79. Дисковые массивы raid уровней 5, 6: назначение, принципы реализации, свойства.
RAID 5
RAID уровня 5 — это отказоустойчивый массив независимых дисков с распределенным хранением контрольных сумм. Блоки данных и контрольные суммы, которые рассчитываются точно так же, как и в RAID 3, циклически записываются на все диски массива, то есть отсутствует выделенный диск для хранения информации о контрольных суммах.
В случае RAID 5 все диски массива имеют одинаковый размер, однако общая емкость дисковой подсистемы, доступной для записи, становится меньше ровно на один диск. Например, если пять дисков имеют размер 10 Гбайт, то фактический размер массива составляет 40 Гбайт, так как 10 Гбайт отводится на контрольную информацию.
RAID 5, так же как и RAID 4, имеет архитектуру независимого доступа, то есть в отличие от RAID 3 здесь предусмотрен большой размер логических блоков для хранения информации. Поэтому, как и в случае с RAID 4, основной выигрыш такой массив обеспечивает при одновременной обработке нескольких запросов.
Главным же различием между RAID 5 и RAID 4 является способ размещения контрольных сумм.
Наличие отдельного (физического) диска, хранящего информацию о контрольных суммах, здесь, как и в трех предыдущих уровнях, приводит к тому, что операции считывания, не требующие обращения к этому диску, выполняются с большой скоростью. Однако при каждой операции записи меняется информация на контрольном диске, поэтому схемы RAID 2, RAID 3 и RAID 4 не позволяют проводить параллельные операции записи. RAID 5 лишен этого недостатка, поскольку контрольные суммы записываются на все диски массива, что обеспечивает возможность выполнения нескольких операций считывания или записи одновременно.
Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим, все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. При этом уровень надежности значительно снижается (так как уменьшена избыточность массива). Поэтому, с томом RAID 5 следует обязательно использовать диск Hot Spare. Если во время восстановления массива, вызванного выходом из строя одного диска, выйдет из строя второй диск — данные в массиве разрушаются. Минимальное количество используемых дисков равно трём.
Преимущества:
высокая скорость записи данных;
достаточно высокая скорость чтения данных;
высокая производительность при большой интенсивности запросов чтения/записи данных;
малые накладные расходы для реализации избыточности.
Недостатки:
скорость чтения данных ниже, чем в RAID 4;
низкая скорость чтения/записи данных малого объема при единичных запросах;
достаточно сложная реализация;
сложное восстановление данных.
RAID 6. Отказоустойчивый массив независимых дисков с двумя независимыми распределенными схемами четности (Independent Data disks with two independent distributed parity schemes)
RAID 6 также похож на RAID 5 по своей природе, но при этом использует два независимых набора контрольных сумм вместо одного, что повышает отказоустойчивость массива. Две схемы подсчета четности записывают результаты на разные диски, чередуя их с блоками данных. Данные массива RAID 6 могут быть восстановлены после двух одновременных отказов любых накопителей, что выделяет RAID 6 среди остальных уровней RAID.
Т
о,
что массив RAID 6 в состоянии пережить
два отказа дисков за короткий промежуток
времени, заметно расширило область
применения накопителей SATA в
бизнес-приложениях – таких как работа
с потоковыми данными при монтаже видео
или архивировании. Высокоемкие и
недорогие, хотя и менее надежные, диски
SATA получили с реализацией RAID 6 шанс
войти в ранее недоступный им класс
задач, критичных к надежности хранения.
Действительно, во время восстановления
деградированного массива RAID 5 он остается
максимально уязвим к повторным сбоям.
Какие бы надежные диски FiberChannel, SCSI или
SAS ни использовались, у массива RAID 5 есть
право только на одну ошибку. Для RAID 6
подобных временных окон уязвимости не
существует, а значит, требования к
надежности накопителей могут быть
снижены.
При отказе второго физического накопителя данные со сбойных дисков восстанавливаются на дисках горячего резерва, после чего информация логического диска возвращается к исходной схеме распределения.
Преимущества:
высокая отказоустойчивость;
достаточно высокая скорость обработки запросов;
относительно малые накладные расходы для реализации избыточности.
Недостатки:
очень сложная реализация;
сложное восстановление данных;
очень низкая скорость записи данных.
Современные RAID контроллеры позволяют комбинировать различные уровни RAID. Таким образом, можно реализовать системы, которые объединяют в себе достоинства различных уровней, а также системы с большим количеством дисков. Обычно это комбинация нулевого уровня (stripping) и какого либо отказоустойчивого уровня.
80. Многопортовые ОЗУ и ОЗУ типа FIFO.
Многопортовые ОЗУ
В отличие от стандартного, в n-портовом ОЗУ имеется n независимых наборов шин адреса, данных и управления, гарантирующих одновременный и независимый доступ к ОЗУ n устройствам.
Свойства:
существенно упрощается создание компьютерных систем c общей (совместно используемой) памятью;
в рамках отдельного компьютера более эффективный, чем прямой доступ к памяти, обмен информацией между ЦП и УВВ.
Память типа FIFO
Применяется для буферизации потока данных.
Поступление и выборка данных:
происходят в одинаковой последовательности;
обычно имеют различную скорость;
могут выполняться одновременно.
ИМС представляет собой двухпортовое ОЗУ:
один порт предназначен для занесения информации, а второй – для считывания;
характерны технологические приемы, свойственные двухпортовой памяти (способы арбитража и т.п.).
Отличительные особенности:
нет входов для указания адреса ячейки, занесение и считывание данных производится через одну входную точку и одну выходную;
для слежения за состоянием очереди ИМС содержит:
регистры-указатели адресов начала и конца очереди;
специальные флаги, указывающие на две ситуации: отсутствие данных и полное заполнение памяти.