Архитектура ЭВМ
Лекция 6. Массивы дисков. l l Необходимость. Прерогатива серверного рынка? Промышленные решения. Характеристики.
Появление стандартов RAID l l Redundant Array of Independent Disks Redundant Array of Inexpensive Disks RAID – это технология защиты хранимых данных, реализуемая на аппаратном и программном уровне Идея: хранение избыточной информации, которая в случае сбоя диска позволит восстановить информацию
Характеристики l l Надежность Производительность: – – – l Чтение Запись Восстановление Стоимость
RAID 0 ( «Striping» чередование) — дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием избыточности. Информация разбивается на блоки данных (Ai) и записывается на оба/несколько дисков одновременно.
RAID 0 + Существенно повышается производительность (N дисков в некоторых случаях повышают производительность в N раз). Лучше всего работает с большими запросами. Невысокая надёжность (при выходе из строя любого из входящих в RAID 0 винчестеров полностью и безвозвратно пропадает вся информация)
RAID 1 (Mirroring — «зеркалирование» ) – способ организации RAIDмассива, при котором одна и та же информация копируется сразу на все диски массива.
RAID 1 + l l l Обеспечивает приемлемую скорость l записи и выигрыш по скорости чтения за счёт распараллеливания запросов. невысокая скорость передачи данных Имеет высокую надёжность — работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Высокая стоимость (N дисков стоят в N раз дороже одного)
RAID 3 – это RAID 0 с дополнительным диском, содержащим биты чётности (проверяется булево сложение) l Поток данных разбивается на порции на уровне байт. l
RAID 3 l скорость чтения и записи данных высока l требуется мало дисков l массив этого типа хорош только для однозадачной работы с большими файлами
RAID 5 l l l похож на RAID 3 Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива отсутствует выделенный диск для хранения информации о четности нет асимметричности в конфигурации дисков все диски массива имеют одинаковый размер (один из них невидим для операционной системы)
Уровень RAID 5 (cont. ) Преимущества: l высокая скорость записи; l достаточно высокая скорость чтения; l высокая производительность при большой интенсивности запросов чтения/записи данных; l высокий коэффициент использования дискового пространства. Недостатки: l низкая скорость чтения/записи данных малого объема при единичных запросах; l достаточно сложная реализация; l сложное восстановление данных.
Другие уровни RAID l l RAID 2 – с коррекцией ошибок на основе кода Хемминга. RAID 4 - разбиение на слова. RAID 6 – двойной код четности. RAID 7 – встроенный контроллер
Уровень RAID 2 l l l Отказоустойчивый дисковый массив с использованием кода коррекции Хемминга (Hamming Code ECC). Поток данных разбивается на слова. Размер слова соответствует количеству дисков для записи данных.
Уровень RAID 2 (cont. ) Для каждого слова вычисляется код коррекции ошибок и записывается на диски, выделенные для хранения контрольной информации.
Уровень RAID 4 l l l Похож на уровень RAID 3. Поток данных разделяется не на уровне байтов, а на уровне блоков информации. Каждый блок записывается на отдельный диск.
Уровень RAID 4 (cont. ) Очень низкая производительность при записи данных.
Уровень RAID 6 l l l Отказоустойчивый массив независимых дисков с двумя независимыми распределенными схемами четности. Используется не одна, а две независимые схемы контроля четности. Для вычисления контрольных сумм используется алгоритм, построенный на основе кода Рида-Соломона (Reed-Solomon).
Уровень RAID 6 (cont. ) Схож с RAID 5.
Уровень RAID 7 l l Отказоустойчивый массив, оптимизированный для повышения производительности. Основывается на концепциях, использованных в RAID 3 и RAID 4. Возможность кэширования данных. В состав входит контроллер со встроенным микропроцессором под управлением операционной системы реального времени.
Гибридные варианты l l RAID 10 – массив уровня 1, построенный на основе нескольких массивов уровня 0 ( «зеркал» ). RAID 50 - массив уровня 5, построенный на основе нескольких «зеркал» . RAID 1 E 0 – RAID 1 со сдвигом данных. RAID 5 E – RAID 5 с выделенной резервной областью на случай ошибки.
RAID 10 l Совмещает RAID 0 и RAID 1
Где купить? l Винчестеры - обычные, продаются в любом компьютерном магазине l Дорогие быстрые серверные HDD устанавливать в домашний компьютер – дорого
Куда установить? l В обычный корпус, если хорошо продувается и есть место l Есть отдельные внешние хранилища со встроенным контроллером
Как настроить? Аппаратный RAID Простенькие контроллеры «зашивают» почти во все современные материнские платы. Настраивается из BIOS. l Можно купить контроллер за отдельные деньги (от 500 рублей) l Программный RAID ОС Windows XP поддерживает RAID 0 и RAID 1. После «плясок с бубном» добавляются RAID 5 и RAID 10. l Практически любой дистрибутив Linux l Solaris l
Производители RAID-контроллеров l Встроенные в чипсет: Intel, NVidia, AMD… l Отдельной платой: Orient, Tecram, Compaq, Adaptec, 3 WARE…
Варианты исполнения l l l Программный В виде платы расширения Выделенное хранилище
Двухдисковые решения… …могут выглядеть как источники питания.
Конфигурирование массива… …требует глубоких знаний.
Правда ли что… l l Реализация RAID массива излишне дорога? Массив можно сделать минимум из двух устройств, причем идентичных? RAID 0 удваивает скорость работы хранилища данных? Все варианты RAID одинаково отказоустойчивы (надежны)?