Tani le të shohim se cilat lloje ekzistojnë dhe si ndryshojnë ato.
Universiteti i Kalifornisë në Berkeley ka prezantuar nivelet e mëposhtme të specifikimeve RAID, të cilat janë miratuar si standard de facto:
- RAID 0- grup disk me performancë të rritur me shirita, pa tolerancë gabimesh;
- - grupi i diskut të pasqyruar;
- RAID 2 rezervuar për vargje që përdorin kodin Hamming;
- RAID 3 dhe 4- vargje disqesh me striping dhe një disk barazie të dedikuar;
- - grup disku me striping dhe "disk pariteti i paalokuar";
- - grup disqesh me shirita duke përdorur dy shuma kontrolli të llogaritura në dy mënyra të pavarura;
- - RAID 0 grup i ndërtuar nga vargje RAID 1;
- - Grup RAID 0 i ndërtuar nga vargje RAID 5;
- - Vargu RAID 0 i ndërtuar nga grupet RAID 6.
Një kontrollues RAID i harduerit mund të mbështesë disa grupe të ndryshme RAID në të njëjtën kohë, numri i përgjithshëm i disqeve të ngurtë të të cilëve nuk e kalon numrin e lidhësve për to. Në të njëjtën kohë, kontrolluesi i integruar në motherboard ka vetëm dy gjendje në cilësimet e BIOS (i aktivizuar ose i çaktivizuar), kështu që një hard disk i ri i lidhur me një fole kontrolluesi të papërdorur kur është aktivizuar modaliteti RAID mund të injorohet nga sistemi derisa të shoqërohet si një grup tjetër RAID i tipit JBOD (i shtrirë), i përbërë nga një disk.
RAID 0 (striping - "striping")
Një modalitet që arrin performancën maksimale. Të dhënat shpërndahen në mënyrë të barabartë në disqet e grupit, disqet kombinohen në një, i cili mund të ndahet në disa. Operacionet e shpërndara të leximit dhe shkrimit mund të rrisin ndjeshëm shpejtësinë e punës, pasi disa disqe lexojnë / shkruajnë njëkohësisht pjesën e tyre të të dhënave. I gjithë vëllimi i disqeve është në dispozicion të përdoruesit, por kjo zvogëlon besueshmërinë e ruajtjes së të dhënave, pasi nëse një nga disqet dështon, grupi zakonisht shkatërrohet dhe rikuperimi i të dhënave është pothuajse i pamundur. Fushëveprimi - aplikacione që kërkojnë shpejtësi të lartë shkëmbimi me një disk, të tilla si kapja e videos, redaktimi i videos. Rekomandohet për përdorim me disqe shumë të besueshme.
(pasqyrim - "pasqyrim")
një grup prej dy disqesh që janë kopje të plota të njëri-tjetrit. Nuk duhet ngatërruar me RAID 1 + 0, RAID 0 + 1 dhe RAID 10, të cilat përdorin më shumë se dy disqe dhe mekanizma më të sofistikuar pasqyrimi.
Ofron shpejtësi të pranueshme shkrimi dhe rritje të shpejtësisë së leximit kur paralelizohen pyetjet.
Ka besueshmëri të lartë - funksionon për sa kohë që funksionon të paktën një disk në grup. Probabiliteti i dështimit të dy disqeve njëherësh është i barabartë me produktin e probabiliteteve të dështimit të çdo disku, d.m.th. ul ndjeshëm mundësinë e dështimit të një disku individual. Në praktikë, nëse një nga disqet dështon, duhet të ndërmerren veprime urgjente - të rivendosni përsëri tepricën. Për ta bërë këtë, me çdo nivel RAID (përveç zeros), rekomandohet të përdorni rezerva të nxehta.
Ngjashëm me variantin RAID10 të shpërndarjes së të dhënave nëpër disqe, duke lejuar përdorimin e një numri tek disqe (numri minimal - 3)
RAID 2, 3, 4
opsione të ndryshme për ruajtjen e të dhënave të shpërndara me disqe të dedikuar për kodet e barazisë dhe madhësive të ndryshme të bllokut. Aktualisht, ato praktikisht nuk përdoren për shkak të performancës së ulët dhe nevojës për të ndarë shumë kapacitete të diskut për ruajtjen e kodeve ECC dhe / ose barazisë.
Disavantazhi kryesor i niveleve RAID 2 deri në 4 është pamundësia për të kryer operacione paralele të shkrimit, pasi një disk i veçantë kontrolli përdoret për të ruajtur informacionin e barazisë. RAID 5 nuk e ka këtë disavantazh. Blloqet e të dhënave dhe shumat e kontrollit shkruhen në mënyrë ciklike në të gjithë disqet në grup, nuk ka konfigurim asimetrik të diskut. Shumat e kontrollit nënkuptojnë rezultatin e operacionit XOR (ekskluzive ose). Xor ka një veçori që bën të mundur zëvendësimin e çdo operandi me një rezultat, dhe, duke përdorur algoritmin xor, merrni operandin që mungon si rezultat. Për shembull: a xor b = c(ku a, b, c- tre disqe të grupit të bastisjes), nëse a do të refuzojë, ne mund ta marrim duke e vënë në vendin e saj c dhe shpenzimet xor ndërmjet c dhe b: c xor b = a. Kjo vlen pavarësisht nga numri i operandëve: a xor b xor c xor d = e... Nëse refuzon c pastaj e zë vendin e saj dhe pas xor si rezultat marrim c: a xor b xor e xor d = c... Kjo metodë në thelb siguron dështimin e versionit 5. Duhet vetëm 1 disk për të ruajtur rezultatin xor, madhësia e të cilit është e barabartë me madhësinë e çdo disku tjetër në bastisje.
Dinjiteti
RAID5 është bërë i përhapur, kryesisht për shkak të kostos së tij efektive. Madhësia e një grupi disqesh RAID5 llogaritet duke përdorur formulën (n-1) * hddsize, ku n është numri i disqeve në grup dhe hddsize është madhësia e diskut më të vogël. Për shembull, për një grup prej katër disqesh 80 gigabajt, vëllimi i përgjithshëm do të jetë (4 - 1) * 80 = 240 gigabajt. Shkrimi i informacionit në një vëllim RAID 5 konsumon burime shtesë dhe ul performancën, pasi kërkohen llogaritje dhe shkrime shtesë, por kur lexoni (krahasuar me një hard disk të veçantë) ka një përfitim, sepse rrjedhat e të dhënave nga disa disqe në grup mund të përpunohen paralelisht.
Të metat
Performanca e RAID 5 është dukshëm më e ulët, veçanërisht në operacione të tilla si Random Write (shkrime të rastësishme), në të cilat performanca bie me 10-25% të performancës së RAID 0 (ose RAID 10), pasi kërkon më shumë operacione në disk (secila operacioni shkruan, me përjashtim të të ashtuquajturave shkrime me shirit të plotë, serveri zëvendësohet në kontrolluesin RAID me katër - dy lexime dhe dy shkrime). Disavantazhet e RAID 5 shfaqen kur një nga disqet dështon - i gjithë vëllimi kalon në modalitetin kritik (degradon), të gjitha operacionet e leximit dhe shkrimit shoqërohen nga manipulime shtesë dhe performanca bie ndjeshëm. Në të njëjtën kohë, niveli i besueshmërisë zvogëlohet në besueshmërinë e RAID-0 me numrin përkatës të disqeve (d.m.th., n herë më i ulët se besueshmëria e një disku të vetëm). Nëse ndodh një dështim përpara rikuperimit të plotë të grupit, ose ndodh një gabim i pariparueshëm leximi në të paktën një disk tjetër, grupi shkatërrohet dhe të dhënat në të nuk mund të restaurohen me metoda konvencionale. Ju gjithashtu duhet të keni parasysh që procesi i rindërtimit RAID pas një dështimi të diskut shkakton një ngarkesë intensive leximi nga disqet për shumë orë vazhdimisht, gjë që mund të shkaktojë që ndonjë nga disqet e mbetur të dështojë në këtë periudhë të mbrojtur të funksionimit RAID, si. si dhe të identifikojë dështimet e leximit të pazbuluara më parë në grupet e të dhënave të ftohta (të dhëna që nuk aksesohen gjatë funksionimit normal të grupit, të dhëna të arkivuara dhe joaktive), gjë që rrit rrezikun e dështimit gjatë rikuperimit të të dhënave.
Numri minimal i disqeve për t'u përdorur është tre.
RAID 6 - i ngjashëm me RAID 5, por ka një shkallë më të lartë besueshmërie - kapaciteti i 2 disqeve ndahet për shumat e kontrollit, 2 shuma llogariten duke përdorur algoritme të ndryshme. Kërkon një kontrollues më të fuqishëm RAID. Siguron funksionueshmëri pas dështimit të njëkohshëm të dy disqeve - mbrojtje kundër dështimit të shumëfishtë. Për të organizuar një grup kërkohen të paktën 4 disqe. Në mënyrë tipike, përdorimi i RAID-6 shkakton rreth 10-15% rënie të performancës së grupit të diskut në krahasim me RAID 5, e cila shkaktohet nga një sasi e madhe përpunimi për kontrolluesin (nevoja për të llogaritur shumën e dytë të kontrollit, si dhe për të lexuar dhe shkruar më shumë blloqet e diskut kur shkruani çdo bllok).
RAID 0 + 1
RAID 0 + 1 në thelb mund të nënkuptojë dy opsione:
- dy RAID 0 kombinohen në RAID 1;
- tre ose më shumë disqe kombinohen në një grup dhe çdo bllok të dhënash shkruhet në dy disqe të këtij grupi; Kështu, me këtë qasje, si në RAID 1 "të pastër", vëllimi i përdorshëm i grupit është gjysma e vëllimit total të të gjithë disqeve (nëse këta janë disqe me të njëjtin kapacitet).
RAID 10 (1 + 0)
RAID 10 është një grup i pasqyruar në të cilin të dhënat shkruhen në mënyrë sekuenciale në disa disqe, si në RAID 0. Kjo arkitekturë është një grup RAID 0, segmentet e të cilit janë grupe RAID 1 në vend të disqeve të veçanta. Prandaj, një grup i këtij niveli duhet përmbajnë të paktën 4 disqe (dhe gjithmonë një numër çift). RAID 10 kombinon tolerancën dhe performancën e lartë të gabimeve.
Pretendimi se RAID 10 është opsioni më i besueshëm për ruajtjen e të dhënave justifikohet me faktin se grupi do të shkatërrohet pas dështimit të të gjithë disqeve në të njëjtin grup. Me një makinë të dështuar, mundësia e dështimit të të dytës në të njëjtin grup është 1/3 * 100 = 33%. RAID 0 + 1 do të dështojë nëse dy disqe dështojnë në grupe të ndryshme. Mundësia e dështimit të një disku në një grup fqinj është 2/3 * 100 = 66%, megjithatë, meqenëse një disk në një grup me një disk të dështuar nuk përdoret më, mundësia që disku tjetër të çaktivizojë të gjithë grupin është 2/2 * 100 = 100%
një grup i ngjashëm me RAID5, megjithatë, përveç ruajtjes së shpërndarë të kodeve të barazisë, përdoret ndarja e zonave rezervë - në fakt, përdoret një hard disk, i cili mund të shtohet në grupin RAID5 si rezervë (vargje të tilla janë i quajtur 5+ ose 5 + rezervë). Në një grup RAID 5, disku rezervë është i papunë derisa një nga disqet kryesore të dështojë, ndërsa në një grup RAID 5EE, ky disk ndahet me pjesën tjetër të HDD-ve gjatë gjithë kohës, gjë që ka një efekt pozitiv në performancën e grupi. Për shembull, një grup RAID5EE me 5 HDD mund të kryejë 25% më shumë operacione I/O për sekondë sesa një grup RAID5 me 4 HDD primar dhe një HDD rezervë. Numri minimal i disqeve për një grup të tillë është 4.
duke kombinuar dy (ose më shumë, por kjo përdoret jashtëzakonisht rrallë) grupe RAID5 në një shirit, d.m.th. një kombinim i RAID5 dhe RAID0, i cili korrigjon pjesërisht pengesën kryesore të RAID5 - shpejtësinë e ulët të shkrimit të të dhënave për shkak të përdorimit paralel të disa grupeve të tilla. Kapaciteti total i grupit zvogëlohet me kapacitetin e dy disqeve, por, ndryshe nga RAID6, një grup i tillë pëson dështimin e vetëm një disku pa humbje të të dhënave dhe numri minimal i disqeve që kërkohet për të krijuar një grup RAID50 është 6. Së bashku me RAID10, ky është niveli RAID më i rekomanduar për përdorim në aplikacionet ku kërkohet performancë e lartë e kombinuar me besueshmëri të pranueshme.
duke kombinuar dy vargje RAID6 në një shirit. Shpejtësia e shkrimit është dyfishuar afërsisht në krahasim me shpejtësinë e shkrimit RAID6. Numri minimal i disqeve për të krijuar një grup të tillë është 8. Informacioni nuk humbet nëse dy disqe nga çdo grup RAID 6 dështojnë
RAID- një shkurtim që qëndron për Rrjedhje të tepërt të Disqeve të Pavarur - "një grup disqesh të pavarura tolerante ndaj gabimeve" (më herët ndonjëherë fjala Inexpensive përdorej në vend të Independent). Koncepti i një strukture me shumë disqe që është grupuar së bashku për të siguruar elasticitet lindi në vitin 1987 në punën kryesore të Patterson, Gibson dhe Katz.
Llojet origjinale të RAID
RAID-0
Nëse marrim parasysh se RAID është "e tepërt" (E tepërt ...), atëherë RAID-0 është "toleranca zero e gabimeve", mungesa e saj. Një strukturë RAID-0 është një grup disqesh me vija. Blloqet e të dhënave shkruhen në të gjithë disqet në grup një nga një, sipas renditjes. Kjo përmirëson performancën, në mënyrë ideale aq herë sa ka disqe në grup, pasi shkrimi paralelizohet në pajisje të shumta.
Sidoqoftë, besueshmëria zvogëlohet nga i njëjti faktor, pasi të dhënat do të humbasin nëse ndonjë nga disqet në grup dështon.
RAID-1
Kjo është e ashtuquajtura "pasqyrë". Operacionet e shkrimit kryhen në dy disqe paralelisht. Besueshmëria e një grupi të tillë është më e lartë se ajo e një disku të vetëm, por performanca rritet vetëm pak (ose nuk rritet fare).
RAID-10
Një përpjekje për të kombinuar meritat e dy llojeve të RAID dhe për t'i hequr ato nga disavantazhet e tyre të qenësishme. Nëse marrim një grup RAID-0 me performancë të rritur dhe i japim secilit prej tyre (ose të gjithë grupit) disqe "të pasqyruara" për të mbrojtur të dhënat nga humbja si rezultat i dështimit, marrim një grup tolerant ndaj gabimeve me performancë të rritur, si rezultat i përdorimit të shiritave.
Sot është një nga llojet më të njohura të RAID në natyrë.
Kundër - ne paguajmë për të gjitha avantazhet e mësipërme me gjysmën e kapacitetit total të disqeve të përfshira në grup.
RAID-2
Mbeti tërësisht teorike. Ky është një grup në të cilin të dhënat janë të koduara me kodin e korrigjimit të gabimeve Hamming, i cili bën të mundur rikuperimin e fragmenteve individuale të këqija për shkak të tepricës së tij. Nga rruga, modifikime të ndryshme të kodit Hamming, si dhe trashëgimtarët e tij, përdoren në procesin e leximit të të dhënave nga kokat magnetike të disqeve të ngurtë dhe lexuesit optikë CD / DVD.
RAID-3 dhe 4
"Zhvillimi kreativ" i idesë së mbrojtjes së të dhënave me kod të tepërt. Kodi Hamming është i domosdoshëm në rastin e një rryme "përgjithmonë jo të besueshme" të ngopur me gabime të vazhdueshme të parashikueshme dobët, siç është, për shembull, një kanal komunikimi ajror i zhurmshëm. Megjithatë, në rastin e disqeve të ngurtë, problemi kryesor nuk janë gabimet e leximit (besojmë se të dhënat dalin nga hard disqet në formën në të cilën i kemi shkruar, nëse tashmë funksionojnë), por në dështimin e të gjithë diskut.
Për kushte të tilla, mund të kombinoni një skemë me shirita (RAID-0) dhe, për të mbrojtur kundër dështimit të njërit prej disqeve, të plotësoni informacionin e regjistruar me tepricë, gjë që do t'ju lejojë të rikuperoni të dhënat nëse një pjesë e tyre humbasin, duke ndarë një disk shtesë për këtë.
Nëse ndonjë nga disqet e të dhënave humbet, ne mund t'i rivendosim të dhënat e ruajtura në të me operacione të thjeshta matematikore mbi të dhënat e tepricës; në rast të një dështimi të diskut me të dhëna tepricë, ne kemi ende të dhëna të lexuara nga një grup disqesh RAID-0.
Variantet RAID-3 dhe RAID-4 ndryshojnë në atë që në rastin e parë ndërthuren bajt të veçantë, dhe në të dytën - grupet e bajteve, "blloqe".
Disavantazhi kryesor i këtyre dy skemave është shpejtësia jashtëzakonisht e ulët e shkrimit në grup, pasi çdo operacion shkrimi shkakton një përditësim të "checksum", një bllok tepricë për informacionin e regjistruar. Natyrisht, pavarësisht strukturës me vija, performanca e një grupi RAID-3 dhe RAID-4 kufizohet nga performanca e një disku të vetëm, ai që përmban "bllokun e tepricës".
RAID-5
Një përpjekje për të kapërcyer këtë kufizim shkaktoi llojin tjetër të RAID, i cili aktualisht është më i përhapuri, së bashku me RAID-10. Nëse shkrimi i një "blloku tepricë" në disk kufizon të gjithë grupin, le ta shpërndajmë atë gjithashtu nëpër disqet e grupit, të bëjmë një disk të paalokuar për këtë informacion, kështu që operacionet e përditësimit të tepricës do të shpërndahen në të gjithë disqet në grup. Kjo do të thotë, si në rastin e RAID-3 (4), ne marrim disqe për të ruajtur informacionin N në sasinë e diskut N + 1, por ndryshe nga Tipi 3 dhe 4, ky disk përdoret gjithashtu për të ruajtur të dhëna të përziera me të dhëna të tepërta. , si pjesa tjetër N.
Të metat? Por po pa to. Problemi me regjistrimin e ngadaltë u zgjidh pjesërisht, por ende jo plotësisht. Sidoqoftë, shkrimi në një grup RAID-5 është më i ngadalshëm sesa shkrimi në një grup RAID-10. Nga ana tjetër, RAID-5 është më "me kosto efektive". Për RAID-10, ne paguajmë për tolerancën e gabimeve me saktësisht gjysmën e disqeve, dhe për RAID-5, ky është vetëm një disk.
Sidoqoftë, shpejtësia e shkrimit zvogëlohet në raport me rritjen e numrit të disqeve në grup (në ndryshim nga RAID-0, ku rritet vetëm). Kjo për faktin se kur shkruani një bllok të dhënash, grupi duhet të rillogarisë bllokun e tepricës, për të cilin lexon blloqet e mbetura "horizontale" dhe rillogarit bllokun e tepricës në përputhje me të dhënat e tyre. Kjo do të thotë, për një operacion shkrimi, një grup prej 8 disqesh (7 disqe të dhënash + 1 shtesë) do të bëjë 6 operacione leximi në cache (pjesa tjetër e blloqeve të të dhënave nga të gjithë disqet për të llogaritur bllokun e tepricës), do të llogarisë bllokun e tepricës nga këto blloqe, dhe bëni 2 shkrime (shkruani bllokun e të dhënave që po shkruhen dhe mbishkruani bllokun e tepricës). Në sistemet moderne, një pjesë e mprehtësisë hiqet me caching, por megjithatë, duke zgjatur grupin RAID-5, megjithëse shkakton një rritje proporcionale të shpejtësisë së leximit, por edhe një ulje përkatëse të shpejtësisë së shkrimit.
Situata me një ulje të performancës kur shkruani në RAID-5 ndonjëherë shkakton ekstremizëm kurioz, për shembull, http://www.baarf.com/;)
Megjithatë, duke qenë se RAID-5 është struktura më efikase RAID për sa i përket konsumit të diskut për "megabajt linear", ai përdoret gjerësisht aty ku reduktimi i shpejtësisë së shkrimit nuk është një parametër kritik, për shembull, për ruajtjen afatgjatë të të dhënave ose për të dhënat që lexohet kryesisht.
Më vete, duhet përmendur se zgjerimi i një grupi disqesh RAID-5 duke shtuar një disk shtesë shkakton një rillogaritje të plotë të të gjithë RAID-it, i cili mund të zgjasë orë, dhe në disa raste edhe ditë, gjatë të cilave performanca e grupit bie në mënyrë dramatike.
RAID-6
Zhvillimi i mëtejshëm i idesë së RAID-5. Nëse llogarisim tepricën shtesë sipas një ligji të ndryshëm nga ai i përdorur në RAID-5, atëherë mund të ruajmë aksesin në të dhëna në rast të dështimit të dy disqeve në grup.
Pagesa për këtë është një disk shtesë për të dhënat e "bllokut të tepricës" së dytë. Kjo do të thotë, për të ruajtur të dhëna të barabarta me madhësinë e disqeve N, do të na duhet të marrim disqe N + 2. "Matematika" e llogaritjes së blloqeve të tepricës bëhet më e ndërlikuar, gjë që shkakton një ulje edhe më të madhe të shpejtësisë së shkrimit në krahasim me RAID-5. , por besueshmëria rritet. Për më tepër, në disa raste madje tejkalon nivelin e besueshmërisë së RAID-10. Nuk është e vështirë të shihet se RAID-10 gjithashtu i reziston dështimit të dy disqeve në grup, megjithatë, nëse këta disqe i përkasin të njëjtës "pasqyrë" ose të ndryshëm, por jo dy disqe të pasqyruar. Dhe mundësia e një situate të tillë nuk mund të zbritet në asnjë mënyrë.
Një rritje e mëtejshme e numrit të llojeve të RAID ndodh për shkak të "hibridizimit", kështu që ekziston RAID-0 + 1, i cili tashmë është konsideruar RAID-10, ose të gjitha llojet e RAID-51 kimerike, e kështu me radhë.
Për fat të mirë, ato nuk ndodhin në jetën e egër, duke mbetur zakonisht një "gjum i arsyes" (mirë, me përjashtim të RAID-10 të përshkruar tashmë më lart).
Të gjitha motherboard-et moderne janë të pajisura me një kontrollues të integruar RAID, dhe modelet më të mira madje kanë disa kontrollues të integruar RAID. Sa kontrollues të integruar RAID kërkohen nga përdoruesit e shtëpisë është një pyetje më vete. Në çdo rast, një motherboard moderne i siguron përdoruesit mundësinë për të krijuar një grup RAID nga disa disqe. Sidoqoftë, jo çdo përdorues shtëpiak e di se si të krijojë një grup RAID, cilin nivel të grupit të zgjedhë, dhe në përgjithësi ka një ide të dobët për të mirat dhe të këqijat e përdorimit të grupeve RAID.
Në këtë artikull, ne do të japim rekomandime të shkurtra se si të krijoni grupe RAID në kompjuterët e shtëpisë dhe, duke përdorur një shembull specifik, do të demonstrojmë se si mund të testoni në mënyrë të pavarur performancën e një grupi RAID.
Historia e krijimit
Termi "array RAID" u shfaq për herë të parë në vitin 1987, kur studiuesit amerikanë Patterson, Gibson dhe Katz nga Universiteti i Kalifornisë, Berkeley, në artikullin e tyre "Një rast për vargje të tepërta të disqeve të lira, RAID", përshkruan se si në këtë mënyrë, shumë disqet e ngurtë me kosto të ulët mund të kombinohen në një pajisje të vetme logjike në mënyrë që rezultati të jetë rritja e kapacitetit dhe performancës së sistemit, dhe dështimi i disqeve individuale nuk çon në dështimin e të gjithë sistemit.
Kanë kaluar më shumë se 20 vjet nga botimi i këtij artikulli, por teknologjia e ndërtimit të grupeve RAID nuk e ka humbur rëndësinë e saj sot. E vetmja gjë që ka ndryshuar që atëherë është deshifrimi i akronimit RAID. Fakti është se fillimisht grupet RAID nuk u ndërtuan në disqe të lirë, kështu që fjala Inexpensive u ndryshua në Independent, e cila ishte më në përputhje me realitetin.
Parimi i funksionimit
Pra, RAID është një grup i tepërt disqesh të pavarur (Redundant Arrays of Independent Discs), të cilit i është besuar detyra e sigurimit të tolerancës së gabimeve dhe përmirësimit të performancës. Toleranca ndaj gabimeve arrihet përmes tepricës. Kjo do të thotë, një pjesë e hapësirës së diskut ndahet për qëllime shërbimi, duke u bërë e paarritshme për përdoruesin.
Rritja e performancës së nënsistemit të diskut sigurohet nga funksionimi i njëkohshëm i disa disqeve, dhe në këtë kuptim, sa më shumë disqe në grup (deri në një kufi të caktuar), aq më mirë.
Ndarja e diskut në një grup mund të bëhet duke përdorur ose akses paralel ose të pavarur. Me akses paralel, hapësira e diskut ndahet në blloqe (shirita) për regjistrimin e të dhënave. Në mënyrë të ngjashme, informacioni për t'u shkruar në disk ndahet në të njëjtat blloqe. Kur shkruani, blloqet individuale shkruhen në disqe të ndryshëm, dhe disa blloqe shkruhen në disqe të ndryshëm njëkohësisht, gjë që çon në një rritje të performancës së shkrimit. Informacioni i nevojshëm gjithashtu lexohet në blloqe të veçanta njëkohësisht nga disa disqe, gjë që gjithashtu kontribuon në një rritje të performancës në proporcion me numrin e disqeve në grup.
Duhet të theksohet se modeli i aksesit paralel zbatohet vetëm nëse madhësia e kërkesës për shkrim të të dhënave është më e madhe se madhësia e vetë bllokut. Përndryshe, është praktikisht e pamundur të kryhet regjistrimi paralel i disa blloqeve. Imagjinoni një situatë ku madhësia e një blloku individual është 8 KB, dhe madhësia e një kërkese për shkrim është 64 KB. Në këtë rast, informacioni origjinal pritet në tetë blloqe me nga 8 KB secili. Nëse keni një grup me katër disqe, mund të shkruani katër blloqe, ose 32 KB, në të njëjtën kohë. Natyrisht, në shembullin e konsideruar, shpejtësia e shkrimit dhe e leximit do të jenë katër herë më të larta se kur përdorni një disk të vetëm. Kjo është e vërtetë vetëm për një situatë ideale, por madhësia e kërkesës nuk është gjithmonë një shumëfish i madhësisë së bllokut dhe numrit të disqeve në grup.
Nëse madhësia e të dhënave që shkruhen është më e vogël se madhësia e bllokut, atëherë zbatohet një model thelbësisht i ndryshëm - akses i pavarur. Për më tepër, ky model mund të përdoret edhe kur madhësia e të dhënave të regjistruara është më e madhe se madhësia e një blloku. Me qasje të pavarur, të gjitha të dhënat nga një kërkesë e vetme shkruhen në një disk të veçantë, domethënë situata është identike me punën me një disk. Avantazhi i modelit të aksesit të pavarur është se nëse pranohen kërkesa të shumta për shkrim (lexim) në të njëjtën kohë, të gjitha ato do të ekzekutohen në disqe të veçantë në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri. Kjo situatë është tipike, për shembull, për serverët.
Sipas llojeve të ndryshme të aksesit, ekzistojnë edhe lloje të ndryshme të grupeve RAID, të cilat zakonisht karakterizohen nga nivelet RAID. Përveç llojit të aksesit, nivelet e RAID ndryshojnë në mënyrën se si ndodhen dhe gjenerohen informacione të tepërta. Informacioni i tepërt ose mund të vendoset në një disk të dedikuar ose të ndahet në të gjithë disqet. Ka shumë mënyra për të gjeneruar këtë informacion. Më e thjeshta prej tyre është dyfishimi i plotë (100 për qind tepricë), ose pasqyrimi. Përveç kësaj, përdoren kodet e korrigjimit të gabimeve si dhe llogaritja e barazisë.
Nivelet e RAID
Aktualisht, ka disa nivele RAID që mund të konsiderohen të standardizuara - këto janë RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 dhe RAID 6.
Kombinime të ndryshme të niveleve RAID përdoren gjithashtu për të kombinuar meritat e tyre. Zakonisht ky është një kombinim i disa niveleve tolerante ndaj gabimeve dhe nivelit 0 që përdoret për të përmirësuar performancën (RAID 1 + 0, RAID 0 + 1, RAID 50).
Vini re se të gjithë kontrollorët modernë RAID mbështesin funksionin JBOD (Just a Bench Of Disks), i cili nuk është i destinuar për krijimin e grupeve - ai ofron mundësinë për të lidhur disqe individuale me kontrolluesin RAID.
Duhet të theksohet se kontrollorët RAID të integruar në pllakat amë për PC në shtëpi nuk mbështesin të gjitha nivelet RAID. Kontrollorët RAID me dy porta mbështesin vetëm nivelet 0 dhe 1, ndërsa kontrollorët RAID me një numër të madh portash (për shembull, kontrolluesi RAID me 6 porte i integruar në urën jugore të çipsetit ICH9R / ICH10R) gjithashtu mbështesin nivelet 10 dhe 5.
Për më tepër, nëse flasim për pllaka amë të bazuara në çipa Intel, atëherë ato gjithashtu zbatojnë funksionin Intel Matrix RAID, i cili ju lejon të krijoni matrica RAID të disa niveleve në disa disqe në të njëjtën kohë, duke ndarë një pjesë të hapësirës së diskut për secili prej tyre.
RAID 0
Niveli RAID 0, në mënyrë rigoroze, nuk është një grup i tepërt dhe për këtë arsye nuk siguron besueshmërinë e ruajtjes së të dhënave. Sidoqoftë, ky nivel përdoret në mënyrë aktive në rastet kur është e nevojshme të sigurohet performanca e lartë e nënsistemit të diskut. Kur krijoni një grup RAID 0, informacioni ndahet në blloqe (nganjëherë këto blloqe quhen vija), të cilat shkruhen në disqe të veçantë, domethënë krijohet një sistem me qasje paralele (nëse, natyrisht, madhësia e bllokut lejon atë). Me aftësinë për të hyrë në të njëjtën kohë nga disa disqe, RAID 0 siguron shpejtësinë më të shpejtë të transferimit dhe shfrytëzimin maksimal të hapësirës në disk pasi nuk kërkon hapësirë ruajtëse për shumat e kontrollit. Zbatimi i këtij niveli është shumë i thjeshtë. RAID 0 përdoret kryesisht në zonat ku kërkohet transferim i shpejtë i sasive të mëdha të të dhënave.
RAID 1 (disk i pasqyruar)
RAID Niveli 1 është një grup 100 për qind i tepërt i dy disqeve. Kjo do të thotë, të dhënat thjesht dublikohen plotësisht (pasqyrohen), për shkak të të cilave arrihet një nivel shumë i lartë besueshmërie (si dhe kostoja). Vini re se zbatimi i Nivelit 1 nuk kërkon ndarje paraprake të disqeve dhe të dhënave në blloqe. Në rastin më të thjeshtë, dy disqe përmbajnë të njëjtin informacion dhe janë një disk logjik. Nëse një disk dështon, funksionet e tij kryhen nga një tjetër (i cili është absolutisht transparent për përdoruesin). Rivendosja e grupit bëhet me kopjim të thjeshtë. Për më tepër, ky nivel dyfishon shpejtësinë e leximit të informacionit, pasi ky operacion mund të kryhet njëkohësisht nga dy disqe. Kjo skemë e ruajtjes së informacionit përdoret kryesisht në rastet kur kostoja e sigurisë së të dhënave është shumë më e lartë se kostoja e zbatimit të sistemit të ruajtjes.
RAID 5
RAID 5 është një grup disqesh tolerant ndaj gabimeve me ruajtje të shpërndarë kontrolli. Gjatë shkrimit, rryma e të dhënave ndahet në blloqe (shirita) në nivelin e bajtit dhe njëkohësisht shkruhet në të gjithë disqet në grup në një rend rrethor.
Supozoni se grupi përmban n disqet dhe madhësia e shiritit d... Për çdo pjesë të n – 1 Stripes checksum është llogaritur fq.
Shirit d 1 shkruar në diskun e parë, shirit d 2- në të dytën dhe kështu me radhë deri në shirit d n – 1, e cila është shkruar në ( n–1) disku. Me tutje n-Shuma e kontrollit të diskut është shkruar p n, dhe procesi përsëritet në mënyrë ciklike nga disku i parë në të cilin është shkruar shiriti d n.
Procesi i regjistrimit (n – 1) shiritat dhe kontrolli i tyre prodhohen njëkohësisht për të gjithë n disqe.
Shuma e kontrollit llogaritet duke përdorur një operacion ekskluziv OR (XOR) në bit në blloqet e të dhënave që shkruhen. Pra, nëse ka n hard disqet, d- blloku i të dhënave (shiriti), shuma e kontrollit llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:
p n = d 1 d 2 ... d 1-1.
Në rast të një dështimi të ndonjë disku, të dhënat në të mund të rikuperohen nga të dhënat e kontrollit dhe nga të dhënat e mbetura në disqet e shëndetshme.
Si ilustrim, merrni parasysh blloqet me katër bit. Supozoni se ka vetëm pesë disqe për ruajtjen e të dhënave dhe shkrimin e shumave të kontrollit. Nëse ka një sekuencë bitash 1101 0011 1100 1011, të ndarë në blloqe me katër bit, atëherë për të llogaritur shumën e kontrollit, duhet të kryeni operacionin e mëposhtëm bit:
1101 0011 1100 1011 = 1001.
Kështu, shuma kontrolluese e shkruar në diskun e pestë është 1001.
Nëse një nga disqet, për shembull i katërti, është jashtë funksionit, atëherë blloku d 4= 1100 nuk do të jetë i disponueshëm kur lexohet. Sidoqoftë, vlera e tij mund të rikthehet lehtësisht nga shuma e kontrollit dhe nga vlerat e blloqeve të mbetura duke përdorur të njëjtin operacion "OSE ekskluzive":
d 4 = d 1 d 2d 4fq 5.
Në shembullin tonë, marrim:
d 4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.
Në rastin e RAID 5, të gjithë disqet në grup kanë të njëjtën madhësi, por kapaciteti total i nënsistemit të diskut të disponueshëm për shkrim bëhet më pak se saktësisht një disk. Për shembull, nëse pesë disqe janë 100 GB, atëherë madhësia aktuale e grupit është 400 GB sepse 100 GB janë të rezervuara për informacionin e auditimit.
RAID 5 mund të ndërtohet në tre ose më shumë disqe. Ndërsa numri i disqeve të ngurtë në një grup rritet, teprica e tij zvogëlohet.
RAID 5 ka një arkitekturë të pavarur aksesi që lejon lexime ose shkrime të shumta të kryhen njëkohësisht.
RAID 10
RAID 10 është një kombinim i niveleve 0 dhe 1. Për këtë nivel kërkohen të paktën katër disqe. Në një grup RAID 10 me katër disqe, ato çiftohen së bashku në grupe të nivelit 0, dhe të dyja këto grupe kombinohen si disqe logjike në një grup të nivelit 1. Një qasje tjetër është gjithashtu e mundur: fillimisht, disqet kombinohen në pasqyrë grupe të nivelit 1, dhe më pas disqe logjike të bazuara në këto vargje - në një grup të nivelit 0.
Intel Matrix RAID
Vargjet e konsideruara RAID të niveleve 5 dhe 1 përdoren rrallë në shtëpi, gjë që është kryesisht për shkak të kostos së lartë të zgjidhjeve të tilla. Më e përdorura për kompjuterët e shtëpisë është një grup i nivelit 0 në dy disqe. Siç e kemi vërejtur tashmë, niveli RAID 0 nuk siguron sigurinë e ruajtjes së të dhënave, dhe për këtë arsye përdoruesit përfundimtarë përballen me një zgjedhje: të krijojnë një ruajtje të shpejtë, por jo të besueshme të të dhënave, niveli RAID 0, ose, duke dyfishuar koston e hapësirës në disk. , - RAID- një grup i nivelit 1 që siguron besueshmëri të të dhënave pa përfitime të konsiderueshme të performancës.
Për të adresuar këtë problem të vështirë, Intel ka zhvilluar Intel Matrix Storage Technology, e cila kombinon përfitimet e grupeve të nivelit 0 dhe nivelit 1 në vetëm dy disqe fizike. Dhe për të theksuar se në këtë rast nuk po flasim vetëm për një grup RAID, por për një grup që kombinon disqe fizike dhe logjike, emri i teknologjisë përdor fjalën "matricë" në vend të fjalës "array".
Pra, çfarë është një grup RAID me dy disqe me Teknologjinë e ruajtjes së Matrix Intel? Ideja themelore është që nëse ka disa disqe të ngurtë në sistem dhe një motherboard me një chipset Intel që mbështet teknologjinë Intel Matrix Storage, është e mundur të ndahet hapësira e diskut në disa pjesë, secila prej të cilave do të funksionojë si një grup i veçantë RAID. .
Le të hedhim një vështrim në një shembull të thjeshtë të një matrice RAID të përbërë nga dy disqe 120 GB. Secili nga disqet mund të ndahet në dy disqe logjike, për shembull, 40 dhe 80 GB secili. Më pas, dy disqe logjike të së njëjtës madhësi (për shembull, 40 GB secila) mund të kombinohen në një matricë të nivelit RAID 1, dhe disqet e mbetura logjikë mund të kombinohen në një matricë të nivelit RAID 0.
Në parim, duke përdorur dy disqe fizike, është gjithashtu e mundur të krijohen vetëm një ose dy matrica RAID-0, por është e pamundur të merren vetëm matrica të nivelit 1. Kjo do të thotë, nëse sistemi ka vetëm dy disqe, atëherë teknologjia Intel Matrix Storage ju lejon të krijoni llojet e mëposhtme të matricave RAID:
- një matricë e nivelit 0;
- dy matrica të nivelit 0;
- matrica e nivelit 0 dhe matrica e nivelit 1.
Nëse sistemi ka tre disqe të ngurtë, atëherë mund të krijohen llojet e mëposhtme të matricave RAID:
- një matricë e nivelit 0;
- matrica e një niveli 5;
- dy matrica të nivelit 0;
- dy matrica të nivelit 5;
- një matricë e nivelit 0 dhe një matricë e nivelit 5.
Nëse sistemi ka katër disqe të ngurtë, atëherë është gjithashtu e mundur të krijohet një matricë RAID e nivelit 10, si dhe kombinime të nivelit 10 dhe nivelit 0 ose 5.
Nga teoria në praktikë
Nëse flasim për kompjuterët në shtëpi, më të kërkuarit dhe më të njohurit janë grupet RAID të niveleve 0 dhe 1. Përdorimi i grupeve RAID të tre ose më shumë disqeve në kompjuterët e shtëpisë është më tepër një përjashtim nga rregulli. Kjo për faktin se, nga njëra anë, kostoja e grupeve RAID rritet në përpjesëtim me numrin e disqeve të përdorura në të, dhe nga ana tjetër, për kompjuterët shtëpiak, kapaciteti i grupit të diskut është i një rëndësie parësore. , në vend të performancës dhe besueshmërisë së tij.
Prandaj, në vijim, do të shqyrtojmë grupet RAID të niveleve 0 dhe 1 bazuar në vetëm dy disqe. Detyra e hulumtimit tonë do të jetë të krahasojmë performancën dhe funksionalitetin e grupeve RAID të niveleve 0 dhe 1, të krijuara në bazë të disa kontrolluesve të integruar RAID, si dhe të studiojmë varësinë e karakteristikave të shpejtësisë së një grupi RAID në shirit madhësia.
Fakti është se, megjithëse teorikisht, kur përdorni një grup RAID 0, shpejtësia e leximit dhe e shkrimit duhet të dyfishohet, në praktikë rritja e karakteristikave të shpejtësisë është shumë më pak modeste dhe është e ndryshme për kontrollues të ndryshëm RAID. Në mënyrë të ngjashme, për një grup të nivelit RAID 1: përkundër faktit se në teori shpejtësia e leximit duhet të dyfishohet, në praktikë gjithçka nuk është aq e qetë.
Për testimin tonë krahasues të kontrollorëve RAID, ne përdorëm një motherboard Gigabyte GA-EX58A-UD7. Ky bord bazohet në chipset Intel X58 Express me ICH10R Southbridge, i cili ka një kontrollues të integruar RAID për gjashtë porte SATA II që mbështet RAID 0, 1, 10 dhe 5 me funksionalitetin Intel Matrix RAID. Për më tepër, Gigabyte GA-EX58A-UD7 integron një kontrollues GIGABYTE SATA2 RAID, mbi bazën e të cilit zbatohen dy porte SATA II me aftësinë për të organizuar grupe RAID të niveleve 0, 1 dhe JBOD.
GA-EX58A-UD7 integron gjithashtu kontrolluesin Marvell 9128 SATA III, mbi bazën e të cilit janë implementuar dy porte SATA III me aftësinë për të organizuar grupe RAID të niveleve 0, 1 dhe JBOD.
Kështu, Gigabyte GA-EX58A-UD7 ka tre kontrollues të veçantë RAID, në bazë të të cilëve mund të krijoni grupe RAID të niveleve 0 dhe 1 dhe t'i krahasoni ato me njëri-tjetrin. Kujtoni që standardi SATA III është i pajtueshëm me standardin SATA II, prandaj, bazuar në kontrolluesin Marvell 9128 që mbështet disqet SATA III, mund të krijoni gjithashtu grupe RAID duke përdorur disqet SATA II.
Banka e provës kishte konfigurimin e mëposhtëm:
- procesor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
- motherboard - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
- Versioni i BIOS - F2a;
- hard disk - dy disqe Western Digital WD1002FBYS, një disk Western Digital WD3200AAKS;
- kontrollues të integruar RAID:
- ICH10R,
- GIGABYTE SATA2,
- Marvell 9128;
- memorie - DDR3-1066;
- madhësia e memories - 3 GB (tre module, 1024 MB secila);
- mënyra e funksionimit të memories - DDR3-1333, mënyra e funksionimit me tre kanale;
- kartë video - Gigabyte GeForce GTS295;
- furnizimi me energji elektrike - Tagan 1300W.
Testimi u krye nën sistemin operativ Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit). Sistemi operativ u instalua në një disk Western Digital WD3200AAKS, i cili ishte i lidhur me portin e kontrolluesit SATA II të integruar në urën jugore ICH10R. Vargu RAID u grumbullua në dy disqe WD1002FBYS me një ndërfaqe SATA II.
Për të matur karakteristikat e shpejtësisë së grupeve të krijuara RAID, ne përdorëm mjetin IOmeter, i cili është standardi i industrisë për matjen e performancës së sistemeve të diskut.
Shërbimi i IOmeter
Meqenëse ne e konceptuam këtë artikull si një lloj udhëzuesi përdoruesi për krijimin dhe testimin e grupeve RAID, do të ishte logjike të fillonim me një përshkrim të mjetit IOmeter (matës hyrës/dalës), i cili, siç e kemi vërejtur tashmë, është një lloj standardi i industrisë për matjen e performancës së sistemeve të diskut. Ky program është falas dhe mund të shkarkohet nga http://www.iometer.org.
Programi IOmeter është një pikë referimi sintetike që ju lejon të punoni me disqe të pandarë, në mënyrë që të mund të testoni disqet pavarësisht nga struktura e skedarit dhe të minimizoni ndikimin e sistemit operativ.
Gjatë testimit, është e mundur të krijohet një model specifik aksesi, ose "model", i cili ju lejon të konkretizoni performancën e operacioneve specifike nga hard disku. Nëse krijohet një model specifik aksesi, lejohet të ndryshohen parametrat e mëposhtëm:
- madhësia e kërkesës për transferimin e të dhënave;
- shpërndarja e rastësishme/sekuenciale (në%);
- shpërndarja e operacioneve të leximit/shkrimit (në%);
- numri i operacioneve të veçanta I/O që ekzekutohen paralelisht.
Shërbimi IOmeter nuk kërkon instalim në kompjuter dhe përbëhet nga dy pjesë: vetë IOmeter dhe Dynamo.
IOmeter është një pjesë kontrolli e programit me një ndërfaqe grafike të përdoruesit që ju lejon të bëni të gjitha cilësimet e nevojshme. Dynamo është një gjenerues i ngarkesës që nuk ka ndërfaqe. Sa herë që ekzekutoni skedarin IOmeter.exe, gjeneratori i ngarkesës Dynamo.exe fillon automatikisht.
Për të filluar punën me programin IOmeter, thjesht ekzekutoni skedarin IOmeter.exe. Kjo hap dritaren kryesore të programit IOmeter (Fig. 1).
Oriz. 1. Dritarja kryesore e programit IOmeter
Duhet të theksohet se mjeti IOmeter lejon testimin jo vetëm të sistemeve lokale të diskut (DAS), por edhe të pajisjeve të ruajtjes së rrjetit (NAS). Për shembull, mund të përdoret për të testuar performancën e nënsistemit të diskut të një serveri (server skedari) duke përdorur disa klientë të rrjetit. Prandaj, disa nga faqeshënuesit dhe mjetet në dritaren e programit IOmeter i referohen specifikisht cilësimeve të rrjetit të programit. Është e qartë se gjatë testimit të disqeve dhe grupeve RAID, nuk do të kemi nevojë për këto veçori të programit, dhe për këtë arsye nuk do të shpjegojmë qëllimin e të gjitha skedave dhe mjeteve.
Pra, kur filloni programin IOmeter, një strukturë peme e të gjithë gjeneratorëve të ngarkesës në punë (instancat e Dynamo) do të shfaqet në anën e majtë të dritares kryesore (në dritaren e Topologjisë). Çdo shembull i ekzekutimit të Dynamo Load Generator quhet menaxher. Për më tepër, programi IOmeter është me shumë fije dhe çdo fije individuale e ekzekutimit të një shembulli të gjeneratorit të ngarkesës Dynamo quhet Worker. Numri i punëtorëve që punojnë gjithmonë korrespondon me numrin e bërthamave logjike të procesorit.
Në shembullin tonë, përdoret vetëm një kompjuter me një procesor me katër bërthama që mbështet teknologjinë Hyper-Threading, kështu që lëshohen vetëm një menaxher (një shembull i Dynamo) dhe tetë (sipas numrit të bërthamave të procesorit logjik) Punëtorët.
Në fakt, nuk ka nevojë të ndryshoni ose shtoni ndonjë gjë në disqet e testimit në këtë dritare.
Nëse zgjidhni emrin e kompjuterit në strukturën e pemës së ekzekutimit të rasteve të Dynamo me miun, atëherë në dritare Synimi në skedën Synimi i diskut do të shfaqen të gjithë disqet, grupet e diskut dhe disqet e tjera (duke përfshirë disqet e rrjetit) të instaluara në kompjuter. Këto janë disqet që mund të trajtojë IOmeter. Media mund të shënohet me të verdhë ose blu. Ndarjet logjike të mediave janë të shënuara me të verdhë, dhe pajisjet fizike pa ndarjet logjike të krijuara në to janë blu. Seksioni logjik mund ose nuk mund të kryqëzohet. Fakti është se që një program të funksionojë me një ndarje logjike, së pari duhet të përgatitet duke krijuar një skedar të veçantë në të, i barabartë në madhësi me kapacitetin e të gjithë ndarjes logjike. Nëse seksioni logjik është tejkaluar, do të thotë se seksioni nuk është përgatitur ende për testim (ai do të përgatitet automatikisht në fazën e parë të testimit), por nëse seksioni nuk është tejkaluar, do të thotë që një skedar tashmë ka është krijuar në seksionin logjik që është plotësisht gati për testim ...
Vini re se, pavarësisht nga aftësia e mbështetur për të punuar me ndarje logjike, është optimale të testohen saktësisht disqet që nuk janë të ndarë në ndarje logjike. Është shumë e lehtë të fshish një ndarje logjike të diskut - përmes snap-in Menaxhimi i diskut... Për të hyrë në të, thjesht kliko me të djathtën mbi ikonën Kompjuter në desktop dhe në menynë që hapet, zgjidhni artikullin Menaxhoni... Në dritaren e hapur Menaxhimi Kompjuterik në anën e majtë, zgjidhni artikullin Magazinimi, dhe në të - Menaxhimi i diskut... Pas kësaj, në anën e djathtë të dritares Menaxhimi Kompjuterik do të shfaqen të gjithë disqet e hartuar. Duke klikuar me të djathtën në diskun e kërkuar dhe duke zgjedhur artikullin Fshi volumin..., mund të fshini një ndarje logjike në një disk fizik. Kujtoni që kur një ndarje logjike fshihet nga një disk, të gjitha informacionet në të fshihen përgjithmonë.
Në përgjithësi, vetëm disqet bosh ose grupet e diskut mund të testohen duke përdorur mjetin IOmeter. Kjo do të thotë, nuk mund të testoni diskun ose grupin e diskut në të cilin është instaluar sistemi operativ.
Pra, kthehemi te përshkrimi i mjetit IOmeter. Në dritare Synimi në skedën Synimi i diskutështë e nevojshme të zgjidhet disku (ose grupi i diskut) që do të testohet. Tjetra, duhet të hapni skedën Specifikimet e hyrjes(Fig. 2), mbi të cilin do të jetë e mundur të përcaktohet skenari i testimit.
Oriz. 2. Qasuni në skedën e specifikimeve të IOmeter Utility
Në dritare Specifikimet e aksesit global ekziston një listë e skripteve të testimit të paracaktuara që mund t'i caktohen menaxherit të nisjes. Sidoqoftë, ne nuk kemi nevojë për këto skripta, kështu që të gjitha ato mund të zgjidhen dhe fshihen (për këtë, ekziston një buton Fshije). Pas kësaj, klikoni në butonin I ri për të krijuar një skenar të ri testimi. Në dritaren e hapur Redakto Specifikimin e Qasjes ju mund të përcaktoni një skript boot për një disk ose grup RAID.
Supozoni se duam të zbulojmë varësinë e shpejtësisë sekuenciale (lineare) të leximit dhe shkrimit nga madhësia e bllokut të kërkesës për transferimin e të dhënave. Për ta bërë këtë, ne duhet të gjenerojmë një sekuencë të skripteve të nisjes sekuenciale të leximit me madhësi të ndryshme blloku, dhe më pas një sekuencë të skripteve të nisjes sekuenciale të shkrimit me madhësi të ndryshme blloku. Në mënyrë tipike, madhësitë e blloqeve zgjidhen në formën e një rreshti, secili anëtar i të cilit është dy herë më i madh se ai i mëparshmi, dhe anëtari i parë i kësaj rreshti është 512 bajt. Kjo do të thotë, madhësitë e bllokut janë si më poshtë: 512 byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Nuk ka kuptim të bëhet madhësia e bllokut më e madhe se 1 MB për operacionet vijuese, pasi me madhësi kaq të mëdha të bllokut të të dhënave, shpejtësia e operacioneve vijuese nuk ndryshon.
Pra, le të krijojmë një skript sekuencial të leximit të nisjes për një bllok 512 bajt.
Në fushë Emri dritare Redakto Specifikimin e Qasjes shkruani emrin e skriptit të nisjes. Për shembull, Sequential_Read_512. Më tej në terren Madhësia e Kërkesës së Transferimit vendosni madhësinë e bllokut të të dhënave në 512 bajt. Rrëshqitës Përqindje e rastësishme / e shpërndarjes sekuenciale(raporti i përqindjes midis operacioneve sekuenciale dhe selektive) ne zhvendosemi deri në të majtë në mënyrë që të gjitha operacionet tona të jenë vetëm sekuenciale. Epo, rrëshqitësi , i cili përcakton përqindjen midis operacioneve të leximit dhe shkrimit, ne zhvendosemi deri në të djathtë në mënyrë që të gjitha operacionet tona të lexohen vetëm. Parametra të tjerë në dritare Redakto Specifikimin e Qasjes nuk ka nevojë të ndryshohet (fig. 3).
Oriz. 3. Dritarja Edit Access Specification për krijimin e një skripti nisjeje sekuenciale të lexuar
me një madhësi të bllokut të të dhënave prej 512 bajt
Klikoni në butonin Ne rregull, dhe skripti i parë që krijuam do të shfaqet në dritare Specifikimet e aksesit global në skedën Specifikimet e hyrjes Shërbimet e IOmeter.
Në mënyrë të ngjashme, ju duhet të krijoni skripta për pjesën tjetër të blloqeve të të dhënave, megjithatë, për ta bërë punën tuaj më të lehtë, është më e lehtë të mos krijoni përsëri skriptin çdo herë duke klikuar butonin I ri, dhe, pasi të keni zgjedhur skenarin e fundit të krijuar, shtypni butonin Redakto Kopjen(redakto kopjen). Pas kësaj, dritarja do të hapet përsëri. Redakto Specifikimin e Qasjes me cilësimet e skenarit tonë të fundit të krijuar. Do të jetë e mjaftueshme për të ndryshuar vetëm emrin dhe madhësinë e bllokut. Pasi të keni bërë një procedurë të ngjashme për të gjitha madhësitë e tjera të bllokut, mund të filloni të gjeneroni skripta për regjistrimin sekuencial, i cili bëhet saktësisht në të njëjtën mënyrë, përveç se rrëshqitësi Përqindja e shpërndarjes së leximit / shkrimit, i cili përcakton përqindjen midis operacioneve të leximit dhe shkrimit, duhet të zhvendoset deri në të majtë.
Në mënyrë të ngjashme, ju mund të krijoni skripta për shkrim dhe lexim selektiv.
Pasi të jenë gati të gjitha skriptet, ato duhet t'i caktohen menaxherit të shkarkimit, domethënë të tregoni se me cilat skripte do të funksionojë Dinamo.
Për ta bërë këtë, kontrolloni edhe një herë atë në dritare Topologjia theksohet emri i kompjuterit (d.m.th., menaxheri i ngarkesës në kompjuterin lokal), jo një Worker i veçantë. Kjo siguron që skenarët e ngarkesës t'u caktohen të gjithë punëtorëve menjëherë. Tjetra në dritare Specifikimet e aksesit global zgjidhni të gjithë skenarët e ngarkesës që kemi krijuar dhe shtypni butonin Shtoni... Të gjithë skenarët e zgjedhur të ngarkesës do të shtohen në dritare (fig. 4).
Oriz. 4. Caktimi i skenarëve të ngarkesës së gjeneruar te menaxheri i ngarkesës
Pas kësaj, duhet të shkoni te skeda Konfigurimi i testit(Fig. 5), ku mund të vendosni kohën e ekzekutimit të secilit skript që kemi krijuar. Për këtë në grup Koha e ekzekutimit vendosim kohën e ekzekutimit të skenarit të ngarkesës. Do të jetë e mjaftueshme për të vendosur kohën e barabartë me 3 minuta.
Oriz. 5. Vendosja e kohës së ekzekutimit të skenarit të ngarkesës
Gjithashtu në terren Përshkrimi i testit ju duhet të specifikoni emrin e të gjithë testit. Në parim, kjo skedë ka shumë cilësime të tjera, por ato nuk janë të nevojshme për detyrat tona.
Pasi të jenë bërë të gjitha cilësimet e nevojshme, rekomandohet të ruani testin e krijuar duke klikuar në butonin me një disketë në shiritin e veglave. Testi ruhet me shtesën * .icf. Më pas, do të jetë e mundur të përdoret skripti i ngarkesës së gjeneruar duke ekzekutuar jo skedarin IOmeter.exe, por skedarin e ruajtur me shtesën * .icf.
Tani mund të filloni testimin direkt duke klikuar në butonin me flamur. Do t'ju kërkohet të specifikoni emrin e skedarit me rezultatet e testit dhe të zgjidhni vendndodhjen e tij. Rezultatet e testit ruhen në një skedar CSV, i cili më pas mund të eksportohet lehtësisht në Excel dhe, pasi të keni vendosur një filtër nga kolona e parë, zgjidhni të dhënat e kërkuara me rezultatet e testimit.
Gjatë testimit, rezultatet e ndërmjetme mund të vërehen në skedë Shfaqja e rezultateve, dhe mund të përcaktoni se me cilin skenar ngarkese lidhen në skedë Specifikimet e hyrjes... Në dritare Specifikimi i caktuar i aksesit një skript i ekzekutueshëm shfaqet me ngjyrë të gjelbër, skriptet e përfunduara me të kuqe dhe skriptet e paekzekutuar në blu.
Pra, ne kemi mbuluar truket bazë të IOmeter që kërkohen për të testuar disqe individuale ose grupe RAID. Vini re se ne nuk i kemi mbuluar të gjitha tiparet e mjetit IOmeter, por një përshkrim i të gjitha veçorive të tij është përtej qëllimit të këtij artikulli.
Krijimi i një grupi RAID bazuar në kontrolluesin SATA2 të GIGABYTE
Pra, ne fillojmë të ndërtojmë një grup RAID me dy disqe duke përdorur kontrolluesin në bord GIGABYTE SATA2 RAID. Sigurisht, vetë Gigabyte nuk prodhon çipa, dhe për këtë arsye një çip i rietiketuar nga një kompani tjetër fshihet nën çipin GIGABYTE SATA2. Siç mund ta shihni nga skedari INF i shoferit, ky është një kontrollues i serisë JMicron JMB36x.
Qasja në menunë e konfigurimit të kontrolluesit është e mundur në fazën e nisjes së sistemit, për të cilën duhet të shtypni kombinimin e tastit Ctrl + G kur mesazhi përkatës shfaqet në ekran. Natyrisht, së pari, në cilësimet BIOS, duhet të përcaktoni mënyrën e funksionimit të dy porteve SATA që lidhen me kontrolluesin SATA2 GIGABYTE si RAID (përndryshe, qasja në menunë e konfiguruesit RAID do të jetë e pamundur).
Menyja e konfigurimit për kontrolluesin GIGABYTE SATA2 RAID është mjaft e drejtpërdrejtë. Siç kemi vërejtur tashmë, kontrolluesi është me dy porta dhe ju lejon të krijoni grupe RAID të nivelit 0 ose 1. Mund të fshini ose krijoni një grup RAID përmes menysë së cilësimeve të kontrolluesit. Kur krijoni një grup RAID, mund të specifikoni emrin e tij, të zgjidhni nivelin e grupit (0 ose 1), të vendosni madhësinë e shiritit për RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ose 4K) dhe gjithashtu të përcaktoni madhësinë të grupit.
Nëse grupi krijohet, atëherë çdo ndryshim në të nuk është më i mundur. Kjo do të thotë, nuk mund të ndryshoni më pas për grupin e krijuar, për shembull, nivelin e tij ose madhësinë e shiritit. Për ta bërë këtë, së pari duhet të fshini grupin (me humbje të të dhënave), dhe më pas ta krijoni përsëri. Në fakt, kjo është karakteristikë jo vetëm e kontrolluesit SATA2 GIGABYTE. Pamundësia e ndryshimit të parametrave të grupeve të krijuara RAID është një veçori e të gjithë kontrollorëve, e cila rrjedh nga vetë parimi i zbatimit të një grupi RAID.
Pasi të jetë krijuar GIGABYTE SATA2 Controller Array, mund të shikoni informacionin aktual të tij duke përdorur GIGABYTE RAID Configurer Utility, i cili instalohet automatikisht me drejtuesin.
Krijimi i një grupi RAID bazuar në kontrolluesin Marvell 9128
Konfigurimi i kontrolluesit Marvell 9128 RAID është i mundur vetëm përmes cilësimeve BIOS të bordit Gigabyte GA-EX58A-UD7. Në përgjithësi, duhet thënë se menyja e konfiguruesit të kontrolluesit Marvell 9128 është disi e lagur dhe mund të mashtrojë përdoruesit e papërvojë. Sidoqoftë, për këto të meta të vogla do të flasim pak më vonë, por tani për tani do të shqyrtojmë funksionalitetin kryesor të kontrolluesit Marvell 9128.
Pra, ndërsa ky kontrollues mbështet disqet SATA III, është gjithashtu plotësisht i pajtueshëm me disqet SATA II.
Kontrolluesi Marvell 9128 ju lejon të krijoni një grup RAID 0 dhe 1 bazuar në dy disqe. Për një grup të nivelit 0, mund të specifikoni një madhësi shiriti prej 32 KB ose 64 KB dhe të specifikoni emrin e grupit. Përveç kësaj, ekziston edhe një opsion i tillë si Rounding Gigabyte, i cili duhet të shpjegohet. Pavarësisht nga emri, i cili është në përputhje me emrin e prodhuesit, funksioni Rounding Gigabyte nuk ka asnjë lidhje me të. Për më tepër, nuk ka asnjë lidhje me nivelin RAID 0, megjithëse në cilësimet e kontrolluesit mund të përcaktohet posaçërisht për një grup të këtij niveli. Në fakt, kjo është e para nga ato defekte në konfiguruesin e kontrolluesit Marvell 9128, të cilin e përmendëm. Rounding Gigabyte është përcaktuar vetëm për RAID Level 1. Ai ju lejon të përdorni dy disqe (për shembull, prodhues të ndryshëm ose modele të ndryshme) me kapacitete paksa të ndryshme për të krijuar një grup RAID 1. Funksioni Gigabyte Rounding vendos ndryshimin në madhësinë e dy disqeve të përdorura për të krijuar një grup RAID 1. Në kontrolluesin Marvell 9128, funksioni Rounding Gigabyte ju lejon të përcaktoni ndryshimin në madhësinë e disqeve prej 1 GB ose 10 GB.
Një tjetër e metë në konfiguruesin e kontrolluesit Marvell 9128 është se kur krijon një grup RAID 1, përdoruesi ka mundësinë të zgjedhë madhësinë e shiritit (32 ose 64 KB). Sidoqoftë, nocioni i shiritit nuk është fare i përcaktuar për një grup RAID të nivelit 1.
Krijimi i një grupi RAID bazuar në kontrolluesin e integruar në ICH10R
Kontrolluesi RAID i integruar në urën jugore ICH10R është më i zakonshmi. Siç u përmend, ky është një kontrollues RAID me 6 porte dhe mbështet jo vetëm RAID 0 dhe RAID 1, por edhe RAID 5 dhe RAID 10.
Qasja në menunë e konfigurimit të kontrolluesit është e mundur në fazën e nisjes së sistemit, për të cilën duhet të shtypni kombinimin e tastit Ctrl + I kur mesazhi përkatës shfaqet në ekran. Natyrisht, së pari, në cilësimet e BIOS, duhet të përcaktoni mënyrën e funksionimit të këtij kontrolluesi si RAID (përndryshe, qasja në menunë e konfiguruesit të grupit RAID do të jetë e pamundur).
Menyja e konfigurimit për kontrolluesin RAID është mjaft e drejtpërdrejtë. Mund të fshini ose krijoni një grup RAID përmes menysë së konfigurimit të kontrolluesit. Kur krijoni një grup RAID, mund të specifikoni emrin e tij, të zgjidhni nivelin e grupit (0, 1, 5 ose 10), të vendosni madhësinë e shiritit për RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 ose 4K) dhe përcaktoni madhësinë e grupit.
Krahasimi i performancës së grupeve RAID
Për të testuar vargjet RAID duke përdorur mjetin IOmeter, ne kemi krijuar skenarë të ngarkesës së leximit sekuencial, shkrimit sekuencial, leximit selektiv dhe ngarkesës selektive të shkrimit. Madhësitë e blloqeve të të dhënave në secilin skenar ngarkimi ishin si më poshtë: 512 byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.
Në secilin nga kontrollorët RAID, u krijua një grup RAID 0 me të gjitha madhësitë e lejuara të shiritave dhe një grup RAID 1. Përveç kësaj, për të qenë në gjendje të vlerësonim përfitimin e performancës së marrë nga përdorimi i një grupi RAID, ne testuam gjithashtu një disk të vetëm në secilin nga kontrollorët RAID.
Pra, le të kthehemi te rezultatet e testimit tonë.
Kontrollues GIGABYTE SATA2
Para së gjithash, le të shohim rezultatet e testimit të grupeve RAID bazuar në kontrolluesin SATA2 GIGABYTE (Figura 6-13). Në përgjithësi, kontrolluesi doli të ishte fjalë për fjalë misterioz, dhe performanca e tij ishte thjesht zhgënjyese.
|
|
Oriz. 6. Shpejtësia e njëpasnjëshme |
Oriz. 7. Shpejtësia e njëpasnjëshme |
|
|
Oriz. 12. Shpejtësia e njëpasnjëshme |
Oriz. 13. Shpejtësia e njëpasnjëshme |
Duke parë karakteristikat e shpejtësisë së një disku të vetëm (pa një grup RAID), shpejtësia maksimale e leximit vijues është 102 MB / s, dhe shpejtësia maksimale e shkrimit vijues është 107 MB / s.
Kur krijoni një grup RAID 0 me një shirit 128 KB, shpejtësia maksimale e leximit dhe shkrimit vijues rritet në 125 MB / s, një rritje prej rreth 22%.
Me një madhësi shiriti prej 64, 32 ose 16 KB, shpejtësia maksimale e leximit vijues është 130 MB/s dhe shpejtësia maksimale e shkrimit vijues është 141 MB/s. Kjo do të thotë, me madhësitë e specifikuara të shiritave, shpejtësia maksimale e leximit vijues rritet me 27%, dhe shpejtësia maksimale e shkrimit vijues - me 31%.
Në fakt, kjo nuk mjafton për një grup të nivelit 0 dhe do të doja që shpejtësia maksimale e operacioneve vijuese të ishte më e lartë.
Me një madhësi shiriti prej 8 KB, operacionet maksimale të njëpasnjëshme (leximi dhe shkrimi) mbeten pothuajse të njëjta si me një madhësi shiriti prej 64, 32 ose 16 KB, por ka probleme të dukshme me leximin selektiv. Ndërsa madhësia e bllokut të të dhënave rritet deri në 128 KB, shpejtësia selektive e leximit (siç duhet të jetë) rritet në proporcion me madhësinë e bllokut të të dhënave. Sidoqoftë, me një madhësi blloku të të dhënave më shumë se 128 KB, shpejtësia selektive e leximit bie pothuajse në zero (në rreth 0,1 MB / s).
Me një madhësi shiriti prej 4 KB, jo vetëm shpejtësia selektive e leximit zvogëlohet me një madhësi blloku prej më shumë se 128 KB, por edhe shpejtësia vijuese e leximit me një madhësi blloku më shumë se 16 KB.
Përdorimi i një grupi RAID 1 në kontrolluesin SATA2 GIGABYTE vështirë se ndryshon (krahasuar me një disk të vetëm) shpejtësinë sekuenciale të leximit, por shpejtësia maksimale e shkrimit vijues reduktohet në 75 MB / s. Kujtoni që për një grup RAID 1, shpejtësia e leximit duhet të rritet dhe shpejtësia e shkrimit nuk duhet të ulet në krahasim me shpejtësinë e leximit dhe shkrimit të një disku të vetëm.
Ekziston vetëm një përfundim që mund të nxirret nga rezultatet e testit të GIGABYTE SATA2 Controller. Ka kuptim të përdoret ky kontrollues për të krijuar vargje RAID 0 dhe RAID 1 vetëm kur të gjithë kontrollorët e tjerë RAID (Marvell 9128, ICH10R) janë tashmë në përdorim. Edhe pse është mjaft e vështirë të imagjinohet një situatë e tillë.
Kontrolluesi Marvell 9128
Kontrolluesi Marvell 9128 performoi shumë më shpejt se kontrolluesi SATA2 GIGABYTE (Figura 14-17). Në fakt, dallimet shfaqen edhe kur kontrolluesi punon me një disk. Ndërsa kontrolluesi SATA2 GIGABYTE arrin një shpejtësi maksimale leximi sekuenciale prej 102 MB/s me një bllok të dhënash 128 KB, kontrolluesi Marvell 9128 arrin një shpejtësi maksimale të leximit sekuencial prej 107 MB/s me një bllok të dhënash 16 KB.
|
|
Oriz. 18. Shpejtësia e njëpasnjëshme Nëse flasim për grupin RAID 0 në kontrolluesin ICH10R, atëherë shpejtësia maksimale e leximit dhe shkrimit vijues nuk varet nga madhësia e shiritit dhe është 212 MB / s. Vetëm madhësia e bllokut të të dhënave varet nga madhësia e shiritit, në të cilën arrihet vlera maksimale e shpejtësisë sekuenciale të leximit dhe shkrimit. Siç tregojnë rezultatet e testit, për RAID 0 bazuar në kontrolluesin ICH10R, është optimale të përdoret një shirit 64 KB. Në këtë rast, shpejtësia maksimale sekuenciale e leximit dhe e shkrimit arrihet me një madhësi të bllokut të të dhënave prej vetëm 16 KB. Pra, për ta përmbledhur, le të theksojmë edhe një herë se kontrolluesi RAID i integruar në ICH10R tejkalon ndjeshëm të gjithë kontrollorët e tjerë të integruar RAID. Dhe duke pasur parasysh se ai gjithashtu ka më shumë funksionalitet, është optimale të përdorni këtë kontrollues të veçantë dhe thjesht të harroni ekzistencën e të gjithë të tjerëve (përveç nëse, sigurisht, sistemi nuk përdor disqe SATA III). |
Hard disqet luajnë një rol të rëndësishëm në kompjuter. Ata ruajnë informacione të ndryshme të përdoruesit, përdoren për të nisur sistemin operativ, etj. Hard disqet nuk zgjasin përgjithmonë dhe kanë një kufi të caktuar sigurie. Dhe gjithashtu çdo hard disk ka karakteristikat e veta dalluese.
Me shumë mundësi, një ditë keni dëgjuar se të ashtuquajturat grupe bastisjeje mund të bëhen nga disqe të zakonshëm të ngurtë. Kjo është e nevojshme për të përmirësuar performancën e pajisjeve të ruajtjes, si dhe për të siguruar besueshmërinë e ruajtjes së informacionit. Për më tepër, grupe të tilla mund të kenë numrat e tyre (0, 1, 2, 3, 4, etj.). Në këtë artikull, ne do t'ju tregojmë për grupet RAID.
RAIDështë një koleksion i disqeve të ngurtë ose një grup disqesh. Siç kemi thënë tashmë, një grup i tillë siguron besueshmërinë e ruajtjes së të dhënave, dhe gjithashtu rrit shpejtësinë e leximit ose shkrimit të informacionit. Ekzistojnë konfigurime të ndryshme të grupeve RAID, të cilat shënohen me numrat 1, 2, 3, 4, etj. dhe ndryshojnë në funksionet që kryejnë. Duke përdorur grupe të tilla me konfigurimin 0, do të përmirësoni ndjeshëm performancën. Një grup i vetëm RAID garanton sigurinë e plotë të të dhënave tuaja, pasi nëse një nga disqet dështon, informacioni do të jetë në hard diskun e dytë.
Në fakt, grup RAIDËshtë numri 2 ose i n-të i hard disqeve të lidhur me motherboard që mbështet aftësinë për të krijuar bastisje. Ju mund të zgjidhni programatikisht konfigurimin e bastisjes, domethënë të specifikoni se si duhet të funksionojnë të njëjtat disqe. Për ta bërë këtë, do t'ju duhet të specifikoni cilësimet në BIOS.
Për të instaluar grupin, na duhet një motherboard që mbështet teknologjinë e bastisjes, 2 disqe identikë (në të gjithë parametrat), të cilët i lidhim me motherboard. Në BIOS, duhet të vendosni parametrin Konfigurimi SATA: RAID. Kur kompjuteri të niset, shtypni kombinimin e tastit CTR-I, dhe tashmë atje ne kryejmë konfigurimin RAID. Dhe pas kësaj, si zakonisht, ne kryejmë instalimin e Windows.
Vlen t'i kushtohet vëmendje faktit që nëse krijoni ose fshini një bastisje, atëherë të gjitha informacionet që janë në disqe fshihen. Prandaj, së pari duhet të bëni një kopje të tij.
Le të hedhim një vështrim në konfigurimet RAID për të cilat kemi folur tashmë. Ka disa prej tyre: RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, etj.
RAID-0 (shirita), është gjithashtu një grup me nivel zero ose "array zero". Ky nivel rrit shpejtësinë e punës me disqe me një renditje të madhësisë, por nuk siguron tolerancë shtesë ndaj gabimeve. Në fakt, ky konfigurim është një grup thjesht formal bastisjeje, sepse nuk ka tepricë me këtë konfigurim. Shkrimi në një pako të tillë ndodh në blloqe, të shkruara në mënyrë alternative në disqe të ndryshëm të grupit. Disavantazhi kryesor këtu është mosbesueshmëria e ruajtjes së të dhënave: nëse një nga disqet në grup dështon, i gjithë informacioni shkatërrohet. Pse ndodh kjo? Dhe kjo ndodh sepse çdo skedar mund të shkruhet në blloqe në disa disqe të ngurtë në të njëjtën kohë, dhe nëse ndonjë prej tyre dështon, integriteti i skedarit cenohet dhe, për rrjedhojë, nuk është e mundur ta rivendosni atë. Nëse vlerësoni performancën dhe bëni rregullisht kopje rezervë, atëherë ky nivel i grupit mund të përdoret në një kompjuter shtëpiak, i cili do të japë një rritje të prekshme të performancës.
RAID-1 (pasqyrim)- "modaliteti i pasqyrës". Ju mund ta quani këtë nivel të grupeve RAID niveli për paranojakët: kjo mënyrë pothuajse nuk jep rritje të performancës së sistemit, por mbron absolutisht të dhënat tuaja nga dëmtimi. Edhe nëse një nga disqet është dëmtuar, një kopje e saktë e atij të humbur do të ruhet në një disk tjetër. Kjo mënyrë, si e para, mund të zbatohet gjithashtu në një kompjuter në shtëpi për njerëzit që vlerësojnë jashtëzakonisht të dhënat në disqet e tyre. 
Gjatë ndërtimit të këtyre grupeve, përdoret një algoritëm i rikuperimit të informacionit duke përdorur kodet Hamming (një inxhinier amerikan që zhvilloi këtë algoritëm në 1950 për të korrigjuar gabimet në funksionimin e kompjuterëve elektromekanikë). Për të siguruar funksionimin e këtij RAID, kontrolluesi krijon dy grupe disqesh - një për ruajtjen e të dhënave, grupin e dytë për ruajtjen e kodeve të korrigjimit të gabimeve. 
Ky lloj RAID nuk përdoret gjerësisht në sistemet shtëpiake për shkak të tepricës së tepërt të numrit të disqeve - për shembull, në një grup prej shtatë disqesh, vetëm katër do të ndahen për të dhëna. Me një rritje të numrit të disqeve, teprica zvogëlohet, gjë që pasqyrohet në tabelën më poshtë.
Avantazhi kryesor i RAID 2 është aftësia për të korrigjuar gabimet që ndodhin "në fluturim" pa ulur shpejtësinë e shkëmbimit të të dhënave midis grupit të diskut dhe procesorit qendror.
RAID 3 dhe RAID 4
Këto dy lloje të grupeve të diskut janë shumë të ngjashëm në dizajn. Të dy përdorin shumë disqe të ngurtë për të ruajtur informacionin, njëri prej të cilëve përdoret vetëm për ruajtjen e shumave të kontrollit. Tre disqe të ngurtë janë të mjaftueshëm për të krijuar RAID 3 dhe RAID 4. Për dallim nga RAID 2, rikuperimi i të dhënave "në fluturim" është i pamundur - informacioni rikuperohet pasi të keni zëvendësuar një hard disk të dështuar për ca kohë.
Dallimi midis RAID 3 dhe RAID 4 është niveli i ndarjes së të dhënave. Në RAID 3, informacioni ndahet në byte individuale, gjë që çon në ngadalësime serioze kur shkruani / lexoni një numër të madh skedarësh të vegjël. Në RAID 4, të dhënat ndahen në blloqe të veçanta, madhësia e të cilave nuk e kalon madhësinë e një sektori në disk. Si rezultat, shpejtësia e përpunimit të skedarëve të vegjël rritet, gjë që është kritike për kompjuterët personalë. Për këtë arsye, RAID 4 është bërë më i përhapur.
Një pengesë e rëndësishme e grupeve në shqyrtim është rritja e ngarkesës në hard diskun e destinuar për ruajtjen e shumave të kontrollit, gjë që redukton ndjeshëm burimin e tij.
RAID-5... I ashtuquajturi grup tolerant i gabimeve i disqeve të pavarura me ruajtje të shpërndarë kontrolli. Kjo do të thotë që në një grup prej n disqesh, n-1 disk do të ndahet për ruajtjen e drejtpërdrejtë të të dhënave dhe ky i fundit do të ruajë shumën e kontrollit të përsëritjes së shiritit n-1. Për të shpjeguar më qartë, le të imagjinojmë se duhet të shkruajmë një skedar. Do të ndahet në pjesë me të njëjtën gjatësi dhe do të fillojë në mënyrë alternative të shkruajë në mënyrë ciklike në të gjithë disqet n-1. Shuma e kontrollit të bajteve të pjesëve të të dhënave të çdo përsëritjeje do të shkruhet në diskun e fundit, ku shuma e kontrollit do të zbatohet me një operacion XOR në bit.
Vlen të paralajmërohet menjëherë se nëse ndonjë nga disqet dështon, ai do të kalojë në modalitetin e urgjencës, gjë që do të zvogëlojë ndjeshëm performancën, pasi për të mbledhur skedarin së bashku, do të kryhen manipulime të panevojshme për të rivendosur pjesët e tij "të munguara". Nëse dy ose më shumë disqe dështojnë njëkohësisht, informacioni i ruajtur në to nuk mund të rikuperohet. Në përgjithësi, zbatimi i grupit të bastisjes së nivelit të pestë siguron një shpejtësi mjaft të lartë aksesi, qasje paralele në skedarë të ndryshëm dhe tolerancë të mirë ndaj gabimeve.
Në një masë të madhe, problemi i mësipërm zgjidhet duke ndërtuar vargje sipas skemës RAID 6. Në këto struktura, për ruajtjen e kontrolleve, të cilat gjithashtu shpërndahen në mënyrë ciklike dhe të barabartë në disqe të ndryshëm, një vëllim memorie të barabartë me vëllimin e dy disqeve të ngurtë. është ndarë. Në vend të njërës, llogariten dy shuma kontrolli, të cilat garantojnë integritetin e të dhënave nëse dy disqe të ngurtë në grup dështojnë njëkohësisht.
Përparësitë e RAID 6 janë një shkallë e lartë e sigurisë së informacionit dhe më pak degradim i performancës sesa në RAID 5 gjatë rikuperimit të të dhënave kur zëvendësohet një disk i dëmtuar.
Disavantazhi i RAID 6 është se kursi i përgjithshëm i shkëmbimit të të dhënave zvogëlohet me rreth 10% për shkak të rritjes së sasisë së llogaritjeve të nevojshme të kontrollit, si dhe për shkak të rritjes së sasisë së informacionit të shkruar / lexuar.
Llojet e kombinuara RAID
Përveç llojeve themelore të diskutuara më sipër, përdoren gjerësisht kombinime të ndryshme të tyre, të cilat kompensojnë disavantazhe të caktuara të RAID të thjeshtë. Në veçanti, përdorimi i skemave RAID 10 dhe RAID 0 + 1 është i përhapur. Në rastin e parë, një palë vargjesh të pasqyruara kombinohen në RAID 0, në të dytën, përkundrazi, dy RAID 0 kombinohen në një pasqyrë. Në secilin rast, performanca e rritur e RAID 0 i shtohet sigurisë së informacionit RAID 1.
Shpesh, për të rritur nivelin e mbrojtjes së informacionit të rëndësishëm, përdoren RAID 51 ose RAID 61 - pasqyrimi i grupeve tashmë shumë të mbrojtura siguron siguri të jashtëzakonshme të të dhënave në rast të ndonjë dështimi. Megjithatë, është jopraktike të zbatohen grupe të tilla në shtëpi për shkak të tepricës së tepërt.
Ndërtimi i një grupi disqesh - nga teoria në praktikë
Çdo RAID ndërtohet dhe menaxhohet nga një kontrollues i dedikuar RAID. Për lehtësimin e një përdoruesi të zakonshëm të një kompjuteri personal, në shumicën e pllakave amë moderne, këta kontrollues tashmë janë implementuar në nivelin e urës jugore të çipsetit. Pra, për të ndërtuar një grup disqesh të ngurtë, mjafton të kujdeseni për blerjen e numrit të kërkuar dhe përcaktimin e llojit të dëshiruar të RAID në seksionin e duhur të konfigurimit të BIOS. Pas kësaj, në vend të disa disqeve të ngurtë në sistem, do të shihni vetëm një, i cili mund të ndahet në ndarje dhe disqe logjike sipas dëshirës. Ju lutemi vini re se nëse jeni duke përdorur ende Windows XP, do t'ju duhet të instaloni një drejtues shtesë.
Dhe së fundi, një këshillë tjetër - për të krijuar një RAID, blini hard disqe me të njëjtën madhësi, të njëjtin prodhues, të njëjtin model dhe mundësisht nga e njëjta grumbull. Pastaj ata do të pajisen me të njëjtat grupe logjike dhe puna e grupit të këtyre disqeve do të jetë më e qëndrueshme.
Etiketa: , https: //site/wp-content/uploads/2017/01/RAID1-400x333.jpg 333 400 Leonid Borislavsky /wp-content/uploads/2018/05/logo.pngLeonid Borislavsky 2017-01-16 08:57:09 2017-01-16 07:12:59 Çfarë janë grupet RAID dhe pse janë të nevojshmeZhvendosja në qendrën e gravitetit nga aplikacionet e përqendruara në procesor në ato me në qendër të të dhënave po nxit rëndësinë në rritje të sistemeve të ruajtjes. Në të njëjtën kohë, problemi i gjerësisë së brezit të ulët dhe tolerancës së gabimeve karakteristikë e sistemeve të tilla ka qenë gjithmonë mjaft i rëndësishëm dhe gjithmonë kërkonte një zgjidhje.
Në industrinë moderne kompjuterike, disqet magnetike përdoren gjerësisht si një sistem dytësor i ruajtjes së të dhënave, sepse, pavarësisht nga të gjitha disavantazhet e tyre, ato kanë karakteristikat më të mira për llojin përkatës të pajisjes me një çmim të përballueshëm.
Veçoritë e teknologjisë së ndërtimit të disqeve magnetike kanë çuar në një mospërputhje të konsiderueshme midis rritjes së performancës së moduleve të procesorit dhe vetë disqeve magnetike. Nëse në vitin 1990, më të mirat ndër ato serike ishin disqet 5,25 ″ me një kohë mesatare aksesi prej 12 ms dhe një kohë vonesë prej 5 ms (me një shpejtësi gishti prej rreth 5000 rpm 1), sot pëllëmba i përket disqeve 3,5 ″ me një koha mesatare e hyrjes prej 5 ms dhe një kohë vonesë prej 1 ms (me një shpejtësi gishti prej 10,000 rpm). Këtu shohim një përmirësim të performancës prej rreth 100%. Në të njëjtën kohë, shpejtësia e procesorëve është rritur me më shumë se 2000%. Kjo mundësohet kryesisht nga fakti që procesorët kanë përfitimet e drejtpërdrejta të përdorimit të VLSI (Extra Large Integration). Përdorimi i tij jo vetëm që bën të mundur rritjen e frekuencës, por edhe numrin e komponentëve që mund të integrohen në çip, gjë që bën të mundur zbatimin e avantazheve arkitekturore që lejojnë llogaritjen paralele.
1 - Të dhënat mesatare.
Situata aktuale mund të përshkruhet si një krizë në I/O të një sistemi magazinimi sekondar.
Rritja e performancës
Pamundësia e një rritjeje të konsiderueshme të parametrave teknologjikë të disqeve magnetike sjell nevojën për të gjetur mënyra të tjera, njëra prej të cilave është përpunimi paralel.
Nëse rregullojmë një bllok të dhënash mbi N disqe të një grupi të caktuar dhe e organizojmë këtë rregullim në mënyrë që të ekzistojë mundësia e leximit të njëkohshëm të informacionit, atëherë ky bllok mund të lexohet N herë më shpejt (pa marrë parasysh kohën e formimit të bllokut). Meqenëse të gjitha të dhënat transmetohen paralelisht, kjo zgjidhje arkitekturore quhet grup me qasje paralele(arresë aksesi paralel).
Vargjet e njëkohshme zakonisht përdoren për aplikacione që kërkojnë transferime të mëdha të të dhënave.
Disa detyra, nga ana tjetër, karakterizohen nga një numër i madh pyetjesh të vogla. Këto detyra përfshijnë, për shembull, detyrat e përpunimit të bazës së të dhënave. Duke rregulluar të dhënat e bazës së të dhënave nëpër disqe në grup, ju mund të shpërndani ngarkesën në mënyrë të pavarur duke pozicionuar disqet. Kjo arkitekturë zakonisht quhet grup me akses të pavarur(një grup me akses të pavarur).
Ne rrisim elasticitetin
Fatkeqësisht, me rritjen e numrit të disqeve në një grup, besueshmëria e të gjithë grupit zvogëlohet. Me dështime të pavarura dhe një ligj eksponencial të shpërndarjes MTTF, MTTF e të gjithë grupit (koha mesatare deri në dështim) llogaritet me formulën MTTF grup = MMTF hdd / N hdd (MMTF hdd është koha mesatare e dështimit të një disku; NHDD është numri i disqeve).
Kështu, ekziston nevoja për të përmirësuar tolerancën e gabimeve të grupeve të diskut. Për të rritur tolerancën ndaj gabimeve të vargjeve, përdoret kodimi i tepërt. Ekzistojnë dy lloje kryesore të kodimit që përdoren në grupet e tepërta të diskut - dublikimi dhe barazia.
Dyfishimi, ose pasqyrimi, është më i zakonshmi i përdorur në grupet e diskut. Sistemet e thjeshta të pasqyruara përdorin dy kopje të të dhënave, me secilën kopje në disqe të veçantë. Kjo skemë është mjaft e thjeshtë dhe nuk kërkon kosto shtesë harduerike, por ka një pengesë të rëndësishme - përdor 50% të hapësirës në disk për të ruajtur një kopje të informacionit.
Mënyra e dytë për të zbatuar vargje të tepërta të diskut është përdorimi i kodimit të tepërt duke llogaritur paritetin. Barazia llogaritet si një operacion XOR i të gjithë karaktereve në fjalën e të dhënave. Përdorimi i barazisë në vargjet e tepërta të diskut redukton ngarkesën në një vlerë të llogaritur me formulën: НР hdd = 1 / N hdd (НР hdd është sipërfaqja; N hdd është numri i disqeve në grup).
Historia dhe zhvillimi i RAID
Megjithëse sistemet e ruajtjes së diskut magnetik janë prodhuar për 40 vjet, prodhimi masiv i sistemeve tolerante ndaj gabimeve ka filluar vetëm kohët e fundit. Vargjet e tepërta të disqeve, zakonisht të referuara si RAID (vargje të tepërta disqesh të lira), u prezantuan nga studiuesit (Petterson, Gibson dhe Katz) në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley në 1987. Por sistemet RAID u përhapën gjerësisht vetëm kur disqet që janë të përshtatshëm për t'u përdorur në grupe të tepërta u bënë të disponueshme dhe me performancë të mjaftueshme. Që kur RAID u raportua zyrtarisht në 1988, kërkimi në grupe të tepërta disqesh ka shpërthyer në një përpjekje për të ofruar një gamë të gjerë kompensimesh kosto-performancë-besueshmëri.
Kishte një incident me shkurtesën RAID në një kohë. Fakti është se në kohën e këtij shkrimi, disqe me kosto të ulët quheshin të gjithë disqet që përdoreshin në një PC, në krahasim me disqet e shtrenjtë për një mainframe (mainframe). Por për përdorim në grupet RAID, ishte e nevojshme të përdorni një pajisje mjaft të shtrenjtë në krahasim me konfigurimet e tjera të PC, kështu që ata filluan të deshifrojnë RAID si një grup i tepërt disqesh të pavarur 2 - një grup i tepërt disqesh të pavarur.
2 - Përkufizimi i Bordit Këshillimor RAID
RAID 0 u prezantua në industri si përkufizimi i një grupi disqesh jo tolerant ndaj gabimeve. Në Berkeley, RAID 1 u përcaktua si një grup disku i pasqyruar. RAID 2 është i rezervuar për vargje që përdorin kodin Hamming. Nivelet RAID 3, 4, 5 përdorin paritetin për të mbrojtur të dhënat nga gabimet e vetme. Janë këto nivele, deri dhe duke përfshirë 5, që u prezantuan në Berkeley, dhe kjo sistematikë RAID u miratua si standard de facto.
Nivelet RAID 3,4,5 janë mjaft të njohura dhe kanë përdorim të mirë të hapësirës në disk, por ato kanë një pengesë të rëndësishme - ato janë rezistente vetëm ndaj gabimeve të vetme. Kjo është veçanërisht e vërtetë kur përdorni një numër të madh disqesh, kur rritet mundësia e ndërprerjes së njëkohshme të më shumë se një pajisjeje. Përveç kësaj, ato karakterizohen nga një kohë e gjatë rikuperimi, e cila vendos edhe disa kufizime në përdorimin e tyre.
Deri më sot, një numër mjaft i madh i arkitekturave janë zhvilluar që sigurojnë funksionimin e grupit në rast të një dështimi të njëkohshëm të çdo dy disqesh pa humbje të të dhënave. Ndër varietetet, vlen të përmendet barazia dydimensionale dhe EVENODD, të cilat përdorin barazi për kodim, dhe RAID 6, që përdor kodimin Reed-Solomon.
Në një skemë barazie me dy hapësira, çdo bllok i të dhënave merr pjesë në ndërtimin e dy fjalëve kodike të pavarura. Kështu, nëse një disk i dytë dështon në të njëjtën fjalë kodi, përdoret një fjalë kodi tjetër për të rindërtuar të dhënat.
Teprica minimale në një grup të tillë arrihet me një numër të barabartë kolonash dhe rreshtash. Dhe e barabartë me: 2 x katror (N Disk) (në "katror").
Nëse grupi dydimensional nuk është i organizuar në një "katror", atëherë kur të zbatohet skema e mësipërme, teprica do të jetë më e lartë.
Arkitektura EVENODD ka një skemë të tolerancës së gabimeve të ngjashme me barazinë dydimensionale, por një plan urbanistik të ndryshëm të blloqeve të informacionit, i cili siguron shfrytëzim minimal të kapacitetit të tepërt. Si dhe në barazinë dydimensionale, çdo bllok i të dhënave merr pjesë në ndërtimin e dy fjalëve kodike të pavarura, por fjalët janë të renditura në atë mënyrë që faktori i tepricës është konstant (ndryshe nga skema e mëparshme) dhe është i barabartë me: 2 x katror (N Disku).
Duke përdorur dy karaktere kontrolli, paritet dhe kode jobinare, fjala e të dhënave mund të projektohet për të siguruar tolerancën e gabimeve në rast të një defekti të dyfishtë. Ky njihet si RAID 6. Kodi jo-binar i bazuar në kodimin Reed-Solomon zakonisht llogaritet duke përdorur tabela ose një proces përsëritës duke përdorur regjistra linearë të qarkut të mbyllur, i cili është relativisht kompleks dhe kërkon pajisje të specializuara.
Duke marrë parasysh që përdorimi i opsioneve klasike RAID, të cilat ofrojnë tolerancë të mjaftueshme ndaj gabimeve për shumë aplikacione, shpesh ka performancë të ulët të papranueshme, studiuesit herë pas here zbatojnë lëvizje të ndryshme që ndihmojnë në rritjen e performancës së sistemeve RAID.
Në vitin 1996, Savage dhe Wilks propozuan AFRAID, një grup disqesh të pavarura shpesh të tepërta. Kjo arkitekturë sakrifikon tolerancën ndaj gabimeve në një farë mase për performancën. Në një përpjekje për të kompensuar problemin e shkrimit të vogël në grupet RAID 5, lejohet të hiqet pa barazi për një periudhë kohore. Nëse disku i destinuar për të shkruar paritetin është i zënë, atëherë shkrimi i tij shtyhet. Teorikisht është vërtetuar se reduktimi 25% në tolerancën e gabimeve mund të rrisë performancën me 97%. AFRAID në fakt ndryshon modelin tolerant të gabimeve të grupeve sepse një fjalë kode që nuk ka barazi të përditësuar është e ndjeshme ndaj dështimeve të diskut.
Në vend që të sakrifikoni tolerancën ndaj gabimeve, mund të përdorni metoda tradicionale të përmirësimit të performancës, si p.sh. caching. Duke pasur parasysh që trafiku i diskut është i rrëmbyer, mund të përdorni cache-in e kthimit për të ruajtur të dhënat kur disqet janë të zënë. Dhe nëse memoria e cache është bërë në formën e memories jo të paqëndrueshme, atëherë, në rast të një ndërprerjeje të energjisë, të dhënat do të ruhen. Për më tepër, operacionet e diskut dembel bëjnë të mundur kombinimin e blloqeve të vogla në një mënyrë arbitrare për të kryer operacione më efikase të diskut.
Ka gjithashtu shumë arkitektura që ofrojnë përfitime të performancës duke sakrifikuar volumin. Midis tyre janë modifikimi i shtyrë në disk log dhe skema të ndryshme për modifikimin e vendosjes logjike të të dhënave në fizik, të cilat bëjnë të mundur shpërndarjen më efikase të operacioneve në grup.
Një nga opsionet - prerje barazie(regjistrimi i barazisë), i cili trajton problemin e shkrimit të vogël dhe bën përdorimin më efikas të disqeve. Regjistrimi i barazisë përfshin shtyrjen e ndryshimit të barazisë në RAID 5 duke e shkruar atë në regjistrin FIFO, i cili ndodhet pjesërisht në memorien e kontrolluesit dhe pjesërisht në disk. Duke pasur parasysh se qasja në një pjesë të plotë është mesatarisht 10 herë më efikase se qasja në një sektor, sasi të mëdha të të dhënave të modifikuara të barazisë mblidhen duke përdorur paritetin, të cilat më pas shkruhen kolektivisht në një disk të krijuar për të ruajtur barazinë në të gjithë pjesën.
Arkitekturë të dhëna lundruese dhe barazi(të dhënat lundruese dhe pariteti), i cili lejon rishpërndarjen e blloqeve të diskut fizik. Sektorët e lirë vendosen në çdo cilindër për t'u reduktuar latente rrotulluese(vonesat e rrotullimit), të dhënat dhe barazia shpërndahen në këto hapësira boshe. Për të siguruar funksionueshmërinë në rast të ndërprerjes së energjisë, barazia dhe karta e të dhënave duhet të ruhen në memorie jo të paqëndrueshme. Nëse humbni hartën e vendndodhjes, të gjitha të dhënat në grup do të humbasin.
Zhveshje virtuale- është një arkitekturë lundruese e të dhënave dhe barazisë duke përdorur cache-in e rikthimit. Duke kuptuar natyrshëm aspektet pozitive të të dyjave.
Përveç kësaj, ka mënyra të tjera për të përmirësuar performancën, të tilla si striping operacionet RAID. Në një kohë, Seagate ndërtoi mbështetje për operacionet RAID në disqet e saj Fiber Chanel dhe SCSI. Kjo bëri të mundur reduktimin e trafikut midis kontrolluesit qendror dhe disqeve në grup për RAID 5. Kjo ishte një risi radikale në fushën e zbatimit të RAID, por teknologjia nuk mori një fillim, pasi disa nga veçoritë e Fiber Chanel dhe standardet SCSI dobësojnë modelin e dështimit për vargjet e diskut.
Për të njëjtin RAID 5, u prezantua arkitektura TickerTAIP. Duket kështu - nyja fillestare e mekanizmit qendror të kontrollit (nyja iniciatore) merr kërkesat e përdoruesve, zgjedh një algoritëm përpunimi dhe më pas transferon punën me diskun dhe paritetin në nyjen e punës (nyja e punës). Çdo nyje punëtore përpunon një nëngrup të disqeve në grup. Ashtu si në modelin Seagate, nyjet punëtore transferojnë të dhëna ndërmjet tyre pa pjesëmarrjen e nyjës inicuese. Në rast të një dështimi të nyjës së punës, disqet që ai po serviste bëhen të padisponueshme. Por nëse fjala e kodit është ndërtuar në atë mënyrë që secili prej karaktereve të tij të përpunohet nga një nyje punëtore e veçantë, atëherë skema e tolerancës së gabimeve përsërit RAID 5. Për të parandaluar dështimet e nyjes iniciatore, ajo dyfishohet, kështu që marrim një arkitekturë që është rezistent ndaj dështimeve të ndonjë prej nyjeve të tij. Me gjithë veçoritë e saj pozitive, kjo arkitekturë vuan nga problemi i "vrimës së shkrimit". Që nënkupton shfaqjen e një gabimi kur disa përdorues ndryshojnë kodin në të njëjtën kohë dhe nyja dështon.
Duhet të përmend gjithashtu një mënyrë mjaft popullore për të rikuperuar shpejt RAID - duke përdorur një disk rezervë. Nëse një nga disqet në grup dështon, RAID mund të rindërtohet duke përdorur një disk të lirë në vend të atij të dështuar. Karakteristika kryesore e këtij implementimi është se sistemi kalon në gjendjen e mëparshme (gjendje e sigurt nga dështimi pa ndërhyrje të jashtme). Me një arkitekturë të kursyer të shpërndarë, blloqet logjike rezervë të diskut shpërndahen fizikisht në të gjithë disqet në një grup, duke eliminuar nevojën për të rindërtuar grupin nëse një disk dështon.
Për të shmangur problemin e rikuperimit me nivelet klasike RAID, një arkitekturë e quajtur deklustrimi i barazisë(shpërndarja e barazisë). Ai përfshin vendosjen e më pak disqeve logjike me më shumë kapacitet në disqet fizike më të vogla, por më të mëdha. Me këtë teknologji, koha e përgjigjes së sistemit ndaj një kërkese gjatë rindërtimit është më shumë se dyfishuar dhe koha e rindërtimit zvogëlohet ndjeshëm.
Arkitektura bazë e shtresave RAID
Tani le të shohim më në detaje arkitekturën e niveleve bazë të RAID. Para se të shqyrtojmë, le të bëjmë disa supozime. Për të demonstruar parimet e ndërtimit të sistemeve RAID, merrni parasysh një grup N disqesh (për thjeshtësi, N do të konsiderohet një numër çift), secila prej të cilave përbëhet nga blloqe M.
Të dhënat do të shënohen me D m, n, ku m është numri i blloqeve të të dhënave, n është numri i nën-blloqeve në të cilat ndahet blloku i të dhënave D.
Disqet mund të lidhen me një ose disa kanale të transmetimit të të dhënave. Përdorimi i më shumë kanaleve rrit qarkullimin e sistemit.
RAID 0. Rrjedha e diskut me shirita pa tolerancë ndaj gabimeve
Është një grup disku në të cilin të dhënat ndahen në blloqe dhe çdo bllok shkruhet (ose lexohet) në një disk të veçantë. Kështu, operacione të shumta I/O mund të kryhen në të njëjtën kohë.
Përparësitë:
- Performanca më e lartë për aplikacionet që kërkojnë përpunim intensiv të kërkesave I/O dhe vëllime të mëdha të të dhënave;
- lehtësia e zbatimit;
- kosto e ulët për njësi vëllimi.
Të metat:
- jo një zgjidhje tolerante ndaj gabimeve;
- një dështim i vetëm i diskut do të rezultojë në humbjen e të gjitha të dhënave në grup.
RAID 1. Rrjedha e diskut me dyfishim ose pasqyrim
Pasqyrimi është një metodë tradicionale për të përmirësuar besueshmërinë e një grupi të vogël disqesh. Në versionin më të thjeshtë, përdoren dy disqe, në të cilët regjistrohet i njëjti informacion, dhe në rast të dështimit të njërit prej tyre, mbetet kopja e tij, e cila vazhdon të funksionojë në të njëjtën mënyrë.
Përparësitë:
- lehtësia e zbatimit;
- lehtësia e rikuperimit të grupit në rast dështimi (kopjimi);
- performancë mjaft të lartë për aplikacionet me kërkesa të larta.
Të metat:
- kosto e lartë për njësi vëllimi - 100% tepricë;
- shpejtësi e ulët e transferimit të të dhënave.
RAID 2. Grup disqe tolerant ndaj gabimeve duke përdorur kodin Hamming ECC.
Kodimi i tepërt i përdorur në RAID 2 quhet kodi Hamming. Kodi Hamming ju lejon të korrigjoni gabimet e vetme dhe të zbuloni të dyfishta. Sot përdoret në mënyrë aktive në teknologjinë e kodimit të të dhënave në RAM si ECC. Dhe kodimi i të dhënave në disqe magnetike.
Në këtë rast, tregohet një shembull me një numër fiks disqesh për shkak të përshkrimit të rëndë (një fjalë e të dhënave përbëhet nga 4 bit, përkatësisht, një kod ECC prej 3).
Përparësitë:
- korrigjimi i shpejtë i gabimit (në fluturim);
- shpejtësi shumë e lartë e transferimit të të dhënave në vëllime të mëdha;
- me një rritje të numrit të disqeve, kostot e përgjithshme zvogëlohen;
- zbatim mjaft i thjeshtë.
Të metat:
- kosto e lartë me një numër të vogël disqesh;
- shpejtësi e ulët e përpunimit të kërkesave (jo e përshtatshme për sistemet e orientuara në përpunimin e transaksioneve).
RAID 3. Disqet e transferimit paralel me barazi
Të dhënat ndahen në nënblloqe në nivelin e bajtit dhe shkruhen njëkohësisht në të gjithë disqet në grup, përveç njërit, i cili përdoret për barazi. Përdorimi i RAID 3 zgjidh problemin e tepricës së lartë në RAID 2. Shumica e disqeve të kontrollit të përdorur në RAID niveli 2 nevojiten për të gjetur bitin e dështuar. Por kjo nuk është e nevojshme, pasi shumica e kontrolluesve janë në gjendje të përcaktojnë kur një disk ka dështuar duke përdorur sinjale speciale, ose kodim shtesë të informacionit të shkruar në disk dhe përdoret për të korrigjuar dështimet e rastësishme.
Përparësitë:
- shpejtësi shumë e lartë e transferimit të të dhënave;
- dështimi i diskut ka pak efekt në shpejtësinë e grupit;
Të metat:
- zbatimi i vështirë;
- performancë e ulët me një intensitet të lartë kërkesash për të dhëna të vogla.
RAID 4. Disqe të pavarura të të dhënave me disk të përbashkët të Paritetit
Të dhënat zbërthehen në nivelin e bllokut. Çdo bllok i të dhënave shkruhet në një disk të veçantë dhe mund të lexohet veçmas. Barazia për një grup blloqesh krijohet në shkrim dhe kontrollohet gjatë leximit. Niveli 4 RAID përmirëson performancën e transferimeve të vogla të të dhënave përmes paralelizmit, duke ju lejuar të kryeni më shumë se një I/O njëkohësisht. Dallimi kryesor midis RAID 3 dhe 4 është se në këtë të fundit, shiriti i të dhënave kryhet në nivelin e sektorit, jo në nivelin e bitit ose bajtit.
Përparësitë:
- shpejtësi shumë e lartë e leximit të vëllimeve të mëdha të të dhënave;
- performancë e lartë me një intensitet të lartë të kërkesave për leximin e të dhënave;
- shpenzime të ulëta për zbatimin e tepricës.
Të metat:
- performancë shumë e ulët kur shkruani të dhëna;
- shpejtësi e ulët e leximit të të dhënave të vogla me kërkesa të vetme;
- asimetria e performancës në lidhje me leximin dhe shkrimin.
RAID 5. Disqe të pavarura të të dhënave me blloqe barazie të shpërndara
Ky nivel është i ngjashëm me RAID 4, por ndryshe nga ai i mëparshmi, barazia shpërndahet në mënyrë ciklike në të gjithë disqet në grup. Ky ndryshim përmirëson performancën e shkrimit të sasive të vogla të të dhënave në sistemet me shumë detyra. Nëse operacionet e shkrimit janë planifikuar siç duhet, është e mundur të përpunohen deri në N / 2 blloqe paralelisht, ku N është numri i disqeve në grup.
Përparësitë:
- shpejtësi e lartë e regjistrimit të të dhënave;
- shpejtësi mjaft e lartë e leximit të të dhënave;
- performancë e lartë me një intensitet të lartë të kërkesave për lexim/shkrim të të dhënave;
- shpenzime të ulëta për zbatimin e tepricës.
Të metat:
- shpejtësia e leximit të të dhënave është më e ulët se në RAID 4;
- shpejtësi e ulët leximi/shkrimi i të dhënave të vogla me kërkesa të vetme;
- zbatim mjaft kompleks;
- rikuperimi kompleks i të dhënave.
RAID 6. Disqe të pavarura të të dhënave me dy skema të pavarura të barazisë së shpërndarë
Të dhënat ndahen në nivel blloku, ngjashëm me RAID 5, por përveç arkitekturës së mëparshme, përdoret një skemë e dytë për të përmirësuar tolerancën ndaj gabimeve. Kjo arkitekturë është rezistente ndaj gabimeve të dyfishta. Megjithatë, gjatë kryerjes së një shkrimi logjik, ekzistojnë në fakt gjashtë aksese në disk, gjë që rrit shumë kohën e përpunimit të një kërkese.
Përparësitë:
- elasticitet i lartë;
- shpejtësi mjaft e lartë e përpunimit të kërkesave;
- shpenzime të përgjithshme relativisht të ulëta për zbatimin e tepricës.
Të metat:
- zbatim shumë kompleks;
- rikuperimi kompleks i të dhënave;
- shpejtësi shumë e ulët e shkrimit të të dhënave.
Kontrollorët modernë RAID ju lejojnë të kombinoni nivele të ndryshme RAID. Kështu, është e mundur të zbatohen sisteme që kombinojnë meritat e niveleve të ndryshme, si dhe sisteme me një numër të madh disqesh. Ky është zakonisht një kombinim i zhveshjes dhe një niveli tolerant ndaj gabimeve.
RAID 10. Gabim Tolerant Duplicate dhe Parallel Array
Kjo arkitekturë është një grup RAID 0, segmentet e të cilit janë vargje RAID 1. Ajo kombinon tolerancën dhe performancën shumë të lartë të gabimeve.
Përparësitë:
- elasticitet i lartë;
- performancë të lartë.
Të metat:
- kosto shumë e lartë;
- shkallëzim i kufizuar.
RAID 30. Grup tolerant ndaj gabimeve me transferim paralel të të dhënave dhe rritje të performancës.
Është një grup RAID 0, segmentet e të cilit janë grupe RAID 3. Kombinon tolerancën ndaj gabimeve dhe performancën e lartë. Zakonisht përdoret për aplikacione që kërkojnë transferime të mëdha të të dhënave serike.
Përparësitë:
- elasticitet i lartë;
- performancë të lartë.
Të metat:
- cmim i larte;
- shkallëzim i kufizuar.
RAID 50. Vargu i barazisë së shpërndarë me tolerancë ndaj gabimeve me performancë të rritur
Është një grup RAID 0 me segmente të RAID 5. Ai kombinon tolerancën ndaj gabimeve dhe performancën e lartë për aplikacione me kërkesë të lartë dhe shpejtësi të lartë të transferimit të të dhënave.
Përparësitë:
- elasticitet i lartë;
- shpejtësi e lartë e transferimit të të dhënave;
- shpejtësi e lartë e përpunimit të kërkesave.
Të metat:
- cmim i larte;
- shkallëzim i kufizuar.
RAID 7. Grup elastik i optimizuar për performancë. (Asinkroni e optimizuar për normat e larta të hyrjes / daljes, si dhe normat e larta të transferimit të të dhënave). RAID 7® është një markë e regjistruar e Storage Computer Corporation (SCC)
Për të kuptuar arkitekturën e RAID 7, le të shohim veçoritë e tij:
- Të gjitha kërkesat për transferimin e të dhënave përpunohen në mënyrë asinkrone dhe të pavarur.
- Të gjitha operacionet e leximit/shkrimit ruhen në memorien specifike mbi x-bus me shpejtësi të lartë.
- Disku i barazisë mund të vendoset në çdo kanal.
- Mikroprocesori i kontrolluesit të grupit përdor një sistem operativ në kohë reale, të orientuar nga procesi.
- Sistemi ka shkallëzim të mirë: deri në 12 ndërfaqe pritëse dhe deri në 48 disqe.
- Sistemi operativ kontrollon kanalet e komunikimit.
- Përdoren disqe standarde SCSI, autobusë, pllaka amë dhe module memorie.
- X-busi me shpejtësi të lartë përdoret për të punuar me memorien e brendshme të memories.
- Rutina e gjenerimit të barazisë është e integruar në cache.
- Disqet e bashkangjitur në sistem mund të deklarohen të lirë.
- Një agjent SNMP mund të përdoret për të menaxhuar dhe monitoruar sistemin.
Përparësitë:
- shpejtësi e lartë e transferimit të të dhënave dhe shpejtësi e lartë e përpunimit të pyetjeve (1,5 - 6 herë më e lartë se nivelet e tjera standarde RAID);
- shkallëzueshmëri e lartë e ndërfaqeve të hostit;
- shpejtësia e shkrimit të të dhënave rritet me rritjen e numrit të disqeve në grup;
- nuk ka nevojë për transmetim shtesë të të dhënave për të llogaritur paritetin.
Të metat:
- pronë e një prodhuesi;
- kosto shumë e lartë për njësi vëllimi;
- periudha e shkurtër e garancisë;
- nuk mund të shërbehet nga përdoruesi;
- ju duhet të përdorni një furnizim me energji të pandërprerë për të parandaluar humbjen e të dhënave nga memoria e memories.
Le të shohim së bashku nivelet standarde për të krahasuar karakteristikat e tyre. Krahasimi bëhet në kuadër të arkitekturave të përmendura në tabelë.
| RAID | Minimumi disqe | Nevoja në disqe | Dështimi qëndrueshmëri | Shpejtësia transmetimin e të dhënave | Intensiteti përpunimit kërkesat | Praktike përdorimi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 2 | N | shumë e lartë deri në N x 1 disk | Grafika, video | ||
| 1 | 2 | 2N * | R> 1 disk W = 1 disk | deri në 2 x 1 disk W = 1 disk | serverë të skedarëve të vegjël | |
| 2 | 7 | 2N | ~ RAID 3 | E ulët | mainframe | |
| 3 | 3 | N + 1 | E ulët | Grafika, video | ||
| 4 | 3 | N + 1 | R W | R = RAID 0 W | serverët e skedarëve | |
| 5 | 3 | N + 1 | R W | R = RAID 0 W | serverët e bazës së të dhënave | |
| 6 | 4 | N + 2 | me i gjati | të ulëta | R> 1 disk W | përdoret jashtëzakonisht rrallë |
| 7 | 12 | N + 1 | me i gjati | me i gjati | lloje të ndryshme aplikacionesh |
Sqarime:
- * - konsiderohet opsioni i përdorur zakonisht;
- k është numri i nën-segmenteve;
- R - lexo;
- W - rekord.
Disa aspekte të zbatimit të sistemeve RAID
Le të shqyrtojmë tre opsione kryesore për zbatimin e sistemeve RAID:
- softuer (i bazuar në softuer);
- dhomë harduerike - me bazë autobusi;
- harduer - një nënsistem autonom (i bazuar në nënsistem).
Nuk mund të thuhet pa mëdyshje se një zbatim është më i mirë se një tjetër. Çdo opsion për organizimin e grupit plotëson nevojat e një ose një tjetër përdoruesi, në varësi të aftësive financiare, numrit të përdoruesve dhe aplikacioneve të përdorura.
Secili nga implementimet e mësipërme bazohet në ekzekutimin e kodit. Ato ndryshojnë në fakt në vendin ku ekzekutohet ky kod: në procesorin qendror të një kompjuteri (zbatimi i softuerit) ose në një procesor të specializuar në një kontrollues RAID (zbatimi i harduerit).
Avantazhi kryesor i zbatimit të softuerit është kostoja e ulët. Por në të njëjtën kohë, ai ka shumë të meta: performancë të ulët, ngarkesë me punë shtesë në procesorin qendror, rritje të trafikut të autobusëve. Nivelet e thjeshta RAID 0 dhe 1 zakonisht zbatohen në softuer, pasi ato nuk kërkojnë llogaritje të rëndësishme. Duke pasur parasysh këto veçori, sistemet RAID të bazuara në softuer përdoren në serverët e nivelit fillestar.
Implementimet e RAID të harduerit kushtojnë më shumë se RAID softuerësh, pasi ato përdorin pajisje shtesë për të kryer operacione I/O. Në të njëjtën kohë, ata shkarkojnë ose çlirojnë procesorin qendror dhe autobusin e sistemit dhe, në përputhje me rrethanat, rrisin performancën.
Implementimet e orientuara nga autobusi janë kontrollues RAID që përdorin autobusin me shpejtësi të lartë të kompjuterit në të cilin janë instaluar (kohët e fundit zakonisht përdoret autobusi PCI). Nga ana tjetër, zbatimet e orientuara nga autobusi mund të ndahen në nivele të ulëta dhe të larta. Të parët zakonisht nuk kanë çipa SCSI dhe përdorin të ashtuquajturin port RAID në një motherboard me një kontrollues të integruar SCSI. Në këtë rast, funksionet e përpunimit të kodit RAID dhe operacioneve I / O shpërndahen midis procesorit në kontrolluesin RAID dhe çipave SCSI në motherboard. Kështu, procesori qendror lirohet nga përpunimi i kodit shtesë dhe trafiku i autobusëve zvogëlohet në krahasim me versionin e softuerit. Kostoja e kartave të tilla është zakonisht e ulët, veçanërisht nëse ato janë të përqendruara në sistemet RAID - 0 ose 1 (ka edhe zbatime të RAID 3, 5, 10, 30, 50, por ato janë më të shtrenjta), për shkak të së cilës ato gradualisht zhvendosin implementimet e softuerit nga tregu i serverëve të nivelit fillestar. Kontrollorët e autobusëve të nivelit të lartë kanë një strukturë paksa të ndryshme nga vëllezërit e tyre të vegjël. Ata marrin përsipër të gjitha funksionet që lidhen me ekzekutimin e kodit I / O dhe RAID. Për më tepër, ato nuk janë aq të varura nga zbatimi i motherboard-it dhe, si rregull, kanë më shumë aftësi (për shembull, aftësia për të lidhur një modul për të ruajtur informacionin në cache në rast të një dështimi të motherboard ose ndërprerjes së rrymës) . Këta kontrollues janë zakonisht më të shtrenjtë se kontrollorët e nivelit të ulët dhe përdoren në serverët e nivelit të mesëm dhe të nivelit të lartë. Ata, si rregull, zbatojnë nivelet RAID 0,1, 3, 5, 10, 30, 50. Duke marrë parasysh që zbatimet e orientuara nga autobusi janë të lidhura drejtpërdrejt me autobusin e brendshëm PCI të kompjuterit, ato janë më produktive ndër sistemet nën konsideratë (kur organizohen një sistem pritës). Performanca maksimale e sistemeve të tilla mund të arrijë 132 MB / s (32 bit PCI) ose 264 MB / s (64 bit PCI) me një frekuencë autobusi prej 33 MHz.
Së bashku me avantazhet e listuara, arkitektura e orientuar nga autobusi ka disavantazhet e mëposhtme:
- varësia nga sistemi operativ dhe platforma;
- shkallëzueshmëri e kufizuar;
- mundësi të kufizuara për organizimin e sistemeve tolerante ndaj gabimeve.
Të gjitha këto disavantazhe mund të shmangen duke përdorur nënsisteme të pavarura. Këto sisteme kanë një organizim të jashtëm plotësisht autonom dhe, në parim, janë një kompjuter i veçantë që përdoret për të organizuar sistemet e ruajtjes së informacionit. Për më tepër, në rastin e një zhvillimi të suksesshëm të teknologjisë së kanaleve me fibra optike, performanca e sistemeve autonome nuk do të jetë në asnjë mënyrë inferiore ndaj sistemeve të orientuara nga autobusët.
Zakonisht, një kontrollues i jashtëm vendoset në një raft të veçantë dhe, ndryshe nga sistemet me një organizim autobusi, ai mund të ketë një numër të madh kanalesh I / O, duke përfshirë kanalet pritës, gjë që bën të mundur lidhjen e disa kompjuterëve pritës me sistemin dhe organizimin sistemet e grupimeve. Në sistemet me një kontrollues të pavarur, mund të zbatohen kontrollorë rezervë të nxehtë.
Një nga disavantazhet e sistemeve autonome është kostoja e tyre e lartë.
Duke marrë parasysh sa më sipër, vërejmë se kontrollorët e pavarur zakonisht përdoren për të zbatuar magazinat e të dhënave me kapacitet të lartë dhe sistemet e grupimeve.
