Raid 1 Opis. Primerjava standardnih ravni. Kaj je polje RAID
Danes bomo govorili o RAID polja. Ugotovimo, kaj je to, zakaj ga potrebujemo, kakšen je in kako vso to veličastnost uporabiti v praksi.
Torej po vrsti: kaj je polje RAID ali preprosto RAID? Ta okrajšava pomeni "odvečno polje neodvisnih diskov" ali "odvečno (rezervno) polje neodvisnih diskov." Preprosto povedano, polje RAID to je zbirka fizičnih diskov, združenih v en logični disk.
Po navadi se zgodi ravno obratno – v sistemska enota nameščen je en fizični disk, ki ga razdelimo na več logičnih. Tukaj je situacija nasprotna - nekoliko trdi diski najprej se združijo v eno, nato pa se operacijski sistem dojema kot eno. Tisti. OS trdno verjame, da ima fizično samo en disk.
RAID polja Obstajata strojna in programska oprema.
Strojna oprema RAID polja se ustvarijo, preden se OS zažene prek posebne pripomočke, ožičeno v RAID krmilnik- nekaj podobnega BIOS-u. Kot rezultat ustvarjanja takih polje RAIDže v fazi namestitve OS distribucijski komplet "vidi" en disk.
Programska oprema RAID polja ustvarjena z orodji OS. Tisti. med nakladanjem operacijski sistem"razume", da ima več fizičnih diskov in šele po zagonu OS, skozi programsko opremo diski so združeni v polja. Seveda se sam operacijski sistem ne nahaja na polje RAID, saj je nameščen, preden je ustvarjen.
"Zakaj je vse to potrebno?" - vprašaš? Odgovor je: povečati hitrost branja/pisanja podatkov in/ali povečati toleranco napak in varnost.
"Kako polje RAID ali lahko poveča hitrost ali zaščiti podatke?" - če želite odgovoriti na to vprašanje, razmislite o glavnih vrstah RAID polja, kako nastanejo in kaj daje kot rezultat.
RAID-0. Imenuje se tudi "trak" ali "trak". Dva ali več trdih diskov se združita v enega z zaporednim združevanjem in seštevanjem nosilcev. Tisti. če vzamemo dva 500GB diska in ju ustvarimo RAID-0, bo operacijski sistem to zaznal kot en terabajtni disk. Hkrati bo hitrost branja/pisanja tega polja dvakrat višja od hitrosti enega diska, saj na primer, če je baza podatkov tako fizično nameščena na dveh diskih, lahko en uporabnik bere podatke z enega diska. , drug uporabnik pa lahko istočasno piše na drug disk. Medtem ko je v primeru lokacije baze podatkov na enem disku, je HDD branje/pisanje nalog različne uporabnike se bodo izvajale zaporedno. RAID-0 omogoča vzporedno branje/pisanje. Posledično več diskov v polju RAID-0, hitreje deluje sam niz. Odvisnost je premo sorazmerna - hitrost se poveča N-krat, kjer je N število diskov v nizu.
Pri nizu RAID-0 obstaja samo ena pomanjkljivost, ki odtehta vse prednosti njegove uporabe - popolno pomanjkanje tolerance napak. Če umre eden od fizičnih diskov polja, umre celotno polje. O tem obstaja stara šala: "Kaj pomeni '0' v naslovu? RAID-0? - količina informacij, obnovljenih po smrti niza!"
RAID-1. Imenuje se tudi "Ogledalo" ali "Ogledalo". Dva ali več trdih diskov se združita v enega z vzporednim združevanjem. Tisti. če vzamemo dva 500GB diska in ju ustvarimo RAID-1, bo operacijski sistem to zaznal kot en 500GB disk. V tem primeru bo hitrost branja/pisanja tega polja enaka hitrosti enega diska, saj se informacije berejo/zapisujejo na oba diska hkrati. RAID-1 ne zagotavlja povečanja hitrosti, vendar zagotavlja večjo toleranco napak, saj v primeru smrti enega od trdih diskov vedno obstaja popoln dvojnik informacij, ki se nahaja na drugem disku. Ne smemo pozabiti, da je toleranca napak zagotovljena samo proti smrti enega od diskov polja. Če so bili podatki izbrisani namenoma, se izbrišejo z vseh diskov polja hkrati!
RAID-5. več varna možnost RAID-0. Prostornina polja se izračuna po formuli (N - 1) * Velikost diska RAID-5 iz treh 500GB diskov dobimo polje 1 terabajta. Bistvo niza RAID-5 je, da je več diskov združenih v RAID-0, zadnji disk pa shrani tako imenovano "kontrolno vsoto" - servisne informacije, namenjene obnovi enega od diskov polja v primeru njegove smrti. Hitrost pisanja polja RAID-5 nekoliko nižja, saj se porabi čas za izračun in pisanje kontrolne vsote na ločen disk, vendar je hitrost branja enaka kot pri RAID-0.
Če je eden od diskov polja RAID-5 umre, hitrost branja/pisanja močno pade, saj vse operacije spremljajo dodatne manipulacije. Pravzaprav RAID-5 spremeni v RAID-0 in če za obnovitev ni poskrbljeno pravočasno polje RAID obstaja velika nevarnost popolne izgube podatkov.
Z nizom RAID-5 Uporabite lahko tako imenovani rezervni disk, tj. rezervni. Med stabilnim delovanjem polje RAID Ta disk je nedejaven in se ne uporablja. V primeru kritične situacije pa obnova polje RAID se zažene samodejno - podatki s poškodovanega se obnovijo na rezervni disk z uporabo kontrolnih vsot, ki se nahajajo na ločenem disku.
RAID-5 je ustvarjen iz vsaj treh diskov in varuje pred posameznimi napakami. V primeru hkratnega pojava različnih napak na različnih diskih RAID-5 ne shrani.
RAID-6- je izboljšana različica RAID-5. Bistvo je isto, le za kontrolne vsote se ne uporablja en, ampak dva diska, kontrolne vsote pa se izračunajo z različnimi algoritmi, kar bistveno poveča toleranco napak vsega polje RAID na splošno. RAID-6 sestavljen iz vsaj štirih diskov. Formula za izračun prostornine matrike je videti takole (N - 2) * Velikost diska, kjer je N število diskov v polju, in DiskSize je velikost vsakega diska. Tisti. med ustvarjanjem RAID-6 iz petih 500GB diskov dobimo polje 1,5 terabajta.
Hitrost pisanja RAID-6 nižji od RAID-5 za približno 10-15%, kar je posledica dodatnega časa, porabljenega za izračun in pisanje kontrolnih vsot.
RAID-10- včasih se tudi imenuje RAID 0+1 oz RAID 1+0. Je simbioza RAID-0 in RAID-1. Niz je zgrajen iz vsaj štirih diskov: na prvem kanalu RAID-0, na drugem RAID-0 za povečanje hitrosti branja/pisanja in med njimi v zrcalu RAID-1 za povečanje tolerance napak. torej RAID-10 združuje prednosti prvih dveh možnosti - hitro in odporno na napake.
RAID-50- podobno je RAID-10 simbioza RAID-0 in RAID-5 - pravzaprav je RAID-5 zgrajen, le njegovi sestavni elementi niso samostojni trdi diski, polja pa so RAID-0. torej RAID-50 zagotavlja zelo dobro hitrost branja/pisanja in vsebuje stabilnost in zanesljivost RAID-5.
RAID-60- ista ideja: dejansko imamo RAID-6, sestavljen iz več nizov RAID-0.
Obstajajo tudi drugi kombinirani nizi RAID 5+1 in RAID 6+1- izgledajo kot RAID-50 in RAID-60 razlika je le v tem, da osnovni elementi polja niso trakovi RAID-0, ampak zrcala RAID-1.
Kako razumete kombinirana polja RAID: RAID-10, RAID-50, RAID-60 in možnosti RAID X+1 so neposredni potomci osnovnih tipov matrik RAID-0, RAID-1, RAID-5 in RAID-6 in služijo samo za povečanje bodisi hitrosti branja/pisanja ali povečanja tolerance napak, medtem ko nosijo funkcionalnost osnovnih, nadrejenih vrst RAID polja.
Če preidemo na prakso in govorimo o uporabi določenih RAID polja v življenju je logika čisto preprosta:
RAID-0 V čisti obliki ga sploh ne uporabljamo;
RAID-1 Uporabljamo ga tam, kjer hitrost branja/pisanja ni posebej pomembna, pomembna pa je toleranca napak - na primer pri vklopu RAID-1 Dobro je namestiti operacijske sisteme. V tem primeru nihče razen OS ne dostopa do diskov, hitrost samih trdih diskov je povsem zadostna za delovanje, zagotovljena je toleranca napak;
RAID-5 Namestimo ga tam, kjer je potrebna hitrost in toleranca na napake, vendar ni dovolj denarja za nakup več trdih diskov ali je treba v primeru poškodb obnoviti polja brez prekinitve dela - tukaj nam bodo pomagali rezervni rezervni diski. Skupna aplikacija RAID-5- shranjevanje podatkov;
RAID-6 uporablja se tam, kjer je preprosto strašljivo ali obstaja resnična grožnja smrti več diskov v nizu hkrati. V praksi je precej redka, predvsem med paranoičnimi ljudmi;
RAID-10- uporablja se tam, kjer je potrebno delo hitro in zanesljivo. Tudi glavna smer za uporabo RAID-10 so datotečni strežniki in strežniki baz podatkov.
Če spet poenostavimo, pridemo do zaključka, da je tam, kjer ni velikega in obsežnega dela z datotekami, povsem dovolj RAID-1- operacijski sistem, AD, TS, pošta, proxy itd. Kjer je potrebno resno delo z datotekami: RAID-5 oz RAID-10.
Idealna rešitev za strežnik baze podatkov je stroj s šestimi fizičnimi diski, od katerih sta dva združena v zrcalo RAID-1 in OS je nameščen na njem, preostali štirje pa so združeni v RAID-10 za hitro in zanesljivo obdelavo podatkov.
Če se po branju vsega zgoraj naštetega odločite za namestitev na svoje strežnike RAID polja, vendar ne veste, kako to storiti in kje začeti - kontaktirajte nas! - pomagali vam bomo izbrati potrebno opremo in izvesti inštalacijska dela za izvedbo RAID polja.
Vse sodobne matične plošče so opremljene z integriranim krmilnikom RAID, vrhunski modeli pa imajo celo več integriranih krmilnikov RAID. V kolikšni meri domači uporabniki povprašujejo po integriranih krmilnikih RAID, je ločeno vprašanje. V vsakem primeru moderno matična plošča uporabniku omogoča ustvarjanje polja RAID iz več diskov. Vendar pa vsak domači uporabnik ne ve, kako ustvariti polje RAID, katero raven polja izbrati in na splošno nima veliko pojma o prednostih in slabostih uporabe nizov RAID.
V tem članku bomo podali kratka priporočila za ustvarjanje polj RAID na domačih osebnih računalnikih in na konkretnem primeru prikazali, kako lahko neodvisno preizkusite delovanje polja RAID.
Zgodovina ustvarjanja
Izraz »matrika RAID« se je prvič pojavil leta 1987, ko so ameriški raziskovalci Patterson, Gibson in Katz s kalifornijske univerze Berkeley v članku »A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID« opisali, kako lahko na ta način združite več nizkocenovne trde diske v eno logično napravo, tako da se posledična zmogljivost in zmogljivost sistema povečata, okvara posameznih diskov pa ne povzroči odpovedi celotnega sistema.
Od objave tega članka je minilo več kot 20 let, vendar tehnologija gradnje nizov RAID še danes ni izgubila svoje pomembnosti. Edina stvar, ki se je od takrat spremenila, je dekodiranje akronima RAID. Dejstvo je, da sprva polja RAID sploh niso bila zgrajena na poceni diskih, zato je bila beseda Inexpensive (ceni) spremenjena v Independent (neodvisna), kar je bilo bolj resnično.
Princip delovanja
RAID je torej redundantno polje neodvisnih diskov (Redundant Arrays of Independent Discs), katerega naloga je zagotavljanje tolerance napak in povečanje zmogljivosti. Odpornost na napake je dosežena z redundanco. To pomeni, da je del prostora na disku dodeljen za uradne namene in uporabniku postane nedostopen.
Povečana zmogljivost diskovnega podsistema je zagotovljena s hkratnim delovanjem več diskov in v tem smislu je več diskov v nizu (do določene meje), bolje je.
Skupno delovanje diskov v polju je lahko organizirano z vzporednim ali neodvisnim dostopom. Pri vzporednem dostopu je prostor na disku razdeljen na bloke (trakove) za zapisovanje podatkov. Podobno so informacije, ki jih je treba zapisati na disk, razdeljene na iste bloke. Pri pisanju se posamezni bloki zapišejo na različne diske, več blokov pa se zapiše na različne diske hkrati, kar vodi do povečane zmogljivosti pri zapisovalnih operacijah. Potrebne informacije se berejo tudi v ločenih blokih hkrati z več diskov, kar prav tako poveča zmogljivost sorazmerno s številom diskov v polju.
Upoštevati je treba, da se model vzporednega dostopa izvaja le, če je velikost zahteve za pisanje podatkov večja od velikosti samega bloka. V nasprotnem primeru je vzporedno snemanje več blokov skoraj nemogoče. Predstavljajmo si situacijo, ko je velikost posameznega bloka 8 KB, velikost zahteve za zapis podatkov pa 64 KB. V tem primeru so izvorne informacije razrezane na osem blokov po 8 KB. Če imate polje s štirimi diski, lahko naenkrat zapišete štiri bloke ali 32 KB. Očitno bo v obravnavanem primeru hitrost pisanja in branja štirikrat večja kot pri uporabi enega diska. To velja le za idealno situacijo, vendar velikost zahteve ni vedno večkratnik velikosti bloka in števila diskov v polju.
Če je velikost zapisanih podatkov manjša od velikosti bloka, se izvede bistveno drugačen model - neodvisen dostop. Poleg tega je ta model mogoče uporabiti tudi, kadar je velikost zapisanih podatkov večja od velikosti enega bloka. Z neodvisnim dostopom se vsi podatki iz ene same zahteve zapišejo na ločen disk, kar pomeni, da je situacija enaka delu z enim diskom. Prednost modela neodvisnega dostopa je, da če hkrati prispe več zahtev za pisanje (branje), se vse izvedejo na ločenih diskih neodvisno druga od druge. Ta situacija je značilna na primer za strežnike.
V skladu z različne vrste dostop obstaja in različni tipi RAID polja, za katera so običajno značilni nivoji RAID. Poleg vrste dostopa se ravni RAID razlikujejo tudi po tem, kako sprejemajo in generirajo odvečne informacije. Odvečne informacije lahko postavite na namenski disk ali porazdelite med vse diske. Obstaja veliko načinov za pridobivanje teh informacij. Najenostavnejši med njimi je popolno podvajanje (100-odstotna redundanca) ali zrcaljenje. Poleg tega se uporabljajo kode za popravljanje napak in paritetni izračuni.
ravni RAID
Trenutno obstaja več ravni RAID, ki jih lahko štejemo za standardizirane - to so RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 in RAID 6.
Uporabljajo se tudi različne kombinacije nivojev RAID, kar omogoča združevanje njihovih prednosti. Običajno je to kombinacija neke vrste ravni, odporne na napake, in ničelne ravni, ki se uporablja za izboljšanje zmogljivosti (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).
Upoštevajte, da vsi sodobni krmilniki RAID podpirajo funkcijo JBOD (Just a Bench Of Disks), ki ni namenjena ustvarjanju nizov - omogoča povezavo posameznih diskov s krmilnikom RAID.
Upoštevati je treba, da krmilniki RAID, integrirani v matične plošče za domače osebne računalnike, ne podpirajo vseh ravni RAID. Krmilniki RAID z dvojnimi vrati podpirajo samo ravni 0 in 1, medtem ko krmilniki RAID z več vrati (na primer krmilnik RAID s 6 vrati, integriran v južni most nabora čipov ICH9R/ICH10R) podpirajo tudi ravni 10 in 5.
Poleg tega, če govorimo o matičnih ploščah, ki temeljijo na naborih čipov Intel, izvajajo tudi funkcijo Intel Matrix RAID, ki vam omogoča ustvarjanje trdi diski x hkrati matrike RAID več ravni, pri čemer vsaki od njih dodeli del prostora na disku.
RAID 0
Raven RAID 0, strogo gledano, ni redundantno polje in zato ne zagotavlja zanesljivega shranjevanja podatkov. Kljub temu tej ravni aktivno uporablja v primerih, ko je potrebno zagotoviti visoko zmogljivost diskovnega podsistema. Pri ustvarjanju matrike RAID ravni 0 se informacije razdelijo na bloke (včasih se ti bloki imenujejo trakovi), ki se zapišejo na ločene diske, to pomeni, da se ustvari sistem z vzporednim dostopom (če seveda velikost bloka to dopušča). ). Ker omogoča hkratni V/I z več diskov, RAID 0 zagotavlja najhitrejše hitrosti prenosa podatkov in največjo učinkovitost prostora na disku, ker za kontrolne vsote ni potreben prostor za shranjevanje. Izvedba te stopnje je zelo preprosta. RAID 0 se uporablja predvsem na področjih, kjer je potreben hiter prenos velikih količin podatkov.
RAID 1 (zrcalni disk)
RAID Level 1 je polje dveh diskov s 100-odstotno redundanco. To pomeni, da so podatki preprosto popolnoma podvojeni (zrcaljeni), zaradi česar je dosežena zelo visoka stopnja zanesljivosti (pa tudi stroškov). Upoštevajte, da za implementacijo ravni 1 ni treba diskov in podatkov najprej razdeliti na bloke. V najpreprostejšem primeru dva diska vsebujeta iste informacije in sta en logični disk. Če en disk odpove, njegove funkcije opravlja drug (kar je za uporabnika popolnoma transparentno). Obnovitev matrike se izvede s preprostim kopiranjem. Poleg tega ta raven podvoji hitrost branja informacij, saj je to operacijo mogoče izvesti hkrati z dveh diskov. Ta vrsta sheme shranjevanja informacij se uporablja predvsem v primerih, ko so stroški varnosti podatkov veliko višji od stroškov implementacije sistema za shranjevanje.
RAID 5
RAID 5 je diskovno polje, odporno na napake, s porazdeljenim shranjevanjem kontrolnih vsot. Pri snemanju se podatkovni tok razdeli na bloke (trakove) na ravni bajtov in hkrati zapiše na vse diske polja v cikličnem vrstnem redu.
Recimo, da niz vsebuje n diskov in velikost traku d. Za vsako porcijo n–1 proge, se izračuna kontrolna vsota str.
Stripe d 1 posneto na prvi disk, stripe d 2- na drugo in tako naprej do črte dn–1, ki je zapisan na ( n–1) disk. Naslednja n-kontrolna vsota diska je zapisana p n, postopek pa se ciklično ponavlja od prvega diska, na katerega je zapisan trak d n.
Postopek snemanja (n–1) proge in njihova kontrolna vsota se ustvarijo hkrati za vse n diski.
Kontrolna vsota se izračuna z operacijo bitnega izključujočega ali (XOR), ki se uporablja za podatkovne bloke, ki se zapisujejo. Torej, če obstaja n trdi diski, d- podatkovni blok (trak), potem se kontrolna vsota izračuna po naslednji formuli:
pn=d1 d 2 ... d 1–1.
Če kateri koli disk odpove, je mogoče podatke na njem obnoviti s pomočjo kontrolnih podatkov in podatkov, ki so ostali na delovnih diskih.
Kot ilustracijo razmislite o blokih štirih bitov. Naj bo samo pet diskov za shranjevanje podatkov in zapisovanje kontrolnih vsot. Če obstaja zaporedje bitov 1101 0011 1100 1011, razdeljeno na bloke po štiri bite, je za izračun kontrolne vsote potrebno izvesti naslednjo bitno operacijo:
1101 0011 1100 1011 = 1001.
Tako je kontrolna vsota, zapisana na peti disk, 1001.
Če eden od diskov, na primer četrti, ne uspe, potem blok d 4= 1100 ne bo na voljo pri branju. Vendar pa je njegovo vrednost mogoče enostavno obnoviti z uporabo kontrolne vsote in vrednosti preostalih blokov z isto operacijo »izključnega ALI«:
d4 = d1 d 2d 4p5.
V našem primeru dobimo:
d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.
V primeru RAID 5 so vsi diski v polju enake velikosti, vendar skupna kapaciteta diskovnega podsistema, ki je na voljo za pisanje, postane natanko en disk manjša. Če je na primer pet diskov velikih 100 GB, je dejanska velikost polja 400 GB, ker je 100 GB dodeljenih kontrolnim informacijam.
RAID 5 je mogoče zgraditi na treh ali več trdih diskih. Ko se število trdih diskov v nizu poveča, se njegova redundanca zmanjša.
RAID 5 ima arhitekturo neodvisnega dostopa, ki omogoča hkratno izvajanje več branj ali zapisov.
RAID 10
Raven RAID 10 je kombinacija ravni 0 in 1. Najmanjša zahteva za to raven so štirje diski. V polju RAID 10 štirih pogonov so združeni v parih v polja nivoja 0 in oba ta polja kot logična pogona sta združena v polje nivoja 1. Možen je tudi drug pristop: na začetku so diski združeni v zrcalna polja ravni 1, nato pa logične pogone na podlagi teh nizov - v polje ravni 0.
Intel Matrix RAID
Obravnavana polja RAID nivojev 5 in 1 se doma redko uporabljajo, kar je predvsem posledica visokih stroškov tovrstnih rešitev. Najpogosteje se za domače osebne računalnike uporablja niz ravni 0 na dveh diskih. Kot smo že omenili, RAID ravni 0 ne zagotavlja varnega shranjevanja podatkov, zato so končni uporabniki postavljeni pred izbiro: ustvariti hitro, a nezanesljivo polje RAID ravni 0 ali, s podvojitvijo stroškov prostora na disku, RAID - polje 1. stopnje. ki zagotavlja zanesljivo shranjevanje podatkov, vendar ne zagotavlja bistvenih prednosti delovanja.
Da bi rešil to težko težavo, je Intel razvil tehnologijo Intel Matrix Storage Technology, ki združuje prednosti polj Tier 0 in Tier 1 na samo dveh fizičnih diskih. In da bi poudarili, da v tem primeru ne govorimo le o polju RAID, temveč o polju, ki združuje fizične in logične diske, je v imenu tehnologije namesto besede »matrika« uporabljena beseda »matrika«. ”.
Torej, kaj je matrika RAID z dvema diskoma, ki uporablja tehnologijo Intel Matrix Storage? Osnovna ideja je, da če ima sistem več trdih diskov in matično ploščo z naborom čipov Intel, ki podpira tehnologijo Intel Matrix Storage, je mogoče prostor na disku razdeliti na več delov, od katerih bo vsak deloval kot ločeno polje RAID.
Poglejmo preprost primer matrike RAID, sestavljene iz dveh diskov po 120 GB. Vsak od diskov se lahko razdeli na dva logična diska, na primer 40 in 80 GB. Nato lahko dva logična pogona enake velikosti (na primer 40 GB vsak) združimo v matriko RAID nivoja 1, preostale logične pogone pa v matriko RAID nivoja 0.
Načeloma je z uporabo dveh fizičnih diskov možno ustvariti tudi samo eno ali dve matriki RAID nivoja 0, nemogoče pa je dobiti samo matrike nivoja 1. To pomeni, da ima sistem samo dva diska Tehnologija Intel Matrix Storage vam omogoča ustvarjanje naslednjih vrst matric RAID:
- ena matrika ravni 0;
- dve matriki ravni 0;
- matriko ravni 0 in matriko ravni 1.
Če ima sistem tri trde diske, je mogoče ustvariti naslednje vrste matric RAID:
- ena matrika ravni 0;
- ena matrika stopnje 5;
- dve matriki ravni 0;
- dve matriki ravni 5;
- matriko ravni 0 in matriko stopnje 5.
Če ima sistem štiri trde diske, je dodatno mogoče ustvariti matriko RAID ravni 10, pa tudi kombinacije ravni 10 in ravni 0 ali 5.
Od teorije k praksi
Če govorimo o domačih računalnikih, so najbolj priljubljeni in priljubljeni nizi RAID ravni 0 in 1. Uporaba nizov RAID treh ali več diskov v domačih računalnikih je precej izjema od pravila. To je posledica dejstva, da se po eni strani stroški RAID nizov povečujejo sorazmerno s številom diskov, ki so vanj vključeni, po drugi strani pa je za domače računalnike zmogljivost diskovnega polja bistvenega pomena. , in ne njegove zmogljivosti in zanesljivosti.
Zato bomo v prihodnje upoštevali ravni RAID 0 in 1, ki temeljita na samo dveh diskih. Cilj naše raziskave bo primerjava zmogljivosti in funkcionalnosti nizov RAID nivojev 0 in 1, ustvarjenih na podlagi več integriranih krmilnikov RAID, ter preučevanje odvisnosti hitrostnih karakteristik polja RAID od traku. velikost.
Dejstvo je, da čeprav bi se teoretično pri uporabi polja RAID ravni 0 hitrost branja in pisanja morala podvojiti, je v praksi povečanje hitrostnih karakteristik precej manj skromno in se razlikuje za različne krmilnike RAID. Enako velja za polje RAID nivoja 1: kljub dejstvu, da bi se teoretično hitrost branja morala podvojiti, v praksi ne gre tako gladko.
Za naše primerjalno testiranje krmilnikov RAID smo uporabili matično ploščo Gigabyte GA-EX58A-UD7. Ta plošča temelji na Intelov nabor čipov X58 Express z južnim mostom ICH10R, ki ima vgrajen RAID krmilnik za šest priključkov SATA II, ki podpira organizacijo RAID nizov ravni 0, 1, 10 in 5 s funkcijo Intel Matrix RAID. Poleg tega plošča Gigabyte GA-EX58A-UD7 integrira krmilnik GIGABYTE SATA2 RAID, ki ima dva priključka SATA II z možnostjo organiziranja nizov RAID ravni 0, 1 in JBOD.
Tudi na plošči GA-EX58A-UD7 je integriran krmilnik SATA III Marvell 9128, na podlagi katerega sta izvedena dva priključka SATA III z možnostjo organiziranja nizov RAID ravni 0, 1 in JBOD.
Tako ima plošča Gigabyte GA-EX58A-UD7 tri ločene krmilnike RAID, na podlagi katerih lahko ustvarite nize RAID ravni 0 in 1 ter jih primerjate med seboj. Spomnimo se, da je standard SATA III nazaj združljiv s standardom SATA II, zato lahko na podlagi krmilnika Marvell 9128, ki podpira pogone z vmesnikom SATA III, ustvarite tudi nize RAID z uporabo pogonov z vmesnikom SATA II.
Testno stojalo je imelo naslednjo konfiguracijo:
- procesor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
- matična plošča - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
- Različica BIOS-a - F2a;
- trdi diski - dva pogona Western Digital WD1002FBYS, en pogon Western Digital WD3200AAKS;
- integrirani krmilniki RAID:
- ICH10R,
- GIGABYTE SATA2,
- Marvell 9128;
- pomnilnik - DDR3-1066;
- zmogljivost pomnilnika - 3 GB (trije moduli po 1024 MB);
- način delovanja pomnilnika - DDR3-1333, trikanalni način delovanja;
- video kartica - Gigabyte GeForce GTS295;
- napajalnik - Tagan 1300W.
Testiranje je potekalo pod nadzorom operacijskega sistema Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit). Operacijski sistem je bil nameščen na disku Western Digital WD3200AAKS, ki je bil priključen na vrata krmilnika SATA II, integriranega v južni most ICH10R. Polje RAID je bilo sestavljeno na dveh pogonih WD1002FBYS z vmesnikom SATA II.
Za merjenje hitrostnih karakteristik izdelanih polj RAID smo uporabili pripomoček IOmeter, ki je industrijski standard za merjenje zmogljivosti diskovnih sistemov.
Pripomoček IOmeter
Ker smo ta članek namenili kot nekakšen uporabniški priročnik za izdelavo in testiranje polj RAID, bi bilo logično, da začnemo z opisom pripomočka IOmeter (Input/Output meter), ki je, kot smo že omenili, nekakšen industrijski standard za merjenje zmogljivosti diskovnih sistemov. Ta pripomoček je brezplačen in ga lahko prenesete s spletnega mesta http://www.iometer.org.
Pripomoček IOmeter je sintetični test in vam omogoča delo s trdimi diski, ki niso razdeljeni na logične particije, tako da lahko preizkusite pogone ne glede na strukturo datoteke in zmanjšati vpliv operacijskega sistema na nič.
Pri testiranju je mogoče ustvariti poseben model dostopa ali "vzorec", ki vam omogoča, da določite izvajanje določenih operacij s trdim diskom. V primeru nastanka določen model dovoljen je dostop za spreminjanje naslednjih parametrov:
- velikost zahteve za prenos podatkov;
- naključna/zaporedna porazdelitev (v %);
- porazdelitev operacij branja/pisanja (v %);
- Število posameznih V/I operacij, ki se izvajajo vzporedno.
Pripomoček IOmeter ne zahteva namestitve v računalnik in je sestavljen iz dveh delov: sam IOmeter in Dynamo.
IOmeter je nadzorni del programa z definiranim uporabnikom grafični vmesnik, ki vam omogoča, da opravite vse potrebne nastavitve. Dynamo je generator obremenitve, ki nima vmesnika. Vsakič, ko zaženete IOmeter.exe, se samodejno zažene generator nalaganja Dynamo.exe.
Za začetek dela s programom IOmeter zaženite datoteko IOmeter.exe. S tem se odpre glavno okno programa IOmeter (slika 1).
riž. 1. Glavno okno programa IOmeter
Opozoriti je treba, da pripomoček IOmeter omogoča testiranje ne samo lokalnih diskovnih sistemov (DAS), temveč tudi omrežni pogoni(NAS). Uporablja se lahko na primer za testiranje zmogljivosti diskovnega podsistema strežnika (datotečni strežnik) z uporabo več omrežnih odjemalcev. Zato se nekateri zaznamki in orodja v oknu pripomočka IOmeter nanašajo posebej na omrežne nastavitve programi. Jasno je, da pri testiranju diskov in polj RAID teh programskih zmožnosti ne bomo potrebovali, zato ne bomo razlagali namena vseh zavihkov in orodij.
Torej, ko zaženete program IOmeter, bo na levi strani glavnega okna (v oknu Topologija) prikazana drevesna struktura vseh generatorjev delujoče obremenitve (instance Dynamo). Vsaka delujoča instanca generatorja obremenitve Dynamo se imenuje upravitelj. Poleg tega je program IOmeter večniten in vsaka posamezna nit, ki se izvaja na instanci generatorja obremenitve Dynamo, se imenuje Worker. Število delujočih delavcev vedno ustreza številu jeder logičnega procesorja.
V našem primeru uporabljamo samo en računalnik s štirijedrnim procesorjem, ki podpira tehnologijo Hyper-Threading, zato se zažene samo en upravitelj (ena instanca Dynamo) in osem (glede na število logičnih procesorskih jeder) delavcev.
Pravzaprav za testiranje diskov v tem oknu ni treba ničesar spreminjati ali dodajati.
Če v drevesni strukturi zagnanih primerkov Dynamo z miško izberete ime računalnika, potem v oknu Tarča na zavihku Disk Target Prikazani bodo vsi diski, diskovna polja in drugi pogoni (vključno z omrežnimi pogoni), nameščeni v računalniku. To so pogoni, s katerimi lahko deluje IOmeter. Mediji so lahko označeni rumeno ali modro. Z rumeno so označene logične particije medijev, z modro pa fizične naprave brez ustvarjenih logičnih particij. Logični del je lahko prečrtan ali ne. Dejstvo je, da je treba program za delo z logično particijo najprej pripraviti tako, da na njej ustvarite posebno datoteko, ki je po velikosti enaka zmogljivosti celotne logične particije. Če je logična particija prečrtana, to pomeni, da razdelek še ni pripravljen za testiranje (pripravljen bo samodejno v prvi fazi testiranja), če pa razdelek ni prečrtan, to pomeni, da je datoteka že bila ustvarjen na logični particiji, popolnoma pripravljen za testiranje.
Upoštevajte, da je kljub podprti zmožnosti dela z logičnimi particijami optimalno preizkusiti pogone, ki niso razdeljeni na logične particije. Logično particijo diska lahko izbrišete zelo preprosto - prek snap-ina Upravljanje diskov. Za dostop do njega preprosto kliknite z desno miškino tipko na ikono Računalnik na namizju in izberite element v meniju, ki se odpre Upravljaj. V oknu, ki se odpre Računalniško upravljanje na levi strani morate izbrati predmet Shranjevanje, in v njem - Upravljanje diskov. Po tem na desni strani okna Računalniško upravljanje Prikazani bodo vsi povezani pogoni. Z desnim klikom na na želeni disk in izberite element v meniju, ki se odpre Izbriši glasnost..., lahko izbrišete logično particijo na fizičnem disku. Naj vas spomnimo, da ko z diska izbrišete logično particijo, se vsi podatki na njej izbrišejo brez možnosti obnovitve.
Na splošno lahko s pripomočkom IOmeter testirate samo prazne diske ali diskovna polja. To pomeni, da ne morete preizkusiti diska ali diskovnega polja, na katerem je nameščen operacijski sistem.
Torej, vrnimo se k opisu pripomočka IOmeter. V oknu Tarča na zavihku Disk Target morate izbrati disk (ali diskovno polje), ki ga boste testirali. Nato morate odpreti zavihek Specifikacije dostopa(slika 2), na kateri bo mogoče določiti scenarij testiranja.
riž. 2. Dostopite do zavihka Specifikacije pripomočka IOmeter
V oknu Specifikacije globalnega dostopa Obstaja seznam vnaprej določenih preskusnih skriptov, ki jih je mogoče dodeliti upravitelju zagona. Vendar teh skriptov ne bomo potrebovali, zato jih lahko vse izberete in izbrišete (za to obstaja gumb Izbriši). Po tem kliknite na gumb Novo da ustvarite nov testni skript. V oknu, ki se odpre Uredi specifikacijo dostopa Določite lahko zagonski scenarij za disk ali polje RAID.
Recimo, da želimo ugotoviti odvisnost hitrosti zaporednega (linearnega) branja in pisanja od velikosti bloka zahteve za prenos podatkov. Da bi to naredili, moramo ustvariti zaporedje zagonskih skriptov v načinu zaporednega branja pri različnih velikostih blokov in nato zaporedje zagonskih skriptov v načinu zaporednega pisanja pri različnih velikostih blokov. Običajno so velikosti blokov izbrane kot niz, katerega vsak član je dvakrat večji od prejšnjega, prvi član tega niza pa je 512 bajtov. To pomeni, da so velikosti blokov naslednje: 512 bajtov, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Nima smisla, da bi bila velikost bloka večja od 1 MB za zaporedne operacije, saj se pri tako velikih velikostih podatkovnih blokov hitrost zaporednih operacij ne spremeni.
Torej, ustvarimo nalagalni skript v načinu zaporednega branja za blok 512 bajtov.
Na terenu Ime okno Uredi specifikacijo dostopa vnesite ime skripta za nalaganje. Na primer Sequential_Read_512. Naslednji na terenu Velikost zahteve za prenos nastavili smo velikost podatkovnega bloka na 512 bajtov. Drsnik Odstotek naključne/zaporedne porazdelitve(odstotno razmerje med zaporednimi in selektivnimi operacijami) premaknemo povsem v levo, tako da so vse naše operacije samo zaporedne. No, drsnik , ki določa odstotno razmerje med operacijama branja in pisanja, je premaknjeno povsem v desno, tako da so vse naše operacije samo za branje. Drugi parametri v oknu Uredi specifikacijo dostopa ni treba spreminjati (slika 3).
riž. 3. Uredite okno s specifikacijami dostopa, da ustvarite skript za nalaganje zaporednega branja
z velikostjo podatkovnega bloka 512 bajtov
Kliknite na gumb V redu in v oknu se bo prikazal prvi skript, ki smo ga ustvarili Specifikacije globalnega dostopa na zavihku Specifikacije dostopa Pripomočki IOmeter.
Podobno morate ustvariti skripte za preostale podatkovne bloke, vendar je zaradi lažjega dela lažje, da skripta ne ustvarjate vsakič znova s klikom na gumb Novo, in po izbiri zadnjega ustvarjenega scenarija pritisnite gumb Uredi kopijo(uredite kopijo). Po tem se bo okno znova odprlo Uredi specifikacijo dostopa z nastavitvami našega nazadnje ustvarjenega skripta. Dovolj bo, da spremenite samo ime in velikost bloka. Ko opravite podoben postopek za vse druge velikosti blokov, lahko začnete ustvarjati skripte za zaporedno snemanje, ki se izvede na povsem enak način, le da drsnik Odstotek porazdelitve branja/pisanja, ki določa odstotno razmerje med operacijama branja in pisanja, je treba premakniti do konca v levo.
Podobno lahko ustvarite skripte za selektivno pisanje in branje.
Ko so vsi skripti pripravljeni, jih je treba dodeliti upravitelju prenosov, to je določiti, s katerimi skripti bodo delovali Dinamo.
Da bi to naredili, znova preverimo, kaj je v oknu Topologija Označeno je ime računalnika (to je upravitelja nalaganja na lokalnem računalniku) in ne posameznega delavca. To zagotavlja, da bodo scenariji obremenitve dodeljeni vsem delavcem hkrati. Naprej v oknu Specifikacije globalnega dostopa izberite vse scenarije obremenitve, ki smo jih ustvarili, in pritisnite gumb Dodaj. Vsi izbrani scenariji obremenitve bodo dodani v okno (slika 4).
riž. 4. Dodeljevanje izdelanih scenarijev obremenitve upravljalniku obremenitev
Po tem morate iti na zavihek Testna nastavitev(Slika 5), kjer lahko nastavite čas izvajanja vsake skripte, ki smo jo ustvarili. Če želite to narediti v skupini Run Time nastavite čas izvajanja scenarija obremenitve. Dovolj bo, da nastavite čas na 3 minute.
riž. 5. Nastavitev časa izvedbe obremenitvenega scenarija
Še več, na terenu Opis preizkusa Določiti morate ime celotnega testa. Načeloma ima ta zavihek še veliko drugih nastavitev, ki pa jih za naša opravila ne potrebujemo.
Ko so opravljene vse potrebne nastavitve, je priporočljivo, da ustvarjeni test shranite s klikom na gumb s sliko diskete v orodni vrstici. Test je shranjen s pripono *.icf. Kasneje lahko uporabite ustvarjeni scenarij nalaganja tako, da ne zaženete datoteke IOmeter.exe, temveč shranjeno datoteko s pripono *.icf.
Zdaj lahko začnete s testiranjem neposredno s klikom na gumb z zastavico. Pozvani boste, da določite ime datoteke, ki vsebuje rezultate testa, in izberete njeno lokacijo. Rezultati testiranja se shranijo v datoteko CSV, ki jo nato enostavno izvozite v Excel in z nastavitvijo filtra v prvem stolpcu izberete želene podatke z rezultati testiranja.
Med testiranjem so na zavihku vidni vmesni rezultati Prikaz rezultatov, na zavihku pa lahko določite, kateremu scenariju obremenitve pripadajo Specifikacije dostopa. V oknu Specifikacija dodeljenega dostopa delujoči skript je prikazan v zeleni barvi, dokončani skripti v rdeči barvi in neizvedeni skripti v modri barvi.
Tako smo preučili osnovne tehnike za delo s pripomočkom IOmeter, ki bo potreben za testiranje posameznih diskov ali polj RAID. Upoštevajte, da nismo govorili o vseh zmožnostih pripomočka IOmeter, vendar opis vseh njegovih zmožnosti presega obseg tega članka.
Ustvarjanje polja RAID na osnovi krmilnika GIGABYTE SATA2
Tako začnemo ustvarjati polje RAID, ki temelji na dveh diskih z uporabo krmilnika GIGABYTE SATA2 RAID, integriranega na plošči. Gigabyte sam seveda ne proizvaja čipov, zato se pod čipom GIGABYTE SATA2 skriva preoznačen čip drugega podjetja. Kot lahko ugotovite iz datoteke INF gonilnika, govorimo o krmilniku serije JMicron JMB36x.
Dostop do nastavitvenega menija krmilnika je mogoč v fazi zagona sistema, za kar morate pritisniti kombinacijo tipk Ctrl+G, ko se na zaslonu prikaže ustrezen napis. Seveda najprej v BIOS nastavitve način delovanja dveh vrat SATA, ki pripadata krmilniku GIGABYTE SATA2, morate definirati kot RAID (sicer dostop do menija konfiguratorja polja RAID ne bo mogoč).
Nastavitveni meni za krmilnik GIGABYTE SATA2 RAID je precej preprost. Kot smo že omenili, je krmilnik dvovratni in omogoča ustvarjanje polj RAID ravni 0 ali 1. V meniju z nastavitvami krmilnika lahko izbrišete ali ustvarite polje RAID. Ko ustvarjate polje RAID, lahko določite njegovo ime, izberete raven polja (0 ali 1), nastavite velikost traku za RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ali 4K) in določite tudi velikost polja. niz.
Ko je polje ustvarjeno, njegove spremembe niso več mogoče. To pomeni, da za ustvarjeno matriko ne morete naknadno spremeniti, na primer, njene ravni ali velikosti črte. Če želite to narediti, morate najprej izbrisati matriko (z izgubo podatkov) in jo nato znova ustvariti. Pravzaprav to ni edinstveno za krmilnik GIGABYTE SATA2. Nezmožnost spreminjanja parametrov izdelanih polj RAID je značilnost vseh krmilnikov, kar izhaja iz samega principa izvedbe polj RAID.
Ko je polje, ki temelji na krmilniku GIGABYTE SATA2, ustvarjeno, si lahko njegove trenutne informacije ogledate s pomočjo pripomočka GIGABYTE RAID Configurer, ki se samodejno namesti skupaj z gonilnikom.
Ustvarjanje polja RAID na osnovi krmilnika Marvell 9128
Konfiguriranje krmilnika Marvell 9128 RAID je možno samo prek nastavitev BIOS plošče Gigabyte GA-EX58A-UD7. Na splošno je treba povedati, da je meni konfiguratorja krmilnika Marvell 9128 nekoliko surov in lahko zavede neizkušene uporabnike. Vendar bomo o teh manjših pomanjkljivostih govorili nekoliko kasneje, za zdaj pa bomo upoštevali glavne funkcionalnost Krmilnik Marvell 9128.
Torej, čeprav ta krmilnik podpira pogone SATA III, je tudi popolnoma združljiv s pogoni SATA II.
Krmilnik Marvell 9128 omogoča ustvarjanje polja RAID ravni 0 in 1 na osnovi dveh diskov. Za matriko ravni 0 lahko nastavite velikost črte na 32 ali 64 KB in določite tudi ime matrike. Poleg tega obstaja možnost, kot je Gigabyte Rounding, ki potrebuje razlago. Kljub imenu, ki je podobno imenu proizvajalca, funkcija Gigabyte Rounding s tem nima nobene zveze. Poleg tega ni na noben način povezan z nizom RAID ravni 0, čeprav ga je v nastavitvah krmilnika mogoče določiti posebej za niz tega nivoja. Pravzaprav je to prva od tistih pomanjkljivosti konfiguratorja krmilnika Marvell 9128, ki smo jih omenili. Funkcija Gigabyte Rounding je definirana samo za RAID Level 1. Omogoča uporabo dveh pogonov (npr. različnih proizvajalcev oz. različni modeli), katerih zmogljivost se med seboj nekoliko razlikuje. Funkcija Gigabyte Rounding natančno nastavi razliko v velikosti dveh diskov, ki se uporabljata za ustvarjanje polja RAID ravni 1. V krmilniku Marvell 9128 vam funkcija Gigabyte Rounding omogoča nastavitev razlike v velikostih diskov na 1 ali 10. GB.
Druga napaka v konfiguratorju krmilnika Marvell 9128 je, da ima uporabnik pri ustvarjanju niza RAID ravni 1 možnost izbire velikosti črte (32 ali 64 KB). Vendar pa koncept traku sploh ni definiran za RAID ravni 1.
Ustvarjanje polja RAID na podlagi krmilnika, integriranega v ICH10R
Krmilnik RAID, integriran v južni most ICH10R, je najpogostejši. Kot smo že omenili, je ta krmilnik RAID 6-vratni in podpira ne le ustvarjanje nizov RAID 0 in RAID 1, temveč tudi RAID 5 in RAID 10.
Dostop do nastavitvenega menija krmilnika je možen v fazi zagona sistema, za kar morate pritisniti kombinacijo tipk Ctrl + I, ko se na zaslonu prikaže ustrezen napis. Seveda morate najprej v nastavitvah BIOS-a določiti način delovanja tega krmilnika kot RAID (sicer bo dostop do menija konfiguratorja polja RAID nemogoč).
Nastavitveni meni krmilnika RAID je precej preprost. V meniju z nastavitvami krmilnika lahko izbrišete ali ustvarite polje RAID. Ko ustvarjate polje RAID, lahko določite njegovo ime, izberete raven polja (0, 1, 5 ali 10), nastavite velikost traku za RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ali 4K) in tudi določite velikost niza.
Primerjava zmogljivosti RAID
Za testiranje nizov RAID s pripomočkom IOmeter smo ustvarili scenarije zaporednega branja, zaporednega pisanja, selektivnega branja in selektivnega pisanja. Velikosti podatkovnih blokov v vsakem scenariju nalaganja so bile naslednje: 512 bajtov, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.
Na vsakem od krmilnikov RAID smo ustvarili polje RAID 0 z vsemi dovoljenimi velikostmi trakov in polje RAID 1. Poleg tega smo, da bi lahko ocenili povečanje zmogljivosti, pridobljeno z uporabo polja RAID, preizkusili tudi en disk na vsakem od krmilnikov RAID.
Torej, poglejmo rezultate našega testiranja.
Krmilnik GIGABYTE SATA2
Najprej si oglejmo rezultate testiranja polj RAID na osnovi krmilnika GIGABYTE SATA2 (slika 6-13). Na splošno se je krmilnik izkazal za dobesedno skrivnostnega, njegova zmogljivost pa je bila preprosto razočarana.
|
|
riž. 6. Zaporedna hitrost |
riž. 7. Zaporedna hitrost |
|
|
riž. 12. Serijska hitrost |
riž. 13. Serijska hitrost |
Če pogledate hitrostne karakteristike enega diska (brez polja RAID), je največja hitrost sekvenčnega branja 102 MB/s, največja hitrost sekvenčnega pisanja pa 107 MB/s.
Pri ustvarjanju polja RAID 0 z velikostjo črte 128 KB se največja zaporedna hitrost branja in pisanja poveča na 125 MB/s, kar je približno 22-odstotno povečanje.
Pri velikostih trakov 64, 32 ali 16 KB je največja hitrost zaporednega branja 130 MB/s, največja hitrost zaporednega pisanja pa 141 MB/s. To pomeni, da se pri določenih velikostih trakov največja hitrost zaporednega branja poveča za 27 %, največja hitrost zaporednega pisanja pa za 31 %.
Pravzaprav je to premalo za niz nivoja 0 in želel bi, da bi bila največja hitrost zaporednih operacij višja.
Pri velikosti traku 8 KB ostaja največja hitrost zaporednih operacij (branje in pisanje) približno enaka kot pri velikosti traku 64, 32 ali 16 KB, vendar so očitne težave pri selektivnem branju. Ko se velikost podatkovnega bloka poveča na 128 KB, se selektivna hitrost branja (kot bi morala) poveča sorazmerno z velikostjo podatkovnega bloka. Ko pa je velikost podatkovnega bloka večja od 128 KB, hitrost selektivnega branja pade skoraj na nič (na približno 0,1 MB/s).
Z velikostjo traku 4 KB ne pade samo hitrost selektivnega branja, ko je velikost bloka večja od 128 KB, ampak tudi hitrost zaporednega branja, ko je velikost bloka večja od 16 KB.
Uporaba polja RAID 1 na krmilniku GIGABYTE SATA2 ne spremeni bistveno hitrosti zaporednega branja (v primerjavi z enim diskom), vendar se največja hitrost zaporednega pisanja zmanjša na 75 MB/s. Spomnimo se, da se mora za polje RAID 1 hitrost branja povečati, hitrost pisanja pa se ne sme zmanjšati v primerjavi s hitrostjo branja in pisanja posameznega diska.
Na podlagi rezultatov testiranja krmilnika GIGABYTE SATA2 je mogoče narediti le en zaključek. Ta krmilnik je smiselno uporabiti za ustvarjanje polj RAID 0 in RAID 1 le, če so že uporabljeni vsi drugi krmilniki RAID (Marvell 9128, ICH10R). Čeprav si je takšno situacijo precej težko predstavljati.
Krmilnik Marvell 9128
Krmilnik Marvell 9128 je pokazal veliko višje hitrostne lastnosti v primerjavi s krmilnikom GIGABYTE SATA2 (slika 14-17). Pravzaprav se razlike pojavijo že takrat, ko krmilnik deluje z enim diskom. Če je za krmilnik GIGABYTE SATA2 največja hitrost zaporednega branja 102 MB/s in je dosežena z velikostjo podatkovnega bloka 128 KB, potem je za krmilnik Marvell 9128 največja hitrost zaporednega branja 107 MB/s in je dosežena s podatki velikost bloka 16 KB.
|
|
riž. 18. Zaporedna hitrost Če govorimo o matriki RAID 0 na krmilniku ICH10R, potem največja zaporedna hitrost branja in pisanja ni odvisna od velikosti traku in je 212 MB/s. Od velikosti traku je odvisna le velikost podatkovnega bloka, pri katerem je dosežena največja hitrost zaporednega branja in pisanja. Rezultati testov kažejo, da je za RAID 0, ki temelji na krmilniku ICH10R, optimalna uporaba traku velikosti 64 KB. V tem primeru je največja zaporedna hitrost branja in pisanja dosežena z velikostjo podatkovnega bloka le 16 KB. Torej, če povzamemo, še enkrat poudarjamo, da krmilnik RAID, vgrajen v ICH10R, bistveno presega vse druge integrirane krmilnike RAID v zmogljivosti. In glede na to, da ima tudi večjo funkcionalnost, je optimalno uporabiti ta krmilnik in preprosto pozabiti na obstoj vseh ostalih (razen če sistem seveda uporablja SATA pogoni III). |
Če ste naleteli ali pričakujete, da boste kmalu naleteli na eno od naslednjih težav na vašem računalniku:
- Očitno ni dovolj fizične zmogljivosti trdega diska kot en sam logični pogon. Najpogosteje se ta težava pojavi pri delu z velikimi datotekami (video, grafika, baze podatkov);
- Zmogljivost trdega diska očitno ni dovolj. Najpogosteje se ta težava pojavi pri delu z nelinearnimi sistemi za urejanje videa ali ko veliko število uporabnikov hkrati dostopa do datotek na trdem disku;
- Zanesljivost trdega diska je očitno pomanjkljiva. Najpogosteje se ta težava pojavi, ko je treba delati s podatki, ki se ne smejo nikoli izgubiti oziroma morajo biti vedno na voljo uporabniku. Žalostne izkušnje kažejo, da se celo najbolj zanesljiva oprema včasih pokvari in praviloma v najbolj neprimernem trenutku.
Ustvarjanje sistema RAID v vašem računalniku lahko reši te in nekatere druge težave.
Kaj je "RAID"?
Leta 1987 so Patterson, Gibson in Katz s kalifornijske univerze Berkeley objavili "Primer redundantnih nizov poceni diskov (RAID)". Ta članek opisuje različne vrste diskovnih polj, skrajšano RAID - Redundant Array of Independent (or Inexpensive) Disks (odvečno polje neodvisnih (ali poceni) diskovnih pogonov). RAID temelji na naslednji ideji: z združevanjem več majhnih in/ali poceni diskov v polje lahko dobite sistem, ki je po zmogljivosti, hitrosti in zanesljivosti boljši od najdražjih diskov. Poleg tega je z računalniškega vidika tak sistem videti kot en sam diskovni pogon.
Znano je, da je povprečni čas med odpovedmi pogonskega polja enak povprečnemu času med odpovedmi enega pogona, deljeno s številom pogonov v polju. Posledično je srednji čas niza med napakami prekratek za številne aplikacije. Vendar pa lahko diskovno polje postane tolerantno na okvaro posameznega pogona na več načinov.
V tem članku je bilo definiranih pet vrst (nivojev) diskovnih polj: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Vsaka vrsta je zagotavljala odpornost na napake in različne prednosti v primerjavi z enim pogonom. Skupaj s temi petimi tipi se je uveljavilo tudi diskovno polje RAID-0, ki NI redundantno.
Katere ravni RAID obstajajo in katero izbrati?
RAID-0. Običajno definiran kot neredundantna skupina diskovnih pogonov brez paritete. RAID-0 se včasih imenuje "striping" glede na način, kako so informacije nameščene na pogonih, vključenih v polje:Ker RAID-0 nima redundance, okvara enega pogona povzroči odpoved celotnega polja. Po drugi strani pa RAID-0 zagotavlja največjo hitrost prenosa podatkov in učinkovito uporabo prostora na disku. Ker RAID-0 ne zahteva zapletenih matematičnih ali logičnih izračunov, so stroški njegove implementacije minimalni.
Področje uporabe: avdio in video aplikacije, ki zahtevajo visoko hitrost neprekinjenega prenosa podatkov, ki je ni mogoče zagotoviti z enim diskom. Na primer, raziskava, ki jo je izvedel Mylex za določitev optimalne konfiguracije diskovnega sistema za nelinearno postajo za urejanje videa, kaže, da niz dveh pogonov RAID-0 v primerjavi z enim pogonom omogoča 96-odstotno povečanje hitrosti pisanja/branja, treh pogonov - za 143% (glede na Miro VIDEO EXPERT Benchmark test).
RAID-1. Bolj znan kot "zrcaljenje" ("zrcaljenje diska") ali par diskovnih pogonov, ki vsebujejo iste informacije in sestavljajo en logični disk:
| Pogon 0 | pogon 1 |
|---|---|
Snemanje poteka na obeh pogonih v vsakem paru. Vendar lahko pogoni v paru izvajajo sočasne operacije branja. Tako lahko »zrcaljenje« podvoji hitrost branja, hitrost zapisovanja pa ostane nespremenjena. RAID-1 ima 100-odstotno redundanco in okvara enega diska ne povzroči odpovedi celotnega niza - krmilnik preprosto preklopi operacije branja/pisanja na preostali pogon.
RAID-1 zagotavlja največja hitrost delujejo med vsemi vrstami redundantnih polj, zlasti v večuporabniškem okolju, vendar najslabše uporabljajo prostor na disku. Ker RAID-1 ne zahteva zapletenih matematičnih ali logičnih izračunov, so stroški njegove implementacije minimalni.
Najmanjše število pogonov v polju je 2.
Za povečanje hitrosti zapisovanja in zagotavljanje zanesljivega shranjevanja podatkov je mogoče več nizov RAID-1 po vrsti združiti v RAID-0. Ta konfiguracija se imenuje "dvonivojski" RAID ali RAID-10 (RAID 0+1)
Najmanjše število pogonov v polju je 4.
Področje uporabe: poceni nizi, pri katerih je glavna stvar zanesljivost shranjevanja podatkov.
RAID-2. Porazdeli podatke v trakove velikosti sektorjev po skupini diskovnih pogonov. Nekateri pogoni so namenjeni shranjevanju ECC (Error Correction Code). Ker večina pogonov privzeto shranjuje kode ECC za vsak sektor, RAID-2 ne zagotavlja posebne ugodnosti v primerjavi z RAID-3 in se zato praktično ne uporablja.
RAID-3. Tako kot v primeru RAID-2 so podatki porazdeljeni po pasovih velikosti enega sektorja, eden od pogonov polja pa je dodeljen za shranjevanje informacij o pariteti:
RAID-3 se pri odkrivanju napak opira na kode ECC, shranjene v vsakem sektorju. Če eden od pogonov odpove, je mogoče podatke, shranjene na njem, obnoviti z izračunom izključnega ALI (XOR) z uporabo informacij na preostalih pogonih. Vsak zapis je običajno porazdeljen po vseh pogonih, zato je ta vrsta matrike dobra za aplikacije, ki zahtevajo veliko prostora na disku. Ker vsaka V/I operacija dostopa do vseh diskovnih pogonov v polju, RAID-3 ne more izvajati več operacij hkrati. Zato je RAID-3 dober za okolja z enim uporabnikom in eno nalogo z dolgimi zapisi. Za delo s kratkimi posnetki je potrebno sinhronizirati vrtenje diskov, saj je v nasprotnem primeru zmanjšanje hitrosti izmenjave neizogibno. Redko uporabljen, ker slabši od RAID-5 glede porabe prostora na disku. Izvedba zahteva znatne stroške.
RAID-4. RAID-4 je enak RAID-3, le da je velikost črte veliko večja od enega sektorja. V tem primeru se branja izvajajo z enega samega pogona (brez štetja pogona, ki shranjuje informacije o pariteti), tako da je mogoče hkrati izvesti več operacij branja. Ker pa mora vsaka operacija pisanja posodobiti vsebino paritetnega pogona, ni mogoče izvesti več operacij pisanja hkrati. Ta vrsta polja nima opaznih prednosti pred poljem RAID-5.
RAID-5. To vrsto matrike včasih imenujemo "vrtljiva paritetna matrika". Ta vrsta Matrika uspešno premaguje inherentno pomanjkljivost RAID-4 - nezmožnost hkratnega izvajanja več zapisovalnih operacij. Ta niz, tako kot RAID-4, uporablja velike črte, vendar za razliko od RAID-4 podatki o pariteti niso shranjeni na enem disku, temveč na vseh pogonih po vrsti:
Operacije pisanja dostopajo do enega pogona s podatki in drugega pogona s paritetnimi informacijami. Ker so informacije o pariteti za različne pasove shranjene na različnih pogonih, je izvajanje več hkratnih zapisov nemogoče le v tistih redkih primerih, ko so bodisi podatkovni trakovi bodisi trakovi s paritetnimi informacijami na istem pogonu. Več pogonov kot je v nizu, redkeje se lokacija informacijskih in paritetnih trakov ujema.
Področje uporabe: zanesljivi nizi velikih prostornin. Izvedba zahteva znatne stroške.
Najmanjše število pogonov v polju je 3.
RAID-1 ali RAID-5?
RAID-5 v primerjavi z RAID-1 varčneje uporablja prostor na disku, saj zaradi redundance ne shrani "kopije" informacij, temveč kontrolno številko. Posledično lahko RAID-5 združi poljubno število pogonov, od katerih bo le eden vseboval odvečne informacije.Toda večja učinkovitost prostora na disku prihaja na račun nižjih menjalnih tečajev informacij. Pri zapisovanju informacij v RAID-5 je treba podatke o pariteti vsakič posodobiti. Če želite to narediti, morate ugotoviti, kateri paritetni biti so se spremenili. Najprej se preberejo stare informacije, ki jih je treba posodobiti. Te informacije se nato povežejo z novimi informacijami XOR. Rezultat te operacije je bitna maska, v kateri vsak bit =1 pomeni, da je treba zamenjati vrednost v informaciji o pariteti na ustreznem mestu. Posodobljene informacije o parnosti se nato zapišejo na ustrezno mesto. Zato za vsako programsko zahtevo za pisanje informacij RAID-5 izvede dve operaciji branja, dve zapisi in dve operaciji XOR.
Učinkovitejša uporaba prostora na disku (shranjevanje paritetnega bloka namesto kopije podatkov) stane: za ustvarjanje in pisanje paritetnih informacij je potreben dodaten čas. To pomeni, da je hitrost pisanja na RAID-5 nižja kot na RAID-1 za razmerje 3:5 ali celo 1:3 (tj. hitrost pisanja na RAID-5 je 3/5 do 1/3 hitrosti pisanja RAID-1). Zaradi tega je RAID-5 nesmiselno ustvarjati v programski opremi. Prav tako jih ni mogoče priporočiti v primerih, ko je hitrost snemanja kritična.
Kateri način implementacije RAID izbrati – programski ali strojni?
Ko preberete opise različnih ravni RAID, boste opazili, da nikjer ni omenjenih posebnih zahtev glede strojne opreme, ki so potrebne za implementacijo RAID. Iz tega lahko sklepamo, da je vse, kar je potrebno za implementacijo RAID-a, povezati zahtevano število diskovnih pogonov na krmilnik, ki je na voljo v računalniku, in namestiti posebno programsko opremo v računalnik. To je res, vendar ne povsem!Dejansko je mogoče implementirati RAID v programsko opremo. Primer je operacijski sistem Microsoft Windows NT 4.0 Server, v katerem je možna programska implementacija RAID-0, -1 in celo RAID-5. Vendar ta odločitev je treba obravnavati kot izjemno poenostavljeno, ki ne omogoča popolne realizacije zmogljivosti polja RAID. Dovolj je opozoriti, da s programsko implementacijo RAID celotno breme namestitve informacij na diskovne enote, izračunavanja kontrolnih kod itd. lezi na procesor, kar seveda ne poveča zmogljivosti in zanesljivosti sistema. Iz istih razlogov tukaj praktično ni servisnih funkcij in vse operacije zamenjave pokvarjenega pogona, dodajanja novega pogona, spremembe ravni RAID itd. se izvajajo s popolno izgubo podatkov in s popolno prepovedjo izvajanja kakršnih koli drugih operacije. Edina prednost programske implementacije RAID je minimalna cena.
Veliko več možnosti ponuja strojna izvedba RAID s posebnimi krmilniki RAID:
- specializiran krmilnik bistveno razbremeni centralni procesor pri operacijah RAID, učinkovitost krmilnika pa je opaznejša, čim višja je stopnja kompleksnosti RAID;
- krmilniki so praviloma opremljeni z gonilniki, ki vam omogočajo ustvarjanje RAID za skoraj vse priljubljene OS;
- V krmilnik vgrajeni BIOS in vključeni upravljalni programi omogočajo sistemskemu skrbniku enostavno priključitev, odklop ali zamenjavo pogonov, vključenih v RAID, ustvarjanje več polj RAID, tudi na različnih ravneh, spremljanje stanja diskovnega polja itd. Z "naprednimi" krmilniki se te operacije lahko izvajajo "on fly", tj. brez izklopa sistemske enote. Številne operacije je mogoče izvesti v " ozadje", tj. brez prekinitve tekočega dela in celo na daljavo, t.j. s katerega koli (seveda, če imate dostop) delovnega mesta;
- krmilniki so lahko opremljeni z vmesnim pomnilnikom (»cache«), v katerem je shranjenih nekaj zadnjih blokov podatkov, kar lahko s pogostim dostopom do istih datotek bistveno poveča zmogljivost diskovnega sistema.
Slabost strojne izvedbe RAID je razmeroma visoka cena krmilnikov RAID. Vendar je po eni strani vse (zanesljivost, hitrost, storitev) treba plačati. Po drugi strani pa v Zadnje čase, z razvojem mikroprocesorske tehnike so začeli stroški RAID krmilnikov (predvsem mlajših modelov) močno padati in postali primerljivi s stroški navadnih diskovnih krmilnikov, kar omogoča vgradnjo RAID sistemov ne le v drage velike računalnike, temveč tudi v strežniki vstopna raven in celo na delovne postaje.
© Andrey Egorov, 2005, 2006. Skupina podjetij TIM.
Obiskovalci foruma nam postavljajo vprašanje: "Katera raven RAID je najbolj zanesljiva?" Vsi vedo, da je najpogostejša raven RAID5, vendar ni brez resnih pomanjkljivosti, ki niso očitne nestrokovnjakom.
RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 ali kaj so ravni RAID?
V tem članku bom poskušal opisati najbolj priljubljene ravni RAID in nato oblikovati priporočila za uporabo teh ravni. Za ponazoritev članka sem ustvaril diagram, v katerem sem te ravni umestil v tridimenzionalni prostor zanesljivosti, zmogljivosti in stroškovne učinkovitosti.
JBOD(Just a Bunch of Disks) je preprost razpon trdih diskov, ki formalno ni raven RAID. Nosilec JBOD je lahko niz enega samega diska ali skupek več diskov. Krmilniku RAID ni treba izvajati nobenih izračunov za delovanje takega nosilca. V našem diagramu pogon JBOD služi kot "enoten" ali izhodiščna točka - njegova zanesljivost, zmogljivost in stroškovne vrednosti so enake kot pri enem pogonu. trdi disk.
RAID 0(»striping«) nima redundance in informacije takoj porazdeli po vseh diskih, vključenih v polje, v obliki majhnih blokov (»stripes«). Zaradi tega se zmogljivost znatno poveča, vendar zanesljivost trpi. Tako kot pri JBOD dobimo za svoj denar 100% kapacitete diska.
Naj pojasnim, zakaj se zmanjša zanesljivost shranjevanja podatkov na katerem koli sestavljenem nosilcu - če kateri od trdih diskov, ki so v njem, odpove, so vse informacije popolnoma in nepovratno izgubljene. V skladu s teorijo verjetnosti je matematično zanesljivost nosilca RAID0 enaka zmnožku zanesljivosti njegovih sestavnih diskov, od katerih je vsak manjši od ena, tako da je skupna zanesljivost očitno nižja od zanesljivosti katerega koli diska.
Dobra raven - RAID 1("Zrcaljenje", "ogledalo"). Ima zaščito pred odpovedjo polovice razpoložljive strojne opreme (v splošnem enem od dveh trdih diskov), zagotavlja sprejemljivo hitrost pisanja in pridobitev hitrosti branja zaradi paralelizacije zahtev. Pomanjkljivost je, da morate plačati stroške dveh trdih diskov, da dobite uporabno zmogljivost enega trdega diska.
Sprva se domneva, da je trdi disk zanesljiva stvar. V skladu s tem je verjetnost okvare dveh diskov hkrati enaka (po formuli) produktu verjetnosti, tj. velikosti nižje! Na žalost resnično življenje ni teorija! Dva trda diska sta vzeta iz iste serije in delujeta pod enakimi pogoji, in če eden od diskov odpove, se obremenitev preostalega poveča, tako da je v praksi, če eden od diskov odpove, treba sprejeti nujne ukrepe za obnovitev odvečnost. Če želite to narediti, je priporočljivo uporabiti vroče rezervne diske s katero koli stopnjo RAID (razen nič) HotSpare. Prednost tega pristopa je ohranjanje stalne zanesljivosti. Slabost pa so še večji stroški (tj. stroški 3 trdih diskov za shranjevanje prostornine enega diska).
Mirror na mnogih diskih je raven RAID 10. Pri uporabi te ravni so zrcalni pari diskov razporejeni v "verigo", tako da lahko nastala prostornina preseže zmogljivost enega trdega diska. Prednosti in slabosti so enake kot pri ravni RAID1. Tako kot v drugih primerih je priporočljivo vključiti vroče rezervne diske HotSpare v matriko s stopnjo enega rezervnega na vsakih pet delavcev.
RAID 5, dejansko najbolj priljubljena stopnja - predvsem zaradi svoje učinkovitosti. Če žrtvujemo kapaciteto samo enega diska iz niza za redundanco, pridobimo zaščito pred odpovedjo katerega koli trdega diska nosilca. Zapisovanje informacij na nosilec RAID5 zahteva dodatne vire, saj so potrebni dodatni izračuni, vendar je pri branju (v primerjavi z ločenim trdim diskom) dobiček, ker so podatkovni tokovi iz več pogonov polja vzporedni.
Slabosti RAID5 se pojavijo, ko eden od diskov odpove - celoten obseg preide v kritični način, vse operacije pisanja in branja spremljajo dodatne manipulacije, zmogljivost močno pade in diski se začnejo segrevati. Če ne ukrepate takoj, lahko izgubite celotno glasnost. Zato (glejte zgoraj) vsekakor uporabite disk Hot Spare z nosilcem RAID5.
Poleg osnovnih nivojev RAID0 - RAID5, opisanih v standardu, obstajajo kombinirani nivoji RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, ki jih različni proizvajalci različno interpretirajo.
Bistvo takih kombinacij je na kratko naslednje. RAID10 je kombinacija ena in nič (glejte zgoraj). RAID50 je kombinacija nosilcev "0" ravni 5. RAID15 je »ogledalo« »petic«. In tako naprej.
Tako kombinirane ravni podedujejo prednosti (in slabosti) svojih "staršev". Torej, pojav "ničle" v ravni RAID 50 ne dodaja nobene zanesljivosti, vendar pozitivno vpliva na delovanje. Raven RAID 15, verjetno zelo zanesljiv, ni pa najhitrejši in poleg tega skrajno negospodaren (uporabna zmogljivost nosilca je manjša od polovice prvotnega diskovnega polja).
RAID 6 se od RAID 5 razlikuje po tem, da v vsaki vrstici podatkov (v angleščini trak) nima niti enega, ampak dva blok kontrolne vsote. Kontrolne vsote so "večdimenzionalne", tj. neodvisni drug od drugega, tako da tudi okvara dveh diskov v nizu omogoča shranjevanje izvirnih podatkov. Izračun kontrolnih vsot z metodo Reed-Solomon zahteva intenzivnejše izračune v primerjavi z RAID5, zato prej šesta raven praktično ni bila uporabljena. Zdaj ga podpirajo številni izdelki, saj so začeli nameščati specializirana mikrovezja, ki izvajajo vse potrebne matematične operacije.
Po nekaterih študijah se ponovna vzpostavitev celovitosti po okvari enega diska na nosilcu RAID5, sestavljenem iz velikih diskov SATA (400 in 500 gigabajtov), v 5 % primerov konča z izgubo podatkov. Z drugimi besedami, v enem primeru od dvajsetih, med regeneracijo polja RAID5 na disk Hot Spare, lahko drugi disk odpove ... Zato priporočila najboljših pogonov RAID: 1) Nenehno narediti varnostne kopije; 2) uporaba RAID6!
Pred kratkim so se pojavile nove ravni RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Črka "E" v imenu pomeni Izboljšano.
RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) združuje zrcaljenje in črtanje podatkov. Ta mešanica ravni 0 in 1 je urejena na naslednji način. Podatki v vrstici so porazdeljeni natanko tako kot v RAID 0. To pomeni, da podatkovna vrstica nima redundance. Naslednja vrstica podatkovnih blokov kopira prejšnjo s premikom za en blok. Tako kot v standardnem načinu RAID 1 ima vsak podatkovni blok zrcalno kopijo na enem od diskov, tako da je uporabna prostornina polja enaka polovici skupne prostornine trdih diskov, vključenih v polje. RAID 1E za delovanje zahteva kombinacijo treh ali več pogonov.
Zelo mi je všeč raven RAID1E. Za močno grafiko delovna postaja ali celo za domači računalnik – optimalna izbira! Ima vse prednosti ničelne in prve stopnje - odlično hitrost in visoko zanesljivost.
Zdaj pa preidimo na raven RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). To je enako kot RAID5, le da je v polje vgrajen rezervni disk rezervni pogon. Ta integracija se izvede na naslednji način: na vseh diskih matrike ostane prostega 1/N dela prostora, ki se uporabi kot vroča rezerva, če eden od diskov odpove. Zaradi tega RAID5E izkazuje poleg zanesljivosti tudi boljšo zmogljivost, saj se branje/pisanje izvaja vzporedno z večjega števila diskov hkrati in rezervni disk ne miruje kot pri RAID5. Očitno je, da diska za varnostno kopiranje, vključenega v nosilec, ni mogoče deliti z drugimi nosilci (namenski ali skupni). Nosilec RAID 5E je zgrajen na najmanj štirih fizičnih diskih. Uporabni volumen logičnega nosilca se izračuna po formuli N-2.
RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) podoben RAID level-5E, vendar ima več učinkovita distribucija rezervni pogon in posledično hitrejši čas okrevanja. Tako kot raven RAID5E tudi ta raven RAID porazdeli bloke podatkov in kontrolne vsote v vrstice. Vendar pa tudi distribuira proste bloke rezervnega pogona in ne samo rezervira del prostora na disku za te namene. To zmanjša čas, potreben za rekonstrukcijo celovitosti nosilca RAID5EE. Diska za varnostno kopiranje, ki je vključen v nosilec, ni mogoče deliti z drugimi nosilci - kot v prejšnjem primeru. Nosilec RAID 5EE je zgrajen na najmanj štirih fizičnih diskih. Uporabni volumen logičnega nosilca se izračuna po formuli N-2.
Nenavadno je, da raven ni omenjena RAID 6E Nisem ga našel na internetu - zaenkrat tega nivoja še ne ponuja ali celo napoveduje noben proizvajalec. Vendar pa je raven RAID6E (ali RAID6EE?) mogoče ponuditi po enakem principu kot prejšnja. Disk HotSpare Nujno mora spremljati vsak nosilec RAID, vključno z RAID 6. Seveda ne bomo izgubili informacij, če eden ali dva diska odpovejo, vendar je izjemno pomembno, da začnemo obnavljati celovitost polja čim prej, da bi sistem hitro izklopili "kritičnega" načina. Ker potreba po disku Hot Spare za nas ni dvomljiva, bi bilo logično iti dlje in ga »razporediti« po nosilcu, kot je storjeno v RAID 5EE, da bi izkoristili prednosti uporabe večja količina diski ( najboljša hitrost brati-pisati in več hitro okrevanje celovitost).
Ravni RAID v "številkah".
Nekaj sem jih zbral v tabeli pomembne parametre skoraj vseh nivojih RAID, da jih lahko primerjate med seboj in bolje razumete njihovo bistvo.
|
Raven |
Koče- |
Uporaba |
Proizvodnja ~~~~~~~ |
Proizvodnja ~~~~~~~ |
Vgradna ~~~~~~~ |
Min. število diskov |
maks. število diskov ~~~~~~~ |
|||||||
|
Izjemno |
Izjemno |
|||||||||||||
|
Izjemno |
||||||||||||||
|
Izjemno |
Vse "zrcalne" ravni so RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.
Poskusimo znova, da bi temeljito razumeli, kako se te ravni razlikujejo?
RAID 1.
To je klasično "ogledalo". Dva (in samo dva!) trda diska delujeta kot eden in sta popolna kopija drug drugega. Okvara enega od teh dveh pogonov ne povzroči izgube vaših podatkov, saj krmilnik še naprej deluje na preostalem pogonu. RAID1 v številkah: 2x redundanca, 2x zanesljivost, 2x stroški. Zmogljivost zapisovanja je enakovredna zmogljivosti enega trdega diska. Zmogljivost branja je večja, ker lahko krmilnik porazdeli operacije branja med dvema diskoma.
RAID 10.
Bistvo te ravni je, da so diski polja združeni v parih v "ogledala" (RAID 1), nato pa se vsi ti zrcalni pari po vrsti združijo v skupno črtasto polje (RAID 0). Zato se včasih imenuje RAID 1+0. Pomembna točka– RAID 10 lahko združuje samo sodo število diskov (najmanj 4, največ 16). Prednosti: zanesljivost je podedovana od "ogledala", zmogljivost za branje in pisanje je podedovana od "niče".
RAID 1E.
Črka "E" v imenu pomeni "Enhanced", tj. "izboljšano". Načelo te izboljšave je naslednje: podatki so "odstranjeni" v blokih po vseh diskih matrike in nato ponovno "odstranjeni" s premikom na en disk. RAID 1E lahko združuje od tri do 16 diskov. Zanesljivost ustreza kazalnikom "deset", zmogljivost pa postane nekoliko boljša zaradi večje "izmeničnosti".
RAID 1E0.
Ta raven je implementirana takole: ustvarimo "null" polje iz nizov RAID1E. Zato mora biti skupno število diskov večkratnik treh: najmanj tri in največ šestdeset! V tem primeru verjetno ne bomo dobili prednosti v hitrosti, kompleksnost izvedbe pa lahko negativno vpliva na zanesljivost. Glavna prednost je zmožnost združevanja zelo velikega (do 60) števila diskov v eno polje.
Podobnost vseh ravni RAID 1X je v njihovih indikatorjih redundance: zaradi zanesljivosti je žrtvovanih natanko 50 % skupne zmogljivosti diskov polja.
Odvisno od izbrane specifikacije RAID se lahko izboljšajo hitrosti branja in pisanja in/ali zaščita pred izgubo podatkov.
Pri delu z diskovnimi podsistemi se IT strokovnjaki pogosto srečujejo z dvema glavnima težavama.
- Prvi je nizka hitrost branje/pisanje, včasih tudi hitrosti SSD diska niso dovolj.
- Drugi je okvara diskov, kar pomeni izgubo podatkov, katerih obnovitev je lahko nemogoča.
Oba problema rešujeta tehnologija RAID (redundant array ofdependent disks) – tehnologija virtualnega shranjevanja podatkov, ki združuje več fizičnih diskov v en logični element.
Odvisno od izbrane specifikacije RAID se lahko izboljša hitrost branja/pisanja in/ali zaščita pred izgubo podatkov.
Ravni specifikacije RAID so: 1,2,3,4,5,6,0. Poleg tega obstajajo kombinacije: 01,10,50,05,60,06. V tem članku si bomo ogledali najpogostejše vrste polj RAID. Toda najprej povejmo, da obstajajo strojna in programska oprema RAID polja.
Strojna in programska oprema RAID polja
- Programska polja se ustvarijo po namestitvi operacijskega sistema s programskimi izdelki in pripomočki, kar je glavna pomanjkljivost takih diskovnih polj.
- Strojni RAID-i ustvarijo diskovno polje pred namestitvijo operacijskega sistema in niso odvisni od njega.
RAID 1
RAID 1 (imenovan tudi "Mirror" - Mirror) vključuje popolno podvajanje podatkov z enega fizičnega diska na drugega.
Slabosti RAID 1 vključujejo dejstvo, da dobite polovico prostora na disku. Tisti. Če uporabljate DVA 250 GB diska, bo sistem videl samo EN 250 GB velik. Ta vrsta RAID ne zagotavlja povečanja hitrosti, vendar bistveno poveča stopnjo tolerance napak, saj če en disk odpove, vedno obstaja njegova popolna kopija. Snemanje in brisanje z diskov poteka hkrati. Če so bili podatki namerno izbrisani, jih ne bo mogoče obnoviti z drugega diska.
RAID 0
RAID 0 (imenovan tudi Striping) vključuje razdelitev informacij v bloke in hkratno pisanje različnih blokov na različne diske.
Ta tehnologija poveča hitrost branja/pisanja, uporabniku omogoča uporabo celotne skupne kapacitete diskov, vendar zmanjša toleranco napak oziroma jo zmanjša na nič. Torej, če eden od diskov odpove, bo skoraj nemogoče obnoviti informacije. Za izgradnjo RAID 0 je priporočljivo uporabljati samo zelo zanesljive diske.
RAID 5 lahko imenujemo naprednejši RAID 0. Uporabite lahko do 3 trde diske. Raid 0 je zabeležen na vseh, razen na enem, na zadnjem pa je zabeležena posebna kontrolna vsota, ki vam omogoča shranjevanje informacij na trde diske v primeru "smrti" enega od njih (vendar ne več kot enega). Hitrost delovanja takega polja je visoka. Če zamenjate disk, bo trajalo veliko časa.
RAID 2, 3, 4
To so metode porazdeljenega shranjevanja informacij z uporabo diskov, dodeljenih paritetnim kodam. Med seboj se razlikujejo le po velikosti blokov. V praksi se praktično ne uporabljajo zaradi potrebe po nameni velikega deleža diskovne kapacitete shranjevanju ECC in/ali paritetnih kod, pa tudi zaradi nizke zmogljivosti.
RAID 10
Je mešanica polj RAID 1 in 0. In združuje prednosti vsakega: visokozmogljivo in visoka toleranca napak.
Matrika mora vsebovati sodo število diskov (najmanj 4) in je najbolj zanesljiva možnost za shranjevanje informacij. Pomanjkljivost je visoka cena diskovnega polja: efektivna zmogljivost bo polovica skupne zmogljivosti prostora na disku.
Je mešanica polj RAID 5 in 0. RAID 5 se gradi, vendar njegove komponente ne bodo neodvisni trdi diski, temveč polja RAID 0.
Posebnosti.
Če se krmilnik RAID pokvari, je skoraj nemogoče obnoviti podatke (ne velja za Mirror). Tudi če kupite popolnoma enak krmilnik, obstaja velika verjetnost, da bo RAID sestavljen iz drugih diskovnih sektorjev, kar pomeni, da bodo informacije na diskih izgubljene.
Plošče se praviloma kupujejo v eni seriji. V skladu s tem je lahko njihova delovna doba približno enaka. V tem primeru je priporočljivo takoj, ob nakupu diskov za polje, dokupiti nekaj presežka. Na primer, če želite konfigurirati RAID 10 s 4 diski, morate kupiti 5 diskov. Torej, če eden od njih odpove, ga lahko hitro zamenjate z novim, preden drugi diski odpovejo.
Sklepi.
V praksi se najpogosteje uporabljajo samo tri vrste polj RAID. To so RAID 1, RAID 10 in RAID 5.
Z vidika stroškov/zmogljivosti/odpornosti na napake je priporočljiva uporaba:
- RAID 1(zrcaljenje) za oblikovanje diskovnega podsistema za uporabniške operacijske sisteme.
- RAID 10 za podatke, ki imajo visoke zahteve za hitrost pisanja in branja. Na primer za shranjevanje baz podatkov 1C:Enterprise, poštnega strežnika, AD.
- RAID 5 uporablja za shranjevanje podatkov datoteke.
Po mnenju večine idealna strežniška rešitev sistemski skrbniki je strežnik s šestimi diski. Dva diska sta "zrcaljena" in operacijski sistem je nameščen na RAID 1. Štirje preostali diski so združeni v RAID 10 za hitro, nemoteno in zanesljivo delovanje sistema.
