Întrebări frecvente privind implementarea practică a RAID
Când am nevoie de RAID?
Ce este RAID?
În articolul de mai sus, au fost definite cinci tipuri de nivele de discuri: RAID-1, RAID-2. RAID-5. Fiecare tip a oferit rezistență la defect, precum și diferite avantaje față de o singură unitate. Împreună cu aceste cinci tipuri, discul RAID-0, care nu are redundanță, a câștigat și popularitate.
Ce nivel RAID există și care dintre ele să alegeți?
RAID-0. De obicei este definită ca NU un grup redundant de unități de disc fără paritate. RAID-0 prin metoda de a posta informații de unități de disc în matrice, numit uneori „striping“ ( „dungi“ sau „Vest“):
Blocul 0
Blocul 3
.
Blocul N
Blocul 1
Rubrica 4
.
Blocul N + 1
Blocul 2
Blocul 5
.
Blochează N + 2
Deoarece RAID-0 nu are redundanță, un accident pe o unitate conduce la un accident de pană întreagă. Pe de altă parte, RAID-0 oferă viteza maximă de schimb și eficiența utilizării numărului de unități. Deoarece RAID-0 nu necesită calcule matematice sau logice complexe, costul implementării acestuia este minim.
RAID-1. Mai frecvent cunoscut sub numele de "Mirroring" este o pereche de unități de disc care conțin aceleași informații și formează o unitate logică:
Blocul 0
Blocul 1
.
Blocul N
Blocul 0
Blocul 1
.
Blocul N
Înregistrarea este efectuată pe ambele unități în fiecare pereche. Cu toate acestea, unitățile din pereche pot efectua operații de citire simultană. Astfel, "oglindirea" poate dubla viteza de citire, dar viteza de scriere rămâne neschimbată. RAID-1 are o redundanță de 100%, iar o singură defecțiune a unității nu provoacă caderea întregii matrice - controlerul comută pur și simplu operațiile de citire / scriere la unitatea rămasă.
RAID-1 oferă cea mai mare viteză dintre toate tipurile de matrice redundante (RAID-1 - RAID-5), în special în mediul multi-utilizator, dar cel mai rău utilizarea de spațiu pe disc. În ceea ce privește RAID-1 nu necesită calcule matematice sau logice complexe pentru costurile sale de implementare sunt minime.
Numărul minim de unități din matricea "RAID-1" - 2 bucăți.
Pentru a spori viteza de scriere și a asigura fiabilitatea stocării datelor, mai multe array-uri RAID-1 pot fi combinate la RAID-0. Această configurație se numește RAID cu două niveluri sau RAID-10 (RAID 0 + 1):
Blocul 0
Blocul 2
.
Blocul N
Blocul 0
Blocul 2
.
Blocul N
Blocul 1
Blocul 3
.
Blocul N + 1
Blocul 1
Blocul 3
.
Blocul N + 1
Numărul minim de unități din matrice "RAID 0 + 1" este de 4 bucăți.
Domeniu de aplicare: matrice ieftine, în care principalul lucru este fiabilitatea stocării datelor.
RAID-2. Distribuie datele în funcție de mărimea benzii în sector după grupul de unități. Unele unități sunt alocate pentru a stoca ECC (cod de corectare a erorilor). Deoarece cele mai multe unități de disc stochează codurile ECC pentru fiecare sector în mod implicit, RAID-2 nu oferă avantaje speciale în comparație cu RAID-3 și, prin urmare, practic nu este aplicat.
RAID-3. Ca și în cazul RAID-2, datele sunt distribuite pe benzi de mărimea unui sector și una dintre unitățile de array este alocată pentru a stoca informații despre paritate:
Blocul 0
Blocul 2
.
Blocul N
Blocul 1
Blocul 3
.
Blocul N + 1
Blochează suma de control 0 și 1
Numărul de verificare al blocurilor 2 și 3
.
Suma de control a blocurilor N și N + 1
RAID-3 se bazează pe codurile ECC stocate în fiecare sector pentru a detecta erorile. În cazul unei defecțiuni a unuia dintre unități, recuperarea informațiilor stocate pe acesta este posibilă cu ajutorul calculului exclusiv-OR (XOR) de la informațiile despre unitățile rămase. Fiecare înregistrare este de obicei distribuită pe toate unitățile de disc și, prin urmare, acest tip de array este bun pentru lucrul în aplicații cu schimb intensiv cu un subsistem disc. Deoarece fiecare operație I / O accesează toate unitățile de disc ale matricei, RAID-3 nu poate efectua mai multe operații simultan. Prin urmare, RAID-3 este bun pentru mediile de lucru cu un singur utilizator cu înregistrări lungi. Pentru a lucra cu înregistrări scurte, este necesară sincronizarea rotației unităților, deoarece, în caz contrar, rata de schimb va scădea în mod inevitabil. Este folosit rar, deoarece pierde RAID-5 cu privire la utilizarea spațiului pe disc. Implementarea necesită costuri semnificative.
Numărul minim de unități din matrice "RAID-3" - 3pcs.
RAID-4. RAID-4 este identic cu RAID-3, cu excepția faptului că dimensiunea benzii este mult mai mare decât un sector. În acest caz, citirea este efectuată de la o singură unitate (nu se ia în considerare unitatea care stochează informațiile despre paritate), astfel încât este posibilă efectuarea simultană a mai multor operații de citire. Cu toate acestea, deoarece fiecare operație de scriere trebuie să actualizeze conținutul unității de paritate, execuția simultană a mai multor operații de scriere este imposibilă. Acest tip de matrice nu are avantaje vizibile față de o serie de tipuri RAID-5.
RAID-5. Acest tip de matrice este denumit uneori "matrice cu paritate rotativă". Acest tip de matrice depășește cu succes dezavantajul inerent al RAID-4 - imposibilitatea executării simultane a mai multor operații de scriere. În această matrice, ca și în RAID-4, se folosesc benzi de dimensiuni mari, dar, spre deosebire de RAID-4, informațiile despre paritate nu sunt stocate pe o singură unitate, ci pe toate unitățile pe rând:
Blocul 0
Blocul 2
.
Suma de control a blocurilor N și N + 1
Blocul 1
Blochează controlul 3 și 4
.
Blocul N + 1
Numărul de control al blocurilor 1 și 2
Blocul 3
.
Blocul N
Operațiile de înregistrare accesează o unitate de date și un alt disc cu informații despre paritate. Având în vedere că paritatea pentru diferite benzi sunt stocate pe diferite unități executarea mai multor operații de scriere simultană nu poate fi decât în cazuri rare, atunci când un dungi de date sau dungi cu informații paritate sunt situate pe aceeași unitate. Cu cât sunt mai multe unități în matrice, cu atât mai des localizarea benzilor de informații și paritatea.
Domeniu de aplicare: matrice de încredere cu volum mare. Implementarea necesită costuri semnificative.
Numărul minim de unități din matricea "RAID-5" - 3 bucăți.
RAID-1 sau RAID-5?
RAID-5, comparativ cu RAID-1, utilizează mai mult din punct de vedere economic spațiul de pe disc, deoarece nu stochează o "copie" de informații pentru redundanță, ci un număr de control. Ca rezultat, în RAID-5, puteți combina orice număr de unități, dintre care numai unul va conține informații redundante.
Dar eficiența mai mare a utilizării spațiului pe disc este realizată datorită vitezei reduse a schimbului de informații. Când scrieți informații către RAID-5, trebuie să actualizați de fiecare dată informațiile despre paritate. Pentru aceasta, trebuie să determinăm care biți de paritate s-au schimbat. În primul rând, vechile informații care trebuie actualizate sunt citite. Apoi, această informație este înmulțită cu XOR cu informații noi. Rezultatul acestei operațiuni este o mască bit, în care fiecare bit = 1 înseamnă că în informația de paritate în poziția corespunzătoare, valoarea trebuie înlocuită. Informațiile despre paritate actualizate sunt apoi scrise în locația corespunzătoare. Prin urmare, pentru fiecare cerință a programului de a scrie informații, RAID-5 face două citiri, două înregistrări și două operații XOR.
Pentru faptul că spațiul de disc este utilizat mai eficient (în loc de o copie a datelor, un bloc de paritate este stocat), trebuie să plătiți: se generează timp suplimentar pentru generarea și înregistrarea informațiilor despre paritate. Aceasta înseamnă că viteza de scriere pe RAID-5 este mai mică decât la RAID-1 într-un raport de 3: 5 sau chiar 1: 3 (adică viteza de scriere pe RAID-5 este de 3/5 la 1/3 din viteza de scriere RAID-1). Din acest motiv, RAID-5 nu are sens să creați într-o versiune de software. De asemenea, acestea nu pot fi recomandate în cazurile în care viteza înregistrării are o importanță decisivă.
După ce ați citit descrierea diferitelor niveluri RAID, veți observa că nu sunt necesare cerințe hardware specifice pentru a implementa RAID. Din care putem concluziona că tot ceea ce este necesar pentru implementarea RAID este conectarea numărului necesar de unități către controlerul din computer și instalarea unui software special pe computer. Acest lucru este adevărat, dar nu chiar!
Într-adevăr, există posibilitatea de a implementa software-ul de RAID. Un exemplu este sistemul de operare Microsoft Windows NT 4.0 Server, care poate fi o implementare de software de RAID-0, -1, și chiar RAID-5 (Microsoft Windows NT 4.0 Workstation oferă doar RAID-0 și RAID-1). Cu toate acestea, această soluție ar trebui considerată extrem de simplistă, fără a permite realizarea pe deplin a capabilităților matricei RAID. Este suficient să spunem că, odată cu implementarea software-ului RAID, toată sarcina de alocare a informațiilor despre unități, calculul codurilor de control etc. se află pe CPU, ceea ce, firește, nu crește performanța și fiabilitatea sistemului. Din aceleași motive, nu există practic nici funcții de serviciu, precum și toate operațiunile de pe unitatea nu a reușit este înlocuit, adăugând o nouă unitate de disc, modificări RAID nivel și așa mai departe. N. Facuta cu pierderea de date complete și interzicerea totală a efectua orice alte operațiuni. Singurul avantaj al implementării software-ului RAID este costul minim.
Mult mai multe caracteristici ofera implementare hardware RAID folosind RAID-controlere speciale: - controler dedicat scutește CPU de la operațiunile principale de RAID, în care eficacitatea controler de mai evidente cu atât mai mare RAID nivelul de dificultate;
- Controlerele sunt de obicei echipate cu drivere care vă permit să creați RAID pentru aproape orice sistem de operare popular;
- BIOS-ul încorporat controler și programul de control atașat permite administratorului de sistem să se conecteze cu ușurință, deconectați sau înlocuiți unitățile incluse în RAID, pentru a crea mai multe RAID-matrice, și chiar diferite niveluri pentru a controla starea de matrice de disc, etc. În controlerii "avansați", aceste operațiuni pot fi efectuate "în mișcare", adică fără a închide unitatea de sistem. Multe operațiuni pot fi efectuate în modul "fundal", adică fără a întrerupe lucrarea curentă și chiar de la distanță, adică din orice (desigur, dacă există acces) la locul de muncă;
- controlere pot fi echipate cu o memorie tampon ( „cache“), în care sunt stocate ultimele câteva blocuri de date pe care, dacă accesați frecvent același fișier, poate crește în mod semnificativ viteza sistemului de disc. Dezavantajul implementării hardware a RAID este costul relativ ridicat al controlorilor RAID. Cu toate acestea, pe de o parte, pentru toate (fiabilitate, viteza, serviciu) trebuie să fie plătite. Pe de altă parte, în ultimii ani, odată cu dezvoltarea tehnologiei microprocesor, costul RAID-kontollerov (în special modele low-end) a început să scadă brusc și să devină comparabilă cu costul controlerului de disc obișnuit, care vă permite să instalați RAID-sisteme nu sunt doar scumpe calculatoare mainframe, dar în serverul nivel de intrare și chiar stații de lucru.
Cum de a alege un model de controler RAID?
Există mai multe tipuri de controlere RAID, în funcție de funcționalitate, design și costuri:
1. Controlere ale unității cu funcții RAID.
De fapt, acesta este un controler de disc obișnuit, care, datorită unui firmware special de BIOS vă permite să combinați drive-uri în RAID-matrice, de regulă, nivelul 0, 1 sau 0 + 1.
Controler SCSI Ultra (Ultra Wide) de la Mylex KT930RF (KT950RF).
În exterior, acest controler nu diferă de un controler SCSI obișnuit. Toate "specializarea" se află în BIOS, care este împărțit în două părți - "Configurația SCSI" / "Configurația RAID". În ciuda costului scăzut (mai puțin de 200 $), acest controler are un set bun de funcții: - combinarea a până la 8 unități în RAID 0, 1 sau 0 + 1;
- Suport Hot Spare pentru a înlocui "în zbor" unitatea defectă;
- posibilitatea înlocuirii automate (fără intervenția operatorului) a defecțiunii;
- integritatea automată și controlul identității (pentru RAID-1);
- prezența unei parole pentru accesarea BIOS-ului;
- programul RAIDPlus care oferă informații despre starea unităților în RAID;
- drivere pentru DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0
Controller IDE de la Promise FastTRAK
Acest controler conține două canale IDE independente. Prin adăugarea unui al doilea controler FastTrak, puteți obține patru canale independente de lucru. BIOS-ul instalat pe controler preia toate funcțiile de întrerupere INT13. În special, vă permite să organizați descărcarea de pe oricare dintre mesele de disc conectate prin intermediul FastTrak. BIOS-ul instalat pe controler suportă, de asemenea, toate funcțiile Extended INT13, inclusiv suport pentru unități mai mari de 8,4 GB. Costul operatorului este mai mic de 150 $. Controlerul are următoarele caracteristici: - combinarea a până la 4 (până la 8 și cu două controlere) în RAID 0, 1 sau 0 + 1;
- Suport Hot Spare pentru a înlocui "în zbor" unitatea defectă;
- drivere pentru DOS, Windows 95/98, NT 3.x / 4.x, Novell Netware 3.1x / 4.x, OS / 2 Warp 2.x / 3.0
Pentru a îmbunătăți performanța în FastTrak folosind metode tipice pentru SCSI-controlere: căutare pipeline, unități de echilibrare a sarcinii, ferind de interfață de comandă, optimizată pentru diferite aplicații.
2. RAID-controler, care lucrează în tandem cu un controler de disc existent.
Aceste controlere RAID sunt proiectate să funcționeze cu plăci de bază pe care este integrat controlerul de disc. Astfel, pe placa controler de a fi doar „logic“ parte RAID-controler, și funcții pentru a comunica cu unitățile de disc atribuite controlerului integrat de disc de pe placa de sistem. Astfel de controlere „trunchiate“ au tendința de a sprijini mai multe funcții de un full-featured RAID-controlere, și, în același timp, există mult mai ieftin. Cu toate acestea, această decizie nu este lipsită de deficiențele sale. Cele mai importante dintre ele - fiecare „trunchiat“ controlor rigid „atașat“ la un anumit tip de circuite controlerului de disc și, în consecință, va funcționa doar pe placa de sistem pe care un astfel de cip integrat.
Controler Ultra2 SCSI de la Mylex AcceleRAID 150, AcceleRAID 200, AcceleRAID 250
Controler Ultra2 SCSI de la AMI MegaRAID® Express 762
Mylex AcceleRAID 150
Mylex AcceleRAID 200