RAID уровня 0

55

RAID уровня 2

RAID уровня 3

56

RAID-массивы

RAID-массив уровня 0 лучше всего работает с большими запросами — чем больше запрос, тем лучше. Если в запросе требуется задействовать полос больше, чем дисков в RAID-массиве, то некоторые диски получают по несколько за- запросов, и как только такой диск завершает выполнение первого запроса, он приступает к следующему.

Задача контроллера состоит в том, чтобы разделить запрос должным образом, послать нужные команды соответствующим дискам в правильной последовательности, а затем правильно записать результаты в память. Производительность при таком подходе очень высокая, и реализовать его несложно.

57

RAID-массивы

RAID-массив уровня 1 - в этой структуре дублируют все диски, таким образом получается 4 исходных диска и 4 резервные копии.

При записи информации каждая полоса записывается дважды. При считывании может использоваться любая из двух копий, при этом одновременно может происходить загрузка информации с большего количества дисков, чем в RAID-массиве уровня 0. Следовательно, производительность при записи будет такая же, как у обычного диска, а при считывании — гораздо выше (максимум в два раза).

Отказоустойчивость отличная: если происходит сбой на диске, вместо него используется копия. Восстановление состоит просто в установке нового диска и копировании всей информации с резервной копии на него.

58

RAID-массивы

В отличие от уровней 0 и 1, которые работают с полосами секторов, RAID-массив уровня 2 оперирует словами, а иногда даже байтами. Представим, что каждый байт виртуального диска разбивается на два фрагмента по 4 бита, затем к каждому из них добавляется код Хэмминга, и таким образом получается слово из 7 бит, у которого 1, 2 и 4 — биты четности. Затем представим, что 7 дисков синхронизированы по позиции кронштейна и позиции вращения. Тогда за одну операцию можно записать слово из 7 бит с кодом Хэмминга на 7 дисков, по одному биту на диск.

Однако подобная схема требует, чтобы все диски были синхронизированы по вращению. Кроме того, ее имеет смысл использовать, только если имеется достаточно большое количество дисков (даже при наличии 32 дисков для данных и 6 дисков для битов четности накладные расходы составляют 19 %). К тому же имеет место большая нагрузка на контроллер, поскольку он должен вычислять контрольную сумму кода Хэмминга при передаче каждого бита.

59

RAID-массивы

RAID-массив уровня 3 представляет собой упрощенную версию RAID-массива уровня 2. Здесь для каждого слова данных вычисляется 1 бит четности и записывается на диск четности. Как и в RAID-массиве уровня 2, диски должны быть точно синхронизированы, поскольку каждое слово данных распределено по нескольким дискам.

60

RAID уровня 4

61

RAID-массивы

RAID-массив уровня 4 устроен так же, как RAID-массив уровня 0, с тем различием, что у RAID-массива уровня 4 есть дополнительный диск, на который записываются полосы четности.

Например, пусть каждая полоса состоит из k байт. Все полосы должны находиться в отношении ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ, и полоса четности для проверки этого отношения также должна состоять из k байт. Если происходит сбой на диске, утраченные байты могут быть вычислены заново при помощи информации с диска четности. Такое решение предохраняет от потерь на диске, но значительно снижает производительность в случае небольших исправлений.

Если изменяется один сектор, необходимо считать информацию со всех дисков, чтобы опять вычислить биты четности и записать их заново. Вместо этого можно считать с диска прежние данные и прежние биты четности и из них вычислить новые биты четности. Но даже с такой оптимизацией процесса при наличии небольших исправлений требуется произвести два считывания и две записи.

62

RAID-массивы

Трудности при загрузке данных на диск четности могут быть препятствием для достижения высокой производительности. Эта проблема устраняется в RAID-массиве уровня 5, в котором биты четности распределяются равномерно по всем дискам и записываются по кругу.

63