RAIDМАССИВЫ
Основная идея RAID состоит в следующем. Рядом с компьютером (обычно большим сервером) устанавливается бокс с дисками, контроллер диска замещается RAIDконтроллером, данные копируются в RAIDмассив, а затем производятся обычные действия. Иными словами, операционная система воспринимает
RAID как SLED (Single Large Expensive Disk — один большой дорогостоящий диск), при этом у RAIDмассива выше производительность и надежность.
Большинство RAIDустройств состоит из SCSI контроллера, предназначенного для управления RAID массивом, и бокса SCSIдисков, которые операционная система воспринимает как один большой диск. Таким образом, чтобы использовать RAIDмассив, не требуется никаких изменений в программном обеспечении, что очень выгодно для многих системных администраторов.
64
RAID-массивы
RAIDсистемы имеют несколько достоинств.
программное обеспечение воспринимает RAID массив как один большой диск.
данные на всех дисках RAIDмассива распределены по дискам таким образом, чтобы можно было осуществлять параллельные операции.
65
RAID уровня 0
Полоса 0 |
Полоса 1 |
Полоса 2 |
Полоса 3 |
Полоса 4 |
Полоса 5 |
Полоса 6 |
Полоса 7 |
Полоса 8 |
Полоса 9 |
Полоса |
Полоса |
|
|
10 |
11 |
66
RAID-массивы
RAIDмассив уровня 0 лучше всего работает с большими запросами — чем больше запрос, тем лучше. Если в запросе требуется задействовать полос больше, чем дисков в RAIDмассиве, 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. |
67 |
RAID уровня 1
Полоса 0 |
Полоса 1 |
Полоса 2 |
Полоса 3 |
Полоса 0 |
Полоса 1 |
Полоса 2 |
Полоса 3 |
Полоса 4 |
Полоса 5 |
Полоса 6 |
Полоса 7 |
Полоса 4 |
Полоса 5 |
Полоса 6 |
Полоса 7 |
Полоса 8 |
Полоса 9 |
Полоса |
Полоса |
Полоса 8 |
Полоса 9 |
Полоса |
Полоса |
|
|
10 |
11 |
|
|
10 |
11 |
68
RAID-массивы
RAIDмассив 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 RAIDмассиве 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.
69
RAID уровня 2
Бит 1 |
Бит 2 |
Бит 3 |
Бит 4 |
Бит 5 |
Бит 6 |
Бит 7 |
70
RAID-массивы
В отличие от уровней 0 и 1, которые работают с полосами секторов, RAIDмассив уровня 2 оперирует словами, а иногда даже байтами. Представим, что каждый байт виртуального диска разбивается на два фрагмента по 4 бита, за 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.
71
RAID уровня 3
Бит 1 |
Бит 2 |
Бит 3 |
Бит 4 |
Бит 5 |
Бит 6 |
Биты |
|
|
|
|
|
|
четности |
72
RAID-массивы
RAIDмассив уровня 3 представляет собой упрощенную версию RAIDмассива уровня 2. Здесь для каждого слова данных вычисляется 1 бит четности и записывается на диск четности. Как и в RAIDмассиве уровня 2, диски должны быть точно синхронизированы, поскольку каждое слово данных распределено по нескольким дискам.
73