Danas ćemo razgovarati o RAID polja. Hajde da shvatimo što je to, zašto nam treba, kakav je i kako iskoristiti svu ovu veličanstvenost u praksi.

Dakle, redom: što je RAID polje ili jednostavno RAID? Ova kratica označava "redundantni niz neovisnih diskova" ili "redundantni (rezervni) niz neovisnih diskova." Jednostavno rečeno, RAID polje ovo je skup fizičkih diskova spojenih u jedan logički disk.

Obično se događa obrnuto – u jedinica sustava instaliran je jedan fizički disk kojeg smo podijelili na više logičkih. Ovdje je situacija suprotna – donekle tvrdi diskovi prvo se spajaju u jedno, a zatim se operativni sustav percipira kao jedan. Oni. OS čvrsto vjeruje da fizički ima samo jedan disk.

RAID polja Postoje hardver i softver.

Hardver RAID polja stvaraju se prije pokretanja OS-a putem posebne komunalije, ožičeno u RAID kontroler- nešto poput BIOS-a. Kao rezultat stvaranja takvog RAID polje već u fazi instalacije OS-a, distribucijski komplet "vidi" jedan disk.

Softver RAID polja stvoren OS alatima. Oni. tijekom utovara operacijski sustav"shvaća" da ima nekoliko fizičkih diskova i tek nakon pokretanja OS-a, kroz softver diskovi se kombiniraju u polja. Naravno, sam operativni sustav se ne nalazi na RAID polje, budući da je postavljen prije nego što je stvoren.

"Zašto je sve ovo potrebno?" - pitaš? Odgovor je: povećati brzinu čitanja/pisanja podataka i/ili povećati toleranciju na greške i sigurnost.

"Kako RAID polje može povećati brzinu ili osigurati podatke?" - da biste odgovorili na ovo pitanje, razmotrite glavne vrste RAID polja, kako se formiraju i što daje kao rezultat.

RAID-0. Naziva se i "traka" ili "traka". Dva ili više tvrdih diskova kombiniraju se u jedan uzastopnim spajanjem i zbrajanjem volumena. Oni. ako uzmemo dva diska od 500GB i napravimo ih RAID-0, operativni sustav će to percipirati kao disk od jednog terabajta. Istodobno, brzina čitanja/pisanja ovog niza bit će dvostruko veća od brzine jednog diska, jer, na primjer, ako je baza fizički smještena na ovaj način na dva diska, jedan korisnik može čitati podatke s jednog diska. , a drugi korisnik može pisati na drugi disk u isto vrijeme. Dok je u slučaju lokacije baze podataka na jednom disku, HDD zadaci čitanja/pisanja različite korisnike izvršavat će se sekvencijalno. RAID-0 omogućit će paralelno čitanje/pisanje. Kao posljedica toga, što je više diskova u nizu RAID-0, sam niz brže radi. Ovisnost je izravno proporcionalna - brzina se povećava N puta, gdje je N broj diskova u nizu.
Na nizu RAID-0 postoji samo jedan nedostatak koji nadmašuje sve prednosti korištenja - potpuni nedostatak tolerancije na greške. Ako jedan od fizičkih diskova u nizu umre, cijeli niz umire. Postoji stari vic o tome: "Što znači '0' u naslovu? RAID-0? - količina informacija vraćena nakon smrti niza!"

RAID-1. Također se zove "Ogledalo" ili "Ogledalo". Dva ili više tvrdih diskova spajaju se u jedan paralelnim spajanjem. Oni. ako uzmemo dva diska od 500GB i napravimo ih RAID-1, operativni sustav će to percipirati kao jedan disk od 500 GB. U ovom slučaju, brzina čitanja/pisanja ovog polja bit će ista kao i brzina jednog diska, budući da se informacije čitaju/zapisuju na oba diska istovremeno. RAID-1 ne daje dobitak u brzini, ali pruža veću toleranciju na pogreške, budući da 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 na pogreške osigurana samo u slučaju smrti jednog od diskova polja. Ako je podatak brisan namjerno, briše se sa svih diskova niza istovremeno!

RAID-5. Više sigurna opcija RAID-0. Volumen niza izračunava se pomoću formule (N - 1) * Veličina diska RAID-5 od tri diska od 500 GB, dobivamo polje od 1 terabajta. Suština niza RAID-5 je da se nekoliko diskova spaja u RAID-0, a posljednji disk pohranjuje tzv. “kontrolnu sumu” - servisne informacije namijenjene vraćanju jednog od diskova niza u slučaju njegove smrti. Brzina pisanja polja RAID-5 nešto niža, jer se vrijeme troši na izračunavanje i upisivanje kontrolne sume na zaseban disk, ali brzina čitanja je ista kao u RAID-0.
Ako jedan od niza diskova RAID-5 umire, brzina čitanja/pisanja naglo pada, budući da su sve operacije popraćene dodatnim manipulacijama. Zapravo RAID-5 pretvara u RAID-0 i ako se o oporavku ne pobrine na vrijeme RAID polje postoji značajan rizik od potpunog gubitka podataka.
S nizom RAID-5 Možete koristiti takozvani rezervni disk, tj. rezervni. Tijekom stabilnog rada RAID polje Ovaj disk je u stanju mirovanja i ne koristi se. Međutim, u slučaju kritične situacije, oporavak RAID polje pokreće se automatski - podaci s oštećenog vraćaju se na rezervni disk pomoću kontrolnih zbrojeva koji se nalaze na zasebnom disku.
RAID-5 se stvara od najmanje tri diska i štedi od pojedinačnih grešaka. U slučaju istodobne pojave različitih grešaka na različitim diskovima RAID-5 ne sprema.

RAID-6- je poboljšana verzija RAID-5. Suština je ista, samo se za kontrolne zbrojeve ne koristi jedan, već dva diska, a kontrolni zbrojevi se računaju različitim algoritmima, što značajno povećava toleranciju na pogreške svega RAID polje općenito. RAID-6 sastavljen 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. Oni. pri stvaranju RAID-6 od pet diskova od 500 GB dobivamo 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 zbrojeva.

RAID-10- također se ponekad naziva RAID 0+1 ili RAID 1+0. Radi se o simbiozi RAID-0 i RAID-1. Niz je izgrađen od najmanje četiri diska: na prvom RAID-0 kanalu, na drugom RAID-0 za povećanje brzine čitanja/pisanja i između njih u RAID-1 zrcalu za povećanje tolerancije na pogreške. Tako, RAID-10 kombinira prednosti prve dvije opcije - brz i tolerantan na greške.

RAID-50- slično, RAID-10 je simbioza RAID-0 i RAID-5 - zapravo, RAID-5 je izgrađen, samo njegovi sastavni elementi nisu neovisni tvrdih diskova, a nizovi su RAID-0. Tako, 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 polja.

Postoje i drugi kombinirani 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 zrcala.

Kako razumijete kombinirane RAID nizove: RAID-10, RAID-50, RAID-60 i opcije RAID X+1 izravni su potomci osnovnih tipova nizova RAID-0, RAID-1, RAID-5 I RAID-6 i služe samo za povećanje brzine čitanja/pisanja ili povećanja tolerancije na pogreške, dok nose funkcionalnost osnovnih, nadređenih tipova RAID polja.

Ako prijeđemo na praksu i govorimo o upotrebi određenih RAID polja u životu je logika vrlo jednostavna:

RAID-0 Uopće ga ne koristimo u čistom obliku;

RAID-1 Koristimo ga tamo gdje brzina čitanja/pisanja nije osobito važna, ali je važna tolerancija na greške - na primjer, on RAID-1 Dobro je instalirati operativne sustave. U ovom slučaju nitko osim OS-a ne pristupa diskovima, brzina samih tvrdih diskova je sasvim dovoljna za rad, osigurana je tolerancija na greške;

RAID-5 Instaliramo ga tamo gdje je potrebna brzina i tolerancija na pogreške, ali nema dovoljno novca za kupnju dodatnih tvrdih diskova ili postoji potreba za vraćanjem nizova u slučaju oštećenja bez zaustavljanja rada - tu će nam pomoći rezervni Rezervni diskovi. Uobičajena primjena 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 prilično rijetka, uglavnom među paranoičnim ljudima;

RAID-10- koristi se tamo gdje je potrebno raditi brzo i pouzdano. Također glavni smjer za korištenje RAID-10 su poslužitelji datoteka i poslužitelji baza podataka.

Opet, ako to dodatno pojednostavimo, dolazimo do zaključka da tamo gdje nema velikog i obimnog posla sa datotekama, sasvim je dovoljno RAID-1- operativni sustav, AD, TS, pošta, proxy itd. Gdje je potreban ozbiljan rad s datotekama: RAID-5 ili RAID-10.

Idealno rješenje za poslužitelj baze podataka je stroj sa šest fizičkih diskova, od kojih su dva spojena u zrcaljenje RAID-1 i na njega je instaliran OS, a preostala četiri su spojena u RAID-10 za brzu i pouzdanu obradu podataka.

Ako se nakon čitanja svega navedenog odlučite instalirati ga na svoje poslužitelje RAID polja, ali ne znate kako to učiniti i odakle početi - kontaktirajte nas! - pomoći ćemo vam odabrati potrebnu opremu, kao i izvesti instalacijske radove za implementaciju RAID polja.

Sve moderne matične ploče opremljene su integriranim RAID kontrolerom, a vrhunski modeli čak imaju nekoliko integriranih RAID kontrolera. Posebno je pitanje koliko su integrirani RAID kontroleri traženi kod kućnih korisnika. U svakom slučaju, moderno matična ploča pruža korisniku mogućnost stvaranja RAID polja od nekoliko diskova. Međutim, ne zna svaki kućni korisnik kako stvoriti RAID polje, koju razinu polja odabrati i općenito nema pojma o prednostima i nedostacima korištenja RAID polja.
U ovom ćemo članku dati kratke preporuke o stvaranju RAID polja na kućnim računalima i na konkretnom primjeru pokazati kako možete samostalno testirati performanse RAID polja.

Povijest stvaranja

Pojam "RAID niz" prvi put se pojavio 1987. godine, kada su američki istraživači Patterson, Gibson i Katz sa kalifornijskog sveučilišta Berkeley u svom članku "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID" opisali kako na ovaj način možete kombinirati nekoliko jeftine tvrde diskove u jedan logički uređaj tako da se rezultirajući kapacitet i performanse sustava povećavaju, a kvar pojedinačnih diskova ne dovodi do kvara cijelog sustava.

Prošlo je više od 20 godina od objavljivanja ovog članka, ali tehnologija izgradnje RAID polja nije izgubila na važnosti ni danas. Jedina stvar koja se od tada promijenila je dekodiranje akronima RAID. Činjenica je da u početku RAID polja uopće nisu izgrađena na jeftinim diskovima, pa je riječ Inexpensive (jeftino) promijenjena u Independent (neovisno), što je bilo istinitije.

Princip rada

Dakle, RAID je redundantni niz nezavisnih diskova (Redundant Arrays of Independent Discs), čija je zadaća osigurati toleranciju na pogreške i povećati performanse. Otpornost na pogreške postiže se redundancijom. Odnosno, dio kapaciteta diskovnog prostora dodjeljuje se u službene svrhe, postajući nedostupan korisniku.

Povećana izvedba diskovnog podsustava osigurava se istovremenim radom više diskova, te 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 neovisnog pristupa. Kod paralelnog pristupa prostor na disku je podijeljen u blokove (trake) za snimanje podataka. Slično tome, informacije koje se trebaju zapisati na disk podijeljene su u iste blokove. Prilikom pisanja, pojedinačni blokovi se zapisuju na različite diskove, a više blokova se zapisuje na različite diskove istovremeno, što dovodi do povećanja performansi u operacijama pisanja. Potrebne informacije također se čitaju u zasebnim blokovima istovremeno s nekoliko diskova, što također povećava performanse proporcionalno broju diskova u nizu.

Treba napomenuti da se model paralelnog pristupa implementira samo ako je veličina zahtjeva za upis podataka veća od veličine samog bloka. Inače, paralelno snimanje nekoliko blokova gotovo je nemoguće. Zamislimo situaciju da je veličina pojedinog bloka 8 KB, a veličina zahtjeva za upis podataka 64 KB. U ovom slučaju, izvorne informacije su izrezane u osam blokova od po 8 KB. Ako imate niz od četiri diska, možete pisati četiri bloka, ili 32 KB, odjednom. Očito 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 bitno drugačiji model - neovisni pristup. Štoviše, ovaj se model također može koristiti kada je veličina podataka koji se upisuju veća od veličine jednog bloka. Kod neovisnog pristupa svi podaci iz jednog zahtjeva zapisuju se na poseban disk, odnosno situacija je identična kao i rad s jednim diskom. Prednost modela neovisnog pristupa je u tome što će, ako nekoliko zahtjeva za pisanje (čitanje) stigne istovremeno, svi biti izvršeni na zasebnim diskovima neovisno jedan o drugom. Ova situacija je tipična, na primjer, za poslužitelje.

U skladu s različite vrste pristup postoji i različiti tipovi RAID polja, koja se obično karakteriziraju RAID razinama. Osim po vrsti pristupa, razine RAID-a razlikuju se po načinu na koji prihvaćaju i generiraju suvišne informacije. Suvišne informacije mogu se smjestiti na namjenski disk ili distribuirati među svim diskovima. Postoji mnogo načina za generiranje ovih informacija. Najjednostavniji od njih je potpuna duplikacija (100 posto redundancija) ili zrcaljenje. Osim toga, koriste se kodovi za ispravljanje pogrešaka, kao i izračuni pariteta.

RAID razine

Trenutno postoji nekoliko RAID razina koje se mogu smatrati standardiziranim - to su RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 i RAID 6.

Također se koriste različite kombinacije RAID razina, što vam omogućuje kombiniranje njihovih prednosti. Obično je to kombinacija neke vrste razine otporne na greške i nulte razine koja se koristi za poboljšanje performansi (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).

Imajte na umu da svi moderni RAID kontroleri podržavaju funkciju JBOD (Just a Bench Of Disks) koja nije namijenjena stvaranju nizova – ona pruža mogućnost povezivanja pojedinačnih diskova na RAID kontroler.

Treba napomenuti da RAID kontroleri integrirani na matičnim pločama za kućna računala ne podržavaju sve razine RAID-a. RAID kontroleri s dva priključka podržavaju samo razine 0 i 1, dok RAID kontroleri s više priključaka (na primjer, RAID kontroler sa 6 priključaka integriran u južni most ICH9R/ICH10R čipseta) također podržavaju razine 10 i 5.

Osim toga, ako govorimo o matičnim pločama temeljenim na Intelovim čipsetima, one također implementiraju funkciju Intel Matrix RAID, koja vam omogućuje stvaranje tvrdi diskovi x istovremeno RAID matrice nekoliko razina, alocirajući dio diskovnog prostora za svaku od njih.

RAID 0

RAID razine 0, strogo govoreći, nije redundantno polje i, sukladno tome, ne pruža pouzdanu pohranu podataka. Štoviše ovoj razini aktivno se koristi u slučajevima kada je potrebno osigurati visoke performanse diskovnog podsustava. Prilikom stvaranja niza RAID razine 0, informacije se dijele na blokove (ponekad se ti blokovi nazivaju trake), koji se zapisuju na zasebne diskove, odnosno stvara se sustav s paralelnim pristupom (ako, naravno, veličina bloka to dopušta ). Omogućujući simultani I/O s više diskova, RAID 0 pruža najbrže brzine prijenosa podataka i maksimalnu učinkovitost prostora na disku jer nije potreban prostor za pohranu za kontrolne zbrojeve. Implementacija ove razine je vrlo jednostavna. RAID 0 se uglavnom koristi u područjima gdje je potreban brzi prijenos velikih količina podataka.

RAID 1 (zrcalni disk)

RAID Level 1 je niz od dva diska sa 100 posto redundancije. Odnosno, podaci se jednostavno u potpunosti dupliciraju (zrcaljavaju), čime se postiže vrlo visoka razina pouzdanosti (kao i cijene). 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 zakaže, njegove funkcije obavlja drugi (što je korisniku apsolutno transparentno). Vraćanje niza izvodi se jednostavnim kopiranjem. Osim toga, ova razina udvostručuje brzinu čitanja informacija, jer se ova operacija može izvoditi istovremeno s dva diska. Ova vrsta sheme pohranjivanja informacija koristi se uglavnom u slučajevima kada je trošak sigurnosti podataka mnogo veći od troška implementacije sustava za pohranu.

RAID 5

RAID 5 je diskovno polje otporno na pogreške s distribuiranom pohranom kontrolne sume. Prilikom snimanja, tok podataka se dijeli na blokove (trake) na razini bajtova i istovremeno zapisuje na sve diskove niza u cikličkom redoslijedu.

Pretpostavimo da niz sadrži n diskova i veličine trake d. Za svaku porciju n–1 pruge, izračunava se kontrolni zbroj str.

Pruga d 1 snimljeno na prvom disku, pruga d 2- na drugom i tako dalje do pruge dn–1, koji je zapisan na ( n–1)-i disk. Sljedeći n-zapisuje se kontrolni zbroj diska p n, a proces se ciklički ponavlja od prvog diska na kojem je traka zapisana d n.

Proces snimanja (n–1) trake i njihov kontrolni zbroj proizvode se istovremeno za sve n diskovi.

Kontrolni zbroj izračunava se korištenjem bit-wise-exclusive-or (XOR) operacije primijenjene na podatkovne blokove koji se zapisuju. 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 bilo koji disk otkaže, podaci na njemu mogu se vratiti pomoću kontrolnih podataka i podataka preostalih na radnim diskovima.

Kao ilustraciju, razmotrite blokove od četiri bita. Neka postoji samo pet diskova za pohranu podataka i snimanje kontrolnih zbrojeva. Ako postoji slijed bitova 1101 0011 1100 1011, podijeljen u blokove od četiri bita, tada je za izračunavanje kontrolne sume potrebno izvršiti sljedeću bitnu operaciju:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

Stoga je kontrolni zbroj zapisan na peti disk 1001.

Ako jedan od diskova, na primjer četvrti, ne uspije, tada 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 dobivamo:

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

U slučaju RAID 5, svi diskovi u nizu su iste veličine, ali ukupni kapacitet diskovnog podsustava dostupnog za pisanje postaje točno jedan disk manji. Na primjer, ako je pet diskova veličine 100 GB, tada je stvarna veličina niza 400 GB jer je 100 GB dodijeljeno kontrolnim informacijama.

RAID 5 se može izgraditi na tri ili više tvrdih diskova. Kako se broj tvrdih diskova u polju povećava, redundancija se smanjuje.

RAID 5 ima neovisnu arhitekturu pristupa, koja omogućuje istovremeno izvođenje višestrukih čitanja ili pisanja.

RAID 10

RAID razina 10 kombinacija je razina 0 i 1. Minimalni zahtjev za ovu razinu su četiri diska. U nizu RAID 10 od četiri pogona, oni se kombiniraju u parovima u nizove razine 0, a oba ova niza kao logički pogoni kombiniraju se u nizove razine 1. Moguć je i drugi pristup: u početku se diskovi kombiniraju u zrcaljena polja od razine 1, a zatim logičke pogone temeljene na tim nizovima - u polje razine 0.

Intel Matrix RAID

Razmatrani RAID nizovi razine 5 i 1 rijetko se koriste kod kuće, prvenstveno zbog visoke cijene takvih rješenja. Najčešće se za kućna računala koristi niz razine 0 na dva diska. Kao što smo već napomenuli, RAID razine 0 ne pruža sigurnu pohranu podataka, pa su krajnji korisnici suočeni s izborom: stvoriti brzo, ali nepouzdano polje RAID razine 0 ili, udvostručivši cijenu prostora na disku, RAID - polje razine 1 koji pruža pouzdanu pohranu podataka, ali ne daje značajne prednosti performansi.

Kako bi riješio ovaj težak problem, Intel je razvio tehnologiju Intel Matrix Storage Technology, koja kombinira prednosti nizova Tier 0 i Tier 1 na samo dva fizička diska. A kako bismo naglasili da u ovom slučaju ne govorimo samo o RAID nizu, već o nizu koji objedinjuje fizičke i logičke diskove, u nazivu tehnologije umjesto riječi “niz” koristi se riječ “matrica”. ”.

Dakle, što je RAID matrica s dva diska koja koristi tehnologiju Intel Matrix Storage? Osnovna ideja je da ako sustav ima nekoliko tvrdih diskova i matičnu ploču s Intelovim čipsetom koji podržava Intel Matrix Storage tehnologiju, moguće je podijeliti prostor na disku u nekoliko dijelova, od kojih će svaki funkcionirati kao zasebno RAID polje.

Pogledajmo jednostavan primjer RAID matrice koja se sastoji od dva diska od po 120 GB. Svaki od diskova može se podijeliti na dva logička diska, na primjer 40 i 80 GB. Zatim se dva logička pogona iste veličine (na primjer, 40 GB svaki) mogu spojiti u matricu RAID razine 1, a preostale logičke pogone u matricu RAID razine 0.

U principu, pomoću dva fizička diska također je moguće kreirati samo jednu ili dvije RAID matrice razine 0, ali je nemoguće dobiti samo matrice razine 1. To jest, ako sustav ima samo dva diska, onda Intel tehnologija Matrix Storage vam omogućuje stvaranje sljedećih vrsta RAID matrica:

• jedna matrica razine 0;
• dvije matrice razine 0;
• matrica razine 0 i matrica razine 1.

Ako sustav ima tri tvrda diska, mogu se kreirati sljedeće vrste RAID matrica:

• jedna matrica razine 0;
• jedna matrica razine 5;
• dvije matrice razine 0;
• dvije matrice razine 5;
• matrice razine 0 i matrice razine 5.

Ako sustav ima četiri tvrda diska, tada je dodatno moguće kreirati RAID matricu razine 10, kao i kombinacije razine 10 i razine 0 ili 5.

Od teorije do prakse

Ako govorimo o kućnim računalima, najpopularniji i najpopularniji su RAID nizovi razine 0 i 1. Upotreba RAID nizova od tri ili više diskova u kućnim računalima prilično je iznimka od pravila. To je zbog činjenice da, s jedne strane, cijena RAID nizova raste proporcionalno broju diskova koji su uključeni u njega, as druge strane, za kućna računala kapacitet diskovnog polja je od primarne važnosti. , a ne njegove performanse i pouzdanost.

Stoga ćemo ubuduće razmatrati RAID razine 0 i 1 na temelju samo dva diska. Cilj našeg istraživanja bit će usporedba performansi i funkcionalnosti RAID polja razine 0 i 1, kreiranih na temelju nekoliko integriranih RAID kontrolera, kao i proučavanje ovisnosti brzinskih karakteristika RAID polja o traci. veličina.

Činjenica je da iako bi se teoretski, pri korištenju polja RAID razine 0, brzina čitanja i pisanja trebala udvostručiti, u praksi je povećanje karakteristika brzine mnogo manje skromno i varira za različite RAID kontrolere. Isto vrijedi i za polje RAID razine 1: unatoč činjenici da bi se teoretski brzina čitanja trebala udvostručiti, u praksi to nije tako glatko.

Za naše usporedno testiranje RAID kontrolera koristili smo matičnu ploču Gigabyte GA-EX58A-UD7. Ova ploča se temelji na Intelov čipset X58 Express s ICH10R južnim mostom, koji ima integrirani RAID kontroler za šest SATA II portova, koji podržava organizaciju RAID polja razina 0, 1, 10 i 5 s Intel Matrix RAID funkcijom. Osim toga, ploča Gigabyte GA-EX58A-UD7 integrira GIGABYTE SATA2 RAID kontroler, koji ima dva SATA II porta s mogućnošću organiziranja RAID nizova razina 0, 1 i JBOD.

Također na ploči GA-EX58A-UD7 nalazi se integrirani SATA III kontroler Marvell 9128, na temelju kojeg su implementirana dva SATA III porta s mogućnošću organiziranja RAID nizova razina 0, 1 i JBOD.

Dakle, ploča Gigabyte GA-EX58A-UD7 ima tri odvojena RAID kontrolera, na temelju kojih možete kreirati RAID nizove razine 0 i 1 te ih međusobno uspoređivati. Podsjetimo se da je standard SATA III unatrag kompatibilan sa standardom SATA II, stoga, na temelju kontrolera Marvell 9128, koji podržava pogone sa sučeljem SATA III, također možete stvoriti RAID nizove pomoću pogona sa sučeljem SATA II.

Stalak za ispitivanje imao je sljedeću konfiguraciju:

• procesor - Intel Core i7-965 Ekstremno izdanje;
• matična ploča - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
• verzija BIOS-a - F2a;
• tvrdi diskovi - dva pogona Western Digital WD1002FBYS, jedan pogon Western Digital WD3200AAKS;
• integrirani RAID kontroleri:
• ICH10R,
• GIGABYTE SATA2,
• Marvell 9128;
• memorija - DDR3-1066;
• kapacitet memorije - 3 GB (tri modula od po 1024 MB);
• način rada memorije - DDR3-1333, trokanalni način rada;
• video kartica - Gigabyte GeForce GTS295;
• napajanje - Tagan 1300W.

Testiranje je provedeno pod kontrolom operativnog sustava Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit). Operativni sustav je instaliran na Western Digital WD3200AAKS disku, koji je bio spojen na port SATA II kontrolera integriranog u ICH10R južni most. RAID polje je sastavljeno na dva pogona WD1002FBYS sa SATA II sučeljem.

Za mjerenje brzinskih karakteristika kreiranih RAID polja koristili smo pomoćni program IOmeter, koji je industrijski standard za mjerenje performansi diskovnih sustava.

Uslužni program IOmeter

Budući da smo ovaj članak zamislili kao svojevrsni korisnički vodič za izradu i testiranje RAID polja, logično bi bilo započeti s opisom uslužnog programa IOmeter (Input/Output meter) koji je, kao što smo već primijetili, svojevrsni industrijski standard za mjerenje performansi diskovnih sustava. Ovaj uslužni program je besplatan i može se preuzeti s http://www.iometer.org.

Uslužni program IOmeter je sintetički test i omogućuje vam rad s tvrdim diskovima koji nisu particionirani u logičke particije, tako da možete testirati pogone bez obzira na struktura datoteke a utjecaj operativnog sustava svesti na nulu.

Prilikom testiranja moguće je stvoriti određeni model pristupa ili "uzorak", koji vam omogućuje da odredite izvršavanje određenih operacija od strane tvrdog diska. U slučaju stvaranja specifični model pristup je dopušten za promjenu sljedećih parametara:

• veličina zahtjeva za prijenos podataka;
• slučajna/sekvencijalna distribucija (u%);
• raspodjela operacija čitanja/pisanja (u%);
• Broj pojedinačnih I/O operacija koje se izvode paralelno.

Uslužni program IOmeter ne zahtijeva instalaciju na računalu i sastoji se od dva dijela: samog IOmetera i Dynamo.

IOmeter je nadzorni dio programa s definiranim korisnikom grafičko sučelje, omogućujući vam da napravite sve potrebne postavke. Dynamo je generator opterećenja koji nema sučelje. Svaki put kada pokrenete IOmeter.exe, automatski se pokreće generator učitavanja Dynamo.exe.

Za početak rada s programom IOmeter samo pokrenite datoteku IOmeter.exe. Otvara se glavni prozor programa IOmeter (slika 1).

Riža. 1. Glavni prozor programa IOmeter

Treba napomenuti da vam uslužni program IOmeter omogućuje testiranje ne samo lokalnih diskovnih sustava (DAS), već i mrežni pogoni(NAS). Na primjer, može se koristiti za testiranje performansi diskovnog podsustava poslužitelja (poslužitelj datoteka) pomoću nekoliko mrežnih klijenata. Stoga se neke oznake i alati u prozoru uslužnog programa IOmeter odnose upravo na mrežne postavke programa. Jasno je da nam prilikom testiranja diskova i RAID polja neće trebati ove programske mogućnosti, pa stoga nećemo objašnjavati svrhu svih kartica i alata.

Dakle, kada pokrenete program IOmeter, struktura stabla svih pokretačkih generatora opterećenja (Dynamo instance) bit će prikazana na lijevoj strani glavnog prozora (u prozoru Topologija). Svaka pokrenuta instanca generatora opterećenja Dynamo naziva se upravitelj. Osim toga, program IOmeter je multi-threaded i svaka pojedinačna nit koja se izvodi na instanci Dynamo load generatora naziva se Worker. Broj aktivnih radnika uvijek odgovara broju jezgri logičkog procesora.

U našem primjeru koristimo samo jedno računalo s četverojezgrenim procesorom koje podržava tehnologiju Hyper-Threading, pa se pokreće samo jedan upravitelj (jedna instanca Dynamo) i osam (prema broju jezgri logičkog procesora) Workera.

Zapravo, za testiranje diskova u ovom prozoru nema potrebe ništa mijenjati ili dodavati.

Ako mišem odaberete naziv računala u strukturi stabla pokrenutih Dynamo instanci, tada u prozoru Cilj na kartici Cilj diska Prikazat će se svi diskovi, diskovna polja i drugi pogoni (uključujući mrežne pogone) instalirani na računalu. Ovo su diskovi s kojima IOmeter može raditi. Mediji mogu biti označeni žutom ili plavom bojom. Logičke particije medija označene su žutom bojom, a fizički uređaji bez kreiranih logičkih particija na njima označeni su plavom bojom. Logički dio može, ali ne mora biti prekrižen. Činjenica je da kako bi program mogao raditi s logičkom particijom, prvo se mora pripremiti stvaranjem posebne datoteke na njoj, veličine jednake kapacitetu cijele logičke particije. Ako je logička particija prekrižena, to znači da odjeljak još nije pripremljen za testiranje (pripremit će se automatski u prvoj fazi testiranja), ali ako odjeljak nije prekrižen, to znači da je datoteka već bila kreiran na logičkoj particiji, potpuno spreman za testiranje.

Imajte na umu da je, unatoč podržanoj mogućnosti rada s logičkim particijama, optimalno testirati pogone koji nisu particionirani na logičke particije. Logičku particiju diska možete izbrisati vrlo jednostavno - kroz snap-in Upravljanje diskovima. Da biste mu pristupili, samo kliknite desnom tipkom miša na ikonu Računalo na radnoj površini i odaberite stavku u izborniku koji se otvori Upravljati. U prozoru koji se otvori Upravljanje računalom s lijeve strane morate odabrati stavku Skladištenje, a u njemu - Upravljanje diskovima. Nakon toga, na desnoj strani prozora Upravljanje računalom Prikazat će se svi povezani pogoni. Desnim klikom na na željeni disk i odabirom stavke u izborniku koji se otvori Izbriši glasnoću..., možete izbrisati logičku particiju na fizičkom disku. Podsjetimo, kada izbrišete logičku particiju s diska, brišu se svi podaci na njoj bez mogućnosti oporavka.

Općenito, korištenjem uslužnog programa IOmeter možete testirati samo prazne diskove ili diskovne nizove. To jest, ne možete testirati disk ili diskovno polje na kojem je instaliran operativni sustav.

Dakle, vratimo se na opis uslužnog programa IOmeter. U prozoru Cilj na kartici Cilj diska morate odabrati disk (ili niz diskova) koji će se testirati. Zatim morate otvoriti karticu Specifikacije pristupa(Sl. 2), na kojem će biti moguće odrediti scenarij testiranja.

Riža. 2. Pristupite kartici Specifikacije uslužnog programa IOmeter

U prozoru Specifikacije globalnog pristupa Postoji popis unaprijed definiranih testnih skripti koje se mogu dodijeliti upravitelju pokretanja. Međutim, nećemo trebati ove skripte, tako da ih sve možete odabrati i izbrisati (za to postoji gumb Izbrisati). Nakon toga kliknite na gumb Novi za izradu nove testne skripte. U prozoru koji se otvori Uredi specifikaciju pristupa Možete definirati scenarij pokretanja za disk ili RAID polje.

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 pokretanje u načinu sekvencijalnog čitanja u različitim veličinama blokova, a zatim niz skripti za pokretanje u načinu sekvencijalnog pisanja u različitim veličinama bloka. Tipično, veličine blokova se biraju kao niz, čiji je svaki član dvostruko veći od prethodnog, a prvi član ovog niza 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 da veličina bloka bude veća od 1 MB za sekvencijalne operacije, budući da se s tako velikim veličinama podatkovnog bloka brzina sekvencijalnih operacija ne mijenja.

Dakle, stvorimo skriptu za učitavanje u sekvencijalnom načinu čitanja za blok od 512 bajtova.

U polju Ime prozor Uredi specifikaciju pristupa unesite naziv skripte za učitavanje. Na primjer, Sequential_Read_512. Sljedeći na terenu Veličina zahtjeva za prijenos postavili smo veličinu bloka podataka na 512 bajtova. Klizač Postotna nasumična/sekvencijalna distribucija(postotni omjer između sekvencijalnih i selektivnih operacija) pomičemo skroz ulijevo tako da su sve naše operacije samo sekvencijalne. Pa, klizač , koji postavlja postotni 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 nije potrebno mijenjati (slika 3).

Riža. 3. Uredite prozor specifikacije pristupa za stvaranje sekvencijalne skripte za učitavanje čitanja
s veličinom bloka podataka od 512 bajtova

Kliknite na gumb U redu, a prva skripta koju smo izradili pojavit će se u prozoru Specifikacije globalnog pristupa na kartici Specifikacije pristupa IOmeter pomoćni programi.

Slično, trebate izraditi skripte za preostale blokove podataka, međutim, kako biste si olakšali rad, lakše je ne stvarati skriptu svaki put iznova klikom na gumb Novi, i nakon odabira posljednjeg kreiranog scenarija pritisnite gumb Uredi kopiju(uredi kopiju). Nakon toga prozor će se ponovno otvoriti Uredi specifikaciju pristupa s postavkama zadnje kreirane skripte. Bit će dovoljno promijeniti samo naziv i veličinu bloka. Nakon što ste dovršili sličan postupak za sve ostale veličine blokova, možete početi stvarati skripte za sekvencijalno snimanje, što se radi na potpuno isti način, osim što je klizač Postotak distribucije čitanja/pisanja, koji postavlja postotni omjer između operacija čitanja i pisanja, mora se pomaknuti skroz ulijevo.

Slično tome, možete izraditi skripte za selektivno pisanje i čitanje.

Nakon što su sve skripte spremne, potrebno ih je dodijeliti upravitelju preuzimanja, odnosno naznačiti koje će skripte raditi s Dinamo.

Da bismo to učinili, ponovno provjeravamo što je u prozoru Topologija Ime računala (odnosno upravitelja opterećenja na lokalnom računalu) je istaknuto, a ne pojedinačni radnik. Ovo osigurava da će scenariji opterećenja biti dodijeljeni svim radnicima odjednom. Sljedeći u prozoru Specifikacije globalnog pristupa odaberite sve scenarije opterećenja koje smo izradili i pritisnite gumb Dodati. Svi odabrani scenariji opterećenja bit će dodani u prozor (slika 4).

Riža. 4. Dodjeljivanje kreiranih scenarija opterećenja upravitelju opterećenja

Nakon toga morate otići na karticu Postavljanje testa(Sl. 5), gdje možete postaviti vrijeme izvršenja svake skripte koju smo izradili. Da biste to učinili u grupi Run Time postaviti vrijeme izvršavanja scenarija opterećenja. Bit će dovoljno postaviti vrijeme na 3 minute.

Riža. 5. Postavljanje vremena izvršavanja scenarija opterećenja

Štoviše, 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 napravljene sve potrebne postavke, preporučljivo je spremiti izrađeni test klikom na gumb sa slikom diskete na alatnoj traci. Test se sprema s ekstenzijom *.icf. Nakon toga možete koristiti kreirani scenarij učitavanja pokretanjem ne datoteke IOmeter.exe, već spremljene datoteke s nastavkom *.icf.

Sada možete izravno započeti testiranje klikom na gumb sa zastavicom. Od vas će se tražiti da navedete naziv datoteke koja sadrži rezultate testa i odaberete njezino mjesto. Rezultati testa spremaju se u CSV datoteku, koju zatim jednostavno možete eksportirati u Excel te postavljanjem filtera na prvom stupcu odabrati željene podatke s rezultatima testa.

Tijekom testiranja međurezultati se mogu vidjeti na kartici Prikaz rezultata, a na kartici možete odrediti kojem scenariju opterećenja pripadaju Specifikacije pristupa. U prozoru Specifikacija dodijeljenog pristupa pokrenuta skripta pojavljuje se zelenom bojom, dovršene skripte crvenom, a neizvršene skripte plavom bojom.

Dakle, pogledali smo osnovne tehnike za rad s uslužnim programom IOmeter, koji će biti potreban za testiranje pojedinačnih diskova ili RAID polja. Imajte na umu da nismo govorili o svim mogućnostima uslužnog programa IOmeter, ali opis svih njegovih mogućnosti je izvan opsega ovog članka.

Stvaranje RAID polja na temelju GIGABYTE SATA2 kontrolera

Dakle, počinjemo kreirati RAID polje temeljeno na dva diska koristeći GIGABYTE SATA2 RAID kontroler integriran na ploči. Naravno, sam Gigabyte ne proizvodi čipove, pa se ispod GIGABYTE SATA2 čipa krije preoznačeni čip druge tvrtke. Kao što možete saznati iz INF datoteke upravljačkog programa, govorimo o kontroleru JMicron JMB36x serije.

Pristup izborniku za podešavanje kontrolera moguć je u fazi pokretanja sustava, za što trebate pritisnuti kombinaciju tipki Ctrl+G kada se na ekranu pojavi odgovarajući natpis. Naravno, prvi u postavke BIOS-a trebate definirati način rada dvaju SATA portova koji pripadaju GIGABYTE SATA2 kontroleru kao RAID (inače pristup izborniku konfiguratora RAID polja neće biti moguć).

Izbornik za postavljanje GIGABYTE SATA2 RAID kontrolera prilično je jednostavan. Kao što smo već napomenuli, kontroler ima dva ulaza i omogućuje vam stvaranje RAID nizova razine 0 ili 1. Kroz izbornik postavki kontrolera možete izbrisati ili stvoriti RAID niz. Kada stvarate RAID niz, možete odrediti njegov naziv, odabrati razinu polja (0 ili 1), postaviti veličinu pruge za RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ili 4K), a također odrediti veličinu niz.

Nakon što je niz kreiran, njegove promjene više nisu moguće. To jest, ne možete naknadno promijeniti za kreirani niz, na primjer, njegovu razinu ili veličinu trake. Da biste to učinili, prvo morate izbrisati niz (uz gubitak podataka), a zatim ga ponovno stvoriti. Zapravo, ovo nije jedinstveno za GIGABYTE SATA2 kontroler. Nemogućnost promjene parametara kreiranih RAID polja je karakteristika svih kontrolera, što proizlazi iz samog principa implementacije RAID polja.

Jednom kada je kreiran niz temeljen na GIGABYTE SATA2 kontroleru, njegove trenutne informacije mogu se vidjeti pomoću uslužnog programa GIGABYTE RAID Configurer, koji se automatski instalira zajedno s drajverom.

Izrada RAID polja na temelju kontrolera Marvell 9128

Konfiguriranje Marvell 9128 RAID kontrolera moguće je samo kroz postavke BIOS ploče Gigabyte GA-EX58A-UD7. Općenito, mora se reći da je izbornik konfiguratora kontrolera Marvell 9128 pomalo grub i može dovesti u zabludu neiskusne korisnike. Međutim, o ovim manjim nedostacima ćemo govoriti malo kasnije, ali za sada ćemo razmotriti glavne funkcionalnost Marvell 9128 kontroler.

Dakle, iako ovaj kontroler podržava SATA III pogone, također je potpuno kompatibilan sa SATA II pogonima.

Kontroler Marvell 9128 omogućuje stvaranje RAID niza razina 0 i 1 na temelju dva diska. Za niz razine 0, možete postaviti veličinu pruge na 32 ili 64 KB, te također odrediti naziv niza. Osim toga, postoji opcija kao što je Gigabyte Rounding, koju treba objasniti. Unatoč nazivu koji je sličan nazivu proizvođača, funkcija Gigabyte Rounding nema nikakve veze s tim. Štoviše, ni na koji način nije povezan s nizom RAID razine 0, iako se u postavkama kontrolera može definirati posebno za niz ove razine. Zapravo, ovo je prvi od onih nedostataka konfiguratora kontrolera Marvell 9128 koje smo spomenuli. Značajka Gigabyte Rounding definirana je samo za RAID Level 1. Omogućuje vam korištenje dva pogona (na primjer, od različitih proizvođača ili različiti modeli), čiji se kapacitet malo razlikuje jedni od drugih. Funkcija Gigabyte Rounding precizno postavlja razliku u veličinama dvaju diskova koji se koriste za stvaranje niza RAID razine 1. U kontroleru Marvell 9128 funkcija Gigabyte Rounding omogućuje vam da postavite razliku u veličinama diskova na 1 ili 10. GB.

Još jedna mana u konfiguratoru kontrolera Marvell 9128 je ta što prilikom kreiranja niza RAID razine 1 korisnik ima mogućnost odabira veličine trake (32 ili 64 KB). Međutim, koncept trake uopće nije definiran za RAID razinu 1.

Stvaranje RAID polja na temelju kontrolera integriranog u ICH10R

Najčešći je RAID kontroler integriran u južni most ICH10R. Kao što je već navedeno, ovaj RAID kontroler ima 6 ulaza i podržava ne samo stvaranje RAID 0 i RAID 1 nizova, već i RAID 5 i RAID 10.

Pristup izborniku za podešavanje kontrolera moguć je u fazi pokretanja sustava, za što morate pritisnuti kombinaciju tipki Ctrl + I kada se na ekranu pojavi odgovarajući natpis. Naravno, prvo u postavkama BIOS-a trebate definirati način rada ovog kontrolera kao RAID (inače pristup izborniku konfiguratora RAID polja neće biti moguć).

Izbornik za postavljanje RAID kontrolera prilično je jednostavan. Putem izbornika postavki kontrolera možete izbrisati ili stvoriti RAID polje. Kada stvarate RAID niz, možete odrediti njegov naziv, odabrati razinu polja (0, 1, 5 ili 10), postaviti veličinu pruge za RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ili 4K) i također odrediti veličina niza.

Usporedba performansi RAID-a

Kako bismo testirali RAID polja pomoću uslužnog programa IOmeter, stvorili smo scenarije sekvencijalnog čitanja, sekvencijalnog pisanja, selektivnog čitanja i selektivnog pisanja. 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 stvorili smo polje RAID 0 sa svim dopuštenim veličinama trake i polje RAID 1. Osim toga, kako bismo mogli procijeniti dobitak performansi dobiven upotrebom RAID polja, također smo testirali jedan disk na svakom od RAID kontrolera.

Dakle, pogledajmo rezultate našeg testiranja.

GIGABYTE SATA2 kontroler

Prije svega, pogledajmo rezultate testiranja RAID polja temeljenih na GIGABYTE SATA2 kontroleru (Sl. 6-13). Općenito, kontroler se pokazao doslovno tajanstvenim, a njegova izvedba bila je jednostavno razočaravajuća.

Riža. 6. Sekvencijalna brzina i selektivne diskovne operacije Western Digital WD1002FBYS	Riža. 7. Sekvencijalna brzina s veličinom trake od 128 KB (GIGABYTE SATA2 kontroler)
Riža. 12. Serijska brzina i selektivne operacije za RAID 0 s veličinom trake od 4 KB (GIGABYTE SATA2 kontroler)	Riža. 13. Serijska brzina i selektivne operacije za RAID 1 (GIGABYTE SATA2 kontroler)

Ako pogledate karakteristike brzine jednog diska (bez RAID polja), maksimalna sekvencijalna brzina čitanja je 102 MB/s, a maksimalna sekvencijalna brzina pisanja je 107 MB/s.

Prilikom stvaranja RAID 0 polja s veličinom trake od 128 KB, maksimalna sekvencijalna brzina čitanja i pisanja povećava se na 125 MB/s, što je povećanje od približno 22%.

S 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, s navedenim veličinama traka, maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja povećava se za 27%, a maksimalna brzina sekvencijalnog pisanja povećava se za 31%.

Zapravo, to nije dovoljno za polje razine 0, a volio bih da je maksimalna brzina sekvencijalnih operacija veća.

S veličinom trake od 8 KB, maksimalna brzina sekvencijalnih operacija (čitanje i pisanje) ostaje približno ista kao i s veličinom trake od 64, 32 ili 16 KB, međutim, postoje očiti problemi sa selektivnim čitanjem. Kako se veličina bloka podataka povećava do 128 KB, brzina selektivnog čitanja (kao što bi trebala) raste proporcionalno veličini bloka podataka. Međutim, kada je veličina podatkovnog bloka veća od 128 KB, selektivna brzina čitanja pada gotovo na nulu (na otprilike 0,1 MB/s).

S veličinom stripa od 4 KB, ne samo da opada brzina selektivnog čitanja kada je veličina bloka veća od 128 KB, već i brzina sekvencijalnog čitanja kada je veličina bloka veća od 16 KB.

Korištenje RAID 1 polja na GIGABYTE SATA2 kontroleru ne mijenja značajno sekvencijalnu brzinu čitanja (u usporedbi s jednim pogonom), ali maksimalna sekvencijalna brzina pisanja smanjena je na 75 MB/s. Podsjetimo se da bi za polje RAID 1 brzina čitanja trebala rasti, a brzina pisanja ne bi se trebala smanjivati ​​u usporedbi s brzinom čitanja i pisanja jednog diska.

Na temelju rezultata testiranja GIGABYTE SATA2 kontrolera može se izvući samo jedan zaključak. Ima smisla koristiti ovaj kontroler za stvaranje RAID 0 i RAID 1 polja samo ako su svi ostali RAID kontroleri (Marvell 9128, ICH10R) već korišteni. Iako je prilično teško zamisliti takvu situaciju.

Marvell 9128 kontroler

Kontroler Marvell 9128 pokazao je znatno veće karakteristike brzine u usporedbi s kontrolerom GIGABYTE SATA2 (Slika 14-17). Zapravo, razlike se pojavljuju čak i kada kontroler radi s jednim diskom. Ako je za GIGABYTE SATA2 kontroler maksimalna sekvencijalna brzina čitanja 102 MB/s i postiže se s veličinom bloka podataka od 128 KB, tada je za Marvell 9128 kontroler maksimalna sekvencijalna brzina čitanja 107 MB/s i postiže se s podacima blok veličine 16 KB.

Prilikom stvaranja RAID 0 polja s veličinama traka od 64 i 32 KB, maksimalna sekvencijalna brzina čitanja povećava se na 211 MB/s, a sekvencijalna brzina pisanja povećava se na 185 MB/s. To jest, s navedenim veličinama traka, maksimalna brzina sekvencijalnog čitanja povećava se za 97%, a maksimalna brzina sekvencijalnog pisanja povećava se za 73%.

Nema značajne razlike u performansama brzine RAID 0 niza s veličinom trake od 32 i 64 KB, međutim, upotreba trake od 32 KB je poželjnija, budući da je u ovom slučaju brzina sekvencijalnih operacija s veličinom bloka manji od 128 KB bit će nešto veći.

Prilikom stvaranja RAID 1 polja na kontroleru Marvell 9128, maksimalna sekvencijalna brzina rada ostaje gotovo nepromijenjena u usporedbi s jednim diskom. Dakle, ako je za jedan disk maksimalna brzina sekvencijalnih operacija 107 MB/s, onda je za RAID 1 105 MB/s. Također imajte na umu da za RAID 1 performanse selektivnog čitanja malo opadaju.

Općenito, treba napomenuti da kontroler Marvell 9128 ima dobre karakteristike brzine i može se koristiti i za stvaranje RAID polja i za povezivanje pojedinačnih diskova na njega.

Kontroler ICH10R

Pokazalo se da RAID kontroler ugrađen u ICH10R ima najbolje performanse od svih koje smo testirali (Slika 18-25). Pri radu s jednim diskom (bez stvaranja RAID polja), njegova izvedba je gotovo ista kao kod kontrolera Marvell 9128. Maksimalna sekvencijalna brzina čitanja i pisanja je 107 MB i postiže se s veličinom bloka podataka od 16 KB.

Riža. 18. Serijska brzina i selektivne operacije za Western Digital WD1002FBYS disk (ICH10R kontroler) Ako govorimo o polju RAID 0 na kontroleru ICH10R, tada maksimalna sekvencijalna brzina čitanja i pisanja ne ovisi o veličini trake i iznosi 212 MB/s. Veličina trake ovisi samo o veličini podatkovnog bloka pri kojem se postiže maksimalna sekvencijalna brzina čitanja i pisanja. Kao što pokazuju rezultati testa, za RAID 0 koji se temelji na kontroleru ICH10R optimalno je koristiti traku veličine 64 KB. U ovom slučaju, maksimalna sekvencijalna brzina 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 integrirane RAID kontrolere u performansama. A s obzirom na to da ima i veću funkcionalnost, optimalno je koristiti ovaj određeni kontroler i jednostavno zaboraviti na postojanje svih ostalih (osim, naravno, ako sustav ne koristi SATA pogoni III).

Ako ste naišli ili očekujete da ćete uskoro naići na jedan od sljedećih problema na svom računalu:

• Očito nema dovoljno fizičkog kapaciteta tvrdog diska kao jednog logičkog pogona. Najčešće se ovaj problem pojavljuje pri radu s velikim datotekama (video, grafika, baze podataka);
• Performanse tvrdog diska očito nisu dovoljne. Najčešće se ovaj problem pojavljuje pri radu s nelinearnim sustavima za uređivanje videa ili kada veliki broj korisnika istovremeno pristupa datotekama na tvrdom disku;
• Pouzdanost tvrdog diska očito nedostaje. Najčešće se ovaj problem javlja kada je potrebno raditi s podacima koji se nikada ne smiju izgubiti ili koji uvijek moraju biti dostupni korisniku. Tužno iskustvo pokazuje da se čak i najpouzdanija oprema ponekad pokvari i, u pravilu, u najneprikladnijem trenutku.

Stvaranje RAID sustava na vašem računalu može riješiti ove i neke druge probleme.

Što je "RAID"?

Godine 1987. Patterson, Gibson i Katz s kalifornijskog sveučilišta Berkeley objavili su "Slučaj redundantnih nizova jeftinih diskova (RAID)". Ovaj članak opisuje različite vrste diskovnih polja, skraćeno RAID - Redundant Array of Independent (or Inexpensive) Disks (redundant array of Independent (ili inexpensive) disk drives). RAID se temelji na sljedećoj ideji: kombiniranjem nekoliko malih i/ili jeftinih disk jedinica u polje, možete dobiti sustav koji je superiorniji u kapacitetu, brzini i pouzdanosti od najskupljih disk jedinica. Povrh toga, sa stajališta računala, takav sustav izgleda kao jedan jedini disk.

Poznato je da je srednje vrijeme između kvarova niza pogona jednako srednjem vremenu između kvarova jednog pogona podijeljeno s brojem pogona u nizu. Kao rezultat toga, srednje vrijeme između kvarova niza je prekratko za mnoge aplikacije. Međutim, niz diskova može biti otporan na kvar jednog pogona na nekoliko načina.

U ovom članku definirano je pet vrsta (razina) diskovnih polja: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Svaki je tip pružao toleranciju na pogreške kao i različite prednosti u odnosu na jedan pogon. Uz ovih pet tipova, RAID-0 diskovni niz, koji NIJE suvišan, također je stekao popularnost.

Koje razine RAID-a postoje i koju odabrati?

RAID-0. Obično se definira kao ne-redundantna grupa disk pogona bez pariteta. RAID-0 se ponekad naziva "striping" na temelju načina na koji su informacije smještene na pogone uključene u polje:

Budući da RAID-0 nema redundanciju, kvar jednog pogona dovodi do kvara cijelog polja. S druge strane, RAID-0 omogućuje maksimalnu brzinu prijenosa podataka i učinkovito korištenje prostora na disku. Budući da RAID-0 ne zahtijeva složene matematičke ili logičke izračune, troškovi njegove implementacije su minimalni.

Područje primjene: audio i video aplikacije koje zahtijevaju veliku brzinu kontinuiranog prijenosa podataka, što ne može osigurati jedan disk. Na primjer, istraživanje koje je proveo Mylex kako bi odredio optimalnu konfiguraciju diskovnog sustava za nelinearnu stanicu za uređivanje videa pokazuje da, u usporedbi s jednim pogonom, RAID-0 niz od dva pogona daje 96% povećanje brzine pisanja/čitanja, od tri pogona - za 143% (prema Miro VIDEO EXPERT Benchmark testu).

RAID-1. Poznatije kao "Zrcaljenje" ("zrcaljenje diska") ili par disk jedinica koje sadrže iste informacije i čine jedan logički disk:

Pogon 0	Pogon 1

Snimanje se izvodi na oba pogona 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 cijelog niza - kontroler jednostavno prebacuje operacije čitanja/pisanja na preostali disk.

RAID-1 pruža najveća brzina rade među svim vrstama redundantnih polja, osobito u višekorisničkom okruženju, ali najlošije iskorištavaju prostor na disku. Budući da RAID-1 ne zahtijeva složene matematičke ili logičke izračune, troškovi njegove implementacije su minimalni.

Najmanji broj pogona u nizu je 2.

Kako bi se povećala brzina pisanja i osigurala pouzdana pohrana podataka, nekoliko RAID-1 nizova može se kombinirati u RAID-0. Ova konfiguracija se naziva "dvorazinski" RAID ili RAID-10 (RAID 0+1)

Najmanji broj pogona u nizu je 4.

Područje primjene: jeftini nizovi u kojima je glavna stvar pouzdanost pohrane podataka.

RAID-2. Distribuira podatke u trake veličine sektora po grupi diskovnih pogona. Neki pogoni namijenjeni su ECC (Error Correction Code) pohrani. Budući da većina diskova prema zadanim postavkama pohranjuje ECC kodove po sektorima, RAID-2 ne pruža posebne prednosti u usporedbi s RAID-3 i stoga se praktički ne koristi.

RAID-3. Kao i u slučaju RAID-2, podaci se distribuiraju u trake veličine jednog sektora, a jedan od pogona niza dodjeljuje se za pohranu informacija o paritetu:

RAID-3 oslanja se na ECC kodove pohranjene u svakom sektoru za otkrivanje pogrešaka. Ako jedan od pogona pokvari, informacije pohranjene na njemu mogu se vratiti izračunom isključivog ILI (XOR) korištenjem informacija o preostalim pogonima. Svaki zapis obično se distribuira po svim pogonima i stoga je ova vrsta niza dobra za aplikacije koje intenzivno koriste disk. Budući da svaka I/O operacija pristupa svim diskovnim pogonima u polju, RAID-3 ne može izvoditi više operacija istovremeno. Stoga je RAID-3 dobar za okruženja s jednim korisnikom i jednim zadatkom s dugim zapisima. Za rad s kratkim snimkama potrebno je sinkronizirati rotaciju disk jedinica jer je u protivnom smanjenje brzine razmjene neizbježno. Rijetko se koristi, jer inferioran u odnosu na RAID-5 u smislu korištenja 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 s jednog pogona (ne računajući pogon koji pohranjuje informacije o paritetu), tako da se više operacija čitanja može izvoditi istovremeno. Međutim, budući da svaka operacija pisanja mora ažurirati sadržaj paritetnog pogona, nije moguće izvršiti više operacija pisanja istovremeno. Ova vrsta polja nema zamjetnih prednosti u odnosu na RAID-5 polje.

RAID-5. Ova vrsta niza ponekad se naziva "rotirajući paritetni niz". Ovaj tip Polje uspješno prevladava inherentni nedostatak RAID-4 - nemogućnost istovremenog izvođenja nekoliko operacija pisanja. Ovaj niz, poput RAID-4, koristi velike trake, ali, za razliku od RAID-4, informacije o paritetu nisu pohranjene na jednom disku, već na svim pogonima redom:

Operacije pisanja pristupaju jednom pogonu s podacima i drugom pogonu s informacijama o paritetu. Budući da su informacije o paritetu za različite trake pohranjene na različitim pogonima, izvođenje višestrukih simultanih pisanja nemoguće je samo u onim rijetkim slučajevima kada su podatkovne trake ili trake s informacijama o parnosti na istom pogonu. Što je više pogona u nizu, to se rjeđe poklapaju informacije i paritetne trake.

Područje primjene: pouzdani nizovi velikog volumena. Implementacija zahtijeva značajne troškove.

Najmanji broj pogona u nizu je 3.

RAID-1 ili RAID-5?

RAID-5, u usporedbi s RAID-1, ekonomičnije koristi prostor na disku, jer za redundanciju ne pohranjuje "kopiju" informacija, već kontrolni broj. Kao rezultat toga, RAID-5 može kombinirati bilo koji broj diskova, od kojih će samo jedan sadržavati suvišne informacije.

Ali veća učinkovitost diskovnog prostora dolazi nauštrb nižih stopa 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-uju s novim informacijama. Rezultat ove operacije je maska ​​bita u kojoj svaki bit =1 znači da se vrijednost u informaciji o paritetu na odgovarajućoj poziciji mora zamijeniti. Ažurirane informacije o paritetu se zatim zapisuju na odgovarajuće mjesto. Stoga, za svaki programski zahtjev za pisanje informacija, RAID-5 izvodi dva čitanja, dva pisanja i dvije XOR operacije.

Postoji trošak za učinkovitije korištenje prostora na disku (pohranjivanje paritetnog bloka 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 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 softverski. Također se ne mogu preporučiti u slučajevima kada je brzina snimanja kritična.

Koju metodu implementacije RAID-a odabrati – softversku ili hardversku?

Nakon što pročitate opise različitih RAID razina, primijetit ćete da se nigdje ne spominju 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 spojiti potreban broj disk jedinica na kontroler dostupan u računalu i instalirati poseban softver na računalu. To je istina, ali ne u potpunosti!

Doista, 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. Međutim ovu odluku treba smatrati krajnje pojednostavljenim, ne dopuštajući da se u potpunosti ostvare mogućnosti RAID polja. Dovoljno je napomenuti da kod programske implementacije RAID-a sav teret smještaja informacija na diskovne pogone, izračunavanja kontrolnih kodova itd. leći na CPU, što naravno ne povećava performanse i pouzdanost sustava. Iz istih razloga ovdje praktički nema servisnih funkcija i sve radnje zamjene neispravnog pogona, dodavanja novog pogona, promjene razine RAID-a itd. provode se uz potpuni gubitak podataka i uz potpunu zabranu izvođenja bilo kakvih drugih operacije. Jedina prednost softverske implementacije RAID-a je njegova minimalna cijena.

Puno više mogućnosti pruža hardverska implementacija RAID-a pomoću posebnih RAID kontrolera:

• specijalizirani kontroler značajno rasterećuje središnji procesor od RAID operacija, a učinkovitost kontrolera je uočljivija što je veća razina složenosti RAID-a;
• kontroleri, u pravilu, opremljeni su upravljačkim programima koji vam omogućuju stvaranje RAID-a za gotovo svaki popularni OS;
• Ugrađeni BIOS kontrolera i uključeni programi za upravljanje omogućuju administratoru sustava jednostavno spajanje, isključivanje ili zamjenu pogona uključenih u RAID, stvaranje višestrukih RAID nizova, čak i na različitim razinama, praćenje statusa diskovnog niza itd. S "naprednim" kontrolerima ove se operacije mogu izvoditi "u hodu", tj. bez isključivanja sistemske jedinice. Mnoge operacije mogu se izvesti u " pozadina", tj. bez prekida trenutnog rada pa čak i na daljinu, tj. s bilo kojeg (naravno, ako imate pristup) radnog mjesta;
• kontroleri mogu biti opremljeni međuspremničkom memorijom (“cache”), u koju se pohranjuje posljednjih nekoliko blokova podataka, što uz učestale pristupe istim datotekama može značajno povećati performanse diskovnog sustava.

Nedostatak hardverske implementacije RAID-a je relativno visoka cijena RAID kontrolera. Međutim, s jedne strane, sve (pouzdanost, brzinu, uslugu) morate platiti. S druge strane, u U zadnje vrijeme, s razvojem mikroprocesorske tehnologije, cijena RAID kontrolera (posebno mlađih modela) počela je naglo padati i postala je usporediva s cijenom običnih disk kontrolera, što omogućuje ugradnju RAID sustava ne samo u skupa glavna računala, već i u poslužitelji početna razina pa čak i na radne stanice.

© Andrey Egorov, 2005, 2006. Grupa tvrtki TIM.

Posjetitelji foruma postavljaju nam pitanje: “Koja je razina RAID-a najpouzdanija?” Svi znaju da je najčešća razina RAID5, ali nije bez ozbiljnih nedostataka koji nisu očiti nestručnjacima.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 ili što su RAID razine?

U ovom ću članku pokušati opisati najpopularnije razine RAID-a, a zatim formulirati preporuke za korištenje tih razina. Kako bih ilustrirao članak, napravio sam dijagram u kojem sam te razine smjestio u trodimenzionalni prostor pouzdanosti, performansi i isplativosti.

JBOD(Just a Bunch of Disks) jednostavno je spajanje tvrdih diskova, što formalno nije RAID razina. JBOD volumen može biti niz jednog diska ili skup više diskova. RAID kontroler ne treba izvoditi nikakve izračune da bi upravljao takvim volumenom. U našem dijagramu, JBOD pogon služi kao "pojedinačna" ili početna točka - njegova pouzdanost, performanse i troškovne vrijednosti iste su kao one kod jednog pogona. tvrdi disk.

RAID 0(“Striping”) nema redundancije i distribuira informacije odmah po svim diskovima uključenim u polje u obliku malih blokova (“stripes”). Zbog toga se performanse značajno povećavaju, ali pouzdanost pati. Kao i kod JBOD-a, za naš novac dobivamo 100% kapaciteta diska.

Dopustite mi da objasnim zašto se smanjuje pouzdanost pohrane podataka na bilo kojem kompozitnom volumenu - budući da ako bilo koji od tvrdih diskova uključenih u njega otkaže, sve informacije su potpuno i nepovratno izgubljene. U skladu s teorijom vjerojatnosti, matematički, pouzdanost RAID0 volumena jednaka je umnošku pouzdanosti njegovih sastavnih diskova, od kojih je svaki manji od jedan, tako da je ukupna pouzdanost očito niža od pouzdanosti bilo kojeg diska.

Dobar nivo - RAID 1(“Zrcaljenje”, “ogledalo”). Ima zaštitu od kvara polovice raspoloživog hardvera (u općem slučaju jednog od dva tvrda diska), omogućuje prihvatljivu brzinu pisanja i dobiva na brzini čitanja zbog paralelizacije zahtjeva. Nedostatak je što morate platiti cijenu dva tvrda diska da biste dobili iskoristivi kapacitet jednog tvrdog diska.

U početku se pretpostavlja da je tvrdi disk pouzdana stvar. Prema tome, vjerojatnost kvara dvaju diskova odjednom jednaka je (prema formuli) umnošku vjerojatnosti, tj. reda veličine niže! Nažalost, stvarni život nije teorija! Dva tvrda diska se uzimaju iz iste serije i rade pod istim uvjetima, a ako jedan od diskova pokvari, povećava se opterećenje ostatka, pa se u praksi, ako jedan od diskova pokvari, moraju hitno poduzeti mjere za vraćanje u pogon. zalihost. Da biste to učinili, preporučuje se korištenje vrućih rezervnih diskova s ​​bilo kojom razinom RAID-a (osim nulte) HotSpare. Prednost ovog pristupa je održavanje stalne pouzdanosti. Nedostatak su još veći troškovi (tj. trošak 3 tvrda diska za pohranu volumena jednog diska).

Mirror na mnogim diskovima je razina RAID 10. Kada koristite ovu razinu, zrcalni parovi diskova raspoređeni su u "lanac", tako da rezultirajući volumen može premašiti kapacitet jednog tvrdog diska. Prednosti i nedostaci su isti kao i za razinu RAID1. Kao iu drugim slučajevima, preporuča se uključiti HotSpare hot spare diskove u polje po stopi od jednog rezervnog za svakih pet radnika.

RAID 5, doista, najpopularniji među razinama - prvenstveno zbog svoje učinkovitosti. Žrtvovanjem kapaciteta samo jednog diska iz niza za redundanciju, dobivamo zaštitu od kvara bilo kojeg tvrdog diska jedinice. Zapisivanje informacija na RAID5 volumen zahtijeva dodatne resurse, budući da su potrebni dodatni izračuni, ali kod čitanja (u usporedbi s zasebnim tvrdim diskom), postoji dobitak, jer su tokovi podataka s nekoliko pogona niza paralelizirani.

Nedostaci RAID5 pojavljuju se kada jedan od diskova ne uspije - cijeli volumen prelazi u kritični način rada, sve operacije pisanja i čitanja popraćene su dodatnim manipulacijama, performanse naglo padaju, a diskovi se počinju zagrijavati. Ako se odmah ne poduzme radnja, možete izgubiti cijeli volumen. Stoga, (vidi gore) svakako biste trebali koristiti Hot Spare disk s RAID5 volumenom.

Osim osnovnih razina RAID0 - RAID5 opisanih u standardu, postoje kombinirane razine RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, koje različiti proizvođači različito tumače.

Suština takvih kombinacija je ukratko sljedeća. RAID10 je kombinacija jedan i nula (vidi gore). RAID50 je kombinacija “0” volumena razine 5. RAID15 je "ogledalo" "petice". I tako dalje.

Stoga kombinirane razine nasljeđuju prednosti (i nedostatke) svojih "roditelja". Dakle, pojava "nule" u razini RAID 50 ne dodaje nikakvu pouzdanost, ali ima pozitivan učinak na performanse. Razina RAID 15, vjerojatno vrlo pouzdan, ali nije najbrži i, štoviše, krajnje neekonomičan (korisni kapacitet volumena manji je od polovice veličine izvornog diskovnog polja).

RAID 6 razlikuje se od RAID 5 po tome što u svakom redu podataka (na engleskom pruga) nema niti jednu, nego dva blok kontrolne sume. Kontrolne sume su "višedimenzionalne", tj. neovisni jedan o drugome, tako da čak i kvar dvaju diskova u nizu omogućuje spremanje izvornih podataka. Izračunavanje kontrolnih zbrojeva pomoću Reed-Solomonove metode zahtijeva intenzivnije izračune u usporedbi s RAID5, tako da se prethodno šesta razina praktički nije koristila. Sada ga podržavaju mnogi proizvodi, jer su počeli instalirati specijalizirane mikro krugove koji izvode sve potrebne matematičke operacije.

Prema nekim studijama, vraćanje integriteta nakon kvara jednog diska na RAID5 volumenu koji se sastoji od velikih SATA diskova (400 i 500 gigabajta) završava gubitkom podataka u 5% slučajeva. Drugim riječima, u jednom od dvadeset slučajeva, tijekom regeneracije RAID5 polja u Hot Spare disk, drugi disk može otkazati... Otuda preporuke najboljih RAID diskova: 1) Stalnočini sigurnosne kopije; 2) korištenje RAID6!

Nedavno su se pojavile nove razine RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Slovo “E” u nazivu znači Poboljšano.

RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) kombinira zrcaljenje i pruganje podataka. Ova mješavina razina 0 i 1 raspoređena je na sljedeći način. Podaci u redu distribuiraju se točno kao u RAID 0. To jest, red podataka nema redundancije. Sljedeći red blokova podataka kopira prethodni s pomakom od jednog bloka. Dakle, kao u standardnom RAID 1 načinu rada, svaki blok podataka ima zrcalnu kopiju na jednom od diskova, tako da je korisni volumen polja jednak polovici ukupnog volumena tvrdih diskova uključenih u polje. RAID 1E za rad zahtijeva kombinaciju tri ili više diskova.

Jako mi se sviđa RAID1E razina. Za moćnu grafiku radna stanica ili čak za kućno računalo – optimalan izbor! Ima sve prednosti nulte i prve razine - izvrsnu brzinu i visoku pouzdanost.

Prijeđimo sada na razinu RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Ovo je isto što i RAID5, samo sa diskom za sigurnosne kopije ugrađenim u polje rezervni pogon. Ova se integracija provodi na sljedeći način: na svim diskovima niza ostaje slobodan 1/N dio prostora koji se koristi kao vruća rezerva ako jedan od diskova zakaže. Zbog toga RAID5E uz pouzdanost pokazuje i bolje performanse, budući da se čitanje/pisanje obavlja paralelno s većeg broja diskova u isto vrijeme, a rezervni disk ne miruje, kao u RAID5. Očito, rezervni disk uključen u jedinicu ne može se dijeliti s drugim jedinicama (namjenski u odnosu na dijeljenu). RAID 5E volumen izgrađen je 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 učinkovita distribucija rezervni pogon i, kao rezultat toga, brže vrijeme oporavka. Kao i razina RAID5E, ova razina RAID raspoređuje blokove podataka i kontrolne zbrojeve u retke. Ali također distribuira slobodne blokove rezervnog pogona, a ne samo rezervira dio prostora na disku za te svrhe. Ovo smanjuje vrijeme potrebno za rekonstrukciju integriteta RAID5EE volumena. Sigurnosni disk uključen u volumen ne može se dijeliti s drugim volumenima - kao u prethodnom slučaju. RAID 5EE volumen izgrađen je na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.

Začudo, ne spominje se razina RAID 6E Nisam ga mogao pronaći na internetu - do sada ovu razinu nije ponudio niti je najavio niti jedan proizvođač. No, razina RAID6E (ili RAID6EE?) može se ponuditi prema istom principu kao i prethodna. Disk HotSpare Obavezno mora pratiti svaki RAID volumen, uključujući RAID 6. Naravno, nećemo izgubiti informacije ako jedan ili dva diska zataje, ali je izuzetno važno započeti s regeneracijom integriteta niza što je ranije moguće kako bi se sustav brzo izveo iz pogona "kritičnog" načina rada. Budući da je potreba za Hot Spare diskom za nas nedvojbena, bilo bi logično ići dalje i "rasprostrijeti" ga po volumenu kao što je to učinjeno u RAID 5EE kako bismo dobili prednosti korištenja više količine diskovi ( najbolja brzinačitaj-piši i više brz oporavak integritet).

RAID razine u “brojevima”.

Neke od njih sam sakupio u tablici važni parametri gotovo sve RAID razine, tako da ih možete međusobno usporediti i bolje razumjeti njihovu bit.

Razina ~~~~~~~

Kolibe- točno nost ~~~~~~~

Koristiti Kapacitet diska ~~~~~~~

Proizvodnja ditel- nost čitanje ~~~~~~~

Proizvodnja ditel- nost zapisa ~~~~~~~

Ugrađeni disk pričuva ~~~~~~~

Min. broj diskova ~~~~~~~

Maks. broj diskova ~~~~~~~

exc.

exc.

exc.

exc.

Sve "mirror" razine su RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Pokušajmo ponovno temeljito razumjeti kako se te razine razlikuju?

RAID 1.
Ovo je klasično "ogledalo". Dva (i samo dva!) tvrda diska rade kao jedan, potpuna su kopija jedan drugog. Kvar bilo kojeg od ova dva pogona ne dovodi do gubitka vaših podataka, budući da kontroler nastavlja raditi na preostalom pogonu. RAID1 u brojkama: 2x redundantnost, 2x pouzdanost, 2x trošak. Performanse pisanja jednake su performansama jednog tvrdog diska. Performanse čitanja su veće jer kontroler može distribuirati operacije čitanja između dva diska.

RAID 10.
Bit ove razine je da se diskovi niza kombiniraju u parovima u "ogledala" (RAID 1), a zatim se svi ti parovi zrcala, zauzvrat, kombiniraju u zajednički prugasti niz (RAID 0). Zbog toga se ponekad naziva RAID 1+0. Važna točka– RAID 10 može kombinirati samo paran broj diskova (minimalno 4, maksimalno 16). Prednosti: pouzdanost je naslijeđena od "ogledala", performanse za čitanje i pisanje naslijeđene su od "nule".

RAID 1E.
Slovo "E" u nazivu znači "Poboljšano", tj. "poboljšan". Načelo ovog poboljšanja je sljedeće: podaci se "skidaju" u blokovima po svim diskovima niza, a zatim se ponovno "skidaju" s pomakom na jedan disk. RAID 1E može kombinirati od tri do 16 diskova. Pouzdanost odgovara pokazateljima "deset", a performanse postaju malo bolje zbog veće "izmjene".

RAID 1E0.
Ova se razina implementira ovako: iz RAID1E polja stvaramo "null" polje. Dakle, ukupan broj diskova mora biti višekratnik tri: najmanje tri, a najviše šezdeset! U ovom slučaju malo je vjerojatno da ćemo dobiti prednost u brzini, a složenost implementacije može nepovoljno utjecati na pouzdanost. Glavna prednost je mogućnost kombiniranja vrlo velikog (do 60) broja diskova u jedan niz.

Sličnost svih razina RAID 1X leži u njihovim pokazateljima redundantnosti: radi pouzdanosti žrtvuje se točno 50% ukupnog kapaciteta diskova polja.

Ovisno o odabranoj RAID specifikaciji, brzine čitanja i pisanja i/ili zaštita od gubitka podataka mogu se poboljšati.

Pri radu s diskovnim podsustavima IT stručnjaci često se suočavaju s dva glavna problema.

• Prvi je mala brzinačitanje/pisanje, ponekad ni brzine SSD pogona nisu dovoljne.
• Drugi je kvar diskova, što znači gubitak podataka, čiji oporavak može biti nemoguć.

Oba ova problema riješena su RAID tehnologijom (redundant array of independent disks) - tehnologijom virtualne pohrane podataka koja spaja nekoliko fizičkih diskova u jedan logički element.

Ovisno o odabranoj RAID specifikaciji, brzine čitanja/pisanja i/ili zaštita od gubitka podataka mogu se poboljšati.

Razine specifikacije RAID-a su: 1,2,3,4,5,6,0. Osim toga, postoje kombinacije: 01,10,50,05,60,06. U ovom ćemo članku pogledati najčešće vrste RAID polja. Ali prvo recimo da postoje hardverski i softverski RAID nizovi.

Hardverski i softverski RAID nizovi

• Softverska polja se kreiraju nakon instalacije operativnog sustava pomoću softverskih proizvoda i uslužnih programa, što je glavni nedostatak takvih diskovnih polja.
• Hardverski RAID-ovi stvaraju diskovno polje prije instaliranja operativnog sustava i ne ovise o njemu.

RAID 1

RAID 1 (također nazvan "Mirror" - Mirror) uključuje potpuno dupliciranje podataka s jednog fizičkog diska na drugi.

Nedostaci RAID 1 uključuju činjenicu da dobivate pola prostora na disku. Oni. Ako koristite DVA diska od 250 GB, sustav će vidjeti samo JEDAN od 250 GB. Ovaj tip RAID ne daje dobitak u brzini, ali značajno povećava razinu tolerancije na pogreške, jer ako jedan disk zakaže, uvijek postoji njegova potpuna kopija. Snimanje i brisanje s diskova događa se istovremeno. Ako su informacije namjerno izbrisane, tada ih neće biti moguće vratiti s drugog diska.

RAID 0

RAID 0 (također nazvan Striping) uključuje dijeljenje informacija u blokove i istovremeno pisanje različitih blokova na različite diskove.

Ova tehnologija povećava brzinu čitanja/pisanja, omogućuje korisniku korištenje punog ukupnog kapaciteta diskova, ali smanjuje toleranciju na pogreške, odnosno svodi je na nulu. Dakle, ako jedan od diskova ne uspije, bit će gotovo nemoguće vratiti podatke. Za izgradnju RAID 0 preporučuje se korištenje samo visoko pouzdanih diskova.

RAID 5 se može nazvati naprednijim RAID 0. Možete koristiti do 3 tvrda diska. Raid 0 se bilježi na svim osim na jednom, a na posljednjem se bilježi poseban kontrolni zbroj, koji vam omogućuje spremanje podataka na tvrdim diskovima u slučaju "smrti" jednog od njih (ali ne više od jednog). Brzina rada takvog niza je velika. Ako zamijenite disk, to će potrajati puno vremena.

RAID 2, 3, 4

To su metode distribuiranog pohranjivanja informacija korištenjem diskova dodijeljenih za paritetne kodove. Međusobno se razlikuju samo po veličini blokova. U praksi se praktički ne koriste zbog potrebe da se veliki dio diskovnog kapaciteta posveti pohranjivanju ECC i/ili paritetnih kodova, kao i zbog niskih performansi.

RAID 10

To je mješavina RAID polja 1 i 0. I kombinira prednosti svakog od njih: visoke performanse i visoka tolerancija grešaka.

Niz mora sadržavati paran broj diskova (minimalno 4) i najpouzdanija je opcija za pohranu informacija. Nedostatak je visoka cijena diskovnog polja: efektivni kapacitet bit će polovica ukupnog kapaciteta prostora na disku.

Je mješavina RAID polja 5 i 0. RAID 5 se gradi, ali njegove komponente neće biti nezavisni tvrdi diskovi, već RAID 0 nizovi.

Osobitosti.

Ako se RAID kontroler pokvari, podatke je gotovo nemoguće vratiti (ne odnosi se na Mirror). Čak i ako kupite potpuno isti kontroler, velika je vjerojatnost da će RAID biti sastavljen od drugih sektora diska, što znači da će informacije na diskovima biti izgubljene.

U pravilu se diskovi kupuju u jednoj seriji. Sukladno tome, njihov radni vijek može biti približno isti. U tom slučaju preporuča se odmah, u trenutku kupnje diskova za niz, kupiti nešto viška. 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 drugi diskovi zakažu.

Zaključci.

U praksi se najčešće koriste samo tri vrste RAID polja. To su RAID 1, RAID 10 i RAID 5.

Što se tiče cijene/performansi/tolerancije grešaka, preporučuje se korištenje:

• RAID 1(zrcaljenje) za formiranje diskovnog podsustava za korisničke operacijske sustave.
• RAID 10 za podatke koji imaju visoke zahtjeve za brzinu pisanja i čitanja. Na primjer, za pohranjivanje baza podataka 1C:Enterprise, poslužitelja e-pošte, AD.
• RAID 5 koristi se za pohranu podataka datoteke.

Idealno poslužiteljsko rješenje prema većini administratori sustava je server sa šest diskova. Dva diska su "zrcaljena" i operativni sustav je instaliran na RAID 1. Četiri preostala pogona kombinirana su u RAID 10 za brz, besprijekoran i pouzdan rad sustava.