Надежность raid массивов - Сравнение типов RAID, используемых в серверах и СХД

Дополнительные жесткие диски часто появляются в результате апгрейда системы, а отдельные энтузиасты не стесняются оснащать свой ПК парой-тройкой емких HDD изначально. Тем не менее не все знают, что винчестеры можно использовать не только независимо друг от друга. Речь идет о так называемых RAID-массивах.

Что такое RAID?

Впервые RAID был представлен миру в далеком году, когда на свет вышла статья, описывающая технологию объединения нескольких обычных дисков в массив для получения более быстрого и надежного накопителя. Следующим шагом на пути продвижения RAID стало представление описания технологии на конференции SIGMOD в году.

Тогда же были сформированы принципы работы различных уровней RAID, с первого по пятый. Отметим, что уровень массива лишь показывает, как накопители будут взаимодействовать друг с другом, т.

Впоследствии на свет появились RAID уровней 0 и 6, а также сочетания массивов разного типа. Главная особенность RAID-массива заключается в том, что несколько жестких дисков воспринимаются операционной системой как. В случае с массивом создается один логический накопитель на основе нескольких физических, а ОС взаимодействует уже не с HDD, а с RAID-контроллером, к которому они привязаны.

Однако это компенсируется тем, что данные, хранящиеся в массиве, не будут потеряны, если один из HDD неожиданно распрощается с этим бренным миром.

Сравнение типов RAID, используемых в серверах и СХД

Более того, в некоторых случаях допускается выход из строя сразу нескольких дисков. Условно уровни RAID можно разделить на два типа. Рассмотрим для начала актуальные уровни.

Под контрольными суммами здесь подразумевается результат операции XOR, для хранения которого нужен лишь объем, равный объему одного из дисков, составляющих RAID 5. А для простых офисных решений есть смысл покупать контроллер или можно обойтись программным решением? Duplexing — развитие идея зеркалирования привело к ее развитию путем разделения предполагаемого массива ее на два независимых друг от друга RAID контроллера. Limits to consider when creating a RAID array. Настолько дорогостоящие системы обычно применяются для организации ответственного хранения наиболее важной информации. Принцип работы похож на RAID 3, но данные разбиваются не на байты, а на блоки. Пресс-релизы — pr citforum. Его можно построить как с помощью простейших и наиболее дешевых контроллеров , так и программно. Мне часто попадаются заказчики, узнавшие об отвале диска случайно — через несколько месяцев заглянули в серверную в удаленном офисе, услышали писк. Минимальный количество дисков, которые могут быть использованы для вышеуказанной схемы, не может быть менее трех.

Он не относится к традиционным, т. Более того, это единственный из массивов, который не обеспечивает избыточности данных и, соответственно, повышенной отказоустойчивости. Принцип работы RAID 0 основан на том, что данные, поступающие на контроллер, поочередно записываются сразу на несколько HDD, не дублируясь, т. Исключительно с целью повышения скорости приема и передачи данных, ведь информацию можно будет записывать и считывать сразу с нескольких источников, при этом каждый из них будет работать с максимально допустимой для жесткого диска пропускной способностью.

Теоретически объединение пары винчестеров в массив RAID 0 может увеличить скорости чтения и записи вдвое, но на практике эти значения возрастают примерно в 1,8 раза, в зависимости от качества RAID-контроллера.

Если объединить в RAID 0 несколько жестких дисков разного объема, то на вместительных винчестерах будет задействована лишь часть дискового пространства, равная объему наименьшего HDD. Объединив диски объемом Гб и Гб, мы получим массив на Гб. Вообще, чтобы избежать потерь, для RAID любого уровня следует использовать носители одинакового объема.

RAID-массивы — надежность и производительность

В случае с нулевым уровнем за скорость надо расплачиваться надежностью: Словом, нулевой уровень плохо подходит для хранения важной информации или системных файлов, но тем не менее популярностью он пользуется. Например, RAID 0 нередко становится частью мощных игровых ПК: Такой подход вполне оправдан.

Данные сначала записываются на первый диск. Когда он заполняется, система принимается за второй винчестер, и так далее. Никакой прибавки к скорости технология не дает, правда, в отличие от традиционных RAID, объединение носителей разного объема в JBOD не приводит к потере части дискового пространства.

Тем не менее очевидно, что в наш век терабайтных винчестеров JBOD уже никому не нужен. Другими словами, в массиве RAID 1 из двух HDD содержание обоих жестких дисков будет абсолютно идентичным в любой момент времени.

Соответственно, безвозвратная потеря данных возможна лишь в том случае, если из строя выйдут сразу оба винчестера. Такой массив не только повышает надежность хранения информации, но и увеличивает скорость чтения данных, т. При этом скорость записи остается такой же, как и у одного накопителя. Понятно, что объем логического диска, созданного с помощью RAID 1, будет в два раза меньше суммарного объема винчестеров.

В целом массив первого уровня очень практичен и часто применяется пользователями, обеспокоенными сохранностью данных. Заметим, что массивы уровней 0 и 1 можно объединять между собой, если это позволяет RAID-контроллер. Для полноценной реализации подобной конфигурации потребуется четыре накопителя: В результате мы получим и скорость, и надежность. В его основе лежит принцип восстановления данных на основе блоков четности. Для реализации RAID 5 требуется как минимум три жестких диска.

При этом на каждом из них помимо самой информации будут складироваться те самые блоки контроля четности. Объем памяти, доступный пользователю, будет равен суммарному объему всех дисков за вычетом одного из. Например, массив RAID 5 из четырех винчестеров по Гб образует логический диск на Гб. В случае потери одного из дисков блоки четности, раскиданные по остальным накопителям, позволяют восстановить информацию, которая хранилась на погибшем накопителе.

Массив RAID 5 не только надежен, но и производителен, однако аналогичная конфигурация, образующая RAID 0, все равно будет работать быстрее, ведь в последнем случае контроллеру не придется обновлять блоки четности. Помимо описанных выше массивов существуют и другие, гораздо менее популярные уровни RAID. Например, массивы второго уровня на сегодняшний день практически не используются, причем это вполне закономерно.

На избыточных винчестерах в RAID 2 хранятся коды коррекции, получаемые по методу Хемминга. Они позволяют на лету исправлять мелкие однобитовые ошибки, а также восстанавливать утерянную информацию при выходе из строя одного из накопителей, однако из-за своей дороговизны RAID 2 не сыскал популярности. Информация перед записью разбивается на блоки по одному байту и равномерно раскидывается по всем накопителям массива, за исключением одного.

На этот избыточный винчестер записываются блоки четности для восстановления информации. Недостаток такого подхода заключается в том, что при большом количестве носителей производительность всего массива будет упираться в скорость работы жесткого диска с блоками четности.

Кроме того, при частых запросах файлов небольшого объема RAID 3 наблюдаются проблемы со скоростью работы. RAID 4 отличается от RAID 3 тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты, благодаря чему решается проблема низкой скорости передачи данных небольшого объема. Однако по практичности RAID 4 все равно уступает RAID 5. Массив шестого уровня представляет собой следующую ступень развития RAID 5.

В данном случае рассчитываются и разбрасываются по винчестерам сразу две контрольные суммы, причем вычисления ведутся по разным алгоритмам. Это приводит к тому, что данные можно восстановить даже при потере двух накопителей. Расплатой за это можно считать значительное снижение скорости записи, так как контроллеру постоянно приходится обновлять большое количество информации о блоках четности.

Также очевидно, что RAID 6 лучше собирать из большого количества винчестеров, так как из итогового объема логического диска будет вычтен объем двух накопителей, да и вероятность выхода из строя сразу двух носителей информации при малом их числе ничтожна. Современные южные мосты от компании Intel с поддержкой RAID-массивов способны работать с интересной технологией Matrix RAID.

С ее помощью пользователь может использовать части одного и того же физического диска для создания массивов различного уровня. Так, можно объединить в системе уровни 5 и 0, воспользовавшись всего тремя одинаковыми накопителями, или одновременно наслаждаться преимуществами RAID 0 и RAID 1, обладая всего парой винчестеров.

Последнее, кстати, очень практично. Один из них, скажем, на Гб, будет работать в режиме RAID 1, обеспечивая сохранность системных файлов и важных данных. При этом второй логический диск на Гб, собранный как массив нулевого уровня и обладающий благодаря этому высокой пропускной способностью, станет хранилищем для игр.

При гибели одного из накопителей данные на гигабайтном логическом диске останутся невредимы, а содержимое гигабайтного раздела будет утеряно навсегда. Итак, что же потребуется пользователю для создания RAID-массива? С выбором винчестеров все просто: В идеале следует использовать набор винчестеров одной и той же модели.

С контроллером все немного интереснее. Дело в том, что RAID может быть реализован тремя путями: Он проводит все операции самостоятельно, и ему наплевать на программное обеспечение, установленное в системе. Такие устройства оснащаются сложными вычислительными процессорами и собственной памятью. Цена такого устройства вполне сопоставима со стоимостью неплохого системного блока. При программно-аппаратной реализации часть функций контроллера возлагается на плечи центрального процессора и оперативной памяти посредством драйверов.

Как правило, по такому принципу работают все недорогие RAID-контроллеры, включая те, что встраиваются сегодня в материнские платы. Непрофессиональные устройства для организации RAID, представляющие собой карты расширения, практически утратили свою актуальность: Во-первых, они достаются нам совершенно бесплатно: Во-вторых, встроенные решения зачастую выигрывают в скорости у дискретных. Связано это с тем, что независимые RAID-контроллеры начального уровня обычно выполняются в виде платы расширения с разъемом PCI, а пропускная способность этого интерфейса далеко не выдающаяся, так что производительность массива вполне может упираться в этот параметр.

Кроме того, использование этого разъема привносит определенные задержки в работу. По сути, для организации простого RAID-массива вполне хватит контроллера, встроенного в материнскую плату: В целом, приобретать независимый RAID-контроллер мы рекомендуем лишь в крайнем случае, например, если интегрированный не поддерживает необходимое число накопителей. Заметим, что встроенные контроллеры, как правило, не лучшим образом работают с RAID 5, но этой же проблемой грешат и недорогие дискретные решения.

Существует также полностью программный RAID, однако популярностью он не пользуется: Он бездействует, пока массив работает корректно, но если один из винчестеров выйдет из строя, то резервный диск автоматически становится на его место. Функция, конечно, полезная, но в случае домашних RAID-массивов неактуальная. RAID-массивы не обязательно должны быть частью ПК или сервера. В продаже встречаются и внешние хранилища информации, обеспечивающие поддержку RAID.

Помимо накопителей они оснащены собственным RAID-контроллером, который функционирует сам по себе, без вмешательства компьютера.

Примером подобного устройства может служить DNS Устройство представляет собой кейс внушительных размеров с четырьмя отсеками для жестких дисков. Хранилище обеспечивает HDD-поддержку RAID-уровней 0, 1, 5, а также функции JBOD. Это не тот случай, когда все можно делать вслепую, опытным путем: Чтобы вы имели представление о том, как происходит активация и настройка RAID, разберем эти действия на примере RAID-контроллера, встроенного в южный мост Intel ICH9R материнской платы Asus P5K Premium.

Эта величина показывает размер кусков, на которые будут разбиваться данные перед записью, и оказывает значительное влияние на производительность. Увы, для этого параметра не существует единственно верного значения, обеспечивающего наибольшее быстродействие.


Похожее ...

Комментарии (1)