Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Архітектура / Lekciyi / 015_ATA RAID

.doc
Скачиваний:
27
Добавлен:
14.04.2015
Размер:
41.98 Кб
Скачать

ATA RAID

Надлишковий масив незалежних (або недорогих) дискових накопичувачів (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks — RAID) розроблявся в цілях підвищення відмовостійкості і ефективності систем комп'ютерних запам'ятовуючих пристроїв. Технологія RAID була розроблена в Каліфорнійському університеті в 1987 році. У її основу був встановлений принцип використання декількох дисків невеликого об'єму, взаємодіючих один з одним за допомогою спеціального програмного і апаратного забезпечення, як один диск великої ємності.

Первинна конструкція RAID передбачала просте з'єднання областей пам'яті декількох окремих дисків. Але, як виявилося, подібна схема приводить до зменшення надійності матриці і практично не впливає на її швидкодію. Наприклад, чотири диски, об'єднані в матрицю, яка працює як один диск, "збоїтимуть" в чотири рази частіше, ніж один диск тієї ж ємності. Для підвищення надійності і швидкодії матриці учені університету Берклі запропонували шість різних рівнів RAID. Кожний з цих рівнів характеризується певною відмовостійкістю (надійністю), ємністю запам’ятовуючого пристрою, і швидкодією.

У липні 1992 року була створена організація RAID Advisory Board (RAB), яка займається стандартизацією, класифікацією і вивченням RAID. Зібрані матеріали знаходяться на Web-вузлі організації http://vww.raid.advisory.com. RAB займається розробкою специфікацій RAID, узгодженням програм для його різних рівнів, а також систематизацією класу програм для апаратного забезпечення RAID.

В даний час організація RAB визначила сім стандартних рівнів RAID, від RAID 0 до RAID 6. Як правило, надлишковий масив незалежних дискових накопичувачів (RAID) може бути реалізований за допомогою плати контроллера RAID. Крім того, для цього може використовуватися відповідне програмне забезпечення (що, правда, не рекомендується). Існує декілька рівнів RAID.

  • Рівень RAID 0 розшарування. Вміст файлу записується одночасно на декілька дисків матриці, яка працює як один дисковод великої ємності. Цей рівень забезпечує високу швидкість виконання операцій читання/запису, але дуже низьку надійність. Для реалізації рівня необхідні, як мінімум, два дисководи.

  • Рівень RAID 1 дзеркальне віддзеркалення. Дані, записані на одному диску, дублюються на іншому, що забезпечує чудову відмовостійкість (при пошкодженні одного диска відбувається прочитування даних з іншого диска). При цьому помітного підвищення ефективності матриці в порівнянні з окремим дисководом не відбувається. Для реалізації рівня необхідні, як мінімум, два дисководи.

Рівень RAID 2 розрядний код корекції помилок. Одночасно відбувається побітове дроблення даних і запис коду корекції помилок (ЕСС) на декількох дисках. Цей рівень призначений для запам'ятовуючих пристроїв, що не підтримують ЕСС (всі дисководи SCSI і АТА мають вбудований внутрішній код корекції помилок). Забезпечує високу швидкість передачі даних і достатню надійність матриці. Для реалізації цього рівня потрібно декілька дисководів. Але в даний час не існує комерційних контроллерів RAID 2 або дисководів, що не підтримують код корекції помилок.

  • Рівень RAID 3 розшарування з контролем парності. Об'єднання рівня RAID 0 з додатковим дисководом, використовуваним для обробки інформації контролю парності. Цей рівень фактично є видозміненим рівнем RAID 0, для якого характерне зменшення загальної корисної ємності матриці при збереженні числа дисководів. Проте при цьому досягається високий рівень цілісності даних і відмовостійкості, оскільки у разі пошкодження одного з дисків, дані можуть бути відновлені. Для реалізації цього рівня необхідні, як мінімум, три дисководи (два або більш для даних і один для контролю парності).

  • Рівень RAID 4 зблоковані дані з контролем парності. Цей рівень подібний рівню RAID 3 і відрізняється тільки тим, що запис інформації здійснюється на незалежні дисководи у вигляді великих блоків даних, що приводить до збільшення швидкості читання великих файлів. Для реалізації цього рівня необхідні, як мінімум, три дисководи (два або більш для даних і один для контролю парності).

  • Рівень RAID 5 зблоковані дані з розподіленим контролем парності. Цей рівень подібний RAID 4, але припускає вищу продуктивність, яка досягається за рахунок розподілу системи контролю парності по категоріях жорстких дисків. Для реалізації цього рівня необхідні, як мінімум, три дисководи (два або більш для даних і один для контролю парності).

  • Рівень RAID 6 зблоковані дані з подвійним розподіленим контролем парності. Подібний рівню RAID 5 і відрізняється тим, що дані контролю парності записуються двічі за рахунок використання двох різних схем контролю парності. Це забезпечує вищу надійність матриці у разі множинних відмов дисковода. Для реалізації цього рівня необхідні, як мінімум, чотири дисководи (два або більш для даних і два для контролю парності).

Існують також додаткові рівні RAID, представлені певними компаніями як нестандартні реалізації. Ці рівні офіційно не підтримуються RAID Advisory Board. Зверніть увагу, що вищий номер рівня не означає вищу ефективність або надійність; порядок нумерації рівнів RAID абсолютно довільний.

До недавнього часу практично всі контроллери RAID створювалися на основі дисководів SCSI. З професійної точки зору, SCSI RAID є найприйнятнішим варіантом, оскільки він об'єднує в собі позитивні сторони RAID з достоїнствами SCSI як інтерфейсу, призначеного для підтримки декількох дисководів. В даний час з'явилися контроллери ATA RAID, які дозволяють значно зменшити вартість реалізацій RAID. Як правило, контроллери ATA RAID використовуються в розрахованих на одного користувача системах не стільки для підвищення надійності, скільки для підвищення їх ефективності.

Реалізації АТА RAID багато в чому простіші, ніж професійні адаптери SCSI RAID, використовувані в мережевих файлових серверах. Стандарт АТА RAID призначений в основному для індивідуальних користувачів, прагнучих до підвищення продуктивності системи або простого дзеркального віддзеркалення дисків для резервування даних. Ради підвищення функціональності системи адаптери АТА RAID підтримують рівень RAID 0, який забезпечує розшарування даних. На жаль, це приводить до зниження надійності дискової матриці, оскільки при пошкодженні диска всі дані, що знаходяться на ньому, будуть втрачені. Надійність матриці, що працює на рівні RAID 0, підвищується із збільшенням кількості використовуваних дисководів. Не чекайте, що при використанні чотирьох дисководів ефективність матриці також збільшиться в чотири рази. Вона буде просто близька до постійної швидкості передачі даних. Певні непродуктивні витрати виникають через контроллер, що виконує розшарування даних, а також можуть бути пов'язані з періодом часу очікування (мається на увазі час, використовуваний для пошуку даних). Проте навіть в цьому випадку ефективність матриці буде вищою, ніж якого-небудь окремого дисковода.

Для досягнення вищої надійності адаптери ATA RAID підтримують рівень RAID 1, який є дзеркальним відображенням дисковода. При цьому відбувається дублювання даних, записаних на одному з дисків. При пошкодженні якого-небудь дисковода система може працювати з даним, збереженими на іншому диску. На жаль, ефективність матриці при цьому практично не змінюється; більш того, використовуватиметься тільки половина існуючого об'єму диска. Іншими словами, встановлюються два диски, а по суті виходить тільки один (другий диск є дзеркальним відображенням першого).

Для того, щоб об'єднати високу ефективність з підвищенням надійності матриці, слід скористатися рівнями RAID 3 або RAID 5. Наприклад, практично всі професійні контроллери RAID, використовувані в мережевих файлових серверах, призначені для роботи на рівні RAID 5. При цьому вартість подібних контроллерів значно вища. Крім того, для реалізації рівня RAID 5 необхідні, як мінімум, три дисководи. Більшість контроллерів ATA RAID дозволяє об'єднувати різні рівні RAID, наприклад рівні 0 і 1, що дає можливість підвищити надійність матриці за відсутності додаткових витрат. Для реалізації цих рівнів потрібні чотири дисководи, два з яких утворюють рівень RAID 0. При цьому їх вміст записується в другий масив дисків, створюючих рівень RAID 1. Подібна схема дозволяє приблизно в два рази підвищити ефективність матриці, зберігши при цьому резервний набір даних.

Контроллери IDE RAID в даний час поставляються компаніями Arco Computer Products, Iwill, Promise Technology і ін. Типовим прикладом контроллера ATA RAID є Promise FastTrak 100/TX4. Цей контроллер дає можливість з'єднати до чотирьох дисководів, які, у свою чергу, можуть бути організовані в рівні RAID 0, 1 або режим 0+1. У цій платі також використовуються окремі канали передачі даних (кабелі) АТА для кожного дисковода, чим досягається максимальна ефективність системи. Компанія Promise Technology також пропонує менш дорогий контроллер стандарту АТА RAID, що має тільки два канали даних — FastTrak 100/TX2. Цей контроллер теж дозволяє сполучати до чотирьох дисководів, але при сумісному використовуванні двох кабелів АТА ефективність матриці буде нижчою. Це пов'язано з тим, що дисковод може одноразово передавати дані тільки по одному кабелю, що знижує удвічі продуктивність всієї матриці.

При пошуку потрібного контроллера АТА RAID в першу чергу зверніть увагу на наступні параметри:

  • підтримка рівнів RAID (в основному це рівні 0, 1 і поєднання рівнів 0+1);

  • два або чотири канали;

  • підтримка швидкостей АТА/100;

  • підтримка роз'ємів PCI з частотами 33 або 66 Мгц.

Надлишковий масив незалежних дискових накопичувачів може бути організований і без дорогих контроллерів RAID. Для цього слід скористатися засобами операційних систем старших моделей (найчастіше серверних). Наприклад, операційні системи Windows NT/2000 і ХР Server підтримують реалізацію RAID на програмному рівні, використовуючи при цьому як розшарування, так і дзеркальне відображення даних. Для установки параметрів і управління функціями RAID, а також відновлення пошкоджених даних в цих операційних системах використовується програма Disk Administrator. Проте при організації серверу, який повинен поєднувати в собі ефективність і надійність, краще скористатися контроллерами АТА або SCSI RAID, апаратно підтримуючими рівні RAID 3 або 5.

3

Соседние файлы в папке Lekciyi