28. Технології raid4, raid5. Порівняння їх ефективності.
RAID 4
R
AID
4 похож на RAID 3, но отличается от него
тем, что данные разбиваются на блоки, а
не на байты. Таким образом, удалось
отчасти «победить» проблему низкой
скорости передачи данных небольшого
объёма. Запись же производится медленно
из-за того, что чётность для блока
генерируется при записи и записывается
на единственный диск. Из систем хранения
широкого распространения RAID-4 применяется
на устройствах хранения компании NetApp (NetApp
FAS), где его недостатки успешно устранены
за счет работы дисков в специальном
режиме групповой записи, определяемом
используемой на устройствах внутренней
файловой системой WAFL.
RAID 5
О
сновным
недостатком уровней RAID от 2-го до 4-го
является невозможность производить
параллельные операции записи, так как
для хранения информации о чётности
используется отдельный контрольный
диск. RAID 5 не имеет этого недостатка.
Блоки данных и контрольные суммы
циклически записываются на все диски
массива, нет асимметричности конфигурации
дисков. Под контрольными суммами
подразумевается результат
операцииXOR (исключающее
или). Xor обладает
особенностью, которая даёт возможность
заменить любой операнд результатом, и,
применив алгоритм xor,
получить в результате недостающий
операнд. Например: a
xor b = c (где a, b, c —
три диска рейд-массива), в случае
если a откажет,
мы можем получить его, поставив на его
место c и
проведя xor между c и b: c
xor b = a. Это
применимо вне зависимости от количества
операндов: a
xor b xor c xor d = e.
Если отказывает c тогда e встаёт
на его место и проведя xor в
результате получаем c: a
xor b xor e xor d = c.
Этот метод по сути обеспечивает
отказоустойчивость 5 версии. Для хранения
результата xor требуется всего 1 диск,
размер которого равен размеру любого
другого диска в raid.
Переваги
RAID5 получил широкое распространение, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Объём дискового массива RAID5 рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize, где n — число дисков в массиве, а hddsize — размер наименьшего диска. Например, для массива из четырех дисков по 80 гигабайт общий объём будет (4 — 1) * 80 = 240 гигабайт. На запись информации на том RAID 5 тратятся дополнительные ресурсы и падает производительность, так как требуются дополнительные вычисления и операции записи, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких дисков массива могут обрабатываться параллельно.
Недоліки
Производительность RAID 5 заметно ниже, в особенности на операциях типа Random Write (записи в произвольном порядке), при которых производительность падает на 10-25% от производительности RAID 0 (или RAID 10), так как требует большего количества операций с дисками (каждая операция записи, за исключением так называемых full-stripe write-ов, сервера заменяется на контроллере RAID на четыре — две операции чтения и две операции записи). Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим (degrade), все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. При этом уровень надежности снижается до надежности RAID-0 с соответствующим количеством дисков (то есть в n раз ниже надежности одиночного диска). Если до полного восстановления массива произойдет выход из строя, или возникнет невосстановимая ошибка чтения хотя бы на еще одном диске, то массив разрушается, и данные на нем восстановлению обычными методами не подлежат.
29. Технології RAID6, RAID7. Порівняння їх ефективності.
RAID-6
Відмовостійкий масив незалежних дисків з двома незалежними розподіленими схемами парності. Цей рівень багато в чому схожий з RAID 5. Тільки в ньому використовується не один, а два незалежні схеми контролю парності, що дозволяє зберігати працездатність системи при одночасному виході з ладу двох накопичувачів. Для обчислення контрольних сум у RAID 6 використовується алгоритм, побудований на основі коду Ріда-Соломона (Reed-Solomon).
Переваги:
висока відмовостійкість;
досить висока швидкість обробки запитів;
Недоліки:
низька швидкість читання / запису даних малого об'єму при поодиноких запитах;
дуже складна реалізація;
складне відновлення даних;
низька швидкість запису даних.
RAID-7
Відмовостійкий масив, оптимізований для підвищення продуктивності. На відміну від інших рівнів, RAID 7 не є відкритим індустріальним стандартом - це зареєстрована торгова марка компанії Storage Computer Corporation. Масив грунтується на концепціях, використаних у третьому та четвертому рівнях. Додано можливість кешування даних. До складу RAID 7 входить контролер з вбудованим мікропроцесором під керуванням операційної системи реального часу (real-time OS). Вона дозволяє обробляти всі запити на передачу даних асинхронно і незалежно.
Переваги:
дуже висока швидкість передачі даних і висока швидкість обробки запитів (в 1,5 ... 6 разів вище інших стандартних рівнів RAID);
хороша масштабованість;
значно зросла (завдяки наявності кешу) швидкість читання даних невеликого обсягу;
відсутність необхідності в додатковій передачі даних для обчислення парності.
Недоліки:
власність однієї компанії;
складність реалізації;
дуже висока вартість на одиницю обсягу;
не може обслуговуватися користувачем;
необхідність використання блоку безперебійного живлення для запобігання втрати даних з кеш-пам'яті;
короткий гарантійний термін.
30. Складений рівень RAID0+1
RAID 0 +1 являє собою складений масив, що складається із RAID 0 та RAID 1 масивів данних. Його не слід плутати із RAID 10 (1 +0), бо він має дещо іншу структуру
Під RAID 0 +1 може матися на увазі два варіанти:
два RAID 0 об'єднуються в RAID 1
в масив об'єднуються три і більше диска, і кожен блок даних записується на два диска даного масиву; таким чином, при такому підході, як і в «чистому» RAID 1, корисний об'єм масиву становить половину від сумарного обсягу всіх дисків (якщо це диски однаковою ємності).
Масиви данних типу RAID 0 +1 є чи не найпопулярнішими масивами данних, тому що в них поєднюються риси дзеркалювання і чередування, що в свою чергу дозволяє створювати великі масиви данних з високою продуктивністю та відмовостійкістю.
RAID 0 + 1 володіє високою швидкістю роботи. Підвищеною надійністю. Здатний підтримуватися навіть самими низькобюджетними моделями RAID-контролерів і є досить привабливим рішенням за ціною.
Складений рівень RAID3+0.
RAID 3+0 являє собою масив типу RAID 0, сегментами якого є масиви RAID 3. Він об'єднує в собі відмово стійкість, високу продуктивність та непогану завадостійкість. Дані спочатку розділяються на блоки (як в RAID 0) і потрапляють на масиви-елементи. Там вони знову діляться на блоки, рахується їх парність, блоки пишуться на всі диски окрім одного, на який пишуться біти парності. В даному випадку, з ладу може вийти один з дисків кожного з вхідних до складу RAID 3 масиву. Зазвичай використовується для додатків, які потребують послідовної передачі даних великих обсягів.
переваги:
висока відмовостійкість;
висока продуктивність.
недоліки:
висока вартість;
обмежене масштабування.
Складені рівні RAID5+0 та RAID5+1. Технологія JBOD.
Raid 5+0 або RAID 50 - об'єднання двох (або більше, але це вкрай рідко застосовується) масивів RAID5 в страйп, тобто комбінація RAID5 і RAID0, частково виправляє головний недолік RAID5 - низьку швидкість запису даних за рахунок паралельного використання кількох таких масивів. Загальна ємність масиву зменшується на ємність двох дисків, але, на відміну від RAID6, без втрати даних такий масив переносить відмову лише одного диска, а мінімально необхідне число дисків для створення масиву RAID50 дорівнює 6. Поряд з RAID10, це найбільш рекомендований рівень RAID для використання в додатках, де потрібна висока продуктивність у поєднанні прийнятною надійністю.
В Raid 5+1 поєднання зеркалирования і чергування з розподіленою парністю (система з RAID 1, що віддзеркалює два RAID 5.). Також варіантом є RAID 15 (1 + 5). Має дуже високу відмовостійкість. Масив 1 + 5 здатний працювати при відмові трьох дисків, а 5 + 1 - п'яти з восьми дисків. RAID 5+1 дуже надійна, але за це приходиться платити великим об’ємом невикористованої пам’яті та більшою вартістю в порівняні з іншими масивами.
Технологія JBOD.
JBOD - дисковий масив, в якому єдиний логічний простір розподілено по жорстких дисках послідовно. Проте в деяких RAID-контролерах режимом «JBOD» названо режим, при якому контролер працює як звичайний IDE- або SATA-контролер, що не задіює механізми об'єднання дисків в масив, тобто в такому випадку кожен диск буде видно як окремий пристрій в операційній системі. Частина IT-фахівців трактує «JBOD» буквально як «купу» дисків, кожен з яких функціонує незалежно один від одного, а поняття «spanning» (тобто «охоплення» даними декількох дисків) відносять вже не до JBOD , а до RAID - технологій, оскільки має місце організація дисків в найпростіший масив.
Характеристики:
Ємність масиву дорівнює сумі ємностей складових дисків
Імовірність відмови приблизно дорівнює сумі ймовірностей відмови кожного диска в масиві (надмірність не передбачена
Швидкість читання і запису залежить від області даних ; вона не вище, ніж у найшвидшого диска в масиві і не нижче ніж у самого повільного
Навантаження на процесор при роботі мінімальна (порівняна з навантаженням при роботі з одиничним диском )
Особливості:
Відмова одного диска дозволяє відновити файли на інших дисках (якщо жоден з їх фрагментів не належить пошкодженому диску)
Масив може складатися з дисків різної ємності та швидкості
Масив легко розширюється додатковими дисками у міру потреби