RAID massiiv. Mis see on? Milleks? Ja kuidas luua?
Arvutitööstuse arengu pikkade aastakümnete jooksul on arvutite teabekandjad läbinud tõsise arengutee. Perfolindid ja perfokaardid, magnetlindid ja -trummid, magnet-, optilised ja magnetoptilised kettad, pooljuhtajamid – see on vaid lühike nimekiri juba testitud tehnoloogiatest. Praegu üritatakse maailma laborites luua holograafilisi ja kvantsalvestusseadmeid, mis võimaldavad salvestustihedust ja selle salvestamise töökindlust kordades tõsta.
Vahepeal on kõvakettad olnud pikka aega kõige levinum vahend teabe salvestamiseks personaalarvutisse. Vastasel juhul võib neid nimetada kõvaketasteks (kõvakettadraivideks), kõvaketasteks, kõvaketasteks, kuid nimevahetuse olemus ei muutu - need on draivid, millel on magnetketaste pakett ühes korpuses.
Esimene kõvaketas nimega IBM 350 pandi kokku 10. jaanuaril 1955 Ameerika ettevõtte IBM laboris. Hea kapi suuruse ja tonnise kaaluga kõvaketas sisaldas viis megabaiti infot. Tänapäeva seisukohalt ei saa sellist mahtu isegi naeruväärseks nimetada, kuid järjestikuse juurdepääsuga perfokaartide ja magnetlintide massilise kasutamise ajal oli see kolossaalne tehnoloogiline läbimurre.
Esimese IBM 350 kõvaketta mahalaadimine lennukist
Sellest päevast on möödunud vähem kui kuus aastakümmet, kuid nüüd ei üllata kedagi alla kahesaja grammi kaaluva, kümne sentimeetri pikkuse ja paari terabaidise infomahuga kõvakettaga. Samas ei erine andmete salvestamise, salvestamise ja lugemise tehnoloogia IBM 350 puhul kasutatavast – samad magnetplaadid ja nende kohal libisevad lugemis-/kirjutuspead.
Kõvaketaste areng tollise joonlaua taustal (foto alates " Vikipeedia " )
Kahjuks on just selle tehnoloogia iseärasused kahe peamise probleemi põhjuseks, mis on seotud kõvaketaste kasutamisega. Esimene neist on liiga väike kiirus kirjutamiseks, lugemiseks ja teabe kettalt protsessorisse edastamiseks. Kaasaegses arvutis on kõvaketas kõige aeglasem seade, mis määrab sageli kogu süsteemi kui terviku jõudluse.
Teiseks probleemiks on kõvakettale salvestatud teabe ebapiisav turvalisus. Kui kõvaketas läheb katki, võite pöördumatult kaotada kõik sellele salvestatud andmed. Ja on hea, kui kahjud piirduvad perekonna fotoalbumi kaotamisega (kuigi see pole tegelikult piisavalt hea). Ettevõtte kokkuvarisemise põhjuseks võib olla olulise finants- ja turundusteabe hävimine.
Osaliselt aitab see kaitsta salvestatud teavet, tehes regulaarselt varukoopiaid (varundades) kõiki või ainult olulisi andmeid kõvakettal. Kuid isegi sel juhul, kui see puruneb, kaob see osa andmetest, mida on pärast viimast varukoopiat värskendatud.
Õnneks on olemas meetodeid, mis aitavad traditsiooniliste kõvaketaste ülaltoodud puudustest üle saada. Üks neist meetoditest on RAID-i loomine - mitme kõvaketta massiivid.
Mis on RAID
Internetis ja isegi kaasaegses arvutikirjanduses võib sageli leida terminit "RAID array", mis on tegelikult tautoloogia, kuna lühend RAID (redundant array of independent disks) tähistab juba "sõltumatute ketaste üleliigset massiivi".
Nimi paljastab täielikult selliste massiivide füüsilise tähenduse - see on kahe või enama kõvaketta komplekt. Nende ketaste ühistööd juhib spetsiaalne kontroller. Kontrolleri töö tulemusena tajub operatsioonisüsteem selliseid massiive ühe kõvakettana ja kasutaja ei pruugi mõelda iga kõvaketta töö juhtimise nüanssidele eraldi.
RAID-i põhitüüpe on mitu, millest igaühel on massiivi üldisele töökindlusele ja kiirusele erinev mõju võrreldes üksikute draividega. Neid tähistatakse tingimusliku arvuga vahemikus 0 kuni 6. Sarnase nimetuse koos massiivide arhitektuuri ja tööpõhimõtte üksikasjaliku kirjeldusega pakkusid välja California ülikooli Berkeley spetsialistid. Lisaks seitsmele peamisele RAID-tüübile on võimalikud ka nende erinevad kombinatsioonid. Vaatleme neid lähemalt.
See on kõige lihtsam kõvakettamassiivi tüüp, mille peamine eesmärk on suurendada arvuti ketta alamsüsteemi jõudlust. See saavutatakse, jagades kirjutatud (loetud) teabe vood mitmeks alamvooguks, mis kirjutatakse (loetakse) samaaegselt mitmele kõvakettale. Selle tulemusena suureneb teabevahetuse kogukiirus näiteks kahe kettaga massiivide puhul 30-50% võrreldes ühe sama tüüpi kõvakettaga.
RAID 0 kogumaht võrdub selles sisalduvate kõvaketaste mahtude summaga. Info jagatakse fikseeritud pikkusega andmeplokkideks, sõltumata salvestatud failide pikkusest.
RAID 0 peamine eelis on kettasüsteemi vahelise teabevahetuse kiiruse märkimisväärne suurenemine, kaotamata kõvaketaste kasulikku mahtu. Puuduseks on salvestussüsteemi üldise töökindluse vähenemine. Kui mõni RAID 0 ketastest ebaõnnestub, läheb kogu massiivi salvestatud teave pöördumatult kaotsi.
Sarnaselt ülalkirjeldatule on seda massiivi tüüpi ka kõige lihtsam korraldada. See on ehitatud kahe kõvaketta baasil, millest igaüks on teise täpne (peegel)peegeldus. Info kirjutatakse paralleelselt mõlemale massiivi kettale. Andmeid loetakse mõlemalt kettalt samaaegselt järjestikuste plokkidena (päringute paralleelsus), tänu millele saavutatakse lugemiskiiruse mõningane tõus võrreldes ühe kõvakettaga.
RAID 1 kogumaht on võrdne massiivi väiksema kõvaketta mahuga.
RAID 1 eelised: teabe salvestamise kõrge usaldusväärsus (andmed on terved seni, kuni vähemalt üks massiivi kuuluv ketas on terve) ja lugemiskiiruse mõningane suurenemine. Puudus - ostes kaks kõvaketast, saate kasutatava mahu ainult ühe. Vaatamata poole kasuliku mahu kaotamisele on "peegel" massiivid oma suure töökindluse ja suhteliselt madala hinna tõttu üsna populaarsed – kettapaar on ikkagi odavam kui neli-kaheksa.
Nende massiivide ehitamisel kasutatakse teabe taastamise algoritmi Hammingi koodide abil (Ameerika insener, kes töötas selle algoritmi välja 1950. aastal elektromehaaniliste arvutite töös esinevate vigade parandamiseks). Selle RAID-kontrolleri töö tagamiseks luuakse kaks ketaste rühma - üks andmete salvestamiseks, teine rühm veaparanduskoodide salvestamiseks.
Seda tüüpi RAID-i ei kasutata kodusüsteemides laialdaselt kõvaketaste arvu liigse liiasuse tõttu – näiteks seitsmest kõvakettast koosnevas massiivis eraldatakse andmete jaoks vaid neli. Ketaste arvu suurenemisega väheneb koondamine, mis kajastub allolevas tabelis.
RAID 2 peamiseks eeliseks on võimalus tekkivaid vigu parandada "lennult", vähendamata andmevahetuse kiirust kettamassiivi ja keskprotsessori vahel.
RAID 3 ja RAID 4
Need kaks tüüpi kettamassiivid on oma ehitusskeemilt väga sarnased. Mõlemad kasutavad teabe salvestamiseks mitut kõvaketast, millest ühte kasutatakse ainult kontrollsummade paigutamiseks. RAID 3 ja RAID 4 loomiseks piisab kolmest kõvakettast. Erinevalt RAID 2-st on "lennult" andmete taastamine võimatu - teave taastatakse pärast mõnda aega ebaõnnestunud kõvaketta asendamist.
RAID 3 ja RAID 4 erinevus seisneb andmete jaotuse tasemes. RAID 3-s jagatakse teave eraldi baitideks, mis põhjustab suure hulga väikeste failide kirjutamisel / lugemisel tõsise aeglustumise. RAID 4-s on andmed jagatud eraldi plokkideks, mille suurus ei ületa ketta ühe sektori suurust. Selle tulemusena suureneb väikeste failide töötlemise kiirus, mis on personaalarvutite jaoks kriitilise tähtsusega. Sel põhjusel on RAID 4 laiemalt levinud.
Vaadeldavate massiivide oluline puudus on kontrollsummade salvestamiseks mõeldud kõvaketta suurenenud koormus, mis vähendab oluliselt selle ressurssi.
Seda tüüpi kettamassiivid on tegelikult skeemi RAID 3/RAID 4 edasiarendus. Eripäraks on see, et kontrollsummade salvestamiseks ei kasutata eraldi ketast – need on ühtlaselt jaotunud kõikide massiivi kõvaketaste vahel. Jaotuse tulemuseks oli võimalus kirjutada paralleelselt mitmele kettale korraga, mis suurendab veidi andmevahetuse kiirust võrreldes RAID 3 või RAID 4-ga. See tõus pole aga nii märkimisväärne, kuna kontrollsummade arvutamisele kulub süsteemi lisaressursse. kasutades XOR-operatsiooni. Samal ajal suureneb lugemiskiirus märkimisväärselt, kuna protsessi on võimalik lihtsalt paralleelstada.
Minimaalne kõvaketaste arv RAID 5 koostamiseks on kolm.
RAID 5 skeemi järgi ehitatud massiividel on väga oluline puudus. Kui mõni ketas pärast selle asendamist ebaõnnestub, kulub teabe täielikuks taastamiseks mitu tundi. Selle aja jooksul töötavad massiivi kahjustamata kõvakettad üliintensiivses režiimis, mis suurendab oluliselt teise ketta rikke ja teabe täieliku kaotamise tõenäosust. Kuigi seda juhtub harva. Lisaks on RAID 5 leppimise ajal massiiv selle protsessiga peaaegu täielikult hõivatud ja praegused kirjutamis-/lugemistoimingud sooritatakse suurte viivitustega. Kui enamiku tavakasutajate jaoks pole see kriitiline, siis ettevõtete sektoris võivad sellised viivitused kaasa tuua teatud rahalisi kaotusi.
Suures osas lahendatakse ülaltoodud probleem massiivide ehitamisega vastavalt skeemile RAID 6. Nendes struktuurides eraldatakse kontrollsummade salvestusele, mis on samuti tsükliliselt ja ühtlaselt jaotatud erinevatele ketastele, mahuga võrdne mälumaht. kahest kõvakettast. Ühe asemel arvutatakse kaks kontrollsummat, mis garanteerib andmete terviklikkuse juhul, kui massiivi kahel kõvakettal korraga rikete.
RAID 6 eelisteks on kõrge infoturbe tase ja väiksem jõudluse kadu kui RAID 5 puhul andmete taastamise ajal kahjustatud ketta asendamisel.
RAID 6 puuduseks on üldise andmevahetuskiiruse vähenemine umbes 10%, mis on tingitud vajalike kontrollsummade arvutuste arvu suurenemisest, samuti kirjutatava / loetava teabe hulga suurenemisest.
Kombineeritud RAID-tüübid
Lisaks eelpool käsitletud põhitüüpidele kasutatakse laialdaselt nende erinevaid kombinatsioone, mis kompenseerivad lihtsa RAID-i teatud puudusi. Eelkõige on laialt levinud skeemide RAID 10 ja RAID 0+1 kasutamine. Esimesel juhul ühendatakse peegelmassiivide paar RAID 0-ks, teisel juhul ühendatakse kaks RAID 0 massiivi peegliks. Mõlemal juhul lisatakse RAID 1 teabe turvalisusele RAID 0 suurenenud jõudlus.
Tihti kasutatakse olulise info kaitsetaseme tõstmiseks RAID 51 või RAID 61 ehitusskeeme – juba kõrgelt kaitstud massiivide peegeldamine tagab erakordse andmeohutuse mistahes rikete korral. Selliste massiivide rakendamine kodus on aga liigse koondamise tõttu ebaotstarbekas.
Ketaste massiivi ehitamine – teooriast praktikani
Spetsiaalne RAID-kontroller vastutab mis tahes RAID-i loomise ja toimimise haldamise eest. Tavalise arvutikasutaja suureks kergenduseks on enamikus kaasaegsetes emaplaatides need kontrollerid juba kiibistiku lõunasilla tasemel rakendatud. Nii et kõvaketaste massiivi koostamiseks piisab, kui muretsete vajaliku arvu neid ja määrake BIOS-i seadistuse vastavas jaotises soovitud RAID-tüüp. Pärast seda näete süsteemis mitme kõvaketta asemel ainult ühte, mille saab soovi korral jagada osadeks ja loogilisteks draivideks. Pange tähele, et kui kasutate endiselt Windows XP-d, peate installima täiendava draiveri.
Nelja SATA-pordiga väline RAID-kontroller
Pange tähele, et integreeritud kontrollerid on tavaliselt võimelised looma RAID 0, RAID 1 ja nende kombinatsioone. Keerulisemate massiivide loomiseks peate ikkagi ostma eraldi kontrolleri.
Ja lõpuks veel üks nõuanne - RAID-i loomiseks ostke sama suurusega, sama tootja, sama mudeli ja eelistatavalt samast partiist kõvakettad. Siis on need varustatud samade loogikakomplektidega ja nende kõvaketaste massiivi töö on kõige stabiilsem.
Kõik kaasaegsed emaplaadid on varustatud integreeritud RAID-kontrolleriga ning tippmudelitel on isegi mitu integreeritud RAID-kontrollerit. Kui palju integreeritud RAID-kontrollereid kodukasutajad nõuavad, on omaette küsimus. Igal juhul annab kaasaegne emaplaat kasutajale võimaluse luua mitmest kettalt RAID-massiivi. Kuid mitte iga kodukasutaja ei tea, kuidas RAID-massiivi luua, millist massiivi taset valida, ning tal on üldiselt halb ettekujutus RAID-massiivide kasutamise plussidest ja miinustest.
Selles artiklis anname teile kiire juhendi RAID-massiivide loomiseks koduarvutites ja kasutame konkreetset näidet, et näidata, kuidas saate ise RAID-massiivi jõudlust testida.
Loomise ajalugu
Mõiste „RAID massiiv” ilmus esmakordselt 1987. aastal, kui Ameerika teadlased Patterson, Gibson ja Katz California ülikoolist Berkeley oma artiklis „A Case for Redundant Arrays of Odavatele plaatidele, RAID“ kirjeldasid, kuidas sel viisil saate suudab kombineerida mitu odavat kõvaketast üheks loogiliseks seadmeks nii, et tulemuseks on suurenenud süsteemi võimsus ja kiirus ning üksikute ketaste rike ei too kaasa kogu süsteemi riket.
Selle artikli avaldamisest on möödunud rohkem kui 20 aastat, kuid RAID-massiivide koostamise tehnoloogia pole tänapäeval oma tähtsust kaotanud. Ainus, mis on sellest ajast muutunud, on akronüümi RAID dekodeerimine. Fakt on see, et algselt ei ehitatud RAID-massiivid üldse odavatele ketastele, nii et sõna Odav (odav) muudeti sõnaks Independent (sõltumatu), mis oli õigem.
Tööpõhimõte
Seega on RAID sõltumatute ketaste üleliigne massiiv (Redundant Arrays of Independent Discs), millele on usaldatud tõrketaluvuse ja jõudluse parandamise ülesanne. Rikketaluvus saavutatakse koondamise kaudu. See tähendab, et osa kettaruumi mahust eraldatakse teeninduse eesmärgil, muutudes kasutajale kättesaamatuks.
Ketta alamsüsteemi jõudluse tõusu tagab mitme ketta samaaegne töötamine ja selles mõttes, mida rohkem kettaid massiivis (teatud piirini), seda parem.
Massiivis olevaid draive saab jagada kas paralleel- või sõltumatu juurdepääsu abil. Paralleelse juurdepääsu korral jagatakse kettaruum andmete salvestamiseks plokkideks (triipudeks). Samamoodi jagatakse kettale kirjutatav teave samadesse plokkidesse. Kirjutamisel kirjutatakse üksikud plokid erinevatele ketastele ja mitu plokki kirjutatakse korraga erinevatele ketastele, mis toob kaasa kirjutamisoperatsioonide jõudluse suurenemise. Samuti loetakse vajalikku teavet eraldi plokkides korraga mitmelt kettalt, mis aitab samuti kaasa jõudluse kasvule proportsionaalselt massiivi ketaste arvuga.
Tuleb märkida, et paralleeljuurdepääsu mudelit rakendatakse ainult tingimusel, et andmete kirjutamise päringu suurus on suurem kui ploki enda suurus. Vastasel juhul on praktiliselt võimatu mitut plokki paralleelselt kirjutada. Kujutage ette olukorda, kus ühe ploki suurus on 8 KB ja andmete kirjutamise päringu suurus on 64 KB. Sel juhul lõigatakse lähteteave kaheksaks 8 KB suuruseks plokiks. Kui on neljast kettast koosnev massiiv, siis saab korraga kirjutada neli plokki ehk 32 KB. Ilmselgelt on selles näites kirjutamis- ja lugemiskiirus neli korda suurem kui ühe ketta kasutamisel. See kehtib ainult ideaalse olukorra puhul, kuid päringu suurus ei ole alati ploki suuruse ja massiivi ketaste arvu kordne.
Kui salvestatud andmete suurus on väiksem kui ploki suurus, rakendatakse põhimõtteliselt teistsugust mudelit - sõltumatut juurdepääsu. Lisaks saab seda mudelit kasutada ka siis, kui kirjutatavate andmete suurus on suurem kui ühe ploki suurus. Sõltumatu juurdepääsu korral kirjutatakse kõik konkreetse päringu andmed eraldi kettale, see tähendab, et olukord on identne ühe kettaga töötamisega. Sõltumatu juurdepääsu mudeli eeliseks on see, et kui korraga saabub mitu kirjutamis- (lugemis-) taotlust, täidetakse need kõik eraldi ketastel üksteisest sõltumatult. Selline olukord on tüüpiline näiteks serverite puhul.
Vastavalt erinevatele juurdepääsutüüpidele on erinevat tüüpi RAID-massiivid, mida tavaliselt iseloomustavad RAID-tasemed. Lisaks juurdepääsu tüübile erinevad RAID-i tasemed selle poolest, kuidas üleliigset teavet paigutatakse ja moodustatakse. Üleliigset teavet saab paigutada spetsiaalsele kettale või jagada kõikidele ketastele. Selle teabe genereerimiseks on palju viise. Lihtsaim neist on täielik dubleerimine (100-protsendiline liiasus) või peegeldamine. Lisaks kasutatakse veaparanduskoode ja paarsusarvutust.
RAID tasemed
Hetkel on mitmeid RAID tasemeid, mida võib pidada standardiseerituks, need on RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 ja RAID 6.
Kasutatakse ka erinevaid RAID-tasemete kombinatsioone, mis võimaldab kombineerida nende eeliseid. Tavaliselt on see kombinatsioon mingist veakindlast kihist ja nulltasemest, mida kasutatakse jõudluse parandamiseks (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).
Pange tähele, et kõik kaasaegsed RAID-kontrollerid toetavad JBOD (Just a Bench Of Disks) funktsiooni, mis pole mõeldud massiivide loomiseks – see annab võimaluse ühendada üksikud kettad RAID-kontrolleriga.
Tuleb märkida, et koduarvutite emaplaatidele integreeritud RAID-kontrollerid ei toeta kõiki RAID-i tasemeid. Kahe pordiga RAID-kontrollerid toetavad ainult tasemeid 0 ja 1, samas kui suure hulga portidega RAID-kontrollerid (näiteks ICH9R/ICH10R kiibistiku lõunasillaga integreeritud 6-pordiline RAID-kontroller) toetavad ka taset 10 ja 5.
Lisaks, kui rääkida Inteli kiibistikul põhinevatest emaplaatidest, siis rakendavad nad ka Intel Matrix RAID funktsiooni, mis võimaldab luua mitmel kõvakettal korraga mitme tasemega RAID-maatriksit, eraldades igaühele osa kettaruumist. nendest.
RAID 0
RAID-i tase 0 rangelt võttes ei ole üleliigne massiiv ega taga seega andmete salvestamise usaldusväärsust. Sellest hoolimata kasutatakse seda taset aktiivselt juhtudel, kui on vaja tagada ketta alamsüsteemi kõrge jõudlus. RAID-taseme 0 massiivi loomisel jagatakse info plokkideks (mõnikord nimetatakse neid plokke triibudeks), mis kirjutatakse eraldi ketastele ehk luuakse paralleeljuurdepääsuga süsteem (kui muidugi ploki suurus seda võimaldab ). RAID 0 võimaldab mitme draivi samaaegset sisendit/väljundit kasutada kiireimal andmeedastuskiirusel ja kettaruumi kõige tõhusamal kasutamisel, kuna kontrollsummade salvestamiseks pole ruumi vaja. Selle taseme rakendamine on väga lihtne. RAID 0 kasutatakse peamiselt piirkondades, kus on vaja suurte andmemahtude kiiret edastamist.
RAID 1 (peegeldatud ketas)
RAID 1. tase on kahe kettaga massiiv, millel on 100 protsenti liiasus. See tähendab, et andmed on lihtsalt täielikult dubleeritud (peegeldatud), tänu millele saavutatakse väga kõrge usaldusväärsus (ja ka maksumus). Pange tähele, et 1. kihi rakendamine ei nõua ketaste ja andmete eelnevat plokkideks jaotamist. Lihtsamal juhul sisaldavad kaks draivi sama teavet ja on üks loogiline draiv. Kui üks ketas ebaõnnestub, täidab oma funktsioone teine (mis on kasutajale täiesti läbipaistev). Massiivi taastamine toimub lihtsa kopeerimisega. Lisaks kahekordistab see tase teabe lugemise kiirust, kuna seda toimingut saab teha üheaegselt kahelt kettalt. Sellist teabe salvestamise skeemi kasutatakse peamiselt juhtudel, kui andmeturbe hind on palju kõrgem kui salvestussüsteemi juurutamise maksumus.
RAID 5
RAID 5 on tõrkekindel kettamassiv, millel on hajutatud kontrollsummade salvestusruum. Kirjutamisel jagatakse andmevoog baitide tasemel plokkideks (triipudeks) ja kirjutatakse samaaegselt tsüklilises järjekorras kõigile massiivi ketastele.
Oletame, et massiiv sisaldab n kettad ja triibu suurus d. Iga osa kohta n–1 triipude kontrollsumma arvutatakse lk.
Triip d1 salvestatud esimesele plaadile, triip d2- teisel ja nii edasi kuni triibuni d n–1, mis on kirjutatud ( n–1) ketas. Edasi n ketta kirjutamise kontrollsumma p n, ja protsessi korratakse tsükliliselt alates esimesest kettalt, millele triip on kirjutatud d n.
Salvestusprotsess (n–1) triibud ja nende kontrollsumma toodetakse kõigile üheaegselt n kettad.
Kontrollsumma arvutamiseks kasutatakse kirjutatavatel andmeplokkidel bitipõhist XOR-operatsiooni. Jah, kui on n kõvakettad, d- andmeplokk (triip), siis arvutatakse kontrollsumma järgmise valemiga:
p n = d 1 d2 ... d 1-1.
Mis tahes ketta rikke korral saab sellel olevad andmed taastada kontrollandmetest ja tervetele ketastele jäänud andmetest.
Näitena vaatleme neljabitiseid plokke. Oletame, et andmete salvestamiseks ja kontrollsummade kirjutamiseks on ainult viis ketast. Kui on olemas bittide jada 1101 0011 1100 1011, mis on jagatud neljast bitist koosnevateks plokkideks, siis tuleb kontrollsumma arvutamiseks teha järgmine bitipõhine toiming:
1101 0011 1100 1011 = 1001.
Seega on kettale 5 kirjutatud kontrollsumma 1001.
Kui üks ketastest, näiteks neljas, ebaõnnestub, siis plokk d4= 1100 on loetamatu. Selle väärtust saab aga hõlpsasti taastada kontrollsummast ja ülejäänud plokkide väärtustest, kasutades sama XOR-toimingut:
d4 = d1 d2d4lk 5 .
Meie näites saame:
d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.
RAID 5 puhul on kõik massiivi kettad ühesuurused, kuid kirjutamiseks saadaoleva ketta alamsüsteemi kogumaht väheneb täpselt ühe ketta võrra. Näiteks kui viis ketast on 100 GB, siis massiivi tegelik suurus on 400 GB, kuna paarsusteabe jaoks on eraldatud 100 GB.
RAID 5 saab ehitada kolmele või enamale kõvakettale. Kui massiivi kõvaketaste arv suureneb, väheneb liiasus.
RAID 5-l on sõltumatu juurdepääsuarhitektuur, mis võimaldab korraga mitut lugemist või kirjutamist.
RAID 10
RAID 10 on kombinatsioon tasemetest 0 ja 1. Selle taseme miinimumnõue on neli draivi. Neljast draivist koosnevas massiivis RAID 10 kombineeritakse need paarikaupa massiivideks tasemega 0 ja mõlemad massiivid liidetakse loogiliste draividena 1. taseme massiiviks. Võimalik on ka teine lähenemine: algselt kombineeritakse kettad peegeldatud tasemele. 1 massiivid ja seejärel nendel massiividel põhinevad loogilised kettad - 0-taseme massiivini.
Intel Matrix RAID
Vaatlusaluseid 5. ja 1. taseme RAID-massiive kasutatakse kodus harva, mis on peamiselt tingitud selliste lahenduste kõrgest maksumusest. Koduarvutite puhul kasutatakse enamasti 0-taseme massiivi kahel kettal. Nagu me juba märkisime, ei paku RAID-i tase 0 salvestusturvalisust ja seetõttu seisavad lõppkasutajad valiku ees: luua kiire, kuid mitte töökindel RAID-taseme 0 massiiv või kahekordistades kettaruumi maksumust - RAID- a 1. taseme massiiv, mis tagab andmete salvestamise töökindluse, kuid ei anna märkimisväärset jõudluse kasvu.
Selle keerulise probleemi lahendamiseks on Intel välja töötanud Intel Matrix Storage Technology, mis ühendab Tier 0 ja Tier 1 massiivide eelised vaid kahel füüsilisel draivil. Ja rõhutamaks, et antud juhul ei räägita mitte ainult RAID-massiivist, vaid massiivist, mis ühendab endas nii füüsilisi kui ka loogilisi kettaid, kasutatakse tehnoloogia nimetuses sõna “massiivi” asemel sõna “maatriks”. ”.
Niisiis, mis on Intel Matrix Storage Technologyl põhinev kahe kettaga RAID-maatriks? Põhiidee seisneb selles, et kui süsteemil on mitu kõvaketast ja Intel Matrix Storage Technologyt toetava Inteli kiibistikuga emaplaat, on võimalik kettaruumi jagada mitmeks osaks, millest igaüks toimib eraldi RAID-massiivina.
Vaatleme lihtsat näidet kahest 120 GB kettast koosnevast RAID-massiivist. Iga ketta saab jagada kaheks loogiliseks kettaks, näiteks 40 ja 80 GB. Järgmisena saab kaks sama suurusega loogilist draivi (näiteks 40 GB kumbki) ühendada RAID 1. taseme maatriksiks ja ülejäänud loogilised kettad RAID 0. taseme maatriksiks.
Põhimõtteliselt on kahte füüsilist ketast kasutades võimalik luua ka ainult üks või kaks 0-taseme RAID-maatriksit, kuid ainult 1. taseme maatriksit pole võimalik saada. See tähendab, et kui süsteemil on ainult kaks ketast, võimaldab Intel Matrix Storage tehnoloogia luua järgmist tüüpi RAID-maatriksiid:
- üks 0-taseme maatriks;
- kaks 0-taseme maatriksit;
- 0. taseme maatriks ja 1. taseme maatriks.
Kui süsteemi on installitud kolm kõvaketast, saab luua järgmist tüüpi RAID-maatriksiid:
- üks 0-taseme maatriks;
- üks 5. taseme maatriks;
- kaks 0-taseme maatriksit;
- kaks 5. taseme maatriksit;
- 0. taseme maatriks ja 5. taseme maatriks.
Kui süsteemi on paigaldatud neli kõvaketast, siis on lisaks võimalik luua 10. taseme RAID-maatriks, samuti 10. taseme ja 0. või 5. taseme kombinatsioonid.
Teooriast praktikasse
Kui rääkida koduarvutitest, siis kõige populaarsemad ja populaarsemad on RAID-massiivid tasemega 0 ja 1. Kolmest või enamast kettast koosnevate RAID-massiivide kasutamine koduarvutites on pigem erand reeglist. See on tingitud asjaolust, et ühelt poolt tõuseb RAID-massiivide maksumus võrdeliselt sellega kaasas olevate ketaste arvuga ja teisest küljest on koduarvutite puhul kettamassiivi mahutavus ülimalt oluline. , mitte selle jõudlust ja töökindlust.
Seetõttu käsitleme edaspidi 0 ja 1 taseme RAID-massiive, mis põhinevad ainult kahel kettal. Meie uuringu eesmärk on võrrelda mitmel integreeritud RAID-kontrolleril põhinevate RAID 0 ja 1 massiivide jõudlust ja funktsionaalsust, samuti uurida RAID massiivi kiirusnäitajate sõltuvust triibu suurusest.
Fakt on see, et kuigi teoreetiliselt peaks RAID 0 massiivi kasutamisel lugemis- ja kirjutamiskiirus kahekordistuma, on praktikas kiirusomaduste kasv märksa tagasihoidlikum ja erinevate RAID-kontrollerite puhul erinev. Sama kehtib ka RAID 1. taseme massiivi kohta: hoolimata sellest, et teoorias peaks lugemiskiirus kahekordistuma, ei ole praktikas kõik nii sujuv.
RAID-kontrollerite võrdleva testimise jaoks kasutasime emaplaati Gigabyte GA-EX58A-UD7. See plaat põhineb ICH10R lõunasillaga Intel X58 Express kiibil, millel on integreeritud kuue pordiga SATA II RAID-kontroller, mis toetab Intel Matrix RAID funktsiooniga RAID tasemeid 0, 1, 10 ja 5. Lisaks on Gigabyte SATA2 RAID-kontroller integreeritud Gigabyte GA-EX58A-UD7 plaadile, mille põhjal on realiseeritud kaks SATA II porti koos võimalusega korraldada 0, 1 ja JBOD taseme RAID-massiivid.
GA-EX58A-UD7 plaat integreerib ka Marvell 9128 SATA III kontrolleri, mille põhjal on realiseeritud kaks SATA III porti, mis on võimelised korraldama 0, 1 ja JBOD taseme RAID massiive.
Seega on Gigabyte GA-EX58A-UD7 plaadil kolm eraldiseisvat RAID-kontrollerit, mille alusel saab luua 0 ja 1 taseme RAID-massiivid ning neid omavahel võrrelda. Tuletame meelde, et SATA III standard ühildub tagasiulatuvalt SATA II standardiga, nii et SATA III draive toetava Marvell 9128 kontrolleri põhjal saate RAID-massiivid luua ka SATA II draive kasutades.
Testistendil oli järgmine konfiguratsioon:
- protsessor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
- emaplaat - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
- BIOS-i versioon - F2a;
- kõvakettad - kaks Western Digital WD1002FBYS draivi, üks Western Digital WD3200AAKS draiv;
- integreeritud RAID-kontrollerid:
- ICH10R,
- GIGABYTE SATA2,
- Marvell 9128;
- mälu - DDR3-1066;
- mälu suurus - 3 GB (kolm moodulit, igaüks 1024 MB);
- mälu töörežiim - DDR3-1333, kolme kanaliga töörežiim;
- videokaart - Gigabyte GeForce GTS295;
- toiteallikas - Tagan 1300W.
Testimine viidi läbi operatsioonisüsteemi Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bitine) all. Operatsioonisüsteem paigaldati Western Digital WD3200AAKS kettale, mis ühendati ICH10R lõunasillaga integreeritud SATA II kontrolleri porti. RAID massiiv pandi kokku kahele SATA II liidesega WD1002FBYS kettale.
Loodud RAID-massiivide kiirusomaduste mõõtmiseks kasutasime utiliiti IOmeter, mis on tööstusstandard kettasüsteemide jõudluse mõõtmiseks.
IOmeteri utiliit
Kuna mõtlesime selle artikli välja omamoodi kasutusjuhendina RAID-massiivide loomiseks ja testimiseks, oleks loogiline alustada utiliidi IOmeter (Input / Output meter) kirjeldusega, mis, nagu me juba märkisime, on omamoodi tööstusstandard kettasüsteemide jõudluse mõõtmiseks. See utiliit on tasuta ja selle saab alla laadida aadressilt http://www.iometer.org.
IOmeteri utiliit on sünteetiline test ja võimaldab teil töötada kõvaketastega, mis pole loogilisteks partitsioonideks jaotatud, nii et saate katsetada draive sõltumata failistruktuurist ja vähendada operatsioonisüsteemi mõju nullini.
Testimisel on võimalik luua konkreetne ligipääsumudel ehk "muster", mis võimaldab määrata konkreetsete toimingute jõudlust kõvaketta poolt. Konkreetse juurdepääsumudeli loomisel on lubatud muuta järgmisi parameetreid:
- andmeedastusnõude suurus;
- juhuslik/järjestikune jaotus (%);
- lugemise/kirjutamise operatsioonide jaotus (%);
- paralleelselt töötavate üksikute I/O operatsioonide arv.
IOmeteri utiliit ei vaja arvutisse installimist ja koosneb kahest osast: IOmeter ise ja Dynamo.
IOmeter on programmi juhtosa, millel on graafiline kasutajaliides, mis võimaldab teha kõik vajalikud seadistused. Dynamo on koormuse generaator, millel pole liidest. Iga kord, kui käivitate faili IOmeter.exe, käivitub automaatselt ka Dynamo.exe laadimisgeneraator.
IOmeteri programmiga töötamise alustamiseks käivitage lihtsalt fail IOmeter.exe. See avab IOmeter programmi peaakna (joonis 1).
Riis. 1. IOmeter programmi peaaken
Tuleb märkida, et IOmeteri utiliit võimaldab testida mitte ainult kohalikke kettasüsteeme (DAS), vaid ka võrgudraive (NAS). Näiteks saab seda kasutada serveri ketta alamsüsteemi (failiserveri) jõudluse testimiseks mitme võrgukliendi abil. Seetõttu viitavad mõned IOmeteri utiliidi akna vahekaardid ja tööriistad konkreetselt programmi võrgusätetele. On selge, et ketaste ja RAID-massiivide testimisel me neid programmi funktsioone ei vaja ja seetõttu ei selgita me kõigi vahekaartide ja tööriistade eesmärki.
Seega, kui käivitate programmi IOmeter, kuvatakse peaakna vasakus servas (Topoloogia aknas) kõigi töötavate koormuse generaatorite (Dünamo eksemplarid) puustruktuur. Iga töötavat Dynamo koormusgeneraatori eksemplari nimetatakse halduriks. Lisaks on IOmeter programm mitme lõimega ja Dynamo koormusgeneraatori eksemplari iga üksikut lõime nimetatakse töötajaks. Töötavate töötajate arv vastab alati loogilise protsessori tuumade arvule.
Meie näites on ainult üks neljatuumalise protsessoriga arvuti, mis toetab Hyper-Threadingi tehnoloogiat, seega käivitatakse ainult üks haldur (üks Dynamo eksemplar) ja kaheksa (loogilise protsessori tuumade arvu järgi) töötajat.
Tegelikult pole selles aknas ketaste testimiseks vaja midagi muuta ega lisada.
Kui tõstate hiirega Dynamo töötavate eksemplaride puustruktuuris esile arvuti nime, siis aknas sihtmärk sakk ketta sihtmärk kuvatakse kõik arvutisse installitud kettad, kettamassiivid ja muud draivid (sh võrgudraivid). Need on draivid, millega IOmeter programm saab töötada. Kandjaid saab märgistada kollase või sinisega. Kollane tähistab loogilisi meediumisektsioone ja sinine füüsilisi seadmeid, millel pole loogilisi sektsioone. Loogiline partitsioon võib olla läbi kriipsutatud või mitte. Fakt on see, et selleks, et programm töötaks loogilise partitsiooniga, tuleb see kõigepealt ette valmistada, luues sellele spetsiaalse faili, mis on võrdne kogu loogilise partitsiooni mahuga. Kui loogiline partitsioon on läbi kriipsutatud, tähendab see, et partitsioon pole veel testimiseks ette valmistatud (seda valmistatakse testimise esimeses etapis automaatselt ette), kuid kui partitsioon pole läbi kriipsutatud, tähendab see, et fail on loogilises partitsioonis juba loodud, testimiseks täiesti valmis .
Pange tähele, et hoolimata loogiliste partitsioonidega töötamise toetatud võimalusest on optimaalne testida kettaid, mis pole loogilisteks partitsioonideks jagatud. Ketta loogilise partitsiooni saate kustutada väga lihtsalt - lisandmooduli kaudu Kettahaldus. Sellele juurdepääsuks paremklõpsake ikoonil. arvuti töölaual ja avanevas menüüs valige üksus Halda. Avanenud aknas arvutihaldus valige vasakul küljel Säilitamine, ja selles - Kettahaldus. Pärast seda akna paremal küljel arvutihaldus kuvatakse kõik ühendatud draivid. Paremklõpsates soovitud kettal ja valides avanevast menüüst üksuse Kustuta köide..., saate füüsilise ketta loogilise partitsiooni kustutada. Tuletage meelde, et kui kustutate kettalt loogilise partitsiooni, kustutatakse kogu sellel olev teave ilma taastamise võimaluseta.
Üldiselt saate IOmeteri utiliidi abil testida ainult tühje kettaid või kettamassiive. See tähendab, et te ei saa testida ketast või kettamassiivi, millele operatsioonisüsteem on installitud.
Niisiis, tagasi IOmeteri utiliidi kirjelduse juurde. Aknas sihtmärk sakk ketta sihtmärk peate valima ketta (või kettamassiivi), mida testitakse. Järgmisena peate avama vahekaardi Juurdepääsu spetsifikatsioonid(joonis 2), mille põhjal on võimalik määrata katsestsenaarium.
Riis. 2. Juurdepääs IOmeteri utiliidi vahekaardile Spetsifikatsioonid
Aknas Globaalse juurdepääsu spetsifikatsioonid seal on nimekiri eelmääratletud testskriptidest, mida saab allalaadimishaldurile määrata. Kuid me ei vaja neid skripte, seega saab neid kõiki valida ja kustutada (selle jaoks on nupp). Kustuta). Pärast seda klõpsake nuppu Uus uue testskripti loomiseks. Avanenud aknas Redigeeri juurdepääsu spetsifikatsiooni saate määratleda ketta või RAID-i alglaadimise stsenaariumi.
Oletame, et tahame välja selgitada järjestikuse (lineaarse) lugemise ja kirjutamise kiiruse sõltuvuse andmeedastuspäringu ploki suurusest. Selleks peame genereerima laadimisskriptide jada järjestikuses lugemisrežiimis erinevate plokkide suurustega ja seejärel laadima skriptide jada järjestikuses kirjutamisrežiimis erinevate plokisuurustega. Tavaliselt valitakse ploki suurused seeriatena, mille iga liige on eelmisest kaks korda suurem ja selle seeria esimene liige on 512 baiti. See tähendab, et plokkide suurused on järgmised: 512 baiti, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Järjestikuste operatsioonide puhul pole mõtet ploki suurust teha suuremaks kui 1 MB, sest nii suurte andmeploki suuruste puhul järjestikuste toimingute kiirus ei muutu.
Niisiis, loome järjestikuse lugemise laadimisskripti 512-baidise ploki jaoks.
Põllul Nimi aken Redigeeri juurdepääsu spetsifikatsiooni sisestage allalaaditava skripti nimi. Näiteks Sequential_Read_512. Edasi põllule Ülekandetaotluse suurus määrake andmeploki suuruseks 512 baiti. Liugur Protsent juhuslik/järjestikune jaotus(protsentuaalne suhe järjestikuste ja selektiivsete operatsioonide vahel) nihutame täielikult vasakule, nii et kõik meie toimingud on ainult järjestikused. Noh, liugur , mis määrab lugemis- ja kirjutamistoimingute vahelise protsendi, nihutame täielikult paremale, nii et kõik meie toimingud on kirjutuskaitstud. Muud aknas olevad valikud Redigeeri juurdepääsu spetsifikatsiooni pole vaja muuta (joonis 3).
Riis. 3. Juurdepääsu spetsifikatsiooni muutmise aken järjestikuse lugemise laadimisskripti loomiseks
andmeploki suurusega 512 baiti
Klõpsake nuppu Okei, ja aknas kuvatakse esimene meie loodud skript Globaalse juurdepääsu spetsifikatsioonid sakk Juurdepääsu spetsifikatsioonid IOmeteri utiliidid.
Samamoodi tuleb luua skriptid ülejäänud andmeplokkide jaoks, kuid töö hõlbustamiseks on lihtsam mitte iga kord skripti luua nupule klõpsates Uus, ja pärast viimati loodud skripti valimist vajutage nuppu Redigeeri Kopeeri(redigeeri koopiat). Pärast seda avaneb aken uuesti. Redigeeri juurdepääsu spetsifikatsiooni meie viimase loodud skripti sätetega. Selles piisab, kui muuta ainult ploki nime ja suurust. Olles teinud sarnase protseduuri kõigi teiste plokisuuruste jaoks, võite hakata genereerima skripte järjestikuse salvestamise jaoks, mida tehakse täpselt samamoodi, ainult et liugur Lugemise/kirjutamise protsent, mis määrab lugemis- ja kirjutamisoperatsioonide protsentuaalse suhte, tuleb nihutada täiesti vasakule.
Samamoodi saate luua skripte valikuliseks kirjutamiseks ja lugemiseks.
Kui kõik skriptid on valmis, tuleb need määrata alglaadimishaldurile, st näidata, milliste skriptidega see töötab Dünamo.
Selleks kontrollime veel kord, et aknas topoloogia arvuti nimi on esile tõstetud (st kohaliku arvuti laadimishaldur), mitte eraldi töötaja. See tagab, et laadimisstsenaariumid määratakse kõigile töötajatele korraga. Järgmine aknas Globaalse juurdepääsu spetsifikatsioonid valige kõik meie loodud laadimisstsenaariumid ja vajutage nuppu Lisama. Kõik valitud laadimisstsenaariumid lisatakse aknasse (joonis 4).
Riis. 4. Loodud laadimisstsenaariumide määramine koormushaldurile
Pärast seda peate minema vahekaardile Testi seadistus(joonis 5), kus saate määrata iga meie loodud skripti täitmise aja. Selleks rühm jooksuaeg määrake laadimisstsenaariumi täitmise aeg. Piisab, kui määrata aeg 3 minutiks.
Riis. 5. Laadimisstsenaariumi täitmisaja määramine
Lisaks põllul testi kirjeldus peate määrama kogu testi nime. Põhimõtteliselt on sellel vahekaardil palju muid seadeid, kuid meie ülesannete jaoks pole neid vaja.
Pärast kõigi vajalike seadistuste tegemist on soovitatav loodud test salvestada, klõpsates tööriistaribal disketi kujutisega nuppu. Test salvestatakse *.icf laiendiga. Seejärel saate loodud laadimisskripti kasutada, käivitades mitte faili IOmeter.exe, vaid salvestatud faili laiendiga *.icf.
Nüüd saate jätkata otse testimisega, klõpsates lipu kujutisega nuppu. Teil palutakse anda testitulemuste failile nimi ja valida selle asukoht. Testi tulemused salvestatakse CSV-faili, mida on seejärel lihtne Excelisse eksportida ja esimesse veergu filtri seadmisega valida koos testitulemustega soovitud andmed.
Testimise ajal saab vahetulemusi jälgida vahekaardil tulemuse kuvamine ja saate vahekaardil määrata, millise laadimisstsenaariumi alla need kuuluvad Juurdepääsu spetsifikatsioonid. Aknas Määratud juurdepääsu spetsifikatsioon töötavat skripti näidatakse rohelisena, lõpetatud skripte punasega ja veel käivitamata skripte sinisega.
Niisiis oleme käsitlenud IOmeteri utiliidiga töötamise põhitehnikaid, mida on vaja üksikute ketaste või RAID-massiivide testimiseks. Pange tähele, et me pole rääkinud kõigist IOmeteri utiliidi funktsioonidest, kuid kõigi selle funktsioonide kirjeldus ei kuulu selle artikli ulatusse.
RAID-massiivi loomine GIGABYTE SATA2 kontrolleril
Niisiis alustame kahe kettaga RAID-massiivi loomist, kasutades plaadile integreeritud GIGABYTE SATA2 RAID-kontrollerit. Gigabyte ise muidugi kiipe ei tooda ja seetõttu on GIGABYTE SATA2 kiibi alla peidetud mõne teise firma ümbermärgistatud kiip. Nagu näete draiveri INF-failist, on see JMicroni JMB36x seeria kontroller.
Juurdepääs kontrolleri sätete menüüle on võimalik süsteemi alglaadimise etapis, mille jaoks peate vajutama klahvikombinatsiooni Ctrl + G, kui ekraanile ilmub vastav kiri. Loomulikult peate kõigepealt BIOS-i sätetes määrama kahe GIGABYTE SATA2 kontrolleriga seotud SATA-pordi töörežiimi RAID-ina (muidu pole juurdepääs RAID-massiivi konfiguraatori menüüle).
GIGABYTE SATA2 RAID-kontrolleri seadistusmenüü on üsna lihtne. Nagu me juba märkisime, on kontroller kahe pordiga ja võimaldab teil luua 0 või 1 taseme RAID-massiivid. Kontrolleri sätete menüü kaudu saate RAID-massiivi eemaldada või luua. RAID-massiivi loomisel on võimalik määrata selle nimi, valida massiivi tase (0 või 1), määrata RAID 0 triibu suurus (128, 84, 32, 16, 8 või 4K) ning määrata ka suurus massiivist.
Kui massiiv on loodud, pole seda enam võimalik muuta. See tähendab, et te ei saa hiljem muuta loodud massiivi, näiteks selle taset või triibu suurust. Selleks peate esmalt massiivi kustutama (andmekaoga) ja seejärel uuesti looma. Tegelikult pole see GIGABYTE SATA2 kontrolleri ainulaadne. Loodud RAID-massiivide parameetrite muutmise võimatus on kõigi kontrollerite tunnusjoon, mis tuleneb RAID-massiivi juurutamise põhimõttest.
Kui GIGABYTE SATA2 kontrolleripõhine massiiv on loodud, saab selle kohta praegust teavet vaadata utiliidi GIGABYTE RAID Configurer abil, mis installitakse automaatselt koos draiveriga.
Marvell 9128 kontrolleril põhineva RAID-massiivi loomine
Marvell 9128 RAID-kontrolleri konfigureerimine on võimalik ainult Gigabyte GA-EX58A-UD7 plaadi BIOS-i sätete kaudu. Üldiselt tuleb öelda, et Marvell 9128 kontrolleri konfiguraatori menüü on mõnevõrra toores ja võib kogenematuid kasutajaid eksitada. Nendest pisivigadest räägime aga veidi hiljem, kuid praegu käsitleme Marvell 9128 kontrolleri põhifunktsioone.
Ehkki see kontroller toetab SATA III draive, ühildub see täielikult ka SATA II draividega.
Marvell 9128 kontroller võimaldab teil luua kahe ketta põhjal RAID-massiivi tasemetega 0 ja 1. 0-taseme massiivi jaoks saate määrata triibu suuruseks 32 või 64 KB, samuti saate määrata massiivi nime. Lisaks on selline valik nagu Gigabyte Rounding, mis vajab selgitust. Vaatamata nimele, mis on kooskõlas tootja nimega, pole Gigabyte Rounding funktsioonil sellega mingit pistmist. Lisaks pole sellel midagi pistmist RAID-taseme 0 massiiviga, kuigi selle saab kontrolleri sätetes spetsiaalselt selle taseme massiivi jaoks määratleda. Tegelikult on see esimene nendest Marvell 9128 kontrolleri konfiguraatori puudustest, mida me mainisime. Gigabaidi ümardamise funktsioon on määratletud ainult RAID 1. taseme jaoks. See võimaldab RAID 1. taseme massiivi loomiseks kasutada kahte veidi erineva võimsusega draivi (näiteks erinevate tootjate või mudelite puhul). Gigabyte Rounding funktsioon määrab lihtsalt kahe ketta suuruse erinevuse, mida kasutatakse RAID-taseme 1 massiivi loomiseks. Marvell 9128 kontrolleris võimaldab Gigabyte Rounding funktsioon määrata ketta suuruste erinevuseks 1 või 10 GB.
Marvell 9128 kontrolleri konfiguraatori puuduseks on ka see, et RAID 1. taseme massiivi loomisel on kasutajal võimalus valida triibu suurus (32 või 64 KB). Kuid RAID 1. taseme massiivi puhul pole triibu mõistet üldse määratletud.
RAID-massiivi loomine ICH10R-i integreeritud kontrolleri põhjal
ICH10R lõunasillaga integreeritud RAID-kontroller on kõige levinum. Nagu juba märgitud, on see RAID-kontroller 6-pordiline ja toetab mitte ainult RAID 0 ja RAID 1 massiivide loomist, vaid ka RAID 5 ja RAID 10.
Juurdepääs kontrolleri sätete menüüle on võimalik süsteemi alglaadimise etapis, mille jaoks peate vajutama klahvikombinatsiooni Ctrl + I, kui ekraanile ilmub vastav kiri. Loomulikult peate esmalt määrama BIOS-i sätetes selle kontrolleri töörežiimi kui RAID (vastasel juhul on juurdepääs RAID-massiivi konfiguraatori menüüle võimatu).
RAID-kontrolleri häälestusmenüü on üsna lihtne. Kontrolleri sätete menüü kaudu saate RAID-massiivi kustutada või luua. RAID-massiivi loomisel saate määrata selle nime, valida massiivi taseme (0, 1, 5 või 10), määrata RAID 0 triibu suuruse (128, 84, 32, 16, 8 või 4K) ja määrake massiivi suurus.
RAID-i jõudluse võrdlus
RAID-massiivide testimiseks IOmeteri utiliidi abil lõime järjestikuse lugemise, järjestikuse kirjutamise, valikulise lugemise ja valikulise kirjutamise laadimise stsenaariumi. Andmeplokkide suurused igas laadimisstsenaariumis olid järgmised: 512 baiti, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.
Igale RAID-kontrollerile loodi kõigi lubatud triipude suurustega massiiv RAID 0 ja massiiv RAID 1. Lisaks testisime RAID-massiivi kasutamisest saadava jõudluse kasvu hindamiseks ka ühte ketast. igal RAID-kontrolleril.
Niisiis, pöördume meie testimise tulemuste poole.
GIGABYTE SATA2 kontroller
Kõigepealt vaatame GIGABYTE SATA2 kontrolleril põhinevate RAID-massiivide testimise tulemusi (joonis 6-13). Üldiselt osutus kontroller sõna otseses mõttes salapäraseks ja selle jõudlus valmistas lihtsalt pettumuse.
|
|
Riis. 6. Kiirus ühtlane |
Riis. 7. Kiirus ühtlane |
|
|
Riis. 12. Järjestikune kiirus |
Riis. 13. Kiirus järjestikune |
Vaadates ühe draivi (ilma RAID-i) jõudlust, on maksimaalne järjestikuse lugemise kiirus 102 MB/s ja maksimaalne järjestikuse kirjutamise kiirus 107 MB/s.
128 KB triibuga RAID 0 massiivi loomisel tõuseb maksimaalne järjestikuse lugemise ja kirjutamise kiirus 125 MB / s-ni, see tähendab umbes 22% -ni.
Kui triibu suurus on 64, 32 või 16 KB, on maksimaalne järjestikuse lugemise kiirus 130 MB/s ja maksimaalne järjestikuse kirjutamise kiirus 141 MB/s. See tähendab, et määratud ribasuuruste korral suureneb maksimaalne järjestikune lugemiskiirus 27% ja maksimaalne järjestikune kirjutamiskiirus - 31%.
Tegelikult ei piisa sellest 0-taseme massiivi jaoks ja ma tahaksin, et järjestikuste toimingute maksimaalne kiirus oleks suurem.
Kui riba suurus on 8 KB, jääb järjestikuste toimingute (lugemine ja kirjutamine) maksimaalne kiirus ligikaudu samaks kui 64, 32 või 16 KB triibu puhul, kuid selektiivsel lugemisel on ilmseid probleeme. Andmeploki suuruse suurenemisel kuni 128 KB-ni suureneb valikuline lugemiskiirus (nagu see peaks olema) võrdeliselt andmeploki suurusega. Kui andmeploki suurus on üle 128 KB, langeb selektiivne lugemiskiirus peaaegu nullini (umbes 0,1 MB / s).
Kui riba suurus on 4 KB, ei lange mitte ainult valikulise lugemise kiirus, kui ploki suurus on suurem kui 128 KB, vaid ka järjestikuse lugemise kiirus ploki suurusega üle 16 KB.
RAID 1 massiivi kasutamine GIGABYTE SATA2 kontrolleril ei muuda (võrreldes ühe draiviga) järjestikuse lugemise kiirust, kuid maksimaalne järjestikuse kirjutamise kiirus langeb 75 MB/s-ni. Tuletage meelde, et RAID 1 massiivi puhul peaks lugemiskiirus suurenema ja kirjutamiskiirus ei tohiks väheneda võrreldes ühe ketta lugemis- ja kirjutamiskiirusega.
GIGABYTE SATA2 kontrolleri testitulemuste põhjal saab teha ainult ühe järelduse. Selle kontrolleri kasutamine RAID 0 ja RAID 1 massiivide loomiseks on mõttekas ainult siis, kui kõik teised RAID-kontrollerid (Marvell 9128, ICH10R) on juba lubatud. Kuigi sellist olukorda on üsna raske ette kujutada.
Kontroller Marvell 9128
Marvell 9128 kontroller näitas GIGABYTE SATA2 kontrolleriga võrreldes palju kiiremat jõudlust (joonis 14-17). Tegelikult ilmnevad erinevused isegi siis, kui kontroller töötab ühe kettaga. Kui GIGABYTE SATA2 kontrolleri maksimaalne järjestikune lugemiskiirus on 102 MB/s ja see saavutatakse andmeploki suurusega 128 KB, siis Marvell 9128 kontrolleri puhul on maksimaalne järjestikune lugemiskiirus 107 MB/s ja see saavutatakse andmeplokiga. suurus 16 KB.
|
|
Riis. 18. Jadakiirus Kui me räägime ICH10R kontrolleri RAID 0 massiivist, siis maksimaalne järjestikune lugemis- ja kirjutamiskiirus ei sõltu riba suurusest ja on 212 MB / s. Triibu suurusest sõltub ainult andmeploki suurus, mille juures saavutatakse järjestikuse lugemise ja kirjutamise kiiruse maksimaalne väärtus. Nagu testi tulemused näitavad, on ICH10R kontrolleril põhineva RAID 0 puhul optimaalne kasutada 64 KB triipu. Sel juhul saavutatakse maksimaalne järjestikune lugemis- ja kirjutamiskiirus vaid 16 KB suuruse andmeplokiga. Seega kokkuvõttes rõhutame veel kord, et ICH10R-i sisseehitatud RAID-kontroller ületab jõudluse poolest oluliselt kõiki teisi integreeritud RAID-kontrollereid. Ja arvestades, et sellel on ka rohkem funktsioone, on optimaalne kasutada seda konkreetset kontrollerit ja lihtsalt unustada kõigi teiste olemasolu (muidugi juhul, kui süsteemis ei kasutata SATA III draive). |
Taotluse esitamine
RAID-massiivide kirjeldus ( , )
Kirjeldus RAID 0
Suure jõudlusega kettamassiivi ilma tõrketaluvuseta
Triibuline kettamassiivi ilma tõrketaluvuseta
RAID 0 on kõigist RAID-idest kiireim ja kõige vähem turvaline. Andmed jagatakse plokkideks proportsionaalselt ketaste arvuga, mille tulemuseks on suurem läbilaskevõime. Selle struktuuri kõrge jõudluse tagab paralleelkirjutamine ja üleliigse kopeerimise puudumine. Massiivi mis tahes draivi rike põhjustab kõigi andmete kadumise. Seda taset nimetatakse triibutuseks.
Eelised:
- · kõrgeim tootlikkus rakendustele, mis nõuavad sisend/väljundpäringute ja mahukate andmete intensiivset töötlemist;
- rakendamise lihtsus;
- madal hind mahuühiku kohta.
Puudused:
- mittetõrkekindel lahendus;
- · Ühe ketta rike põhjustab massiivi kõigi andmete kadumise.
RAID 1 kirjeldus
Dubleerimise või peegeldamisega kettamassiivi
Kahepoolne printimine ja peegeldamine
RAID 1 – peegeldamine – kahe ketta peegelpilt. Selle massiivi struktuuri liiasus tagab selle kõrge tõrketaluvuse. Massiivi iseloomustab kõrge hind ja madal jõudlus.
Eelised:
- rakendamise lihtsus;
- massiivi taastamise lihtsus tõrke korral (kopeerimine);
- piisavalt kõrge jõudlus suure taotluse intensiivsusega rakenduste jaoks.
Puudused:
- kõrge mahuühiku maksumus - 100% koondamine;
- madal andmeedastuskiirus.
RAID 2 kirjeldus
Hamming-koodi kasutav tõrketaluv kettamassiv
Hammingi kood ECC
RAID 2 kasutab Hamming Code ECC-d. Koodid võimaldavad teil parandada üksikuid ja tuvastada topeltvigu.
Eelised:
- kiire veaparandus ("lennult");
- · väga kiire suurte mahtude andmeedastus;
- · ketaste arvu suurenemisega vähenevad üldkulud;
- üsna lihtne teostus.
Puudused:
- kõrge hind väikese arvu ketaste puhul;
- väike päringute töötlemise kiirus (ei sobi tehingutele orienteeritud süsteemidele).
RAID 3 kirjeldus
Veakindel massiiv paralleelse andmeedastuse ja paarsusega
Pariteediga paralleelsed edastuskettad
RAID 3 - andmed salvestatakse triibutamise põhimõttel baitide tasemel kontrollsummaga (CS) ühel kettal. Massiivil ei ole teatud liiasuse probleemi nagu RAID 2 puhul. RAID 2-s kasutatavaid kontrollsumma kettaid on vaja valesti laadimise tuvastamiseks. Kuid enamik kaasaegseid kontrollereid suudavad tuvastada ketta rikke, kasutades selleks spetsiaalseid signaale või kettale kirjutatud ja juhuslike tõrgete parandamiseks kasutatava teabe täiendavat kodeerimist.
Eelised:
- väga kõrge andmeedastuskiirus;
- Ketta rike mõjutab massiivi kiirust vähe;
- madalad üldkulud koondamise rakendamiseks.
Puudused:
- keeruline rakendamine;
- madal jõudlus suure intensiivsusega väikese mahuga andmete päringute korral.
Kõvakettad mängivad arvutis olulist rolli. Neisse salvestatakse mitmesugust kasutajateavet, käivitatakse neist OS jne. Kõvakettad ei kesta igavesti ja neil on teatud ohutusvaru. Ja ka igal kõvakettal on oma eripärad.
Tõenäoliselt olete kunagi kuulnud, et tavalistest kõvaketastest saab teha niinimetatud raid massiive. See on vajalik nii draivide jõudluse parandamiseks kui ka teabe salvestamise usaldusväärsuse tagamiseks. Lisaks võivad sellistel massiividel olla oma numbrid (0, 1, 2, 3, 4 jne). Selles artiklis räägime teile RAID-massiividest.
RAID on kõvaketaste või kettamassiivi kogum. Nagu me juba ütlesime, tagab selline massiiv andmete salvestamise usaldusväärsuse ning suurendab ka teabe lugemise või kirjutamise kiirust. On erinevaid RAID-i konfiguratsioone, mis on tähistatud numbritega 1, 2, 3, 4 jne. ja erinevad nende ülesannete poolest. Kasutades selliseid massiive konfiguratsiooniga 0, parandate jõudlust oluliselt. Üks RAID-massiv tagab teie andmete täieliku ohutuse, sest kui üks draividest peaks rikki minema, asub teave teisel kõvakettal.
Tegelikult, RAID massiiv on 2 või n-s arv kõvakettaid, mis on ühendatud emaplaadiga, mis toetab reidide loomise võimalust. Programmiliselt saate valida raid konfiguratsiooni, st määrata, kuidas need samad kettad peaksid töötama. Selleks peate määrama BIOS-is sätted.
Massiivi paigaldamiseks vajame raidtehnoloogiat toetavat emaplaati, 2 identset (igas mõttes täiesti) kõvaketast, mille ühendame emaplaadiga. BIOS-is peate parameetri määrama SATA konfiguratsioon: RAID. Kui arvuti käivitub, vajutage klahvikombinatsiooni CTR-I, ja juba seal teostame RAID-i seadistamise. Ja pärast seda, nagu tavaliselt, installime Windowsi.
Tasub pöörata tähelepanu asjaolule, et kui loote või kustutate reidi, kustutatakse kogu draividel olev teave. Seetõttu peate esmalt tegema sellest koopia.
Vaatame RAID-i konfiguratsioone, millest me juba rääkisime. Neid on mitu: RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6 jne.
RAID-0 (triibutamine), teise nimega nulltaseme massiiv või "null massiiv". See tase suurendab ketastega töötamise kiirust suurusjärgu võrra, kuid ei anna täiendavat veataluvust. Tegelikult on see konfiguratsioon puhtalt formaalne reidi massiiv, kuna selle konfiguratsiooni korral pole üleliigsust. Sellises kimbus salvestamine toimub plokkides, mis kirjutatakse ükshaaval massiivi erinevatele ketastele. Peamine puudus on siin andmete salvestamise ebausaldusväärsus: kui üks massiivi ketastest ebaõnnestub, hävib kogu teave. Miks see nii on? Ja see juhtub seetõttu, et iga faili saab kirjutada plokkidena mitmele kõvakettale korraga ja kui mõni neist ebaõnnestub, rikutakse faili terviklikkust ja seetõttu pole seda võimalik taastada. Kui hindate kiirust ja teete regulaarselt varukoopiaid, saab seda massiivitaset kasutada koduarvutis, mis annab jõudluse märgatava tõuke.
RAID-1 (peegeldamine)- peegelrežiim. Seda RAID-massiivide taset võite nimetada paranoia tasemeks: see režiim peaaegu ei suurenda süsteemi jõudlust, kuid kaitseb teie andmeid täielikult kahjustuste eest. Isegi kui üks ketastest ebaõnnestub, salvestatakse kadunud ketta täpne koopia teisele kettale. Seda režiimi, nagu esimest, saab rakendada ka koduarvutis inimestele, kes hindavad oma kettal olevaid andmeid ülimalt kõrgelt. 
Nende massiivide ehitamisel kasutatakse teabe taastamise algoritmi Hammingi koodide abil (Ameerika insener, kes töötas selle algoritmi välja 1950. aastal elektromehaaniliste arvutite töös esinevate vigade parandamiseks). Selle RAID-kontrolleri töö tagamiseks luuakse kaks ketaste rühma - üks andmete salvestamiseks, teine rühm veaparanduskoodide salvestamiseks. 
Seda tüüpi RAID-i ei kasutata kodusüsteemides laialdaselt kõvaketaste arvu liigse liiasuse tõttu – näiteks seitsmest kõvakettast koosnevas massiivis eraldatakse andmete jaoks vaid neli. Ketaste arvu suurenemisega väheneb koondamine, mis kajastub allolevas tabelis.
RAID 2 peamiseks eeliseks on võimalus tekkivaid vigu parandada "lennult", vähendamata andmevahetuse kiirust kettamassiivi ja keskprotsessori vahel.
RAID 3 ja RAID 4
Need kaks tüüpi kettamassiivid on oma ehitusskeemilt väga sarnased. Mõlemad kasutavad teabe salvestamiseks mitut kõvaketast, millest ühte kasutatakse ainult kontrollsummade paigutamiseks. RAID 3 ja RAID 4 loomiseks piisab kolmest kõvakettast. Erinevalt RAID 2-st on andmete taastamine "lennult" võimatu - teave taastatakse pärast mõnda aega ebaõnnestunud kõvaketta asendamist.
RAID 3 ja RAID 4 erinevus seisneb andmete jaotuse tasemes. RAID 3-s jagatakse teave eraldi baitideks, mis põhjustab suure hulga väikeste failide kirjutamisel / lugemisel tõsise aeglustumise. RAID 4-s on andmed jagatud eraldi plokkideks, mille suurus ei ületa ketta ühe sektori suurust. Selle tulemusena suureneb väikeste failide töötlemise kiirus, mis on personaalarvutite jaoks kriitilise tähtsusega. Sel põhjusel on RAID 4 laiemalt levinud.
Vaadeldavate massiivide oluline puudus on kontrollsummade salvestamiseks mõeldud kõvaketta suurenenud koormus, mis vähendab oluliselt selle ressurssi.
RAID-5. Jaotatud kontrollsummasalvestusega sõltumatute ketaste niinimetatud tõrketaluv massiiv. See tähendab, et n-st kettast koosneval massiivil eraldatakse andmete otseseks salvestamiseks n-1 ketast ja viimane salvestab n-1 triibu iteratsiooni kontrollsumma. Selgemaks selgitamiseks kujutage ette, et peame kirjutama faili. See jagatakse sama pikkusega osadeks ja seda hakatakse omakorda tsükliliselt salvestama kõikidele n-1 plaatidele. Iga iteratsiooni andmeosade baitide kontrollsumma kirjutatakse viimasele kettale, kus kontrollsumma realiseeritakse bitipõhise XOR-operatsiooniga.
Väärib märkimist kohe, et kui mõni ketastest ebaõnnestub, läheb see kõik avariirežiimi, mis vähendab jõudlust märkimisväärselt, kuna. faili kokkupanemiseks tehakse selle "puuduvate" osade taastamiseks tarbetuid manipuleerimisi. Kui kaks või enam ketast korraga ebaõnnestuvad, ei saa neile salvestatud teavet taastada. Üldiselt tagab viienda taseme raidmassiivi rakendamine üsna suure juurdepääsukiiruse, paralleelse juurdepääsu erinevatele failidele ja hea tõrketaluvuse.
Suures osas lahendatakse ülaltoodud probleem massiivide ehitamisega vastavalt skeemile RAID 6. Nendes struktuurides eraldatakse kontrollsummade salvestusele, mis on samuti tsükliliselt ja ühtlaselt jaotatud erinevatele ketastele, mahuga võrdne mälumaht. kahest kõvakettast. Ühe asemel arvutatakse kaks kontrollsummat, mis garanteerib andmete terviklikkuse juhul, kui massiivi kahel kõvakettal korraga rikete.
RAID 6 eelised on kõrge infoturbe tase ja väiksem jõudluse langus andmete taastamise protsessis kahjustatud ketta asendamisel kui RAID 5 puhul.
RAID 6 puuduseks on üldise andmevahetuskiiruse vähenemine umbes 10% nii vajalike kontrollsummade arvutuste arvu suurenemise kui ka kirjutatud/loetud teabe hulga suurenemise tõttu.
Kombineeritud RAID-tüübid
Lisaks eelpool käsitletud põhitüüpidele kasutatakse laialdaselt nende erinevaid kombinatsioone, mis kompenseerivad lihtsa RAID-i teatud puudusi. Eelkõige on laialt levinud skeemide RAID 10 ja RAID 0+1 kasutamine. Esimesel juhul ühendatakse peegelmassiivide paar RAID 0-ks, teisel, vastupidi, kaks RAID 0 massiivi ühendatakse peegliks. Mõlemal juhul lisatakse RAID 1 teabe turvalisusele RAID 0 suurenenud jõudlus.
Tihti kasutatakse olulise info kaitsetaseme tõstmiseks RAID 51 või RAID 61 ehitusskeeme – juba kõrgelt kaitstud massiivide peegeldamine tagab erakordse andmeohutuse mistahes rikete korral. Selliste massiivide rakendamine kodus on aga liigse koondamise tõttu ebaotstarbekas.
Ketaste massiivi ehitamine – teooriast praktikani
Spetsiaalne RAID-kontroller vastutab mis tahes RAID-i loomise ja toimimise haldamise eest. Tavalise arvutikasutaja suureks kergenduseks on enamikus kaasaegsetes emaplaatides need kontrollerid juba kiibistiku lõunasilla tasemel rakendatud. Nii et kõvaketaste massiivi koostamiseks piisab, kui muretsete vajaliku arvu neid ja määrake BIOS-i seadistuse vastavas jaotises soovitud RAID-tüüp. Pärast seda näete süsteemis mitme kõvaketta asemel ainult ühte, mille saab soovi korral jagada osadeks ja loogilisteks draivideks. Pange tähele, et kui kasutate endiselt Windows XP-d, peate installima täiendava draiveri.
Ja lõpuks veel üks nõuanne - RAID-i loomiseks ostke sama suurusega, sama tootja, sama mudeli ja eelistatavalt samast partiist kõvakettad. Siis on need varustatud samade loogikakomplektidega ja nende kõvaketaste massiivi töö on kõige stabiilsem.
Sildid: , https://website/wp-content/uploads/2017/01/RAID1-400x333.jpg 333 400 Leonid Borislavski /wp-content/uploads/2018/05/logo.pngLeonid Borislavski 2017-01-16 08:57:09 2017-01-16 07:12:59 Mis on RAID-massiivid ja miks neid vaja onPeaaegu kõik teavad vanasõna "Kuni äike ei puhke, talupoeg ei tee risti." See on ülioluline: kuni see või teine probleem kasutajat lähedalt puudutab, ei mõtle ta sellele isegi. Toiteplokk suri välja ja võttis paar seadet kaasa – kasutaja tormab otsima artikleid asjakohastel teemadel maitsva ja tervisliku toidu kohta. Protsessor põles läbi või hakkas ülekuumenemise tõttu tõrkuma - jaotises "Lemmikud" on paar linki hargnevatele foorumi lõimedele, kus arutatakse protsessori jahutamist.
Kõvaketastega sama lugu: niipea, kui meie surelikust maailmast lahkub järjekordne kruvi, mis peaga hüvasti jättes, hakkab arvutiomanik jändama, et tagada draivi elutingimuste paranemine. Kuid isegi kõige keerukam jahuti ei saa garanteerida kettale pikka ja õnnelikku eluiga. Ajami eluiga mõjutavad paljud tegurid: tootmisviga, kogemata jalaga vastu kere löömine (eriti kui kere on kuskil põrandal) ja filtritest läbi käinud tolm ning kõrgepingemüra. toiteplokk ... On ainult üks väljapääs - varundusteave ja kui vajate varukoopiat liikvel olles, siis on aeg luua RAID-massiv, kuna tänapäeval on peaaegu igal emaplaadil mingi RAID-kontroller.
Siinkohal peatume ja teeme lühikese kõrvalepõike RAID-massiivide ajaloost ja teooriast. Lühend RAID ise tähistab Redundant Array of Independent Disks (Redundant Array of Independent Disks). Varem kasutasid nad sõltumatute asemel odavat (odavat), kuid aja jooksul on see määratlus kaotanud oma tähtsuse: peaaegu kõik kettaseadmed on muutunud odavaks.
RAID-i ajalugu sai alguse 1987. aastal, mil ilmus artikkel "A Chassis for Redundant Arrays of Cheap Disks (RAID)", millele kirjutasid alla seltsimehed Peterson, Gibson ja Katz. Märkuses kirjeldati mitme tavalise ketta massiivi kombineerimise tehnoloogiat, et saada kiirem ja töökindlam draiv. Materjali autorid rääkisid lugejatele ka mitut tüüpi massiividest – RAID-1-st RAID-5-ni. Seejärel lisati peaaegu kakskümmend aastat tagasi kirjeldatud massiividele nulltaseme RAID-massiivi ja see kogus populaarsust. Mis need RAID-x-d siis on? Mis on nende olemus? Miks neid nimetatakse üleliigseteks? See on see, mida me püüame välja mõelda.
Väga lihtsalt öeldes on RAID selline asi, mis võimaldab operatsioonisüsteemil mitte teada, mitu ketast arvutisse on installitud. Kõvaketaste ühendamine RAID-massiiviks on protsess, mis on täpselt vastupidine ühe ruumi jagamisele loogilisteks ketasteks: moodustame ühe loogilise draivi mitme füüsilise ketta põhjal. Selleks vajame kas vastavat tarkvara (sellest valikust me isegi ei räägi - see on tarbetu asi) või emaplaadile sisseehitatud RAID-kontrollerit või eraldi PCI või PCI Expressi pessa sisestatud kontrollerit. . Just kontroller ühendab kettad massiiviks ja operatsioonisüsteem ei tööta enam HDD-ga, vaid kontrolleriga, mis ei ütle talle midagi ebavajalikku. Kuid mitme ketta üheks ühendamiseks, täpsemalt umbes kümneks, on palju võimalusi.
Mis on RAID-id?
Lihtsaim neist on JBOD (Just a Bunch of Disks). Kaks kõvaketast liimitakse järjestikku üheks, teave kirjutatakse kõigepealt ühele ja seejärel teisele kettale, ilma seda tükkideks ja plokkideks purustamata. Kahest 200 GB suurusest draivist valmistame ühe 400 GB, mis töötab peaaegu sama, kuid tegelikkuses veidi väiksema kiirusega nagu mõlemad kettad.
JBOD on nulltaseme massiivi RAID-0 erijuhtum. Selle taseme massiivide nimest on ka teine versioon - triip (triip), täisnimi on Striped Disk Array ilma tõrketaluvuseta. See valik hõlmab ka n ketta ühendamist üheks, mille maht on n korda suurendatud, kuid kettaid ei ühendata järjestikku, vaid paralleelselt ning info kirjutatakse neile plokkide kaupa (ploki suuruse määrab kasutaja RAIDi moodustamisel massiiv).
See tähendab, et kui numbrijada 123456 tuleb kirjutada kahele RAID-0 massiivi kuuluvale draivile, jagab kontroller selle ahela kaheks osaks - 123 ja 456 - ning kirjutab esimese ühele kettale ja teise teine. Iga ketas suudab andmeid edastada... noh, oletame, et kiirusega 50 MB / s ja kahe ketta kogukiirus, millelt andmeid võetakse paralleelselt, on 100 MB / s. Seega peaks andmetega töötamise kiirus kasvama n korda (tegelikkuses on kiiruse kasv muidugi väiksem, kuna keegi ei tühistanud andmete otsimise ja siini kaudu edastamise kadusid). Kuid see tõus on antud põhjusel: kui vähemalt üks ketas ebaõnnestub, läheb kogu massiivi teave kaotsi.
Tase 0 RAID. Andmed on jagatud plokkideks ja hajutatud plaatidele. Ei ole pariteeti ega üleliigsust.
See tähendab, et koondamist ei ole ja üldse mitte. Selle massiivi käsitlemine RAID-massiivina võib olla ainult tingimuslik, kuid see on väga populaarne. Usaldusväärsuse peale mõtlevad vähesed, sest te ei saa seda võrdlusnäitajatega mõõta, kuid kõik saavad aru megabaitide sekundis keelest. See pole halb ega hea, see lihtsalt on olemas. Allpool räägime sellest, kuidas kala süüa ja usaldusväärsust säilitada. RAID-0 taastamine pärast ebaõnnestumist
Muide, triipimassiivi täiendav miinus on selle talumatus. Ma ei pea silmas seda, et ta ei talu teatud tüüpi toite või näiteks omanikke. Ta ei hooli sellest, kuid massiivi enda kuhugi viimine on terve probleem. Isegi kui lohistate nii kettad kui ka kontrolleri draiverid sõbra juurde, pole tõsi, et need määratletakse ühe massiivina ja saate andmeid kasutada. Veelgi enam, on juhtumeid, kui triipketaste lihtne ühendamine (ilma midagi kirjutamata!) "mitte-natiivse" (erineb sellest, millel massiiv moodustati) viis massiivi andmete rikkumiseni. Me ei tea, kui aktuaalne see probleem nüüd, kaasaegsete kontrollerite tulekuga on, kuid soovitame siiski olla ettevaatlik.
1. taseme RAID massiiv nelja draiviga. Kettad on jagatud paarideks, paari sees olevad draivid salvestavad samu andmeid.
Esimene tõeliselt "liigne" massiiv (ja esimene RAID, mis tekkis) on RAID-1. Selle teine nimi - peegel (peegel) - selgitab tööpõhimõtet: kõik massiivi jaoks eraldatud kettad jagatakse paarideks ning teavet loetakse ja kirjutatakse mõlemale kettale korraga. Selgub, et igal massiivi kettal on täpne koopia. Sellises süsteemis ei suurene mitte ainult andmete salvestamise töökindlus, vaid ka nende lugemise kiirus (saate lugeda kahelt kõvakettalt korraga), kuigi kirjutamiskiirus jääb samaks kui ühe draivi oma.
Nagu võite arvata, on sellise massiivi maht võrdne poolega kõigi selles sisalduvate kõvaketaste mahtude summast. Selle lahenduse negatiivne külg on see, et teil on vaja kaks korda rohkem kõvakettaid. Kuid teisest küljest ei ole selle massiivi töökindlus tegelikult isegi võrdne ühe ketta kahekordse töökindlusega, vaid palju suurem kui see väärtus. Kahe kõvaketta rike ... no ütleme päeva jooksul on ebatõenäoline, kui näiteks toiteplokk asjasse ei sekkunud. Samas iga terve mõistusega inimene, nähes, et paaris on üks ketas korrast ära, vahetab selle kohe välja ja isegi kui teine ketas pärast seda kohe alla annab, ei kao info kuhugi.
Nagu näete, on nii RAID-0-l kui ka RAID-1-l oma puudused. Ja kuidas sa neist lahti saaksid? Kui teil on vähemalt neli kõvaketast, saate luua RAID 0+1 konfiguratsiooni. Selleks ühendatakse RAID-1 massiivid RAID-0 massiiviks. Või vastupidi, mõnikord loovad nad mitmest RAID-0 massiivist RAID-1 massiivi (väljundiks on RAID-10, mille ainsaks eeliseks on lühem andmete taastamise aeg ühe ketta rikke korral).
Sellise neljast kõvakettast koosneva konfiguratsiooni töökindlus on võrdne RAID-1 massiivi töökindlusega ja kiirus on tegelikult sama, mis RAID-0 oma (tegelikkuses jääb see piiratuse tõttu suure tõenäosusega veidi väiksemaks). kontrolleri võimalused). Samal ajal ei tähenda kahe ketta samaaegne rike alati täielikku teabe kadumist: see juhtub ainult siis, kui samu andmeid sisaldavad kettad purunevad, mis on ebatõenäoline. See tähendab, et kui neli ketast jagatakse paarideks 1-2 ja 3-4 ning paarid ühendatakse RAID-0 massiiviks, põhjustab andmete kadumise ainult ketaste 1 ja 2 või 3 ja 4 samaaegne rike. esimese ja kolmanda, teise ja neljanda, esimese ja neljanda või teise ja kolmanda kõvaketta enneaegse suremise korral jäävad andmed terveks.
RAID-10 peamiseks puuduseks on aga ketaste kõrge hind. Ometi ei saa nelja (minimaalselt!) kõvaketta hinda väikeseks nimetada, eriti kui neist vaid kahe maht on meil reaalselt saadaval (nagu juba öeldud, töökindlusele ja selle maksumusele mõtlevad vähesed). Andmete salvestamise suur (100%) liiasus annab tunda. Kõik see on viinud selleni, et viimasel ajal on populaarsust kogunud massiivi variant nimega RAID-5. Selle rakendamiseks on vaja kolme ketast. Lisaks teabele endale salvestab kontroller massiividraividele ka paarsusplokke.
Me ei lasku paarsuskontrolli algoritmi üksikasjadesse, ütleme ainult, et ühel kettal oleva teabe kadumise korral saab selle taastada, kasutades paarsusandmeid ja reaalajas andmeid teistelt ketastelt. Paarsusplokil on ühe füüsilise ketta maht ja see on ühtlaselt jaotatud kõigi süsteemi kõvaketaste vahel, nii et mis tahes ketta kadumine võimaldab teil sellelt teavet taastada, kasutades massiivi teisel kettal asuvat paarsusplokki. Info jagatakse suurteks plokkideks ja kirjutatakse ketastele ükshaaval ehk siis kolme ketta massiivi puhul põhimõttel 12-34-56.
Sellest tulenevalt on sellise massiivi kogumaht kõigi ketaste maht miinus ühe neist. Andmete taastamine ei toimu muidugi kohe, kuid sellisel süsteemil on kõrge jõudlus ja minimaalsete kuludega ohutusvaru (1000 GB massiivi jaoks on vaja kuut 200 GB ketast). Sellise massiivi jõudlus jääb siiski alla triipsüsteemi kiirusele: iga kirjutamistoiminguga peab kontroller värskendama ka paarsusindeksit.
RAID-0, RAID-1 ja RAID 0 + 1, mõnikord isegi RAID-5 – need tasemed ammendavad enamasti töölaua RAID-kontrollerite võimalused. Kõrgemad tasemed on saadaval ainult keerukatele SCSI-kõvaketastel põhinevatele süsteemidele. Kuid Matrix RAID-i toega SATA-kontrollerite õnnelikud omanikud (sellised kontrollerid on Inteli ICH6R ja ICH7R lõunasildadesse sisse ehitatud) saavad RAID-0 ja RAID-1 massiive kasutada ainult kahe draiviga ning need, kellel on ICH7R-ga plaat, saab kombineerida RAID-5 ja RAID-0, kui neil on neli identset draivi.
Kuidas seda praktikas rakendatakse? Analüüsime lihtsamat juhtumit RAID-0 ja RAID-1-ga. Oletame, et ostsite kaks 400 GB kõvaketast. Jagate iga draivi 100 GB ja 300 GB loogilisteks draivideks. Pärast seda ühendate BIOS-iga tugevdatud Intel Application Accelerator RAID Option ROM-i utiliidi kasutades 100 GB partitsioonid triipmassiiviks (RAID-0) ja 300 GB partitsioonid peegelmassiiviks (RAID-1). Nüüd saate kiirele 200 GB kettale lisada näiteks mänguasju, videomaterjale ja muid andmeid, mis nõuavad ketta alamsüsteemi suurt kiirust ja pealegi pole eriti olulised (st need, mille kaotamist te ei kahetse. väga palju) ja 300-gigabaidilisel peegelkettal teisaldate töödokumente, meiliarhiivi, teenindustarkvara ja muid olulisi faile. Kui üks draiv ebaõnnestub, kaotate triipimassiivile paigutatud andmed, kuid teisele loogilisele draivile paigutatud andmed dubleeritakse ülejäänud draivile.
RAID-5 ja RAID-0 taseme kombineerimine tähendab, et osa nelja ketta mahust on reserveeritud kiirele triipimassiivile ja teine osa (olgu see igal kettal 300 GB) on andmeplokkide ja paarsusplokkide jaoks, on, saate ühe ülikiire 400 GB ketta (4 x 100 GB) ja ühe usaldusväärse, kuid aeglasema 900 GB 4 x 300 GB massiivi, millest on lahutatud 300 GB paarsus.
Nagu näete, on see tehnoloogia äärmiselt paljutõotav ja oleks tore, kui teised kiibistiku ja kontrollerite tootjad seda toetaksid. On väga ahvatlev omada kahel kettal erineva tasemega massiive, kiireid ja töökindlaid.
Siin on võib-olla kõik kodusüsteemides kasutatavad RAID-massiivid. Küll aga võid elus kohata RAID-2, 3, 4, 6 ja 7. Nii et vaatame ikka, mis tasemed need on.
RAID-2. Seda tüüpi massiivi puhul on kettad jagatud kahte rühma - andmete ja veaparanduskoodide jaoks ning kui andmed on salvestatud n kettale, siis paranduskoodide salvestamiseks on vaja n-1 ketast. Andmed kirjutatakse vastavatele kõvaketastele samamoodi nagu RAID-0 puhul, need jagatakse väikesteks plokkideks vastavalt info salvestamiseks mõeldud ketaste arvule. Ülejäänud kettad salvestavad veaparanduskoodid, mille järgi saab kõvaketta rikke korral infot taastada. Hammingi meetod on ECC mälus kasutusel juba ammu ja võimaldab käigu pealt parandada väikseid ühebitiseid vigu, kui need ootamatult ilmnevad ning kui kaks bitti on ekslikult edastatud, tuvastatakse see paarsuskontrolli süsteemide abil uuesti. Selle nimel ei tahtnud aga keegi hoida mahukat struktuuri, kus ketaste arv on peaaegu kaks korda suurem, ja seda tüüpi massiiv ei muutunud laialt levinud.
Massiivi struktuur RAID-3 on järgmine: n-st kettast koosnevas massiivis jagatakse andmed 1-baidilisteks plokkideks ja jaotatakse n-1 ketta vahel ning paarsusplokkide salvestamiseks kasutatakse teist ketast. RAID-2-s oli selleks otstarbeks n-1 kettaid, kuid suurem osa nendel ketastel leiduvast infost kasutati ainult käigu pealt vigade parandamiseks ja lihtsaks taastamiseks ketta rikke korral, väiksem hulk sellest piisab, piisab isegi ühest spetsiaalsest kõvakettast.
RAID 3. tase eraldi paarsusdraiviga. Varukoopiat pole, kuid andmeid saab taastada.
Sellest tulenevalt on erinevused RAID-3 ja RAID-2 vahel ilmsed: vigade parandamise võimatus ja väiksem koondamine. Eelised on järgmised: andmete lugemise ja kirjutamise kiirus on suur ning massiivi loomiseks on vaja väga vähe kettaid, vaid kolm. Kuid seda tüüpi massiiv sobib ainult suurte failidega ühe ülesande täitmiseks, kuna väikeste andmete sagedaste päringute korral on kiirusprobleeme.
Viienda taseme massiiv erineb RAID-3-st selle poolest, et paarsusplokid on ühtlaselt jaotatud kõikide massiivi ketaste vahel.
RAID-4 sarnane RAID-3-ga, kuid erineb sellest selle poolest, et andmed jagatakse baitide asemel plokkideks. Seega oli võimalik "võita" väikese mahu väikese andmeedastuskiiruse probleem. Kirjutamine on aeglane, kuna kirjutamise ajal genereeritakse ploki paarsus ja kirjutatakse see ühele kettale. Seda tüüpi massiive kasutatakse väga harva.
RAID-6- see on sama RAID-5, kuid nüüd on massiivi igale kettale salvestatud kaks paarsusplokki. Seega, kui kaks ketast ebaõnnestuvad, saab teavet siiski taastada. Muidugi on usaldusväärsuse suurenemine kaasa toonud ketaste kasuliku mahu vähenemise ja nende minimaalse arvu suurenemise: nüüd, kui massiivis on n ketast, võrdub andmete kirjutamiseks saadaolev kogumaht ühe ketta maht korrutatuna n-2-ga. Vajadus arvutada kaks kontrollsummat korraga määrab teise puuduse, mille RAID-6 pärib RAID-5-lt - madala andmekirjutuskiiruse.
RAID-7 on Storage Computer Corporationi registreeritud kaubamärk. Massiivi struktuur on järgmine: andmed salvestatakse n-1 ketastele, ühte ketast kasutatakse paarsusplokkide salvestamiseks. Kuid seda tüüpi massiivide peamise puuduse kõrvaldamiseks on lisatud mõned olulised üksikasjad: andmevahemälu ja kiire kontroller, mis käsitleb päringuid. See võimaldas andmete kontrollsumma arvutamiseks vähendada kettale ligipääsude arvu. Tänu sellele oli võimalik andmetöötluse kiirust oluliselt tõsta (kohati viis või enam korda).
RAID 0+1 taseme massiiv või kahe RAID-1 massiivi konstruktsioon, mis on kombineeritud RAID-0-ks. Usaldusväärne, kiire, kallis.
Lisandunud on ka uued miinused: sellise massiivi rakendamise väga kõrge hind, hoolduse keerukus, vajadus katkematu toiteallika järele, et vältida andmekadu vahemälus voolukatkestuse ajal. Tõenäoliselt ei kohta te seda tüüpi massiivi ja kui näete seda äkki kuskil, kirjutage meile, me vaatame seda ka hea meelega.
Massiivi loomine
Loodan, et olete juba massiivitüübi valikuga hakkama saanud. Kui teie plaadil on RAID-kontroller, ei vaja te selle kontrolleri jaoks midagi muud peale vajaliku arvu kettaid ja draivereid. Muide, pidage meeles: massiivideks on mõttekas kombineerida ainult sama suurusega kettaid ja parem on üks mudel. Kontroller võib keelduda töötamast erineva suurusega ketastega ja suure tõenäosusega saate kasutada ainult osa suurest kettast, mis on mahult võrdne väiksema kettaga. Samuti määrab isegi triipimassiivi kiiruse kõige aeglasema ketta kiirus. Ja minu nõuanne teile: ärge proovige RAID-massiivi buutivaks muuta. See on võimalik, kuid süsteemis esinevate rikete korral pole see teile lihtne, kuna töövõime taastamine on väga keeruline. Lisaks on mitme süsteemi paigutamine sellisele massiivile ohtlik: peaaegu kõik OS-i valimise eest vastutavad programmid tapavad kõvaketta teeninduspiirkondadest teavet ja rikuvad vastavalt massiivi. Parem on valida mõni muu skeem: üks ketas on buutitav ja ülejäänud on ühendatud massiiviks.
Matrix RAID töös. Osa kettaruumist kasutab RAID-0 massiiv, ülejäänud ruumi võtab enda alla RAID-1 massiiv.
Iga RAID-i massiiv algab RAID-kontrolleri BIOS-ist. Mõnikord (ainult integreeritud kontrollerite puhul ja isegi siis mitte alati) on see sisse ehitatud emaplaadi põhi-BIOS-i, mõnikord asub see eraldi ja aktiveeritakse pärast enesetesti läbimist, kuid igal juhul peate minema seal. Just BIOS-is määratakse vajalikud massiivi parameetrid, samuti andmeplokkide suurused, kasutatavad kõvakettad jne. Pärast selle kõige kindlaksmääramist piisab sätete salvestamisest, BIOS-ist väljumisest ja operatsioonisüsteemi naasmisest.
Seal tuleb kindlasti installida kontrolleri draiverid (üldjuhul on nendega diskett emaplaadi või kontrolleri enda külge kinnitatud, kuid need saab kirjutada kettale koos teiste draiverite ja utiliidi tarkvaraga), taaskäivitada ja see on kõik, massiiv on kasutamiseks valmis. Saate selle jagada loogilisteks ketasteks, vormindada ja andmetega täita. Pidage meeles, et RAID ei ole imerohi. See säästab teid andmete kadumise eest, kui kõvaketas sureb, ja minimeerib sellise tulemuse tagajärjed, kuid see ei päästa teid võrgu voolupingetest ega madala kvaliteediga toiteallika riketest, mis hävitab mõlemad kettad korraga, ilma arvestades nende "massiivsust".
Kvaliteetse toiteallika ja ketaste temperatuuritingimuste eiramine võib kõvaketta eluiga märkimisväärselt lühendada, juhtub, et kõik massiivi kettad ebaõnnestuvad ja kõik andmed lähevad pöördumatult kaotsi. Eelkõige on tänapäevased kõvakettad (eriti IBM ja Hitachi) +12 V kanali suhtes väga tundlikud ja neile ei meeldi vähimgi pingemuutus sellel, nii et enne kogu massiivi koostamiseks vajalike seadmete ostmist tuleks kontrollida vastavad pinged ja vajadusel lülitage uus sisse BP ostunimekirja.
Kõvaketaste, aga ka kõigi teiste komponentide toide teisest toiteallikast on esmapilgul lihtsalt rakendatud, kuid sellises toiteskeemis on palju lõkse ja enne võtmise otsustamist peate sada korda mõtlema. selline samm. Jahutusega on kõik lihtsam: peate lihtsalt tagama, et kõik kõvakettad oleksid puhutud, pluss ärge asetage neid üksteise lähedale. Lihtsad reeglid, kuid kahjuks ei järgi kõik neid. Ja pole harvad juhud, kui massiivi mõlemad kettad surevad korraga välja.
Lisaks ei asenda RAID regulaarsete andmete varundamise vajadust. Peegeldamine on peegeldamine, kuid kui te kogemata faile rikute või kustutate, ei aita teine ketas teid üldse. Nii et tehke igal võimalusel varukoopia. See reegel kehtib sõltumata RAID-massiivide olemasolust arvuti sees.
Kas sa oled siis RAIDy? Jah? Suurepärane! Ainult helitugevuse ja kiiruse taotlemisel ärge unustage veel üht vanasõna: "Tee loll Jumala poole palvetama, ta teeb oma otsaesise haiget." Tugevad kettad ja usaldusväärsed kontrollerid teile!
Mürarikas RAID-i kulukasu
RAID on hea ka rahast sõltumata. Aga arvutame välja kõige lihtsama 400 GB triibu massiivi hinna. Kaks Seagate Barracuda SATA 7200.8 draivi, kumbki 200 GB, annavad teile umbes 230 dollarit tagasi. RAID-kontrollerid on sisse ehitatud enamikesse emaplaatidesse, mis tähendab, et saame need tasuta.
Samal ajal maksab sama mudeli 400 GB draiv 280 dollarit. Vahe on 50 dollarit ja selle raha eest saab osta võimsa toiteploki, mida kahtlemata vaja läheb. Ma ei räägi sellest, et komposiit "ketta" jõudlus madalama hinnaga on peaaegu kaks korda suurem kui ühe kõvaketta jõudlus.
Arvutame nüüd, keskendudes kogusummale 250 GB. 125 GB kõvakettaid pole olemas, seega võtame kaks 120 GB kõvaketast. Iga ketta hind on 90 dollarit, ühe 250 GB kõvaketta hind 130 dollarit. No selliste mahtude juures tuleb jõudluse eest maksta. Ja kui võtate 300-gigabaidise massiivi? Kaks 160 GB ketast - umbes 200 dollarit, üks 300 GB ketas - 170 dollarit... Jällegi mitte seda. Selgub, et RAID on kasulik ainult väga suurte ketaste kasutamisel.
