Архитектура ЭВМ Дмитриев Андрей Владиславович

Лекция 4. Массивы дисков. Необходимость. Прерогатива серверного рынка? Промышленные решения. Характеристики.

Появление стандартов RAID Redundant Array of Independent Disks Redundant Array of Inexpensive Disks RAID – это технология защиты хранимых данных, реализуемая на аппаратном и программном уровне Идея: хранение избыточной информации, которая в случае сбоя диска позволит восстановить информацию

Характеристики Надежность Производительность: – Чтение – Запись – Восстановление Стоимость

RAID 0 RAID 0 («Striping» - чередование) дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием избыточности. Информация разбивается на блоки данных (A i ) и записывается на оба/несколько дисков одновременно.

RAID 0 +- Существенно повышается производительность (N дисков в некоторых случаях повышают производительность в N раз). Лучше всего работает с большими запросами. Невысокая надёжность (при выходе из строя любого из входящих в RAID 0 винчестеров полностью и безвозвратно пропадает вся информация)

RAID 1 RAID 1 (Mirroring «зеркалирование») – способ организации RAID- массива, при котором одна и та же информация копируется сразу на все диски массива.

RAID 1 +- Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения за счёт распараллеливания запросов. невысокая скорость передачи данных Имеет высокую надёжность работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Высокая стоимость (N дисков стоят в N раз дороже одного)

RAID 3 RAID 3 – это RAID 0 с дополнительным диском, содержащим биты чётности (проверяется булево сложение) Поток данных разбивается на порции на уровне байт.

RAID 3 скорость чтения и записи данных высока требуется мало дисков массив этого типа хорош только для однозадачной работы с большими файлами

RAID 5 похож на RAID 3 Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива отсутствует выделенный диск для хранения информации о четности нет асимметричности в конфигурации дисков все диски массива имеют одинаковый размер (один из них невидим для операционной системы)

Уровень RAID5 (cont.) Преимущества: высокая скорость записи; достаточно высокая скорость чтения; высокая производительность при большой интенсивности запросов чтения/записи данных; высокий коэффициент использования дискового пространства. Недостатки: низкая скорость чтения/записи данных малого объема при единичных запросах; достаточно сложная реализация; сложное восстановление данных.

Другие уровни RAID RAID2 – с коррекцией ошибок на основе кода Хемминга. RAID4 - разбиение на байты. RAID6 – двойной код четности. RAID7 – встроенный контроллер

Уровень RAID2 Отказоустойчивый дисковый массив с использованием кода коррекции Хемминга (Hamming Code ECC). Поток данных разбивается на слова. Размер слова соответствует количеству дисков для записи данных.

Уровень RAID2 (cont.) Для каждого слова вычисляется код коррекции ошибок и записывается на диски, выделенные для хранения контрольной информации.

Уровень RAID4 Похож на уровень RAID 3. Поток данных разделяется не на уровне байтов, а на уровне блоков информации. Каждый блок записывается на отдельный диск.

Уровень RAID4 (cont.) Очень низкая производительность при записи данных.

Уровень RAID6 Отказоустойчивый массив независимых дисков с двумя независимыми распределенными схемами четности. Используется не одна, а две независимые схемы контроля четности. Для вычисления контрольных сумм используется алгоритм, построенный на основе кода Рида-Соломона (Reed- Solomon).

Уровень RAID6 (cont.) Схож с RAID 5.

Уровень RAID7 Отказоустойчивый массив, оптимизированный для повышения производительности. Основывается на концепциях, использованных в RAID3 и RAID4. Возможность кэширования данных. В состав входит контроллер со встроенным микропроцессором под управлением операционной системы реального времени.

Гибридные варианты RAID10 – массив уровня 1, построенный на основе нескольких массивов уровня 0 («зеркал»). RAID50 - массив уровня 5, построенный на основе нескольких «зеркал». RAID1E0 – RAID1 со сдвигом данных. RAID5E – RAID5 с выделенной резервной областью на случай ошибки.

RAID 10 Совмещает RAID0 и RAID1

Где купить? Винчестеры - обычные, продаются в любом компьютерном магазине Дорогие быстрые серверные HDD устанавливать в домашний компьютер – дорого

Куда установить? В обычный корпус, если хорошо продувается и есть место В большом корпусе и продуваемость отличная и места достаточно Кулер Есть отдельные внешние хранилища со встроенным контроллером

Как настроить? Аппаратный RAIDПрограммный RAID Простенькие контроллеры «зашивают» почти во все современные материнские платы. Настраивается из BIOS. Можно купить контроллер за отдельные деньги (от 500 рублей) ОС Windows XP поддерживает RAID 0 и RAID 1. После «плясок с бубном» добавляются RAID 5 и RAID 10. Практически любой дистрибутив Linux Solaris

Производители RAID-контроллеров Встроенные в чипсет: Intel, NVidia, AMD… Отдельной платой: Orient, Tecram, Compaq, Adaptec, 3WARE…

Варианты исполнения Программный В виде платы расширения Выделенное хранилище

Двухдисковые решения… …могут выглядеть как источники питания.

Конфигурирование массива… …требует глубоких знаний.

Правда ли что… Реализация RAID массива излишне дорога? Массив можно сделать минимум из двух устройств, причем идентичных? RAID0 удваивает скорость работы хранилища данных? Все варианты RAID одинаково отказоустойчивы (надежны)?

Спасибо! Дмитриев Андрей Владиславович