2.3.1.2. Средства хранения информации в кэа

К средствам хранения информации можно отнести библиотеки магнито-оптических дисков, библиотеки DVD - дисков, RAID - массивы, иерархические системы хранения.

RAID - массивы

Наиболее дорогостоящими, надежными и быстродействующими средствами являются RAID - массивы (Redundant Array of Independent Disks - Избыточный массив независимых дисков) [50]. Они представляют собой массив жестких дисков, которые на логическом уровне рассматриваются как одно устройство. Максимальное количество жестких дисков - 15. Управляет размещением информации и считыванием ее с дисков специальный контроллер. Повышение надежности хранения информации обеспечивается за счет ее дублирования на нескольких дисках. Увеличение скорости записи/считывания информации обеспечивается за счет записи сегментов одного файла на разных дисках и возможности одновременного их считывания. Существует несколько технологий создания RAID -массивов [51]. Приведем, для примера, некоторые из них.

• RAID0. Обычно применяется в системах, где необходима высокая скорость обмена информацией, требования к надежности хранения невысокие. Данные файла последовательными блоками записываются на диски массива и могут затем считываться параллельно (рис. 16 а). При таком подходе дисковое пространство используется эффективно, однако при возникновении сбоя необходимо выполнять восстановление информации с резервной копии.

• RAID1. Применяется в системах, где должна обеспечиваться очень высокая надежность хранения информации. В этом случае блоки файлов дублируются и сохраняются на разных дисках. Так как каждый диск имеет "двойника", эффективность использования дискового пространства составляет 50%, что повышает стоимость хранения информации (рис, 16 б).

• RAID3. Совмещает достоинства первых двух. В этом случае, информация файла разбивается на совсем маленькие блоки размером с 1 байт (8 бит). Последовательные байты расположены на разных дисках, что позволяет выполнять параллельное считывание и увеличивать скорость обмена, как в RAIDO. Отдельный диск содержит специальные данные для восстановления информации отдельных байтов в случае сбоя, так, что нет необходимости в копировании информации, и дисковое пространство используется более эффективно (рис. 16 в).

Например, RAID - массив фирмы SAN Raidtec FibreArray 2104 позволяет хранить от 300 Гбайт до 34 Тбайт информации. Скорость обмена составляет 400 Мбайт/сек (рис. 16 г) (http://www.storus.ru/production/san_2.htm).

Библиотеки DVD, CD, магнитооптических дисков Высокопроизводительные жесткие диски и их массивы обычно используются для организации так называемых первичных накопителей оперативно меняющейся информации. Однако 70-80 % корпоративной информации используется редко и может храниться на вторичных или долгосрочных накопителях. Они имеют большее время доступа, но более

низкую стоимость хранения 1 Гбайта информации. К ним относятся библиотеки магнитных лент, магнитооптических дисков, CD и DVD дисков. Все библиотеки имеют несколько устройств для чтения и записи соответствующих носителей информации, слоты для хранения этих носителей и роботов, которые перемещают диски из слотов в считывающее устройство. Библиотеки магнитных лент используют картриджи магнитных лент с последовательным методом доступа. Носители быстро изнашиваются, однако стоимость хранения информации в них самая низкая (примерно 2 $ за Гбайт). Объемы сжатой информации для одного картриджа достигают 80 Гбайт. Благодаря таким особенностям, библиотеки магнитных лент используются в основном для создания резервных копий корпоративного архива, с которых информация может быть восстановлена в случае ее потери. Альтернативой им являются библиотеки магнитооптических дисков. Емкость одного диска более 9 Гбайт, способ доступа к информации -прямой, а, значит, более быстрый. Количество циклов перезаписи информации более 10 миллионов. Самой же перспективной технологией в настоящее время считается DVD. Объемы хранимой на таких дисках информации уже достигли 17 Гбайт. Они также являются устройствами прямого доступа, перезаписываемыми, позволяют читать также CD диски [52].

Одним из производителей библиотек магнитооптических дисков является компания Hewlett Packard . Она производит библиотеки емкостью до 2 Тбайт. В них могут использоваться до 10 механизмов записи/считывания. Используются диски объемом 9,1 Гбайт. Среднее время замены диска 10 сек, время доступа к информации - 35 мсек. Важно, что время хранения информации на таких носителях составляет 100 лет. Такие библиотеки могут быть подключены в сеть и управляться администратором сети с его рабочей станции (http://www.syrus.ru/index.cgi ?Template=catalog&DeptId=4&TreeId=40005 &ProductId=40020).

Одним из лидеров производителей библиотек DVD - дисков является компания NSM Storage. Она выпускает линейку библиотек разной мощности. Наиболее мощной является NSM 600. Она содержит до 620 дисков и 14 устройств записи/считывания и может хранить до 3 Тбайт данных. Среднее время замены диска 6 сек. Скорость записи/считывания для DVD-RAM 0,6/2,7 Мбайт/сек (http://www.tae.ru/catalog/nsm/nsmx.htm; http://www.csoft.spb.ru/Product/Cd_dvd/NSM_6000.htm).

Иерархические системы хранения и сети хранения

Часто в КЭА присутствуют данные, которые используются с разной интенсивностью. В этом случае оптимальным вариантом будет использование Иерархической системы хранения (Hierarchical Storage Manager - HSM) [53, 54]. В ней совместно используются устройства оперативного и долговременного хранения. Для пользователя на логическом уровне представления система выглядит как единый дисковый массив. На устройствах оперативного хранения находятся файлы, к которым реализуется наиболее часто обращение. Например, это документы, связанные с проектируемым в настоящее время изделием. Специальное программное обеспечение позволяет формально описать условия перемещения (миграции) файлов с устройств оперативной обработки на устройства долговременного хранения. Правила миграции могут учитывать: список запрещенных для миграции файлов; интервал времени, в течение которого файл не использовался, после которого разрешена миграция; общее расписание выполнения процедуры миграции (раз в день, в неделю, в месяц). На месте мигрировавшего файла устанавливается заглушка, которая указывает, куда был перемещен файл. Пользователь заглушки не видит. Для него, файл остается на устройстве оперативного хранения. Демиграция (извлечение файла из устройств долговременного хранения и помещение его на устройства оперативного хранения) выполняется в любое время по команде пользователя. Программное обеспечение, реализующее HSM, может быть встроено в сетевую операционную систему (например, такие возможности встроены в ОС NetWare) или реализовано как отдельное приложение. Примером такого приложения может служить Tivoli Storage Manager компании IBM. [http://www.computel.ru/pubications/sn-tivolil.htm] Эта система реализует технологии HSM а также позволяет автоматически создавать локальные копии активно используемых данных для их восстановления после катастроф. Tivoli Storage Manager может управлять накопителями на жестких дисках, магнитных лентах, магнитооптических дисках.

По сути, HSM реализует виртуализацию хранения данных. Пользователю кажется, что информация постоянно храниться на дисковом массиве, а реальным местом ее хранения может быть магнитная лента, магнитооптический диск, DVD - диск. Такой подход приводит к улучшению доступа к данным и пользователей, и приложений. Он позволяет также реализовать сетевой доступ пользователей к данным, хранящимся в разных узлах корпоративной сети. При этом сам пользователь работает с единым каталогом и не знает о реальном месте расположения информации. Такие образования называются сетями хранения (SAN - Storage Area Network) [55]. Определение, данное К. Уолкером сетям хранения в [55], звучит так: "Сети хранения - это высокоскоростные сети, предназначенные для связи друг с другом различных видов устройств хранения информации, таких как библиотеки магнитных лент или дисковые массивы. К этим устройствам через сетевые серверы могут обращаться все пользователи, вне зависимости от их местонахождения или применяемой операционной системы". Общая схема такой сети приведена на рисунке 17. Физически хранение данных может быть реализовано с помощью технологии HSM, или просто отдельной библиотеки, или RAID - массива, управляемых сервером. Серверы соединяются в сеть с помощью высокоскоростных оптоволоконных кабелей. Серверы могут управляться различными операционными системами. Приложения, функционирующие на рабочих станциях локальной сети, обращаются к программным компонентам, реализующим структуру сети хранения, которые и определяют, где конкретно находится необходимая информация, и перенаправляют запрос к соответствующему серверу.