Δημιουργία συστοιχίας δίσκων Raid στα Windows. Συχνές ερωτήσεις σχετικά με την πρακτική εφαρμογή του RAID

Χαιρετισμούς σε όλους, αγαπητοί αναγνώστες του ιστότοπου του ιστολογίου. Νομίζω ότι πολλοί από εσάς έχετε συναντήσει τουλάχιστον μία φορά μια τόσο ενδιαφέρουσα έκφραση στο Διαδίκτυο - "συστοιχία RAID". Τι σημαίνει και γιατί ο μέσος χρήστης μπορεί να το χρειαστεί, γι' αυτό θα μιλήσουμε σήμερα. Είναι γνωστό ότι είναι το πιο αργό εξάρτημα σε έναν υπολογιστή, και είναι κατώτερο από τον επεξεργαστή και.

Για να αντισταθμίσουν την «έμφυτη» βραδύτητα όπου είναι εντελώς εκτός τόπου (μιλάμε κυρίως για διακομιστές και υπολογιστές υψηλής απόδοσης), κατέληξαν στη χρήση μιας λεγόμενης συστοιχίας δίσκων RAID - ένα είδος «δέσμης» πολλών πανομοιότυπων σκληρών δίσκων που λειτουργούν παράλληλα. Αυτή η λύση σάς επιτρέπει να αυξήσετε σημαντικά την ταχύτητα λειτουργίας σε συνδυασμό με την αξιοπιστία.

Πρώτα απ 'όλα, μια συστοιχία RAID σάς επιτρέπει να παρέχετε υψηλή ανοχή σφαλμάτων για τους σκληρούς δίσκους (HDD) του υπολογιστή σας συνδυάζοντας πολλούς σκληρούς δίσκους σε ένα λογικό στοιχείο. Αντίστοιχα, για να εφαρμόσετε αυτήν την τεχνολογία θα χρειαστείτε τουλάχιστον δύο σκληρούς δίσκους. Επιπλέον, το RAID είναι απλά βολικό, επειδή όλες οι πληροφορίες που προηγουμένως έπρεπε να αντιγραφούν σε εφεδρικές πηγές (εξωτερικοί σκληροί δίσκοι) μπορούν τώρα να μείνουν "ως έχουν", επειδή ο κίνδυνος πλήρους απώλειάς του είναι ελάχιστος και τείνει στο μηδέν, αλλά όχι πάντα, για αυτό λίγο πιο κάτω.

Το RAID μεταφράζεται περίπου ως εξής: ένα προστατευμένο σύνολο φθηνών δίσκων. Το όνομα προέρχεται από την εποχή που οι μεγάλοι σκληροί δίσκοι ήταν πολύ ακριβοί και ήταν φθηνότερο να συναρμολογηθεί μια κοινή σειρά μικρότερων δίσκων. Η ουσία δεν έχει αλλάξει από τότε, σε γενικές γραμμές, όπως και το όνομα, μόνο τώρα μπορείτε να δημιουργήσετε απλώς έναν τεράστιο χώρο αποθήκευσης από πολλούς μεγάλους σκληρούς δίσκους ή να το κάνετε έτσι ώστε ένας δίσκος να αντιγράφει έναν άλλο. Μπορείτε επίσης να συνδυάσετε και τις δύο λειτουργίες, λαμβάνοντας έτσι τα πλεονεκτήματα της μιας και της άλλης.

Όλες αυτές οι συστοιχίες είναι κάτω από τους δικούς τους αριθμούς, πιθανότατα έχετε ακούσει γι 'αυτούς - raid 0, 1...10, δηλαδή πίνακες διαφορετικών επιπέδων.

Τύποι RAID

Speed ​​Raid 0

Το Raid 0 δεν έχει καμία σχέση με την αξιοπιστία, γιατί αυξάνει μόνο την ταχύτητα. Χρειάζεστε τουλάχιστον 2 σκληρούς δίσκους και σε αυτήν την περίπτωση τα δεδομένα θα «κοπούν» και θα εγγραφούν και στους δύο δίσκους ταυτόχρονα. Δηλαδή θα έχεις πρόσβαση στην πλήρη χωρητικότητα αυτών των δίσκων και θεωρητικά αυτό σημαίνει ότι έχεις 2 φορές μεγαλύτερες ταχύτητες ανάγνωσης/εγγραφής.

Ας φανταστούμε όμως ότι ένας από αυτούς τους δίσκους χαλάει - σε αυτήν την περίπτωση, η απώλεια ΟΛΩΝ των δεδομένων σας είναι αναπόφευκτη. Με άλλα λόγια, θα πρέπει να κάνετε τακτικά αντίγραφα ασφαλείας για να μπορέσετε να επαναφέρετε τις πληροφορίες αργότερα. Συνήθως χρησιμοποιούνται 2 έως 4 δίσκοι εδώ.

Raid 1 ή "mirror"

Η αξιοπιστία δεν διακυβεύεται εδώ. Έχετε το χώρο στο δίσκο και την απόδοση μόνο ενός σκληρού δίσκου, αλλά έχετε διπλάσια αξιοπιστία. Ένας δίσκος σπάει - οι πληροφορίες θα αποθηκευτούν στον άλλο.

Η συστοιχία επιπέδου RAID 1 δεν επηρεάζει την ταχύτητα, αλλά τον όγκο - εδώ έχετε στη διάθεσή σας μόνο το ήμισυ του συνολικού χώρου στο δίσκο, εκ των οποίων, παρεμπιπτόντως, στο RAID 1 μπορεί να υπάρχουν 2, 4 κ.λπ. είναι ζυγός αριθμός. Γενικά, το κύριο χαρακτηριστικό ενός raid πρώτου επιπέδου είναι η αξιοπιστία.

Επιδρομή 10

Συνδυάζει όλα τα καλύτερα των προηγούμενων τύπων. Προτείνω να δούμε πώς λειτουργεί αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα τεσσάρων σκληρών δίσκων. Έτσι, οι πληροφορίες εγγράφονται παράλληλα σε δύο δίσκους και αυτά τα δεδομένα αντιγράφονται σε δύο άλλους δίσκους.

Το αποτέλεσμα είναι μια διπλάσια αύξηση της ταχύτητας πρόσβασης, αλλά και η χωρητικότητα μόνο δύο από τους τέσσερις δίσκους της συστοιχίας. Αλλά εάν αποτύχουν δύο δίσκοι, δεν θα υπάρξει απώλεια δεδομένων.

Επιδρομή 5

Αυτός ο τύπος πίνακα μοιάζει πολύ με το RAID 1 στον σκοπό του, μόνο που τώρα χρειάζεστε τουλάχιστον 3 δίσκους, ένας από αυτούς θα αποθηκεύσει τις απαραίτητες πληροφορίες για την ανάκτηση. Για παράδειγμα, εάν ένας τέτοιος πίνακας περιέχει 6 σκληρούς δίσκους, τότε μόνο 5 από αυτούς θα χρησιμοποιηθούν για την εγγραφή πληροφοριών.

Λόγω του γεγονότος ότι τα δεδομένα εγγράφονται σε πολλούς σκληρούς δίσκους ταυτόχρονα, η ταχύτητα ανάγνωσης είναι υψηλή, η οποία είναι ιδανική για την αποθήκευση μεγάλου όγκου δεδομένων εκεί. Αλλά, χωρίς ένα ακριβό χειριστήριο raid, η ταχύτητα δεν θα είναι πολύ υψηλή. Ο Θεός φυλάξοι ένας από τους δίσκους σπάσει - η επαναφορά πληροφοριών θα πάρει πολύ χρόνο.

Επιδρομή 6

Αυτή η συστοιχία μπορεί να επιβιώσει σε περίπτωση αποτυχίας δύο σκληρών δίσκων ταυτόχρονα. Αυτό σημαίνει ότι για να δημιουργήσετε έναν τέτοιο πίνακα θα χρειαστείτε τουλάχιστον τέσσερις δίσκους, παρά το γεγονός ότι η ταχύτητα εγγραφής θα είναι ακόμη χαμηλότερη από αυτή του RAID 5.

Λάβετε υπόψη ότι χωρίς έναν ισχυρό ελεγκτή raid, μια τέτοια συστοιχία (6) είναι απίθανο να συναρμολογηθεί. Εάν έχετε μόνο 4 σκληρούς δίσκους, είναι καλύτερο να δημιουργήσετε RAID 1.

Πώς να δημιουργήσετε και να διαμορφώσετε έναν πίνακα RAID

Ελεγκτής RAID

Μια συστοιχία raid μπορεί να γίνει συνδέοντας πολλούς σκληρούς δίσκους σε μια μητρική πλακέτα υπολογιστή που υποστηρίζει αυτήν την τεχνολογία. Αυτό σημαίνει ότι μια τέτοια μητρική έχει έναν ενσωματωμένο ελεγκτή, ο οποίος συνήθως είναι ενσωματωμένος στο . Όμως, ο ελεγκτής μπορεί επίσης να είναι εξωτερικός, ο οποίος συνδέεται μέσω υποδοχής PCI ή PCI-E. Κάθε ελεγκτής, κατά κανόνα, έχει το δικό του λογισμικό διαμόρφωσης.

Η επιδρομή μπορεί να οργανωθεί τόσο σε επίπεδο υλικού όσο και σε επίπεδο λογισμικού, η τελευταία επιλογή είναι η πιο κοινή μεταξύ των οικιακών υπολογιστών.

Στους χρήστες δεν αρέσει ο ενσωματωμένος ελεγκτής στη μητρική πλακέτα λόγω της χαμηλής αξιοπιστίας του. Επιπλέον, εάν η μητρική πλακέτα είναι κατεστραμμένη, η ανάκτηση δεδομένων θα είναι πολύ προβληματική. Σε επίπεδο λογισμικού, παίζεται ο ρόλος του ελεγκτή, αν συμβεί κάτι, μπορείτε εύκολα να μεταφέρετε τη συστοιχία raid σας σε άλλο υπολογιστή.

Μηχανήματα υπολογιστών

1. Πώς να φτιάξετε μια συστοιχία RAID; Για να το κάνετε αυτό χρειάζεστε:
2. Αποκτήστε το κάπου με υποστήριξη raid (σε περίπτωση RAID υλικού).
3. Αγοράστε τουλάχιστον δύο πανομοιότυπους σκληρούς δίσκους. Είναι καλύτερα να είναι πανομοιότυπα όχι μόνο στα χαρακτηριστικά, αλλά και του ίδιου κατασκευαστή και μοντέλου και να συνδέονται με το χαλάκι. πλακέτα χρησιμοποιώντας ένα.
4. Μεταφέρετε όλα τα δεδομένα από τους σκληρούς δίσκους σας σε άλλα μέσα, διαφορετικά θα καταστραφούν κατά τη διαδικασία δημιουργίας raid.
5. Στη συνέχεια, θα χρειαστεί να ενεργοποιήσετε την υποστήριξη RAID στο BIOS, αλλά δεν μπορώ να σας πω πώς να το κάνετε αυτό στην περίπτωση του υπολογιστή σας, λόγω του γεγονότος ότι το BIOS του καθενός είναι διαφορετικό. Συνήθως αυτή η παράμετρος ονομάζεται κάπως έτσι: "Διαμόρφωση SATA ή Διαμόρφωση SATA ως RAID".

Στη συνέχεια, επανεκκινήστε τον υπολογιστή σας και θα εμφανιστεί ένας πίνακας με πιο λεπτομερείς ρυθμίσεις raid. Ίσως χρειαστεί να πατήσετε το συνδυασμό πλήκτρων "ctrl+i" κατά τη διαδικασία POST για να εμφανιστεί αυτός ο πίνακας. Για όσους έχουν εξωτερικό χειριστήριο, πιθανότατα θα χρειαστεί να πατήσετε το "F2". Στον ίδιο τον πίνακα, κάντε κλικ στο "Create Massive" και επιλέξτε το απαιτούμενο επίπεδο πίνακα.

Αφού δημιουργήσετε μια συστοιχία επιδρομής στο BIOS, πρέπει να μεταβείτε στη "διαχείριση δίσκου" στο OS –10 και να διαμορφώσετε την περιοχή που δεν έχει εκχωρηθεί - αυτός είναι ο πίνακας μας.

Πρόγραμμα

Κάντε δεξί κλικ στο "ο υπολογιστής μου" - "διαχείριση" - "διαχείριση δίσκου". Στη συνέχεια, κάντε κλικ σε οποιονδήποτε από τους σκληρούς δίσκους που προορίζονται για το raid (disk1 ή disk2) και επιλέξτε "Create mirror volume". Στο επόμενο παράθυρο, επιλέξτε έναν δίσκο που θα είναι ο καθρέφτης ενός άλλου σκληρού δίσκου και, στη συνέχεια, αντιστοιχίστε ένα γράμμα και μορφοποιήστε το τελικό διαμέρισμα.

Σε αυτό το βοηθητικό πρόγραμμα, οι αντικατοπτρισμένοι τόμοι επισημαίνονται με ένα χρώμα (κόκκινο) και χαρακτηρίζονται με ένα γράμμα. Σε αυτήν την περίπτωση, τα αρχεία αντιγράφονται και στους δύο τόμους, μία φορά σε έναν τόμο, και το ίδιο αρχείο αντιγράφεται στον δεύτερο τόμο. Αξιοσημείωτο είναι ότι στο παράθυρο "ο υπολογιστής μου" ο πίνακας μας θα εμφανίζεται ως ένα τμήμα, το δεύτερο τμήμα είναι κρυμμένο για να μην είναι ενοχλητικό, επειδή εκεί βρίσκονται τα ίδια διπλά αρχεία.

Εάν αποτύχει ένας σκληρός δίσκος, θα εμφανιστεί το σφάλμα "Αποτυχία πλεονασμού", ενώ όλα στο δεύτερο διαμέρισμα θα παραμείνουν ανέπαφα.

Ας συνοψίσουμε

Το RAID 5 χρειάζεται για περιορισμένο εύρος εργασιών, όταν ένας πολύ μεγαλύτερος αριθμός σκληρών δίσκων (από 4 δίσκους) συναρμολογείται σε τεράστιες συστοιχίες. Για τους περισσότερους χρήστες, το Raid 1 είναι η καλύτερη επιλογή.Για παράδειγμα, εάν υπάρχουν τέσσερις δίσκοι χωρητικότητας 3 terabyte ο καθένας, στο RAID 1 σε αυτήν την περίπτωση είναι διαθέσιμα 6 terabyte χωρητικότητας. Το RAID 5 σε αυτή την περίπτωση θα παρέχει περισσότερο χώρο, ωστόσο, η ταχύτητα πρόσβασης θα μειωθεί σημαντικά. Το RAID 6 θα δώσει τα ίδια 6 terabyte, αλλά ακόμη χαμηλότερη ταχύτητα πρόσβασης και θα απαιτήσει επίσης έναν ακριβό ελεγκτή.

Ας προσθέσουμε περισσότερους δίσκους RAID και θα δείτε πώς αλλάζουν όλα. Για παράδειγμα, ας πάρουμε οκτώ δίσκους ίδιας χωρητικότητας (3 terabyte). Στο RAID 1, μόνο 12 terabyte χώρου θα είναι διαθέσιμα για εγγραφή, ο μισός χώρος θα είναι κλειστός! Το RAID 5 σε αυτό το παράδειγμα θα δώσει 21 terabyte χώρου στο δίσκο + θα είναι δυνατή η λήψη δεδομένων από οποιονδήποτε κατεστραμμένο σκληρό δίσκο. Το RAID 6 θα δώσει 18 terabyte και τα δεδομένα μπορούν να ληφθούν από οποιουσδήποτε δύο δίσκους.

Γενικά το RAID δεν είναι φτηνό πράγμα, αλλά προσωπικά θα ήθελα να έχω στη διάθεσή μου ένα RAID πρώτου επιπέδου δίσκων 3 terabyte. Υπάρχουν ακόμη πιο εξελιγμένες μέθοδοι, όπως το RAID 6 0 ή η "επιδρομή από συστοιχίες raid", αλλά αυτό είναι λογικό με μεγάλο αριθμό σκληρών δίσκων, τουλάχιστον 8, 16 ή 30 - πρέπει να συμφωνήσετε, αυτό υπερβαίνει κατά πολύ το εύρος του κανονική «οικιακή» χρήση και χρησιμοποιείται η ζήτηση είναι κυρίως σε διακομιστές.

Κάτι τέτοιο, αφήστε σχόλια, προσθέστε τον ιστότοπο σε σελιδοδείκτες (για ευκολία), θα υπάρξουν πολλά ακόμα ενδιαφέροντα και χρήσιμα πράγματα και θα τα πούμε σύντομα στις σελίδες του ιστολογίου!

Η μετατόπιση της εστίασης από εφαρμογές με επίκεντρο τον επεξεργαστή σε εφαρμογές με επίκεντρο τα δεδομένα οδηγεί την αυξημένη σημασία των συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων. Ταυτόχρονα, το πρόβλημα της χαμηλής απόδοσης και της ανοχής σφαλμάτων που χαρακτηρίζουν τέτοια συστήματα ήταν πάντα αρκετά σημαντικό και πάντα απαιτούσε λύση.

Στη σύγχρονη βιομηχανία υπολογιστών, οι μαγνητικοί δίσκοι χρησιμοποιούνται ευρέως ως δευτερεύον σύστημα αποθήκευσης δεδομένων, επειδή, παρά τις ελλείψεις τους, έχουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά για τον αντίστοιχο τύπο συσκευής σε προσιτή τιμή.

Τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας για την κατασκευή μαγνητικών δίσκων έχουν οδηγήσει σε σημαντική απόκλιση μεταξύ της αύξησης της απόδοσης των μονάδων επεξεργαστή και των ίδιων των μαγνητικών δίσκων. Αν το 1990 το καλύτερο από τα σειριακά ήταν οι δίσκοι 5,25″ με μέσο χρόνο πρόσβασης 12 ms και χρόνο καθυστέρησης 5 ms (με ταχύτητα άξονα περίπου 5.000 rpm 1), τότε σήμερα η παλάμη ανήκει σε μονάδες 3,5 ιντσών με μέσος χρόνος πρόσβασης 5 ms και χρόνος καθυστέρησης 1 ms (σε ταχύτητα άξονα 10.000 rpm). Εδώ βλέπουμε μια βελτίωση στα τεχνικά χαρακτηριστικά περίπου 100%. Ταυτόχρονα, η απόδοση του επεξεργαστή αυξήθηκε περισσότερο από 2.000%. Αυτό είναι σε μεγάλο βαθμό δυνατό επειδή οι επεξεργαστές έχουν τα άμεσα πλεονεκτήματα της χρήσης VLSI (Very Large Scale Integration). Η χρήση του όχι μόνο καθιστά δυνατή την αύξηση της συχνότητας, αλλά και του αριθμού των στοιχείων που μπορούν να ενσωματωθούν στο τσιπ, γεγονός που καθιστά δυνατή την εισαγωγή αρχιτεκτονικών πλεονεκτημάτων που επιτρέπουν παράλληλους υπολογιστές.

1 - Μέσος όρος δεδομένων.

Η τρέχουσα κατάσταση μπορεί να χαρακτηριστεί ως κρίση δευτερεύοντος συστήματος αποθήκευσης I/O.

Αύξηση της απόδοσης

Η αδυναμία σημαντικής αύξησης των τεχνολογικών παραμέτρων των μαγνητικών δίσκων συνεπάγεται την ανάγκη αναζήτησης άλλων τρόπων, ένας εκ των οποίων είναι η παράλληλη επεξεργασία.

Εάν οργανώσετε ένα μπλοκ δεδομένων σε N δίσκους κάποιας συστοιχίας και οργανώσετε αυτήν την τοποθέτηση έτσι ώστε να είναι δυνατή η ταυτόχρονη ανάγνωση πληροφοριών, τότε αυτό το μπλοκ μπορεί να διαβαστεί N φορές πιο γρήγορα (χωρίς να ληφθεί υπόψη ο χρόνος σχηματισμού μπλοκ). Δεδομένου ότι όλα τα δεδομένα μεταφέρονται παράλληλα, αυτή η αρχιτεκτονική λύση ονομάζεται πίνακας παράλληλης πρόσβασης(πίνακας με παράλληλη πρόσβαση).

Οι παράλληλοι πίνακες χρησιμοποιούνται συνήθως για εφαρμογές που απαιτούν μεγάλες μεταφορές δεδομένων.

Ορισμένες εργασίες, αντίθετα, χαρακτηρίζονται από μεγάλο αριθμό μικρών αιτημάτων. Τέτοιες εργασίες περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, εργασίες επεξεργασίας βάσης δεδομένων. Διανέμοντας εγγραφές βάσης δεδομένων σε δίσκους συστοιχίας, μπορείτε να διανείμετε το φορτίο τοποθετώντας τους δίσκους ανεξάρτητα. Αυτή η αρχιτεκτονική συνήθως ονομάζεται πίνακα ανεξάρτητης πρόσβασης(συστοιχία με ανεξάρτητη πρόσβαση).

Αύξηση της ανοχής σε σφάλματα

Δυστυχώς, όσο αυξάνεται ο αριθμός των δίσκων σε μια συστοιχία, η αξιοπιστία ολόκληρης της συστοιχίας μειώνεται. Με ανεξάρτητες αποτυχίες και έναν νόμο εκθετικής κατανομής του χρόνου μεταξύ των αστοχιών, το MTTF ολόκληρης της διάταξης (μέσος χρόνος μέχρι την αποτυχία) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο MTTF array = MMTF hdd /N hdd (MMTF hdd είναι ο μέσος χρόνος για την αστοχία ενός δίσκου NHDD είναι οι αριθμοί δίσκοι).

Επομένως, υπάρχει ανάγκη να αυξηθεί η ανοχή σφαλμάτων των συστοιχιών δίσκων. Για να αυξηθεί η ανοχή σφαλμάτων των συστοιχιών, χρησιμοποιείται πλεονάζουσα κωδικοποίηση. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κωδικοποίησης που χρησιμοποιούνται σε πλεονάζουσες συστοιχίες δίσκων - η αντιγραφή και η ισοτιμία.

Η αντιγραφή, ή ο κατοπτρισμός, χρησιμοποιείται συχνότερα σε συστοιχίες δίσκων. Τα απλά συστήματα κατοπτρισμού χρησιμοποιούν δύο αντίγραφα δεδομένων, το καθένα από τα οποία βρίσκεται σε ξεχωριστούς δίσκους. Αυτό το σχήμα είναι αρκετά απλό και δεν απαιτεί πρόσθετο κόστος υλικού, αλλά έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα - χρησιμοποιεί το 50% του χώρου στο δίσκο για να αποθηκεύσει ένα αντίγραφο πληροφοριών.

Ο δεύτερος τρόπος για την υλοποίηση περιττών συστοιχιών δίσκων είναι η χρήση πλεονάζουσας κωδικοποίησης χρησιμοποιώντας υπολογισμό ισοτιμίας. Η ισοτιμία υπολογίζεται με XOR όλων των χαρακτήρων στη λέξη δεδομένων. Η χρήση ισοτιμίας σε πλεονάζοντες πίνακες δίσκων μειώνει την επιβάρυνση σε μια τιμή που υπολογίζεται με τον τύπο: HP hdd =1/N hdd (HP hdd - overhead; N hdd - αριθμός δίσκων στη συστοιχία).

Ιστορία και ανάπτυξη του RAID

Παρά το γεγονός ότι τα συστήματα αποθήκευσης που βασίζονται σε μαγνητικούς δίσκους παράγονται εδώ και 40 χρόνια, η μαζική παραγωγή συστημάτων ανοχής σε σφάλματα ξεκίνησε μόλις πρόσφατα. Οι πλεονάζουσες συστοιχίες δίσκων, κοινώς αποκαλούμενες RAID (πλεονάζουσες συστοιχίες φθηνών δίσκων), εισήχθησαν από ερευνητές (Petterson, Gibson και Katz) στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ το 1987. Όμως τα συστήματα RAID έγιναν ευρέως διαδεδομένα μόνο όταν οι δίσκοι που ήταν κατάλληλοι για χρήση σε πλεονάζουσες συστοιχίες έγιναν διαθέσιμοι και επαρκώς παραγωγικοί. Από τη λευκή βίβλο για το RAID το 1988, η έρευνα για πλεονάζουσες συστοιχίες δίσκων έχει εκραγεί σε μια προσπάθεια να παράσχει ένα ευρύ φάσμα αντισταθμίσεων κόστους-απόδοσης-αξιοπιστίας.

Υπήρξε ένα περιστατικό με τη συντομογραφία RAID κάποτε. Το γεγονός είναι ότι τη στιγμή της συγγραφής αυτού του άρθρου όλοι οι δίσκοι που χρησιμοποιούνταν σε υπολογιστές ονομάζονταν φθηνοί δίσκοι, σε αντίθεση με τους ακριβούς δίσκους για κεντρικούς υπολογιστές (κεντρικοί υπολογιστές). Αλλά για χρήση σε συστοιχίες RAID, ήταν απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μάλλον ακριβός εξοπλισμός σε σύγκριση με άλλες διαμορφώσεις υπολογιστή, έτσι το RAID άρχισε να αποκρυπτογραφείται ως πλεονάζουσα συστοιχία ανεξάρτητων δίσκων 2 - μια πλεονάζουσα σειρά ανεξάρτητων δίσκων.

2 - Ορισμός Συμβουλευτικής Επιτροπής RAID

Το RAID 0 εισήχθη από τη βιομηχανία ως ο ορισμός μιας συστοιχίας δίσκων χωρίς ανοχή σε σφάλματα. Ο Berkeley όρισε το RAID 1 ως μια αντικατοπτρισμένη συστοιχία δίσκων. Το RAID 2 είναι δεσμευμένο για πίνακες που χρησιμοποιούν κώδικα Hamming. Τα επίπεδα RAID 3, 4, 5 χρησιμοποιούν ισοτιμία για την προστασία των δεδομένων από μεμονωμένα σφάλματα. Αυτά τα επίπεδα, συμπεριλαμβανομένου του επιπέδου 5, παρουσιάστηκαν στο Berkeley και αυτή η ταξινόμηση RAID υιοθετήθηκε ως de facto πρότυπο.

Τα επίπεδα RAID 3,4,5 είναι αρκετά δημοφιλή και έχουν καλή χρήση του χώρου στο δίσκο, αλλά έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα - είναι ανθεκτικά μόνο σε μεμονωμένα σφάλματα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείτε μεγάλο αριθμό δίσκων, όταν αυξάνεται η πιθανότητα ταυτόχρονου χρόνου διακοπής λειτουργίας περισσότερων από μία συσκευών. Επιπλέον, χαρακτηρίζονται από μακρά ανάκαμψη, γεγονός που επιβάλλει και κάποιους περιορισμούς στη χρήση τους.

Σήμερα, έχει αναπτυχθεί ένας αρκετά μεγάλος αριθμός αρχιτεκτονικών που διασφαλίζουν τη λειτουργία της συστοιχίας ακόμη και με την ταυτόχρονη αστοχία οποιωνδήποτε δύο δίσκων χωρίς απώλεια δεδομένων. Μεταξύ του συνόλου, αξίζει να σημειωθεί η δισδιάστατη ισοτιμία και το EVENODD, που χρησιμοποιούν ισοτιμία για κωδικοποίηση και το RAID 6, που χρησιμοποιεί κωδικοποίηση Reed-Solomon.

Σε ένα σχήμα που χρησιμοποιεί ισοτιμία διπλού χώρου, κάθε μπλοκ δεδομένων συμμετέχει στην κατασκευή δύο ανεξάρτητων κωδικών λέξεων. Έτσι, εάν αποτύχει ένας δεύτερος δίσκος στην ίδια κωδική λέξη, χρησιμοποιείται μια διαφορετική κωδική λέξη για την ανακατασκευή των δεδομένων.

Ο ελάχιστος πλεονασμός σε έναν τέτοιο πίνακα επιτυγχάνεται με ίσο αριθμό στηλών και γραμμών. Και ισούται με: 2 x Τετράγωνο (Ν Δίσκος) (σε «τετράγωνο»).

Εάν ο πίνακας δύο χώρων δεν είναι οργανωμένος σε "τετράγωνο", τότε κατά την εφαρμογή του παραπάνω σχήματος, ο πλεονασμός θα είναι μεγαλύτερος.

Η αρχιτεκτονική EVENODD έχει ένα σχήμα ανοχής σφαλμάτων παρόμοιο με την ισοτιμία διπλού χώρου, αλλά μια διαφορετική τοποθέτηση μπλοκ πληροφοριών που εγγυάται ελάχιστη πλεονάζουσα χρήση χωρητικότητας. Όπως και στην ισοτιμία διπλού χώρου, κάθε μπλοκ δεδομένων συμμετέχει στην κατασκευή δύο ανεξάρτητων κωδικών λέξεων, αλλά οι λέξεις τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε ο συντελεστής πλεονασμού να είναι σταθερός (σε αντίθεση με το προηγούμενο σχήμα) και να ισούται με: 2 x Τετράγωνο (Ν Δίσκος).

Χρησιμοποιώντας δύο χαρακτήρες ελέγχου, ισοτιμία και μη δυαδικούς κωδικούς, η λέξη δεδομένων μπορεί να σχεδιαστεί για να παρέχει ανοχή σφαλμάτων όταν παρουσιάζεται διπλό σφάλμα. Αυτός ο σχεδιασμός είναι γνωστός ως RAID 6. Ο μη δυαδικός κώδικας, βασισμένος στην κωδικοποίηση Reed-Solomon, υπολογίζεται τυπικά χρησιμοποιώντας πίνακες ή ως επαναληπτική διαδικασία χρησιμοποιώντας γραμμικούς καταχωρητές κλειστού βρόχου, μια σχετικά πολύπλοκη λειτουργία που απαιτεί εξειδικευμένο υλικό.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η χρήση κλασικών επιλογών RAID, που παρέχουν επαρκή ανοχή σφαλμάτων για πολλές εφαρμογές, έχει συχνά απαράδεκτα χαμηλή απόδοση, οι ερευνητές κατά καιρούς εφαρμόζουν διάφορες κινήσεις που βοηθούν στην αύξηση της απόδοσης των συστημάτων RAID.

Το 1996, οι Savage και Wilks πρότειναν το AFRAID - A Frequently Redundant Array of Independent Disk. Αυτή η αρχιτεκτονική θυσιάζει κάπως την ανοχή σφαλμάτων για την απόδοση. Σε μια προσπάθεια αντιστάθμισης του προβλήματος μικρής εγγραφής που είναι χαρακτηριστικό των συστοιχιών επιπέδου RAID 5, είναι δυνατό να αφήσουμε τη διαγράμμιση χωρίς υπολογισμό ισοτιμίας για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Εάν ο δίσκος που έχει οριστεί για εγγραφή ισοτιμίας είναι απασχολημένος, η εγγραφή ισοτιμίας καθυστερεί. Έχει αποδειχθεί θεωρητικά ότι μια μείωση 25% στην ανοχή σφαλμάτων μπορεί να αυξήσει την απόδοση κατά 97%. Το AFRAID αλλάζει αποτελεσματικά το μοντέλο αποτυχίας των συστοιχιών με ανοχή σε σφάλματα, επειδή μια κωδική λέξη που δεν έχει ενημερωμένη ισοτιμία είναι επιρρεπής σε αστοχίες δίσκου.

Αντί να θυσιάσετε την ανοχή σφαλμάτων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε παραδοσιακές τεχνικές απόδοσης, όπως η προσωρινή αποθήκευση. Δεδομένου ότι η κυκλοφορία του δίσκου είναι εκρηκτική, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια προσωρινή μνήμη εγγραφής για να αποθηκεύσετε δεδομένα όταν οι δίσκοι είναι απασχολημένοι. Και αν η προσωρινή μνήμη είναι κατασκευασμένη με τη μορφή μη πτητικής μνήμης, τότε, σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, τα δεδομένα θα αποθηκευτούν. Επιπλέον, οι αναβαλλόμενες λειτουργίες δίσκου καθιστούν δυνατό τον τυχαίο συνδυασμό μικρών μπλοκ για την εκτέλεση πιο αποτελεσματικών λειτουργιών δίσκου.

Υπάρχουν επίσης πολλές αρχιτεκτονικές που θυσιάζουν τον όγκο για να αυξήσουν την απόδοση. Μεταξύ αυτών είναι η καθυστερημένη τροποποίηση στο δίσκο καταγραφής και διάφορα σχήματα για την τροποποίηση της λογικής τοποθέτησης δεδομένων στη φυσική, τα οποία σας επιτρέπουν να διανέμετε πιο αποτελεσματικά τις λειτουργίες στη συστοιχία.

Μία από τις επιλογές είναι ισοτιμίας(εγγραφή ισοτιμίας), η οποία περιλαμβάνει την επίλυση του προβλήματος της μικρής εγγραφής και την αποτελεσματικότερη χρήση των δίσκων. Η καταγραφή ισοτιμίας αναβάλλει τις αλλαγές ισοτιμίας στο RAID 5 καταγράφοντας τις σε ένα αρχείο καταγραφής FIFO, το οποίο βρίσκεται εν μέρει στη μνήμη του ελεγκτή και εν μέρει στο δίσκο. Δεδομένου ότι η πρόσβαση σε ένα πλήρες κομμάτι είναι κατά μέσο όρο 10 φορές πιο αποτελεσματική από την πρόσβαση σε έναν τομέα, η καταγραφή ισοτιμίας συλλέγει μεγάλες ποσότητες τροποποιημένων δεδομένων ισοτιμίας, τα οποία στη συνέχεια εγγράφονται μαζί σε έναν δίσκο αφιερωμένο στην αποθήκευση ισοτιμίας σε ολόκληρο το κομμάτι.

Αρχιτεκτονική κυμαινόμενα δεδομένα και ισοτιμία(floating and parity), που επιτρέπει την ανακατανομή της φυσικής τοποθέτησης μπλοκ δίσκων. Ελεύθεροι τομείς τοποθετούνται σε κάθε κύλινδρο για μείωση περιστροφική καθυστέρηση(καθυστερήσεις περιστροφής), δεδομένα και ισοτιμία κατανέμονται σε αυτούς τους ελεύθερους χώρους. Για να διασφαλιστεί η λειτουργία κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος, η ισοτιμία και ο χάρτης δεδομένων πρέπει να αποθηκευτούν σε μη πτητική μνήμη. Εάν χάσετε τον χάρτη τοποθέτησης, όλα τα δεδομένα στον πίνακα θα χαθούν.

Εικονική απογύμνωση- είναι μια αρχιτεκτονική κινητής δεδομένων και ισοτιμίας που χρησιμοποιεί προσωρινή μνήμη εγγραφής. Φυσικά συνειδητοποιώντας τις θετικές πλευρές και των δύο.

Επιπλέον, υπάρχουν και άλλοι τρόποι βελτίωσης της απόδοσης, όπως οι λειτουργίες RAID. Κάποτε, η Seagate ενσωμάτωσε στους δίσκους της υποστήριξη για λειτουργίες RAID με διασυνδέσεις Fiber Chanel και SCSI. Αυτό κατέστησε δυνατή τη μείωση της κυκλοφορίας μεταξύ του κεντρικού ελεγκτή και των δίσκων στη συστοιχία για συστήματα RAID 5 Αυτή ήταν μια θεμελιώδης καινοτομία στον τομέα των υλοποιήσεων RAID, αλλά η τεχνολογία δεν ξεκίνησε στη ζωή, καθώς ορισμένα χαρακτηριστικά του Fiber. Τα πρότυπα Chanel και SCSI αποδυναμώνουν το μοντέλο αποτυχίας για συστοιχίες δίσκων.

Για το ίδιο RAID 5, εισήχθη η αρχιτεκτονική TickerTAIP. Μοιάζει κάπως έτσι - ο κόμβος εκκίνησης του κεντρικού μηχανισμού ελέγχου (κόμβος εκκίνησης) λαμβάνει αιτήματα χρήστη, επιλέγει έναν αλγόριθμο επεξεργασίας και στη συνέχεια μεταφέρει την εργασία και την ισοτιμία του δίσκου στον κόμβο εργασίας (κόμβος εργασίας). Κάθε κόμβος εργάτη επεξεργάζεται ένα υποσύνολο των δίσκων στον πίνακα. Όπως και στο μοντέλο Seagate, οι κόμβοι εργαζόμενοι μεταφέρουν δεδομένα μεταξύ τους χωρίς τη συμμετοχή του κόμβου εκκίνησης. Εάν ένας κόμβος εργαζόμενος αποτύχει, οι δίσκοι που εξυπηρετούσε καθίστανται μη διαθέσιμοι. Αλλά αν η κωδική λέξη είναι κατασκευασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε σύμβολό της να υποβάλλεται σε επεξεργασία από έναν ξεχωριστό κόμβο εργάτη, τότε το σχήμα ανοχής σφαλμάτων επαναλαμβάνει το RAID 5. Για να αποφευχθούν οι αστοχίες του κόμβου εκκίνησης, γίνεται αντιγραφή, οπότε έχουμε μια αρχιτεκτονική που είναι ανθεκτικό σε αστοχίες οποιουδήποτε από τους κόμβους του. Παρά όλα τα θετικά της χαρακτηριστικά, αυτή η αρχιτεκτονική πάσχει από το πρόβλημα της «τρύπας εγγραφής». Που σημαίνει ότι παρουσιάζεται σφάλμα όταν πολλοί χρήστες αλλάζουν την κωδική λέξη ταυτόχρονα και ο κόμβος αποτυγχάνει.

Θα πρέπει επίσης να αναφέρουμε μια αρκετά δημοφιλή μέθοδο για γρήγορη επαναφορά του RAID - χρησιμοποιώντας έναν ελεύθερο δίσκο (εφεδρικό). Εάν ένας από τους δίσκους της συστοιχίας αποτύχει, το RAID μπορεί να αποκατασταθεί χρησιμοποιώντας έναν ελεύθερο δίσκο αντί του αποτυχημένου. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της υλοποίησης είναι ότι το σύστημα μεταβαίνει στην προηγούμενη (κατάσταση ασφαλούς αστοχίας χωρίς εξωτερική παρέμβαση). Κατά τη χρήση μιας αρχιτεκτονικής κατανεμημένης οικονομίας, τα λογικά μπλοκ ενός εφεδρικού δίσκου κατανέμονται φυσικά σε όλους τους δίσκους της συστοιχίας, εξαλείφοντας την ανάγκη να ξαναδημιουργηθεί η συστοιχία εάν ένας δίσκος αποτύχει.

Προκειμένου να αποφευχθεί το πρόβλημα ανάκτησης που είναι χαρακτηριστικό των κλασικών επιπέδων RAID, καλείται μια αρχιτεκτονική αποδέσμευση ισοτιμίας(ισοτιμία κατανομή). Περιλαμβάνει την τοποθέτηση λιγότερων λογικών μονάδων δίσκου μεγαλύτερης χωρητικότητας σε φυσικές μονάδες μικρότερης, μεγαλύτερης χωρητικότητας. Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία, ο χρόνος απόκρισης του συστήματος σε ένα αίτημα κατά την ανακατασκευή βελτιώνεται περισσότερο από το μισό και ο χρόνος ανακατασκευής μειώνεται σημαντικά.

Αρχιτεκτονική Βασικών Επιπέδων RAID

Ας δούμε τώρα την αρχιτεκτονική των βασικών επιπέδων του RAID με περισσότερες λεπτομέρειες. Πριν σκεφτούμε, ας κάνουμε μερικές υποθέσεις. Για να δείξετε τις αρχές της κατασκευής συστημάτων RAID, εξετάστε ένα σύνολο N δίσκων (για απλότητα, θα υποθέσουμε ότι το N είναι ένας ζυγός αριθμός), καθένα από τα οποία αποτελείται από Μ μπλοκ.

Θα συμβολίσουμε τα δεδομένα - D m,n, όπου m είναι ο αριθμός των μπλοκ δεδομένων, n είναι ο αριθμός των υποτμημάτων στα οποία διαιρείται το μπλοκ δεδομένων D.

Οι δίσκοι μπορούν να συνδεθούν είτε σε ένα είτε σε περισσότερα κανάλια μεταφοράς δεδομένων. Η χρήση περισσότερων καναλιών αυξάνει την απόδοση του συστήματος.

RAID 0. Σειρά δίσκων ριγέ χωρίς ανοχή σφαλμάτων

Είναι ένας πίνακας δίσκων στον οποίο τα δεδομένα χωρίζονται σε μπλοκ και κάθε μπλοκ γράφεται (ή διαβάζεται) σε ξεχωριστό δίσκο. Έτσι, πολλαπλές λειτουργίες I/O μπορούν να εκτελεστούν ταυτόχρονα.

Φόντα:

• υψηλότερη απόδοση για εφαρμογές που απαιτούν εντατική επεξεργασία αιτημάτων εισόδου/εξόδου και μεγάλου όγκου δεδομένων.
• ευκολία εφαρμογής?
• χαμηλό κόστος ανά μονάδα όγκου.

Ελαττώματα:

• δεν είναι μια λύση ανεκτική σε σφάλματα.
• Η αποτυχία μιας μονάδας δίσκου έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια όλων των δεδομένων στη συστοιχία.

RAID 1. Περιττή συστοιχία δίσκων ή κατοπτρισμός

Το mirroring είναι ένας παραδοσιακός τρόπος για να αυξήσετε την αξιοπιστία μιας μικρής συστοιχίας δίσκων. Στην απλούστερη έκδοση, χρησιμοποιούνται δύο δίσκοι, στους οποίους καταγράφονται οι ίδιες πληροφορίες και εάν αποτύχει ο ένας, παραμένει ένα αντίγραφό του, το οποίο συνεχίζει να λειτουργεί στον ίδιο τρόπο λειτουργίας.

Φόντα:

• ευκολία εφαρμογής?
• ευκολία ανάκτησης συστοιχίας σε περίπτωση αποτυχίας (αντιγραφή).
• επαρκώς υψηλή απόδοση για εφαρμογές με υψηλή ένταση αιτήματος.

Ελαττώματα:

• υψηλό κόστος ανά μονάδα όγκου - 100% πλεονασμός.
• χαμηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων.

RAID 2. Συστοιχία δίσκων ανεκτική σε σφάλματα χρησιμοποιώντας Hamming Code ECC.

Η περιττή κωδικοποίηση που χρησιμοποιείται στο RAID 2 ονομάζεται κώδικας Hamming. Ο κωδικός Hamming σάς επιτρέπει να διορθώσετε μεμονωμένα σφάλματα και να εντοπίσετε διπλά σφάλματα. Σήμερα χρησιμοποιείται ενεργά στην τεχνολογία κωδικοποίησης δεδομένων σε RAM τύπου ECC. Και κωδικοποίηση δεδομένων σε μαγνητικούς δίσκους.

Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζεται ένα παράδειγμα με σταθερό αριθμό δίσκων λόγω της δυσκινησίας της περιγραφής (μια λέξη δεδομένων αποτελείται από 4 bit, αντίστοιχα, ο κωδικός ECC είναι 3).

Φόντα:

• γρήγορη διόρθωση σφαλμάτων ("εν τώ πετάξει").
• πολύ υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων για μεγάλους όγκους.
• Καθώς ο αριθμός των δίσκων αυξάνεται, τα γενικά έξοδα μειώνονται.
• αρκετά απλή υλοποίηση.

Ελαττώματα:

• υψηλό κόστος με μικρό αριθμό δίσκων.
• χαμηλή ταχύτητα επεξεργασίας αιτημάτων (δεν είναι κατάλληλο για συστήματα που προσανατολίζονται στις συναλλαγές).

RAID 3. Συστοιχία ανοχής σε σφάλματα με παράλληλη μεταφορά δεδομένων και ισοτιμία (Παράλληλοι δίσκοι μεταφοράς με ισοτιμία)

Τα δεδομένα χωρίζονται σε υπομπλοκ σε επίπεδο byte και γράφονται ταυτόχρονα σε όλους τους δίσκους του πίνακα εκτός από έναν, ο οποίος χρησιμοποιείται για ισοτιμία. Η χρήση του RAID 3 επιλύει το πρόβλημα του υψηλού πλεονασμού στο RAID 2. Οι περισσότεροι από τους δίσκους ελέγχου που χρησιμοποιούνται στο επίπεδο RAID 2 απαιτούνται για τον προσδιορισμό της θέσης του bit που απέτυχε. Αλλά αυτό δεν είναι απαραίτητο, καθώς οι περισσότεροι ελεγκτές είναι σε θέση να προσδιορίσουν πότε ένας δίσκος έχει αποτύχει χρησιμοποιώντας ειδικά σήματα ή πρόσθετη κωδικοποίηση πληροφοριών που είναι γραμμένες στο δίσκο και χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση τυχαίων αστοχιών.

Φόντα:

• πολύ υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων.
• Η αποτυχία του δίσκου έχει μικρή επίδραση στην ταχύτητα της συστοιχίας.

Ελαττώματα:

• δύσκολη εφαρμογή·
• χαμηλή απόδοση με αιτήματα υψηλής έντασης για μικρά δεδομένα.

RAID 4. Συστοιχία ανεξάρτητων δίσκων με ανοχή σε σφάλματα με κοινόχρηστο δίσκο ισοτιμίας (Δίσκοι ανεξάρτητων δεδομένων με κοινόχρηστο δίσκο ισοτιμίας)

Τα δεδομένα αναλύονται σε επίπεδο μπλοκ. Κάθε μπλοκ δεδομένων γράφεται σε ξεχωριστό δίσκο και μπορεί να διαβαστεί ξεχωριστά. Η ισοτιμία για μια ομάδα μπλοκ δημιουργείται κατά την εγγραφή και ελέγχεται κατά την ανάγνωση. Το RAID Επίπεδο 4 βελτιώνει την απόδοση των μικρών μεταφορών δεδομένων μέσω παραλληλισμού, επιτρέποντας ταυτόχρονα περισσότερες από μία πρόσβαση I/O. Η κύρια διαφορά μεταξύ του RAID 3 και του 4 είναι ότι στο τελευταίο, η διαγράμμιση δεδομένων εκτελείται σε επίπεδο τομέα και όχι σε επίπεδο bit ή byte.

Φόντα:

• πολύ υψηλή ταχύτητα ανάγνωσης μεγάλου όγκου δεδομένων.
• υψηλή απόδοση σε αιτήματα ανάγνωσης δεδομένων υψηλής έντασης·
• χαμηλά γενικά έξοδα για την εφαρμογή πλεονασμού.

Ελαττώματα:

• πολύ χαμηλή απόδοση κατά την εγγραφή δεδομένων.
• χαμηλή ταχύτητα ανάγνωσης μικρών δεδομένων με μεμονωμένα αιτήματα.
• ασυμμετρία απόδοσης όσον αφορά την ανάγνωση και τη γραφή.

RAID 5. Συστοιχία ανεξάρτητων δίσκων με ανοχή σε σφάλματα με κατανεμημένα μπλοκ ισοτιμίας

Αυτό το επίπεδο είναι παρόμοιο με το RAID 4, αλλά σε αντίθεση με το προηγούμενο, η ισοτιμία κατανέμεται κυκλικά σε όλους τους δίσκους της συστοιχίας. Αυτή η αλλαγή βελτιώνει την απόδοση της εγγραφής μικρών ποσοτήτων δεδομένων σε συστήματα πολλαπλών εργασιών. Εάν οι λειτουργίες εγγραφής έχουν προγραμματιστεί σωστά, είναι δυνατή η παράλληλη επεξεργασία έως και N/2 μπλοκ, όπου N είναι ο αριθμός των δίσκων στην ομάδα.

Φόντα:

• υψηλή ταχύτητα εγγραφής δεδομένων.
• Αρκετά υψηλή ταχύτητα ανάγνωσης δεδομένων.
• υψηλή απόδοση σε υψηλή ένταση αιτημάτων ανάγνωσης/εγγραφής δεδομένων.
• χαμηλά γενικά έξοδα για την εφαρμογή πλεονασμού.

Ελαττώματα:

• Η ταχύτητα ανάγνωσης δεδομένων είναι χαμηλότερη από ό,τι στο RAID 4.
• χαμηλή ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής μικρών δεδομένων με μεμονωμένα αιτήματα.
• αρκετά περίπλοκη υλοποίηση.
• σύνθετη ανάκτηση δεδομένων.

RAID 6. Συστοιχία ανεξάρτητων δίσκων με ανοχή σφαλμάτων με δύο ανεξάρτητα σχήματα κατανεμημένων ισοτιμιών (Ανεξάρτητοι δίσκοι δεδομένων με δύο ανεξάρτητα σχήματα κατανεμημένης ισοτιμίας)

Τα δεδομένα κατατμούνται σε επίπεδο μπλοκ, παρόμοια με το RAID 5, αλλά εκτός από την προηγούμενη αρχιτεκτονική, χρησιμοποιείται ένα δεύτερο σχήμα για τη βελτίωση της ανοχής σφαλμάτων. Αυτή η αρχιτεκτονική είναι διπλά ανεκτική σε σφάλματα. Ωστόσο, κατά την εκτέλεση μιας λογικής εγγραφής, υπάρχουν στην πραγματικότητα έξι προσβάσεις στο δίσκο, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τον χρόνο επεξεργασίας ενός αιτήματος.

Φόντα:

• υψηλή ανοχή σφαλμάτων.
• Αρκετά υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας αιτημάτων.
• σχετικά χαμηλά γενικά έξοδα για την εφαρμογή πλεονασμού.

Ελαττώματα:

• πολύ περίπλοκη υλοποίηση.
• σύνθετη ανάκτηση δεδομένων.
• πολύ χαμηλή ταχύτητα εγγραφής δεδομένων.

Οι σύγχρονοι ελεγκτές RAID σάς επιτρέπουν να συνδυάζετε διαφορετικά επίπεδα RAID. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η υλοποίηση συστημάτων που συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα διαφορετικών επιπέδων, καθώς και συστημάτων με μεγάλο αριθμό δίσκων. Συνήθως πρόκειται για έναν συνδυασμό επιπέδου μηδέν (απογύμνωση) και κάποιου είδους ανοχής σε σφάλματα.

RAID 10. Συστοιχία ανοχής σε σφάλματα με διπλασιασμό και παράλληλη επεξεργασία

Αυτή η αρχιτεκτονική είναι μια συστοιχία RAID 0 της οποίας τα τμήματα είναι συστοιχίες RAID 1. Συνδυάζει πολύ υψηλή ανοχή σφαλμάτων και απόδοση.

Φόντα:

• υψηλή ανοχή σφαλμάτων.
• υψηλή απόδοση.

Ελαττώματα:

• πολύ υψηλό κόστος?
• περιορισμένη κλιμάκωση.

RAID 30. Συστοιχία ανεκτική σε σφάλματα με παράλληλη μεταφορά δεδομένων και αυξημένη απόδοση.

Είναι μια συστοιχία RAID 0, τα τμήματα της οποίας είναι συστοιχίες RAID 3. Συνδυάζει την ανοχή σφαλμάτων και την υψηλή απόδοση. Συνήθως χρησιμοποιείται για εφαρμογές που απαιτούν μεγάλους όγκους σειριακής μεταφοράς δεδομένων.

Φόντα:

• υψηλή ανοχή σφαλμάτων.
• υψηλή απόδοση.

Ελαττώματα:

• υψηλό κόστος?
• περιορισμένη κλιμάκωση.

RAID 50: Συστοιχία ανεκτική σε σφάλματα με κατανεμημένη ισοτιμία και αυξημένη απόδοση

Είναι μια συστοιχία RAID 0, τα τμήματα της οποίας είναι συστοιχίες RAID 5 Συνδυάζει ανοχή σφαλμάτων και υψηλή απόδοση για εφαρμογές με υψηλή ένταση αιτήματος και υψηλούς ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων.

Φόντα:

• υψηλή ανοχή σφαλμάτων.
• υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων?
• υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας αιτημάτων.

Ελαττώματα:

• υψηλό κόστος?
• περιορισμένη κλιμάκωση.

RAID 7: Συστοιχία ανοχής σε σφάλματα βελτιστοποιημένη για απόδοση. (Βελτιστοποιημένη ασυγχρονία για υψηλούς ρυθμούς εισόδου/εξόδου καθώς και υψηλούς ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων). Το RAID 7® είναι σήμα κατατεθέν της Storage Computer Corporation (SCC)

Για να κατανοήσουμε την αρχιτεκτονική του RAID 7, ας δούμε τα χαρακτηριστικά του:

1. Όλα τα αιτήματα μεταφοράς δεδομένων υποβάλλονται σε επεξεργασία ασύγχρονα και ανεξάρτητα.
2. Όλες οι λειτουργίες ανάγνωσης/εγγραφής αποθηκεύονται προσωρινά μέσω του διαύλου x υψηλής ταχύτητας.
3. Ο δίσκος ισοτιμίας μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε κανάλι.
4. Ο μικροεπεξεργαστής του ελεγκτή συστοιχίας χρησιμοποιεί ένα λειτουργικό σύστημα σε πραγματικό χρόνο που εστιάζει στις διαδικασίες επεξεργασίας.
5. Το σύστημα έχει καλή επεκτασιμότητα: έως 12 διεπαφές κεντρικού υπολογιστή και έως 48 δίσκους.
6. Το λειτουργικό σύστημα ελέγχει τα κανάλια επικοινωνίας.
7. Χρησιμοποιούνται τυπικοί δίσκοι SCSI, διαύλους, μητρικές πλακέτες και μονάδες μνήμης.
8. Ένας δίαυλος X υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιείται για εργασία με εσωτερική κρυφή μνήμη.
9. Η διαδικασία δημιουργίας ισοτιμίας είναι ενσωματωμένη στη μνήμη cache.
10. Οι δίσκοι που είναι συνδεδεμένοι στο σύστημα μπορούν να δηλωθούν ως ξεχωριστοί.
11. Ένας πράκτορας SNMP μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διαχείριση και την παρακολούθηση του συστήματος.

Φόντα:

• υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων και υψηλή ταχύτητα επεξεργασίας αιτημάτων (1,5 - 6 φορές υψηλότερη από άλλα τυπικά επίπεδα RAID).
• υψηλή επεκτασιμότητα διεπαφών κεντρικού υπολογιστή.
• Η ταχύτητα εγγραφής δεδομένων αυξάνεται με τον αριθμό των δίσκων στη συστοιχία.
• Δεν υπάρχει ανάγκη για πρόσθετη μετάδοση δεδομένων για τον υπολογισμό της ισοτιμίας.

Ελαττώματα:

• ιδιοκτησία ενός κατασκευαστή·
• πολύ υψηλό κόστος ανά μονάδα όγκου.
• σύντομη περίοδος εγγύησης·
• δεν μπορεί να εξυπηρετηθεί από τον χρήστη.
• πρέπει να χρησιμοποιήσετε αδιάλειπτη παροχή ρεύματος για να αποτρέψετε την απώλεια δεδομένων από την προσωρινή μνήμη.

Ας δούμε τώρα τα τυπικά επίπεδα μαζί για να συγκρίνουμε τα χαρακτηριστικά τους. Η σύγκριση γίνεται στα πλαίσια των αρχιτεκτονικών που αναφέρονται στον πίνακα.

ΕΠΙΔΡΟΜΗ	Ελάχιστο δίσκους	Ανάγκη σε δίσκους	Αποτυχία βιωσιμότητας	Ταχύτητα μετάδοση δεδομένων	Ενταση επεξεργασία αιτήματα	Πρακτικός χρήση
0	2	Ν			πολύ ψηλά έως N x 1 δίσκος	Γραφικά, βίντεο
1	2	2N*		R > 1 δίσκος W = 1 δίσκος	έως 2 x 1 δίσκο W = 1 δίσκος	διακομιστές μικρών αρχείων
2	7	2Ν		~ RAID 3	Χαμηλός	mainframes
3	3	Ν+1			Χαμηλός	Γραφικά, βίντεο
4	3	Ν+1		R W	R=RAID 0 W	διακομιστές αρχείων
5	3	Ν+1		R W	R=RAID 0 W	διακομιστές βάσης δεδομένων
6	4	Ν+2	ύψιστος	χαμηλός	R > 1 δίσκος W	χρησιμοποιείται εξαιρετικά σπάνια
7	12	Ν+1		ύψιστος	ύψιστος	διαφορετικών τύπων εφαρμογών

Διευκρινίσεις:

• * - εξετάζεται η επιλογή που χρησιμοποιείται συνήθως.
• k - αριθμός υποτμημάτων.
• R - ανάγνωση?
• W - εγγραφή.

Μερικές πτυχές της εφαρμογής συστημάτων RAID

Ας εξετάσουμε τρεις κύριες επιλογές για την εφαρμογή συστημάτων RAID:

• λογισμικό (βασισμένο σε λογισμικό).
• Υλικό - με βάση το λεωφορείο.
• hardware - αυτόνομο υποσύστημα (subsystem-based).

Είναι αδύνατο να πούμε κατηγορηματικά ότι οποιαδήποτε υλοποίηση είναι καλύτερη από μια άλλη. Κάθε επιλογή για την οργάνωση μιας συστοιχίας ικανοποιεί τις ανάγκες του ενός ή του άλλου χρήστη, ανάλογα με τις οικονομικές δυνατότητες, τον αριθμό των χρηστών και τις εφαρμογές που χρησιμοποιούνται.

Κάθε μία από τις παραπάνω υλοποιήσεις βασίζεται στην εκτέλεση του κώδικα προγράμματος. Στην πραγματικότητα διαφέρουν ως προς το πού εκτελείται αυτός ο κώδικας: στον κεντρικό επεξεργαστή του υπολογιστή (υλοποίηση λογισμικού) ή σε έναν εξειδικευμένο επεξεργαστή σε έναν ελεγκτή RAID (υλοποίηση υλικού).

Το κύριο πλεονέκτημα της εφαρμογής λογισμικού είναι το χαμηλό κόστος. Ταυτόχρονα όμως έχει πολλά μειονεκτήματα: χαμηλή απόδοση, φορτίο στον κεντρικό επεξεργαστή με πρόσθετη εργασία και αυξημένη κίνηση λεωφορείων. Τα απλά επίπεδα RAID 0 και 1 συνήθως υλοποιούνται σε λογισμικό, καθώς δεν απαιτούν σημαντικό υπολογισμό. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις δυνατότητες, τα συστήματα RAID που βασίζονται σε λογισμικό χρησιμοποιούνται σε διακομιστές εισαγωγικού επιπέδου.

Οι υλοποιήσεις RAID υλικού κοστίζουν αναλόγως περισσότερο από τις εφαρμογές λογισμικού, καθώς χρησιμοποιούν πρόσθετο υλικό για την εκτέλεση λειτουργιών εισόδου/εξόδου. Ταυτόχρονα, ξεφορτώνουν ή ελευθερώνουν τον κεντρικό επεξεργαστή και το δίαυλο συστήματος και, κατά συνέπεια, αυξάνουν την απόδοση.

Οι υλοποιήσεις προσανατολισμένες στο δίαυλο είναι ελεγκτές RAID που χρησιμοποιούν το δίαυλο υψηλής ταχύτητας του υπολογιστή στον οποίο είναι εγκατεστημένοι (τον τελευταίο καιρό συνήθως χρησιμοποιείται ο δίαυλος PCI). Με τη σειρά τους, οι υλοποιήσεις προσανατολισμένες στο δίαυλο μπορούν να χωριστούν σε χαμηλού και υψηλού επιπέδου. Τα πρώτα συνήθως δεν έχουν τσιπ SCSI και χρησιμοποιούν τη λεγόμενη θύρα RAID στη μητρική πλακέτα με ενσωματωμένο ελεγκτή SCSI. Σε αυτήν την περίπτωση, οι λειτουργίες επεξεργασίας του κώδικα RAID και των λειτουργιών εισόδου/εξόδου κατανέμονται μεταξύ του επεξεργαστή στον ελεγκτή RAID και των τσιπ SCSI στη μητρική πλακέτα. Έτσι, ο κεντρικός επεξεργαστής απαλλάσσεται από την επεξεργασία πρόσθετου κώδικα και η κίνηση του διαύλου μειώνεται σε σύγκριση με την έκδοση λογισμικού. Το κόστος τέτοιων πλακών είναι συνήθως χαμηλό, ειδικά αν απευθύνονται σε συστήματα RAID 0 ή 1 (υπάρχουν και υλοποιήσεις RAID 3, 5, 10, 30, 50, αλλά είναι πιο ακριβές), λόγω των οποίων σταδιακά γίνονται εκτοπίζοντας εφαρμογές λογισμικού από την αγορά διακομιστών αρχικού επιπέδου. Οι ελεγκτές υψηλού επιπέδου με εφαρμογή διαύλου έχουν ελαφρώς διαφορετική δομή από τα μικρότερα αδέρφια τους. Αναλαμβάνουν όλες τις λειτουργίες που σχετίζονται με την είσοδο/έξοδο και την εκτέλεση κώδικα RAID. Επιπλέον, δεν εξαρτώνται τόσο από την υλοποίηση της μητρικής πλακέτας και, κατά κανόνα, έχουν περισσότερες δυνατότητες (για παράδειγμα, τη δυνατότητα σύνδεσης μιας μονάδας για αποθήκευση πληροφοριών στη μνήμη cache σε περίπτωση βλάβης της μητρικής πλακέτας ή διακοπής ρεύματος) . Τέτοιοι ελεγκτές είναι συνήθως πιο ακριβοί από τους ελεγκτές χαμηλού επιπέδου και χρησιμοποιούνται σε διακομιστές μεσαίας και προηγμένης τεχνολογίας. Κατά κανόνα, εφαρμόζουν επίπεδα RAID 0.1, 3, 5, 10, 30, 50. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι υλοποιήσεις προσανατολισμένες στον δίαυλο συνδέονται απευθείας στον εσωτερικό δίαυλο PCI του υπολογιστή, είναι τα πιο παραγωγικά μεταξύ των υπό εξέταση συστημάτων ( κατά την οργάνωση συστημάτων ενός κεντρικού υπολογιστή). Η μέγιστη απόδοση τέτοιων συστημάτων μπορεί να φτάσει τα 132 MB/s (32 bit PCI) ή τα 264 MB/s (64 bit PCI) σε συχνότητα διαύλου 33 MHz.

Μαζί με τα αναφερόμενα πλεονεκτήματα, η αρχιτεκτονική προσανατολισμένη στο λεωφορείο έχει τα ακόλουθα μειονεκτήματα:

• εξάρτηση από το λειτουργικό σύστημα και την πλατφόρμα·
• περιορισμένη επεκτασιμότητα.
• περιορισμένες δυνατότητες οργάνωσης συστημάτων ανοχής σε σφάλματα.

Όλα αυτά τα μειονεκτήματα μπορούν να αποφευχθούν με τη χρήση αυτόνομων υποσυστημάτων. Αυτά τα συστήματα έχουν μια εντελώς αυτόνομη εξωτερική οργάνωση και, καταρχήν, είναι ένας ξεχωριστός υπολογιστής που χρησιμοποιείται για την οργάνωση συστημάτων αποθήκευσης πληροφοριών. Επιπλέον, εάν αναπτυχθεί επιτυχώς η τεχνολογία καναλιών οπτικών ινών, η απόδοση των αυτόνομων συστημάτων δεν θα είναι σε καμία περίπτωση κατώτερη από τα συστήματα προσανατολισμένα σε διαύλους.

Συνήθως, ένας εξωτερικός ελεγκτής τοποθετείται σε ξεχωριστό rack και, σε αντίθεση με συστήματα με οργάνωση διαύλου, μπορεί να έχει μεγάλο αριθμό καναλιών εισόδου/εξόδου, συμπεριλαμβανομένων καναλιών κεντρικού υπολογιστή, γεγονός που καθιστά δυνατή τη σύνδεση πολλών κεντρικών υπολογιστών στο σύστημα και την οργάνωση συμπλέγματος συστήματα. Σε συστήματα με αυτόνομο ελεγκτή, μπορούν να εφαρμοστούν ελεγκτές θερμής αναμονής.

Ένα από τα μειονεκτήματα των αυτόνομων συστημάτων είναι το υψηλό κόστος τους.

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, σημειώνουμε ότι συνήθως χρησιμοποιούνται αυτόνομα ελεγκτές για την υλοποίηση συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων και συμπλέγματος υψηλής χωρητικότητας.

Υπάρχουν πολλά άρθρα στο Διαδίκτυο που περιγράφουν το RAID. Για παράδειγμα, αυτό περιγράφει τα πάντα με μεγάλη λεπτομέρεια. Αλλά ως συνήθως, δεν υπάρχει αρκετός χρόνος για να διαβάσετε τα πάντα, επομένως χρειάζεστε κάτι σύντομο για να καταλάβετε - εάν είναι απαραίτητο ή όχι, και τι είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε σε σχέση με την εργασία με ένα DBMS (InterBase, Firebird ή κάτι άλλο - αυτό πραγματικά δεν έχει σημασία). Μπροστά στα μάτια σου είναι ακριβώς τέτοιο υλικό.

Σε μια πρώτη προσέγγιση, το RAID είναι ένας συνδυασμός δίσκων σε μια συστοιχία. SATA, SAS, SCSI, SSD - δεν πειράζει. Επιπλέον, σχεδόν κάθε κανονική μητρική υποστηρίζει πλέον SATA RAID. Ας δούμε τη λίστα με το τι είναι τα RAID και γιατί είναι. (Θα ήθελα να σημειώσω αμέσως ότι σε ένα RAID πρέπει να συνδυάσετε πανομοιότυπους δίσκους. Ο συνδυασμός δίσκων από διαφορετικούς κατασκευαστές, από τους ίδιους αλλά διαφορετικούς τύπους ή διαφορετικών μεγεθών είναι περιποίηση για ένα άτομο που κάθεται σε έναν οικιακό υπολογιστή).

RAID 0 (Stripe)

Σε γενικές γραμμές, πρόκειται για έναν διαδοχικό συνδυασμό δύο (ή περισσότερων) φυσικών δίσκων σε έναν «φυσικό» δίσκο. Είναι κατάλληλο μόνο για την οργάνωση τεράστιων χώρων στο δίσκο, για παράδειγμα, για όσους ασχολούνται με την επεξεργασία βίντεο. Δεν έχει νόημα να διατηρείτε βάσεις δεδομένων σε τέτοιους δίσκους - στην πραγματικότητα, ακόμα κι αν η βάση δεδομένων σας είναι μεγέθους 50 gigabyte, τότε γιατί αγοράσατε δύο δίσκους των 40 gigabyte ο καθένας και όχι 1 επί 80 gigabyte; Το χειρότερο είναι ότι στο RAID 0, οποιαδήποτε αποτυχία ενός από τους δίσκους οδηγεί σε πλήρη αδυναμία λειτουργίας αυτού του RAID, επειδή τα δεδομένα γράφονται εναλλάξ και στους δύο δίσκους, και κατά συνέπεια, το RAID 0 δεν έχει μέσα ανάκτησης σε περίπτωση αποτυχίας.

Φυσικά, το RAID 0 παρέχει ταχύτερη απόδοση λόγω της διαγράμμισης ανάγνωσης/εγγραφής.

Το RAID 0 χρησιμοποιείται συχνά για τη φιλοξενία προσωρινών αρχείων.

RAID 1 (Mirror)

Κατοπτρισμός δίσκου. Εάν το Shadow στο IB/FB είναι κατοπτρισμός λογισμικού (δείτε Οδηγός λειτουργιών.pdf), τότε το RAID 1 είναι κατοπτρισμός υλικού και τίποτα περισσότερο. Σας απαγορεύουν τη χρήση του κατοπτρισμού λογισμικού χρησιμοποιώντας εργαλεία λειτουργικού συστήματος ή λογισμικό τρίτων κατασκευαστών. Χρειάζεστε είτε ένα "σιδερένιο" RAID 1 ή σκιά.

Εάν παρουσιαστεί βλάβη, ελέγξτε προσεκτικά ποιος δίσκος έχει αποτύχει. Η πιο συνηθισμένη περίπτωση απώλειας δεδομένων στο RAID 1 είναι λανθασμένες ενέργειες κατά την ανάκτηση (ο λάθος δίσκος ορίζεται ως "ολόκληρος").

Όσον αφορά την απόδοση - το κέρδος για τη γραφή είναι 0, για την ανάγνωση - ίσως έως και 1,5 φορές, αφού η ανάγνωση μπορεί να γίνει "παράλληλα" (εναλλάξ από διαφορετικούς δίσκους). Για βάσεις δεδομένων, η επιτάχυνση είναι μικρή, ενώ κατά την παράλληλη πρόσβαση σε διαφορετικά (!) μέρη (αρχεία) του δίσκου, η επιτάχυνση θα είναι απολύτως ακριβής.

RAID 1+0

Με τον όρο RAID 1+0 εννοούν την επιλογή RAID 10, όταν δύο RAID 1 συνδυάζονται στο RAID 0. Η επιλογή όταν δύο RAID 0 συνδυάζονται στο RAID 1 ονομάζεται RAID 0+1 και "εκτός" είναι το ίδιο RAID 10 .

RAID 2-3-4

Αυτά τα RAID είναι σπάνια επειδή χρησιμοποιούν κωδικούς Hamming ή αποκλεισμό byte + αθροίσματα ελέγχου κ.λπ., αλλά η γενική περίληψη είναι ότι αυτά τα RAID παρέχουν μόνο αξιοπιστία, με αύξηση της απόδοσης 0, και μερικές φορές ακόμη και επιδείνωση.

RAID 5

Απαιτεί τουλάχιστον 3 δίσκους. Τα δεδομένα ισοτιμίας κατανέμονται σε όλους τους δίσκους της συστοιχίας

Λέγεται συνήθως ότι "Το RAID5 χρησιμοποιεί ανεξάρτητη πρόσβαση στο δίσκο, έτσι ώστε οι αιτήσεις σε διαφορετικούς δίσκους να μπορούν να εκτελούνται παράλληλα." Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι φυσικά μιλάμε για παράλληλες αιτήσεις εισόδου/εξόδου. Εάν τέτοια αιτήματα γίνονται διαδοχικά (στον SuperServer), τότε φυσικά δεν θα έχετε το αποτέλεσμα της παραλληλοποίησης της πρόσβασης στο RAID 5. Φυσικά, το RAID5 θα δώσει ώθηση απόδοσης εάν το λειτουργικό σύστημα και άλλες εφαρμογές λειτουργούν με τη συστοιχία (για παράδειγμα, θα περιέχει εικονική μνήμη, TEMP κ.λπ.).

Γενικά, το RAID 5 ήταν η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη συστοιχία δίσκων για εργασία με DBMS. Τώρα μια τέτοια συστοιχία μπορεί να οργανωθεί σε μονάδες SATA και θα είναι σημαντικά φθηνότερη από ό, τι σε SCSI. Μπορείτε να δείτε τιμές και ελεγκτές στα άρθρα
Επιπλέον, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στον όγκο των αγορασμένων δίσκων - για παράδειγμα, σε ένα από τα αναφερόμενα άρθρα, το RAID5 συναρμολογείται από 4 δίσκους χωρητικότητας 34 gigabyte, ενώ ο όγκος του "δίσκου" είναι 103 gigabyte.

Δοκιμή πέντε ελεγκτών SATA RAID - http://www.thg.ru/storage/20051102/index.html.

Adaptec SATA RAID 21610SA σε συστοιχίες RAID 5 - http://www.ixbt.com/storage/adaptec21610raid5.shtml.

Γιατί το RAID 5 είναι κακό - https://geektimes.ru/post/78311/

Προσοχή!Όταν αγοράζουν δίσκους για RAID5, συνήθως λαμβάνουν 3 δίσκους, τουλάχιστον (πιθανότατα λόγω της τιμής). Εάν ξαφνικά, με την πάροδο του χρόνου, ένας από τους δίσκους αποτύχει, τότε μπορεί να προκύψει μια κατάσταση όταν δεν είναι δυνατή η αγορά ενός δίσκου παρόμοιου με αυτούς που χρησιμοποιήθηκαν (δεν παράγεται πλέον, είναι προσωρινά εκτός αποθέματος κ.λπ.). Ως εκ τούτου, μια πιο ενδιαφέρουσα ιδέα φαίνεται να είναι η αγορά 4 δίσκων, η οργάνωση ενός RAID5 των τριών και η σύνδεση του 4ου δίσκου ως αντίγραφο ασφαλείας (για αντίγραφα ασφαλείας, άλλα αρχεία και άλλες ανάγκες).

Ο όγκος μιας συστοιχίας δίσκων RAID5 υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο (n-1)*hddsize, όπου n είναι ο αριθμός των δίσκων στη συστοιχία και hddsize είναι το μέγεθος ενός δίσκου. Για παράδειγμα, για μια συστοιχία 4 δίσκων των 80 gigabyte, ο συνολικός όγκος θα είναι 240 gigabyte.

Υπάρχει ένα ερώτημα σχετικά με την «ακαταλληλότητα» του RAID5 για βάσεις δεδομένων. Τουλάχιστον, μπορεί να θεωρηθεί από την άποψη ότι για να έχετε καλή απόδοση RAID5, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν εξειδικευμένο ελεγκτή και όχι αυτό που περιλαμβάνεται από προεπιλογή στη μητρική πλακέτα.

Το άρθρο RAID-5 πρέπει να πεθάνει. Και περισσότερα σχετικά με την απώλεια δεδομένων στο RAID5.

Σημείωμα.Από τις 09/05/2005, το κόστος μιας μονάδας Hitachi 80 Gb SATA είναι 60 $.

RAID 10, 50

Στη συνέχεια ακολουθούν συνδυασμοί των επιλογών που αναφέρονται. Για παράδειγμα, το RAID 10 είναι RAID 0 + RAID 1. Το RAID 50 είναι RAID 5 + RAID 0.

Είναι ενδιαφέρον ότι ο συνδυασμός RAID 0+1 αποδεικνύεται χειρότερος όσον αφορά την αξιοπιστία από το RAID5. Η υπηρεσία επισκευής βάσης δεδομένων έχει μια περίπτωση αποτυχίας ενός δίσκου στο σύστημα RAID0 (3 δίσκοι) + RAID1 (3 ακόμη από τους ίδιους δίσκους). Ταυτόχρονα, το RAID1 δεν μπόρεσε να «ανεβάσει» τον αντίγραφο ασφαλείας. Η βάση αποδείχθηκε ότι ήταν κατεστραμμένη χωρίς καμία πιθανότητα επισκευής.

Το RAID 0+1 απαιτεί 4 μονάδες δίσκου και το RAID 5 απαιτεί 3. Σκεφτείτε το.

RAID 6

Σε αντίθεση με το RAID 5, το οποίο χρησιμοποιεί ισοτιμία για την προστασία δεδομένων από μεμονωμένα σφάλματα, το RAID 6 χρησιμοποιεί την ίδια ισοτιμία για προστασία από διπλά σφάλματα. Κατά συνέπεια, ο επεξεργαστής είναι πιο ισχυρός από ό, τι στο RAID 5, και όχι 3, αλλά απαιτούνται τουλάχιστον 5 δίσκοι (τρεις δίσκοι δεδομένων και 2 δίσκοι ισοτιμίας). Επιπλέον, ο αριθμός των δίσκων στο raid6 δεν έχει την ίδια ευελιξία όπως στο raid 5 και πρέπει να είναι ίσος με έναν απλό αριθμό (5, 7, 11, 13 κ.λπ.)

Ας υποθέσουμε ότι δύο δίσκοι αποτυγχάνουν ταυτόχρονα, αλλά μια τέτοια περίπτωση είναι πολύ σπάνια.

Δεν έχω δει δεδομένα σχετικά με την απόδοση του RAID 6 (δεν έχω κοιτάξει), αλλά μπορεί κάλλιστα λόγω του περιττού ελέγχου, η απόδοση να είναι στο επίπεδο του RAID 5.

Χρόνος ανοικοδόμησης

Οποιαδήποτε συστοιχία RAID που παραμένει λειτουργική εάν αποτύχει μια μονάδα δίσκου έχει μια ιδέα που ονομάζεται χρόνος ανοικοδόμησης. Φυσικά, όταν αντικαθιστάτε έναν νεκρό δίσκο με έναν νέο, ο ελεγκτής πρέπει να οργανώσει τη λειτουργία του νέου δίσκου στη συστοιχία και αυτό θα χρειαστεί λίγο χρόνο.

Όταν "συνδέετε" έναν νέο δίσκο, για παράδειγμα, για το RAID 5, ο ελεγκτής μπορεί να επιτρέψει τη λειτουργία της συστοιχίας. Αλλά η ταχύτητα της συστοιχίας σε αυτή την περίπτωση θα είναι πολύ χαμηλή, τουλάχιστον επειδή ακόμα κι αν ο νέος δίσκος είναι «γραμμικά» γεμάτος με πληροφορίες, η εγγραφή σε αυτόν θα «αποσπάσει» τον ελεγκτή και τις κεφαλές του δίσκου από το συγχρονισμό των λειτουργιών με τους υπόλοιπους δίσκους της συστοιχίας.

Ο χρόνος που χρειάζεται για την επαναφορά της συστοιχίας στην κανονική λειτουργία εξαρτάται άμεσα από τη χωρητικότητα του δίσκου. Για παράδειγμα, το Sun StorEdge 3510 FC Array με μέγεθος πίνακα 2 terabyte σε αποκλειστική λειτουργία κάνει μια ανακατασκευή μέσα σε 4,5 ώρες (σε τιμή υλικού περίπου 40.000 $). Επομένως, όταν οργανώνετε μια συστοιχία και σχεδιάζετε την αποκατάσταση από καταστροφές, πρέπει πρώτα να σκεφτείτε τον χρόνο ανοικοδόμησης. Εάν η βάση δεδομένων και τα αντίγραφα ασφαλείας σας δεν καταλαμβάνουν περισσότερα από 50 gigabyte και η αύξηση ετησίως είναι 1-2 gigabyte, τότε δεν έχει νόημα να συναρμολογήσετε μια σειρά δίσκων 500 gigabyte. Τα 250 GB θα είναι αρκετά, και ακόμη και για το raid5 αυτό θα είναι τουλάχιστον 500 GB χώρου για να φιλοξενήσει όχι μόνο τη βάση δεδομένων, αλλά και ταινίες. Αλλά ο χρόνος ανακατασκευής για δίσκους 250 GB θα είναι περίπου 2 φορές μικρότερος από ό,τι για δίσκους 500 GB.

Περίληψη

Αποδεικνύεται ότι το πιο λογικό πράγμα είναι να χρησιμοποιήσετε είτε το RAID 1 είτε το RAID 5. Ωστόσο, το πιο συνηθισμένο λάθος που κάνουν σχεδόν όλοι είναι να χρησιμοποιούν το RAID "one size fits all". Δηλαδή, εγκαθιστούν ένα RAID, στοιβάζουν ό,τι έχουν πάνω του και... παίρνουν αξιοπιστία στην καλύτερη περίπτωση, αλλά όχι βελτίωση απόδοσης.

Η κρυφή μνήμη εγγραφής επίσης συχνά δεν είναι ενεργοποιημένη, με αποτέλεσμα η εγγραφή σε μια επιδρομή να είναι πιο αργή από την εγγραφή σε έναν κανονικό μεμονωμένο δίσκο. Το γεγονός είναι ότι για τους περισσότερους ελεγκτές αυτή η επιλογή είναι απενεργοποιημένη από προεπιλογή, επειδή... Πιστεύεται ότι για να το ενεργοποιήσετε, είναι επιθυμητό να υπάρχει τουλάχιστον μια μπαταρία στον ελεγκτή επιδρομής, καθώς και η παρουσία ενός UPS.

Κείμενο
Το παλιό άρθρο hddspeed.htmLINK (και το doc_calford_1.htmLINK) δείχνει πώς μπορείτε να έχετε σημαντικά κέρδη απόδοσης χρησιμοποιώντας πολλούς φυσικούς δίσκους, ακόμη και για ένα IDE. Αντίστοιχα, εάν οργανώσετε ένα RAID, βάλτε τη βάση σε αυτό και κάντε τα υπόλοιπα (θερμοκρασία, λειτουργικό σύστημα, εικονικός δίσκος) σε άλλους σκληρούς δίσκους. Εξάλλου, το ίδιο το RAID είναι ένας "δίσκος", ακόμα κι αν είναι πιο αξιόπιστος και γρήγορος.
κηρύχθηκε απαρχαιωμένο. Όλα τα παραπάνω έχουν το δικαίωμα να υπάρχουν στο RAID 5. Ωστόσο, πριν από μια τέτοια τοποθέτηση, πρέπει να μάθετε πώς μπορείτε να δημιουργήσετε αντίγραφα ασφαλείας/επαναφορά του λειτουργικού συστήματος και πόσο χρόνο θα χρειαστεί, πόσο χρόνο θα χρειαστεί για να επαναφέρετε ένα " νεκρός δίσκος, αν υπάρχει (θα υπάρχει) ) είναι διαθέσιμος ένας δίσκος για να αντικαταστήσει τον «νεκρό» και ούτω καθεξής, δηλαδή θα πρέπει να γνωρίζετε εκ των προτέρων τις απαντήσεις στις πιο βασικές ερωτήσεις σε περίπτωση συστήματος αποτυχία.

Εξακολουθώ να συμβουλεύω να διατηρείτε το λειτουργικό σύστημα σε ξεχωριστή μονάδα SATA ή, αν προτιμάτε, σε δύο μονάδες SATA συνδεδεμένες στο RAID 1. Σε κάθε περίπτωση, τοποθετώντας το λειτουργικό σύστημα σε RAID, πρέπει να σχεδιάσετε τις ενέργειές σας εάν η μητρική πλακέτα σταματήσει ξαφνικά πλακέτα εργασίας - μερικές φορές η μεταφορά δίσκων συστοιχίας raid σε άλλη μητρική πλακέτα (τσιπσετ, ελεγκτής raid) είναι αδύνατη λόγω ασυμβατότητας των προεπιλεγμένων παραμέτρων raid.

Τοποθέτηση βάσης, σκιάς και εφεδρικού

Παρά όλα τα πλεονεκτήματα του RAID, δεν συνιστάται αυστηρά, για παράδειγμα, να δημιουργείτε αντίγραφο ασφαλείας στην ίδια λογική μονάδα δίσκου. Όχι μόνο αυτό έχει κακή επίδραση στην απόδοση, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε προβλήματα με την έλλειψη ελεύθερου χώρου (σε μεγάλες βάσεις δεδομένων) - εξάλλου, ανάλογα με τα δεδομένα, το αρχείο αντιγράφου ασφαλείας μπορεί να είναι ισοδύναμο με το μέγεθος της βάσης δεδομένων , και ακόμη μεγαλύτερο. Η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας στον ίδιο φυσικό δίσκο δεν είναι καθόλου δύσκολη, αν και η καλύτερη επιλογή είναι να δημιουργήσετε αντίγραφα ασφαλείας σε ξεχωριστό σκληρό δίσκο.

Η εξήγηση είναι πολύ απλή. Η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας είναι η ανάγνωση δεδομένων από ένα αρχείο βάσης δεδομένων και η εγγραφή σε ένα αρχείο αντιγράφου ασφαλείας. Εάν όλα αυτά συμβαίνουν φυσικά σε μια μονάδα δίσκου (ακόμη και RAID 0 ή RAID 1), τότε η απόδοση θα είναι χειρότερη από ό,τι αν διαβάζετε από μια μονάδα δίσκου και γράφετε σε άλλη. Το όφελος από αυτόν τον διαχωρισμό είναι ακόμη μεγαλύτερο όταν γίνεται δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας ενώ οι χρήστες εργάζονται με τη βάση δεδομένων.

Το ίδιο ισχύει και για τη σκιά - δεν έχει νόημα να τοποθετήσετε τη σκιά, για παράδειγμα, στο RAID 1, στην ίδια θέση με τη βάση δεδομένων, ακόμη και σε διαφορετικές λογικές μονάδες δίσκου. Εάν υπάρχει σκιά, ο διακομιστής εγγράφει σελίδες δεδομένων τόσο στο αρχείο βάσης δεδομένων όσο και στο αρχείο σκιάς. Δηλαδή αντί για μία λειτουργία εγγραφής εκτελούνται δύο. Κατά τη διαίρεση της βάσης και της σκιάς σε διαφορετικούς φυσικούς δίσκους, η απόδοση εγγραφής θα καθοριστεί από τον πιο αργό δίσκο.

Οι σκληροί δίσκοι παίζουν σημαντικό ρόλο σε έναν υπολογιστή. Αποθηκεύουν διάφορες πληροφορίες χρήστη, εκκινούν το λειτουργικό σύστημα από αυτούς κ.λπ. Οι σκληροί δίσκοι δεν διαρκούν για πάντα και έχουν ένα ορισμένο περιθώριο ασφάλειας. Και κάθε σκληρός δίσκος έχει τα δικά του διακριτικά χαρακτηριστικά.

Πιθανότατα, έχετε ακούσει κάποια στιγμή ότι οι λεγόμενες συστοιχίες raid μπορούν να κατασκευαστούν από συνηθισμένους σκληρούς δίσκους. Αυτό είναι απαραίτητο για τη βελτίωση της απόδοσης των μονάδων δίσκου, καθώς και για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας της αποθήκευσης πληροφοριών. Επιπλέον, τέτοιοι πίνακες μπορούν να έχουν τους δικούς τους αριθμούς (0, 1, 2, 3, 4, κ.λπ.). Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε για συστοιχίες RAID.

ΕΠΙΔΡΟΜΗείναι μια συλλογή από σκληρούς δίσκους ή μια συστοιχία δίσκων. Όπως έχουμε ήδη πει, μια τέτοια συστοιχία εξασφαλίζει αξιόπιστη αποθήκευση δεδομένων και επίσης αυξάνει την ταχύτητα ανάγνωσης ή εγγραφής πληροφοριών. Υπάρχουν διάφορες διαμορφώσεις συστοιχιών RAID, οι οποίες επισημαίνονται με αριθμούς 1, 2, 3, 4 κ.λπ. και διαφέρουν ως προς τις λειτουργίες που εκτελούν. Χρησιμοποιώντας τέτοιους πίνακες με διαμόρφωση 0 θα έχετε σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση. Μια ενιαία συστοιχία RAID εγγυάται την πλήρη ασφάλεια των δεδομένων σας, καθώς εάν αποτύχει μία από τις μονάδες δίσκου, οι πληροφορίες θα βρίσκονται στον δεύτερο σκληρό δίσκο.

Ουσιαστικά Συστοιχία RAID– πρόκειται για 2 ή n αριθμό σκληρών δίσκων συνδεδεμένων στη μητρική πλακέτα, που υποστηρίζει τη δυνατότητα δημιουργίας raids. Με προγραμματισμό, μπορείτε να επιλέξετε τη διαμόρφωση του raid, δηλαδή να καθορίσετε πώς θα λειτουργούν αυτοί οι ίδιοι δίσκοι. Για να το κάνετε αυτό, θα χρειαστεί να καθορίσετε τις ρυθμίσεις στο BIOS.

Για να εγκαταστήσουμε τη συστοιχία χρειαζόμαστε μια μητρική που να υποστηρίζει τεχνολογία raid, 2 πανομοιότυπους (από κάθε άποψη) σκληρούς δίσκους, τους οποίους συνδέουμε στη μητρική. Στο BIOS πρέπει να ορίσετε την παράμετρο Διαμόρφωση SATA: ΕΠΙΔΡΟΜΗ.Όταν εκκινείται ο υπολογιστής, πατήστε το συνδυασμό πλήκτρων CTR-I,και ήδη εκεί ρυθμίζουμε το RAID. Και μετά από αυτό, εγκαθιστούμε τα Windows ως συνήθως.

Αξίζει να δώσετε προσοχή στο γεγονός ότι εάν δημιουργήσετε ή διαγράψετε μια επιδρομή, τότε διαγράφονται όλες οι πληροφορίες που υπάρχουν στις μονάδες δίσκου. Επομένως, πρέπει πρώτα να δημιουργήσετε ένα αντίγραφό του.

Ας δούμε τις διαμορφώσεις RAID για τις οποίες έχουμε ήδη μιλήσει. Υπάρχουν πολλά από αυτά: RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, κ.λπ.

RAID-0 (striping), γνωστός και ως πίνακας μηδενικού επιπέδου ή "μηδενικός πίνακας". Αυτό το επίπεδο αυξάνει την ταχύτητα εργασίας με δίσκους κατά μια τάξη μεγέθους, αλλά δεν παρέχει πρόσθετη ανοχή σφαλμάτων. Στην πραγματικότητα, αυτή η διαμόρφωση είναι ένας πίνακας raid καθαρά τυπικά, γιατί με αυτήν τη διαμόρφωση δεν υπάρχει πλεονασμός. Η εγγραφή σε μια τέτοια δέσμη πραγματοποιείται σε μπλοκ, εναλλάξ γραμμένα σε διαφορετικούς δίσκους της συστοιχίας. Το κύριο μειονέκτημα εδώ είναι η αναξιοπιστία της αποθήκευσης δεδομένων: εάν ένας από τους δίσκους συστοιχίας αποτύχει, όλες οι πληροφορίες καταστρέφονται. Γιατί συμβαίνει αυτό; Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε αρχείο μπορεί να γραφτεί σε μπλοκ σε πολλούς σκληρούς δίσκους ταυτόχρονα και εάν κάποιο από αυτά δυσλειτουργεί, παραβιάζεται η ακεραιότητα του αρχείου και, επομένως, δεν είναι δυνατή η επαναφορά του. Εάν εκτιμάτε την απόδοση και δημιουργείτε τακτικά αντίγραφα ασφαλείας, τότε αυτό το επίπεδο συστοιχίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον οικιακό σας υπολογιστή, κάτι που θα δώσει αισθητή αύξηση στην απόδοση.

RAID-1 (κατοπτρισμός)– «λειτουργία καθρέφτη». Μπορείτε να ονομάσετε αυτό το επίπεδο συστοιχιών RAID το παρανοϊκό επίπεδο: αυτή η λειτουργία δεν προσφέρει σχεδόν καμία αύξηση στην απόδοση του συστήματος, αλλά προστατεύει απολύτως τα δεδομένα σας από ζημιά. Ακόμα κι αν ένας από τους δίσκους αποτύχει, ένα ακριβές αντίγραφο του χαμένου θα αποθηκευτεί σε άλλο δίσκο. Αυτή η λειτουργία, όπως και η πρώτη, μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε έναν οικιακό υπολογιστή για άτομα που εκτιμούν εξαιρετικά τα δεδομένα στους δίσκους τους.

Κατά την κατασκευή αυτών των συστοιχιών, χρησιμοποιείται ένας αλγόριθμος ανάκτησης πληροφοριών χρησιμοποιώντας κώδικες Hamming (ένας Αμερικανός μηχανικός που ανέπτυξε αυτόν τον αλγόριθμο το 1950 για να διορθώσει λάθη στη λειτουργία ηλεκτρομηχανικών υπολογιστών). Για να διασφαλιστεί η λειτουργία αυτού του ελεγκτή RAID, δημιουργούνται δύο ομάδες δίσκων - η μία για την αποθήκευση δεδομένων και η δεύτερη ομάδα για την αποθήκευση κωδικών διόρθωσης σφαλμάτων.

Αυτός ο τύπος RAID έχει γίνει λιγότερο διαδεδομένος στα οικιακά συστήματα λόγω του υπερβολικού πλεονασμού του αριθμού των σκληρών δίσκων - για παράδειγμα, σε μια σειρά επτά σκληρών δίσκων, μόνο τέσσερις θα διατεθούν για δεδομένα. Καθώς ο αριθμός των δίσκων αυξάνεται, ο πλεονασμός μειώνεται, κάτι που αντικατοπτρίζεται στον παρακάτω πίνακα.

Το κύριο πλεονέκτημα του RAID 2 είναι η δυνατότητα διόρθωσης σφαλμάτων εν κινήσει χωρίς να μειώνεται η ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ της συστοιχίας δίσκων και του κεντρικού επεξεργαστή.

RAID 3 και RAID 4

Αυτοί οι δύο τύποι συστοιχιών δίσκων μοιάζουν πολύ στο σχεδιασμό. Και οι δύο χρησιμοποιούν πολλαπλούς σκληρούς δίσκους για την αποθήκευση πληροφοριών, ένας από τους οποίους χρησιμοποιείται αποκλειστικά για την αποθήκευση αθροισμάτων ελέγχου. Τρεις σκληροί δίσκοι είναι αρκετοί για τη δημιουργία RAID 3 και RAID 4. Σε αντίθεση με το RAID 2, η ανάκτηση δεδομένων δεν είναι δυνατή - οι πληροφορίες αποκαθίστανται μετά την αντικατάσταση ενός σκληρού δίσκου που έχει αποτύχει για κάποιο χρονικό διάστημα.

Η διαφορά μεταξύ του RAID 3 και του RAID 4 είναι το επίπεδο κατάτμησης δεδομένων. Στο RAID 3, οι πληροφορίες αναλύονται σε μεμονωμένα byte, γεγονός που οδηγεί σε σοβαρή επιβράδυνση κατά την εγγραφή/ανάγνωση μεγάλου αριθμού μικρών αρχείων. Το RAID 4 χωρίζει δεδομένα σε ξεχωριστά μπλοκ, το μέγεθος των οποίων δεν υπερβαίνει το μέγεθος ενός τομέα στο δίσκο. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα επεξεργασίας μικρών αρχείων αυξάνεται, κάτι που είναι κρίσιμο για τους προσωπικούς υπολογιστές. Για το λόγο αυτό, το RAID 4 έχει γίνει πιο διαδεδομένο.

Ένα σημαντικό μειονέκτημα των συστοιχιών που εξετάζονται είναι το αυξημένο φορτίο στον σκληρό δίσκο που προορίζεται για την αποθήκευση αθροισμάτων ελέγχου, γεγονός που μειώνει σημαντικά τον πόρο του.

RAID-5. Η λεγόμενη ανοχή σε σφάλματα συστοιχία ανεξάρτητων δίσκων με κατανεμημένη αποθήκευση αθροισμάτων ελέγχου. Αυτό σημαίνει ότι σε μια σειρά από n δίσκους, ο n-1 δίσκος θα εκχωρηθεί για άμεση αποθήκευση δεδομένων και ο τελευταίος θα αποθηκεύσει το άθροισμα ελέγχου της επανάληψης λωρίδας n-1. Για να εξηγήσουμε πιο ξεκάθαρα, ας φανταστούμε ότι πρέπει να γράψουμε ένα αρχείο. Θα χωριστεί σε τμήματα του ίδιου μήκους και θα αρχίσει εναλλάξ να γράφεται κυκλικά σε όλους τους n-1 δίσκους. Ένα άθροισμα ελέγχου byte των τμημάτων δεδομένων κάθε επανάληψης θα εγγραφεί στον τελευταίο δίσκο, όπου το άθροισμα ελέγχου θα υλοποιηθεί με μια λειτουργία XOR κατά bit.

Αξίζει να προειδοποιήσετε αμέσως ότι εάν κάποιος από τους δίσκους αποτύχει, θα μεταβεί όλοι σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης, γεγονός που θα μειώσει σημαντικά την απόδοση, επειδή Για τη συναρμολόγηση του αρχείου, θα εκτελεστούν περιττοί χειρισμοί για να αποκατασταθούν τα «ελλείποντα» μέρη του. Εάν δύο ή περισσότεροι δίσκοι αποτύχουν ταυτόχρονα, οι πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε αυτούς δεν μπορούν να αποκατασταθούν. Γενικά, η υλοποίηση μιας συστοιχίας επιδρομής επιπέδου 5 παρέχει αρκετά υψηλές ταχύτητες πρόσβασης, παράλληλη πρόσβαση σε διάφορα αρχεία και καλή ανοχή σφαλμάτων.

Σε μεγάλο βαθμό, το παραπάνω πρόβλημα επιλύεται με την κατασκευή συστοιχιών χρησιμοποιώντας το σχήμα RAID 6 Σε αυτές τις δομές, εκχωρείται ένας όγκος μνήμης ίσος με τον όγκο δύο σκληρών δίσκων για την αποθήκευση αθροισμάτων ελέγχου, τα οποία επίσης κατανέμονται κυκλικά και ομοιόμορφα σε διαφορετικούς δίσκους. . Αντί για ένα, υπολογίζονται δύο αθροίσματα ελέγχου, τα οποία εγγυώνται την ακεραιότητα των δεδομένων σε περίπτωση ταυτόχρονης βλάβης δύο σκληρών δίσκων στη συστοιχία.

Τα πλεονεκτήματα του RAID 6 είναι ο υψηλός βαθμός ασφάλειας πληροφοριών και η μικρότερη απώλεια απόδοσης σε σχέση με το RAID 5 κατά την ανάκτηση δεδομένων κατά την αντικατάσταση ενός κατεστραμμένου δίσκου.

Το μειονέκτημα του RAID 6 είναι ότι η συνολική ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων μειώνεται κατά περίπου 10% λόγω της αύξησης του όγκου των απαραίτητων υπολογισμών αθροίσματος ελέγχου, καθώς και λόγω της αύξησης του όγκου των πληροφοριών που γράφονται/διαβάζονται.

Συνδυαστικοί τύποι RAID

Εκτός από τους κύριους τύπους που συζητήθηκαν παραπάνω, χρησιμοποιούνται ευρέως διάφοροι συνδυασμοί τους, οι οποίοι αντισταθμίζουν ορισμένα μειονεκτήματα του απλού RAID. Ειδικότερα, η χρήση των σχημάτων RAID 10 και RAID 0+1 είναι ευρέως διαδεδομένη. Στην πρώτη περίπτωση, ένα ζεύγος αντικατοπτρισμένων συστοιχιών συνδυάζονται στο RAID 0, στη δεύτερη, αντίθετα, δύο RAID 0 συνδυάζονται σε έναν καθρέφτη. Και στις δύο περιπτώσεις, η αυξημένη απόδοση του RAID 0 προστίθεται στην ασφάλεια πληροφοριών του RAID 1.

Συχνά, για να αυξηθεί το επίπεδο προστασίας σημαντικών πληροφοριών, χρησιμοποιούνται σχήματα κατασκευής RAID 51 ή RAID 61 - ο κατοπτρισμός ήδη εξαιρετικά προστατευμένων συστοιχιών εξασφαλίζει εξαιρετική ασφάλεια δεδομένων σε περίπτωση τυχόν αστοχιών. Ωστόσο, δεν είναι πρακτικό να εφαρμόζονται τέτοιες συστοιχίες στο σπίτι λόγω υπερβολικού πλεονασμού.

Δημιουργία συστοιχίας δίσκων - από τη θεωρία στην πράξη

Ένας εξειδικευμένος ελεγκτής RAID είναι υπεύθυνος για τη δημιουργία και τη διαχείριση της λειτουργίας οποιουδήποτε RAID. Προς μεγάλη ανακούφιση του μέσου χρήστη προσωπικού υπολογιστή, στις περισσότερες σύγχρονες μητρικές πλακέτες αυτοί οι ελεγκτές έχουν ήδη εφαρμοστεί στο επίπεδο του chipset southbridge. Έτσι, για να δημιουργήσετε μια σειρά από σκληρούς δίσκους, το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να αγοράσετε τον απαιτούμενο αριθμό από αυτούς και να προσδιορίσετε τον επιθυμητό τύπο RAID στην κατάλληλη ενότητα των ρυθμίσεων του BIOS. Μετά από αυτό, αντί για πολλούς σκληρούς δίσκους στο σύστημα, θα δείτε μόνο έναν, ο οποίος μπορεί να χωριστεί σε διαμερίσματα και λογικούς δίσκους εάν θέλετε. Λάβετε υπόψη ότι όσοι εξακολουθούν να χρησιμοποιούν Windows XP θα πρέπει να εγκαταστήσουν ένα επιπλέον πρόγραμμα οδήγησης.

Και τέλος, μια ακόμη συμβουλή - για να δημιουργήσετε ένα RAID, αγοράστε σκληρούς δίσκους της ίδιας χωρητικότητας, του ίδιου κατασκευαστή, του ίδιου μοντέλου και κατά προτίμηση από την ίδια παρτίδα. Στη συνέχεια θα εξοπλιστούν με τα ίδια λογικά σύνολα και η λειτουργία της συστοιχίας αυτών των σκληρών δίσκων θα είναι η πιο σταθερή.

Ετικέτες: , https://site/wp-content/uploads/2017/01/RAID1-400x333.jpg 333 400 Λεονίντ Μπορισλάφσκι /wp-content/uploads/2018/05/logo.pngΛεονίντ Μπορισλάφσκι 2017-01-16 08:57:09 2017-01-16 07:12:59 Τι είναι οι συστοιχίες RAID και γιατί χρειάζονται;

Συστοιχία RAID (Redundant Array of Independent Disks) - συνδέει πολλές συσκευές για να αυξήσει την απόδοση ή/και την αξιοπιστία της αποθήκευσης δεδομένων, σε μετάφραση - μια περιττή συστοιχία ανεξάρτητων δίσκων.

Σύμφωνα με το νόμο του Moore, η τρέχουσα παραγωγικότητα αυξάνεται κάθε χρόνο (δηλαδή, ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα τσιπ διπλασιάζεται κάθε 2 χρόνια). Αυτό μπορεί να φανεί σχεδόν σε κάθε βιομηχανία υλικού υπολογιστών. Οι επεξεργαστές αυξάνουν τον αριθμό των πυρήνων και των τρανζίστορ, ενώ μειώνουν τη διαδικασία, η RAM αυξάνει τη συχνότητα και το εύρος ζώνης, η μνήμη μονάδας στερεάς κατάστασης αυξάνει την αντοχή και την ταχύτητα ανάγνωσης.

Αλλά οι απλοί σκληροί δίσκοι (HDD) δεν έχουν προχωρήσει πολύ τα τελευταία 10 χρόνια. Καθώς η τυπική ταχύτητα ήταν 7200 rpm, παραμένει έτσι (χωρίς να ληφθούν υπόψη οι σκληροί δίσκοι διακομιστή με στροφές 10.000 ή περισσότερες). Οι αργές 5400 σ.α.λ. εξακολουθούν να βρίσκονται σε φορητούς υπολογιστές. Για τους περισσότερους χρήστες, για να αυξήσουν την απόδοση του υπολογιστή τους, θα είναι πιο βολικό να αγοράσουν μια SDD, αλλά η τιμή για 1 gigabyte τέτοιων μέσων είναι πολύ υψηλότερη από αυτή ενός απλού σκληρού δίσκου. «Πώς να αυξήσετε την απόδοση των δίσκων χωρίς να χάσετε πολλά χρήματα και όγκο; Πώς να αποθηκεύσετε τα δεδομένα σας ή να αυξήσετε την ασφάλεια των δεδομένων σας; Υπάρχει μια απάντηση σε αυτές τις ερωτήσεις - μια συστοιχία RAID.

Τύποι συστοιχιών RAID

Επί του παρόντος, υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι συστοιχιών RAID:

RAID 0 ή "Striping"– μια σειρά από δύο ή περισσότερους δίσκους για τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης. Ο όγκος επιδρομής θα είναι συνολικός (HDD 1 + HDD 2 = Συνολικός όγκος), η ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής θα είναι υψηλότερη (λόγω χωρισμού της εγγραφής σε 2 συσκευές), αλλά η αξιοπιστία της ασφάλειας των πληροφοριών θα υποφέρει. Εάν μια από τις συσκευές αποτύχει, όλες οι πληροφορίες στη συστοιχία θα χαθούν.

RAID 1 ή "Mirror"– αρκετοί δίσκοι αντιγράφουν ο ένας τον άλλον για αύξηση της αξιοπιστίας. Η ταχύτητα εγγραφής παραμένει στο ίδιο επίπεδο, η ταχύτητα ανάγνωσης αυξάνεται, η αξιοπιστία αυξάνεται πολλές φορές (ακόμα και αν η μία συσκευή αποτύχει, η δεύτερη θα λειτουργήσει), αλλά το κόστος 1 Gigabyte πληροφοριών αυξάνεται κατά 2 φορές (αν δημιουργήσετε μια συστοιχία δύο HDD).

Το RAID 2 είναι μια συστοιχία χτισμένη σε δίσκους για την αποθήκευση πληροφοριών και δίσκων διόρθωσης σφαλμάτων. Ο υπολογισμός του αριθμού των σκληρών δίσκων για την αποθήκευση πληροφοριών πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τον τύπο "2^n-n-1", όπου n είναι ο αριθμός των διορθώσεων του σκληρού δίσκου. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται όταν υπάρχει μεγάλος αριθμός σκληρών δίσκων, ο ελάχιστος αποδεκτός αριθμός είναι 7, όπου το 4 είναι για την αποθήκευση πληροφοριών και το 3 για την αποθήκευση σφαλμάτων. Το πλεονέκτημα αυτού του τύπου θα είναι η αυξημένη απόδοση σε σύγκριση με έναν μόνο δίσκο.

RAID 3 – αποτελείται από δίσκους «n-1», όπου το n είναι ένας δίσκος για την αποθήκευση μπλοκ ισοτιμίας, οι υπόλοιποι είναι συσκευές για την αποθήκευση πληροφοριών. Οι πληροφορίες χωρίζονται σε κομμάτια μικρότερα από το μέγεθος του τομέα (διαιρούνται σε byte), κατάλληλα για εργασία με μεγάλα αρχεία, η ταχύτητα ανάγνωσης μικρών αρχείων είναι πολύ χαμηλή. Χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση, αλλά χαμηλή αξιοπιστία και στενή εξειδίκευση.

Το RAID 4 είναι παρόμοιο με τον τύπο 3, αλλά χωρίζεται σε μπλοκ και όχι σε byte. Αυτή η λύση μπόρεσε να διορθώσει τη χαμηλή ταχύτητα ανάγνωσης μικρών αρχείων, αλλά η ταχύτητα εγγραφής παρέμεινε χαμηλή.

RAID 5 και 6 - αντί για ξεχωριστό δίσκο για συσχέτιση σφαλμάτων, όπως στις προηγούμενες εκδόσεις, χρησιμοποιούνται μπλοκ που κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλες τις συσκευές. Σε αυτήν την περίπτωση, η ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής πληροφοριών αυξάνεται λόγω παραλληλισμού της εγγραφής. Το μειονέκτημα αυτού του τύπου είναι η μακροπρόθεσμη ανάκτηση πληροφοριών σε περίπτωση βλάβης ενός από τους δίσκους. Κατά την ανάκτηση, υπάρχει πολύ υψηλό φορτίο σε άλλες συσκευές, γεγονός που μειώνει την αξιοπιστία και αυξάνει την αστοχία μιας άλλης συσκευής και την απώλεια όλων των δεδομένων στη συστοιχία. Ο τύπος 6 βελτιώνει τη συνολική αξιοπιστία αλλά μειώνει την απόδοση.

Συνδυασμένοι τύποι συστοιχιών RAID:

RAID 01 (0+1) – Δύο Raid 0 συνδυάζονται στο Raid 1.

RAID 10 (1+0) – Συστοιχίες δίσκων RAID 1, που χρησιμοποιούνται στην αρχιτεκτονική τύπου 0. Θεωρείται η πιο αξιόπιστη επιλογή αποθήκευσης δεδομένων, συνδυάζοντας υψηλή αξιοπιστία και απόδοση.

Μπορείτε επίσης να δημιουργήσετε έναν πίνακα από μονάδες SSD. Σύμφωνα με τις δοκιμές του 3DNews, ένας τέτοιος συνδυασμός δεν παρέχει σημαντική αύξηση. Είναι καλύτερα να αγοράσετε μια μονάδα δίσκου με πιο ισχυρή διασύνδεση PCI ή eSATA

Raid array: πώς να δημιουργήσετε

Δημιουργήθηκε με σύνδεση μέσω ειδικού ελεγκτή RAID. Αυτή τη στιγμή υπάρχουν 3 τύποι ελεγκτών:

1. Λογισμικό – ο πίνακας προσομοιώνεται από λογισμικό, όλοι οι υπολογισμοί εκτελούνται από την CPU.
2. Ενσωματωμένο – κυρίως κοινό σε μητρικές πλακέτες (όχι στο τμήμα διακομιστή). Ένα μικρό τσιπ στο χαλάκι. πλακέτα που είναι υπεύθυνη για την εξομοίωση του πίνακα, οι υπολογισμοί πραγματοποιούνται μέσω της CPU.
3. Υλικό – μια κάρτα επέκτασης (για επιτραπέζιους υπολογιστές), συνήθως με διασύνδεση PCI, έχει τη δική της μνήμη και επεξεργαστή υπολογιστών.

Συστοιχία hdd RAID: Πώς να το φτιάξετε από 2 δίσκους μέσω IRST

Ανάκτηση Δεδομένων

Μερικές επιλογές ανάκτησης δεδομένων:

1. Εάν το Raid 0 ή 5 αποτύχει, το βοηθητικό πρόγραμμα RAID Reconstructor μπορεί να βοηθήσει, το οποίο θα συλλέξει τις διαθέσιμες πληροφορίες μονάδας δίσκου και θα τις ξαναγράψει σε άλλη συσκευή ή μέσο με τη μορφή εικόνας της προηγούμενης συστοιχίας. Αυτή η επιλογή θα βοηθήσει εάν οι δίσκοι λειτουργούν σωστά και το σφάλμα είναι λογισμικό.
2. Για συστήματα Linux, χρησιμοποιείται η ανάκτηση mdadm (ένα βοηθητικό πρόγραμμα για τη διαχείριση συστοιχιών Raid λογισμικού).
3. Η ανάκτηση υλικού θα πρέπει να πραγματοποιείται μέσω εξειδικευμένων υπηρεσιών, διότι χωρίς γνώση της μεθοδολογίας λειτουργίας του ελεγκτή, μπορεί να χάσετε όλα τα δεδομένα και θα είναι πολύ δύσκολο ή και αδύνατο να τα ανακτήσετε.

Υπάρχουν πολλές αποχρώσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τη δημιουργία ενός Raid στον υπολογιστή σας. Βασικά, οι περισσότερες επιλογές χρησιμοποιούνται στο τμήμα διακομιστή, όπου η σταθερότητα και η ασφάλεια των δεδομένων είναι σημαντικές και απαραίτητες. Εάν έχετε ερωτήσεις ή προσθήκες, μπορείτε να τις αφήσετε στα σχόλια.

Καλή μέρα!