovně umístil do trojrozměrného prostoru spolehlivosti, výkonu a nákladové efektivity.

JBOD(Just a Bunch of Disks) je jednoduché propojování pevných disků, které formálně není úrovní RAID. Svazek JBOD může být pole jednoho disku nebo agregace více disků. Řadič RAID nemusí pro provoz takového svazku provádět žádné výpočty. V našem diagramu slouží disk JBOD jako „jeden“ neboli výchozí bod – jeho spolehlivost, výkon a náklady jsou stejné jako u jednoho disku. pevný disk.

RAID 0(„Striping“) nemá žádnou redundanci a okamžitě distribuuje informace na všechny disky zahrnuté v poli ve formě malých bloků („proužky“). Výkon se díky tomu výrazně zvyšuje, ale spolehlivost trpí. Stejně jako u JBOD dostaneme za své peníze 100 % kapacity disku.

Dovolte mi vysvětlit, proč se spolehlivost ukládání dat na libovolném složeném svazku snižuje – protože pokud některý z pevných disků v něm obsažených selže, všechny informace jsou zcela a nenávratně ztraceny. V souladu s teorií pravděpodobnosti se matematicky spolehlivost svazku RAID0 rovná součinu spolehlivosti disků, z nichž každý je menší než jedna, takže celková spolehlivost je zjevně nižší než spolehlivost jakéhokoli disku.

Dobrá úroveň - RAID 1(„Zrcadlení“, „zrcadlení“). Má ochranu proti selhání poloviny dostupného hardwaru (obecně jeden ze dvou pevných disků), poskytuje přijatelnou rychlost zápisu a zvyšuje rychlost čtení díky paralelizaci požadavků. Nevýhodou je, že musíte zaplatit cenu dvou pevných disků, abyste získali použitelnou kapacitu jednoho pevného disku.

Zpočátku se předpokládá, že pevný disk je spolehlivá věc. Podle toho se pravděpodobnost selhání dvou disků najednou rovná (podle vzorce) součinu pravděpodobností, tzn. řádově nižší! Bohužel, skutečný život není teorie! Dva pevné disky jsou odebrány ze stejné šarže a fungují za stejných podmínek, a pokud jeden z disků selže, zátěž na zbývajícím se zvýší, takže v praxi, pokud jeden z disků selže, musí být přijata naléhavá opatření k obnovení nadbytek. K tomu se doporučuje používat horké náhradní disky s libovolnou úrovní RAID (kromě nuly) HotSpare. Výhodou tohoto přístupu je zachování stálé spolehlivosti. Nevýhodou jsou ještě větší náklady (tedy náklady na 3 pevné disky pro uložení objemu jednoho disku).

Mirror na mnoha discích je úroveň RAID 10. Při použití této úrovně jsou zrcadlené páry disků uspořádány do „řetězce“, takže výsledný svazek může přesáhnout kapacitu jednoho pevného disku. Výhody a nevýhody jsou stejné jako u úrovně RAID1. Stejně jako v jiných případech se doporučuje zahrnout HotSpare horké náhradní disky do pole v poměru jeden náhradní na každých pět pracovníků.

RAID 5, skutečně nejoblíbenější z úrovní - především díky své účinnosti. Obětováním kapacity pouze jednoho disku z pole pro redundanci získáme ochranu proti selhání kteréhokoli z pevných disků svazku. Zápis informací na svazek RAID5 vyžaduje další zdroje, protože jsou nutné další výpočty, ale při čtení (ve srovnání se samostatným pevným diskem) je zisk, protože datové toky z několika diskových polí jsou paralelizovány.

Nevýhody RAID5 se objevují, když jeden z disků selže - celý svazek přejde do kritického režimu, všechny operace zápisu a čtení jsou doprovázeny dalšími manipulacemi, výkon prudce klesá a disky se začínají zahřívat. Pokud neprovedete okamžitou akci, můžete ztratit celý svazek. Proto (viz výše) byste rozhodně měli používat Hot Spare disk se svazkem RAID5.

Kromě základních úrovní RAID0 - RAID5 popsaných ve standardu existují kombinované úrovně RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, které jsou různými výrobci interpretovány různě.

Podstata takových kombinací je stručně následující. RAID10 je kombinace jedničky a nuly (viz výše). RAID50 je kombinací „0“ svazků úrovně 5. RAID15 je „zrcadlem“ „pětky“. A tak dále.

Kombinované úrovně tedy zdědí výhody (a nevýhody) svých „rodičů“. Takže vzhled „nuly“ v úrovni RAID 50 nepřidává mu žádnou spolehlivost, ale má pozitivní vliv na výkon. Úroveň RAID 15, pravděpodobně velmi spolehlivý, ale není nejrychlejší a navíc extrémně neekonomický (užitečná kapacita svazku je menší než polovina velikosti původního diskového pole).

RAID 6 se liší od RAID 5 tím, že v každém řádku dat (v angličtině proužek) nemá jeden, ale dva blok kontrolního součtu. Kontrolní součty jsou „multidimenzionální“, tzn. nezávisle na sobě, takže i výpadek dvou disků v poli umožňuje zachránit původní data. Výpočet kontrolních součtů metodou Reed-Solomon vyžaduje oproti RAID5 intenzivnější výpočty, dříve se tedy šestá úroveň prakticky nepoužívala. Nyní je podporováno mnoha produkty, protože začali instalovat specializované mikroobvody, které provádějí všechny potřebné matematické operace.

Podle některých studií končí obnova integrity po selhání jediného disku na svazku RAID5 složeném z velkých SATA disků (400 a 500 gigabajtů) ztrátou dat v 5 % případů. Jinými slovy, v jednom případě z dvaceti může při regeneraci pole RAID5 na disk Hot Spare selhat druhý disk... Z toho plynou doporučení nejlepších disků RAID: 1) Vždy dělat zálohy; 2) použití RAID6!

Nedávno se objevily nové úrovně RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Písmeno „E“ v názvu znamená Vylepšené.

Vylepšený RAID level-1 (RAID level-1E) kombinuje zrcadlení a prokládání dat. Tato směs úrovní 0 a 1 je uspořádána následovně. Data v řádku jsou distribuována přesně jako v RAID 0. To znamená, že datový řádek nemá žádnou redundanci. Následující řádek datových bloků kopíruje předchozí s posunem o jeden blok. Stejně jako ve standardním režimu RAID 1 má tedy každý datový blok zrcadlovou kopii na jednom z disků, takže užitečný objem pole se rovná polovině celkového objemu pevných disků obsažených v poli. RAID 1E vyžaduje k provozu kombinaci tří nebo více disků.

Velmi se mi líbí úroveň RAID1E. Pro výkonnou grafiku pracovní stanice nebo dokonce pro domácí počítač – optimální volba! Má všechny výhody nulté a první úrovně - vynikající rychlost a vysokou spolehlivost.

Pojďme nyní na úroveň Vylepšený RAID level-5 (RAID level-5E). To je stejné jako RAID5, pouze se záložním diskem zabudovaným v poli náhradní pohon. Tato integrace se provádí následovně: na všech discích pole je ponechána 1/N část prostoru volná, která se použije jako hot náhradní v případě, že některý z disků selže. Díky tomu vykazuje RAID5E spolu se spolehlivostí i lepší výkon, protože čtení/zápis probíhá paralelně z většího počtu disků současně a náhradní disk není nečinný jako u RAID5. Záložní disk zahrnutý ve svazku samozřejmě nelze sdílet s jinými svazky (vyhrazené vs. sdílené). Svazek RAID 5E je postaven na minimálně čtyřech fyzických discích. Užitečný objem logického svazku se vypočítá pomocí vzorce N-2.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) podobný RAID level-5E, ale má víc efektivní distribuce náhradní disk a v důsledku toho rychlejší doba zotavení. Stejně jako úroveň RAID5E i tato úroveň RAID rozděluje bloky dat a kontrolní součty do řádků. Ale také distribuuje volné bloky náhradního disku a nerezervuje pouze část místa na disku pro tyto účely. Tím se zkracuje čas potřebný k rekonstrukci integrity svazku RAID5EE. Záložní disk zahrnutý ve svazku nelze sdílet s jinými svazky – jako v předchozím případě. Svazek RAID 5EE je postaven na minimálně čtyřech fyzických discích. Užitečný objem logického svazku se vypočítá pomocí vzorce N-2.

Kupodivu žádná zmínka o úrovni RAID 6E Na internetu jsem to nenašel - zatím tuto úroveň žádný výrobce nenabízí a ani neoznamuje. Ale úroveň RAID6E (nebo RAID6EE?) může být nabízena podle stejného principu jako předchozí. Disk HotSpare Nezbytně musí doprovázet jakýkoli svazek RAID, včetně RAID 6. Samozřejmě neztratíme informace, pokud jeden nebo dva disky selžou, ale je nesmírně důležité začít s regenerací integrity pole co nejdříve, aby se systém rychle dostal ven. v „kritickém“ režimu. Vzhledem k tomu, že o potřebě disku Hot Spare není pochyb, bylo by logické jít dále a „rozložit“ jej na svazek, jak se to dělá v RAID 5EE, abychom získali výhody používání více množství disky ( nejlepší rychlostčtení, zápis a další rychlá obnova integrita).

Úrovně RAID v „číslech“.

Některé z nich jsem shromáždil v tabulce důležité parametry téměř všechny úrovně RAID, abyste je mohli vzájemně porovnat a lépe pochopit jejich podstatu.

Úroveň ~~~~~~~

Chaty- přesně ness ~~~~~~~

Použití Kapacita disku ~~~~~~~

Výroba Ditel- ness čtení ~~~~~~~

Výroba Ditel- ness evidence ~~~~~~~

Vestavěný disk rezervovat ~~~~~~~

Min. počet disků ~~~~~~~

Max. počet disků ~~~~~~~

Exc.

Exc.

Exc.

Exc.

Všechny úrovně „zrcadlení“ jsou RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Pokusme se znovu důkladně pochopit, jak se tyto úrovně liší?

RAID 1.
Jedná se o klasické „zrcadlo“. Dva (a pouze dva!) pevné disky fungují jako jeden a jsou úplnou kopií jednoho druhého. Selhání kteréhokoli z těchto dvou disků nemá za následek ztrátu vašich dat, protože řadič pokračuje v provozu na zbývajícím disku. RAID1 v číslech: 2x redundance, 2x spolehlivost, 2x náklady. Výkon zápisu je ekvivalentní výkonu jednoho pevného disku. Výkon čtení je vyšší, protože řadič může distribuovat operace čtení mezi dva disky.

RAID 10.
Podstatou této úrovně je, že disky pole jsou po párech kombinovány do „zrcadlovek“ (RAID 1) a poté jsou všechny tyto zrcadlové páry sloučeny do společného pruhovaného pole (RAID 0). Proto se někdy označuje jako RAID 1+0. Důležitý bod– RAID 10 může kombinovat pouze sudý počet disků (minimálně 4, maximálně 16). Výhody: spolehlivost se dědí od „zrcadla“, výkon pro čtení i zápis se dědí od „nuly“.

RAID 1E.
Písmeno "E" v názvu znamená "Enhanced", tzn. „vylepšené“. Princip tohoto vylepšení je následující: data se po blocích „odstraňují“ přes všechny disky pole a poté se opět „proužují“ s posunem na jeden disk. RAID 1E může kombinovat od tří do 16 disků. Spolehlivost odpovídá „deseti“ ukazatelům a výkon se díky většímu „střídání“ o něco zlepšuje.

RAID 1E0.
Tato úroveň je implementována takto: z polí RAID1E vytvoříme „null“ pole. Celkový počet disků tedy musí být násobkem tří: minimálně tři a maximálně šedesát! V tomto případě je nepravděpodobné, že bychom získali rychlostní výhodu a složitost implementace může nepříznivě ovlivnit spolehlivost. Hlavní výhodou je možnost spojit velmi velký (až 60) počet disků do jednoho pole.

Podobnost všech úrovní RAID 1X spočívá v jejich indikátorech redundance: kvůli spolehlivosti je obětováno přesně 50 % celkové kapacity disků pole.

V závislosti na vybrané specifikaci RAID může být zlepšena rychlost čtení a zápisu a/nebo ochrana před ztrátou dat.

Při práci s diskovými subsystémy se IT specialisté často potýkají se dvěma hlavními problémy.

• První je nízká rychlostčtení/zápis, někdy nestačí ani rychlosti SSD disku.
• Druhým je selhání disků, což znamená ztrátu dat, jejichž obnova může být nemožná.

Oba tyto problémy jsou řešeny pomocí technologie RAID (redundantní pole nezávislých disků) – technologie virtuálního úložiště dat, která spojuje několik fyzických disků do jednoho logického prvku.

V závislosti na vybrané specifikaci RAID může být zlepšena rychlost čtení/zápisu a/nebo ochrana před ztrátou dat.

Úrovně specifikace RAID jsou: 1,2,3,4,5,6,0. Kromě toho existují kombinace: 01,10,50,05,60,06. V tomto článku se podíváme na nejběžnější typy polí RAID. Nejprve si ale řekněme, že existují hardwarová a softwarová pole RAID.

Hardwarová a softwarová pole RAID

• Softwarová pole jsou vytvářena po instalaci operačního systému pomocí softwarových produktů a utilit, což je hlavní nevýhoda takových diskových polí.
• Hardwarové pole RAID vytváří diskové pole před instalací operačního systému a nejsou na něm závislé.

RAID 1

RAID 1 (také nazývaný "Mirror" - Mirror) zahrnuje úplnou duplikaci dat z jednoho fyzického disku na druhý.

Mezi nevýhody RAID 1 patří fakt, že získáte poloviční místo na disku. Tito. Pokud použijete DVA 250GB disky, systém uvidí pouze JEDEN 250GB velký. Tenhle typ RAID nepřináší nárůst rychlosti, ale výrazně zvyšuje úroveň odolnosti proti chybám, protože pokud selže jeden disk, vždy existuje jeho úplná kopie. Nahrávání a mazání z disků probíhá současně. Pokud byly informace smazány záměrně, nebude možné je obnovit z jiného disku.

RAID 0

RAID 0 (také nazývaný Striping) zahrnuje rozdělení informací do bloků a současný zápis různých bloků na různé disky.

Tato technologie zvyšuje rychlost čtení/zápisu, umožňuje uživateli využít celou celkovou kapacitu disků, ale snižuje odolnost proti chybám, respektive ji snižuje na nulu. Pokud tedy jeden z disků selže, bude téměř nemožné obnovit informace. Pro sestavení RAID 0 se doporučuje používat pouze vysoce spolehlivé disky.

RAID 5 lze nazvat pokročilejším RAID 0. Můžete použít až 3 pevné disky. Raid 0 se zaznamená na všechny kromě jednoho a na poslední se zaznamená speciální kontrolní součet, který vám umožní uložit informace na pevné disky v případě „smrti“ jednoho z nich (ale ne více než jednoho). Provozní rychlost takového pole je vysoká. Pokud vyměníte disk, zabere to spoustu času.

RAID 2, 3, 4

Jedná se o metody distribuovaného ukládání informací pomocí disků přidělených pro paritní kódy. Liší se od sebe pouze velikostí bloků. V praxi se prakticky nepoužívají z důvodu nutnosti věnovat velký podíl diskové kapacity na ukládání ECC a/nebo paritních kódů a také z důvodu nízkého výkonu.

RAID 10

Jedná se o kombinaci polí RAID 1 a 0. A kombinuje výhody každého z nich: vysoký výkon a vysokou odolností proti poruchám.

Pole musí obsahovat sudý počet disků (minimálně 4) a je nejspolehlivější možností pro ukládání informací. Nevýhodou je vysoká cena diskového pole: efektivní kapacita bude polovina celkové kapacity diskového prostoru.

Jedná se o kombinaci polí RAID 5 a 0. RAID 5 se buduje, ale jeho součástmi nebudou nezávislé pevné disky, ale pole RAID 0.

Zvláštnosti.

Pokud dojde k poruše RAID řadiče, je téměř nemožné obnovit informace (neplatí pro Mirror). I když si koupíte úplně stejný řadič, je vysoká pravděpodobnost, že RAID bude sestaven z jiných sektorů disku, což znamená, že informace na discích budou ztraceny.

Disky se zpravidla nakupují v jedné dávce. Podle toho může být jejich životnost přibližně stejná. V tomto případě se doporučuje okamžitě, v době nákupu disků pro pole, dokoupit nějaký přebytek. Chcete-li například nakonfigurovat RAID 10 ze 4 disků, měli byste si zakoupit 5 disků. Pokud tedy jeden z nich selže, můžete jej rychle vyměnit za nový, než selžou ostatní disky.

Závěry.

V praxi se nejčastěji používají pouze tři typy RAID polí. Jedná se o RAID 1, RAID 10 a RAID 5.

Z hlediska ceny/výkonu/tolerance chyb se doporučuje použít:

• RAID 1(zrcadlení) k vytvoření diskového subsystému pro uživatelské operační systémy.
• RAID 10 pro data, která mají vysoké požadavky rychlost zápisu a čtení. Například pro ukládání databází 1C:Enterprise, poštovního serveru, AD.
• RAID 5 slouží k ukládání dat souboru.

Ideální serverové řešení podle většiny správci systému je server se šesti disky. Dva disky jsou „zrcadlené“ a operační systém je nainstalován na RAID 1. Čtyři zbývající disky jsou spojeny do pole RAID 10 pro rychlý, bezproblémový a spolehlivý provoz systému.