Работа жесткого диска(винчестера) основана на двух операциях: чтении и записи. Его главная функция – хранить информацию. При таком бедном функционале, винчестер самая медленная и ломкая часть компьютера. Технологии RAID – попытка повысить быстродействие дисковой подсистемы и свести риск потери данных к минимуму. Подробнее о типах RAID и о том, как организовать простейший RAID программными или аппаратными средствами - далее.

Что такое RAID и как работает

RAID – массив связанных жестких дисков. Физически диски независимы, логически – одна система. Данные на них хранятся по принципу избыточности(резервирования), часть общего объёма дисков резервируется системой. При построении используется минимум 2 диска. В зависимости от преследуемых целей пользователь выбирает вид реализации.

Контроллер обращается к дискам в форме запроса (на чтение\запись). Запросы могут быть параллельными или последовательными(независимые).

При последовательном контроллер ведет запись на диски независимо. Один запрос – один диск. При последовательном – на все диски сразу, деля информацию на блоки или строчки. Тип запроса выбирается из отношения размера файла к размеру блока. Если больше размер файла, используется – параллельный тип, если меньше – последовательный.

Виды RAID

Существует 6 различных спецификаций(стандартов) RAID. Они отличаются принципом записи блоков данных и минимальным количеством устройств в системе. Реализации стандартов нумеруются от 0 до 6 и называют уровнем, например: RAID 1(RAID первого уровня). Комбинируются: RAID 0+1, RAID 1+0.

RAID 0

Требует более двух жестких дисков. Тип запросов – параллельный. Запись ведется блоками(стрипами) одновременно на все подключённые жесткие диски. Чтение с диска аналогично.

Производительность системы прямо пропорциональна количеству дисков. Массив не избыточный, дисковое пространство не резервируется. Надежность: ниже, чем у диска без RAID. Если из строя выйдет один диск – вся информация пропадет.

RAID 1

Количество дисков: минимум 2, максимум – количество портов для винчестеров на материнской плате или контроллере. Избыточность 100%. Принцип зеркалирования. Все данные идентичны на каждом подключенном устройстве, поэтому все диски системы – это один логический: Подключаете 6 винчестеров по 500 Гб? Будет доступно 500 Гб, а не 3,5 ТБ.

Данные на блоки не разбиваются. Если из строя выйдет один диск, данные сохранятся на остальных.

Считывание ведется параллельно с каждого устройства, отсюда выигрыш в производительности. 1 уровень используется, при высокой ценности хранимых данных. Скорость записи идентично подключению вне RAID.

Плюсы:

1. Высокий уровень сохранности данных

2. Высокая скорость чтения, хорошая скорость записи.

Минусы:

1. Цена системы прямо пропорциональна количеству устройств хранения.

RAID 2

Внутри Уровня диски разделяются: диски данных и диски ошибок. Количество дисков в системе рассчитывается по формуле: , где m – общее количество дисков, а n – дисков для коррекции ошибок.

С помощью кодов ошибок контроллер восстанавливает данные на лету (во время чтения), если на одном из дисков они повреждены или вышел из строя весь диск.

Тип запросов параллельный, данные считываются и записываются поблочно на все диски для данных одновременно, повышая производительность.

Плюсы:

1. Быстрое чтение и запись

2. Контроль ошибок «на лету»

Минусы:

1. Дорого. Минимальное количество устройств – 7(4 для данных, 3 для кодов ошибок).

RAID 3

В третьем уровне файлы данные разделяются побайтно, и каждый байт сохраняется на отдельном диске. Считывание ведется параллельно с каждого диска, а запись – последовательно. Один диск резервируется для хранения блоков четности(контрольных сумм).

В отличии от RAID 2 не восстанавливаются ошибки в данных при чтении, но, если один винчестер сломается – данные сохранятся. Минимум 3 диска в системе.

Плюсы:

1. Высокая скорость чтения.

Минусы:

1. Подходит только для хранения больших файлов, иначе производительность падает, время запросов (доступа к файлам) становится выше чем время чтения;

2. Нагрузка на диск с блоками четкости тем выше, чем больше устройств отведено для хранения данных. Результат – пониженная отказоустойчивость этого диска.

RAID 4

Реализация идентична RAID 3. Но запись ведется не побайтно, а поблочно (блоки из десятков байт). Блоки четности для отдельного диска формируются при записи.

Плюсы:

1. Нет падения производительности при чтении мелких фалов (несколько сотен килобайт).

Минусы:

1. Низкая скорость записи.

RAID 5

Отличие от 3 и 4 уровней в том, что разделения на диски данных и диск контроля четности нет. Запись и чтение данных с дисков поблочная параллельная. Минимальное количество устройств – 3.

Логически диск контрольных сумм распределен среди дисков данных, физически его нет. Данные и хранятся на одних дисках с контрольными суммами, которые вычисляются операцией XOR(логическое или).

Плюсы:

1. Высокая скорость чтения и записи

2. Возможность восстановления данных

Минусы:

1. Сложная процедура восстановления поломке одного диска, или добавления другого в массив

2. Невозможность контроля ошибок «на лету»

RAID 6

Реализация идентична RAID 5, кроме:

Минимум дисков – 4.

Используется два алгоритма расчета контрольных сумм: Рида-Соломона и XOR.

Плюсы:

1. Повышенная надежность, по сравнению с RAID 5. Если выйдут из строя два диска – данные восстановятся.

Минусы:

2. Сниженная на 15% производительность, по сравнению с RAID 5.

Реализации RAID. Программная и аппаратная

В аппаратном RAID вся дисковая подсистема управляется контроллером: запросы, чтение\запись, сервисные функции. На нем находится встроенный чип и входы для подключения устройств. Может быть встроен на материнской плате или продаваться как отдельный модуль.

Встроенный повышает стоимость системной платы на 50 долларов, а отдельный модуль обойдется от 300 до 1200 долларов.

Альтернатива – программный RAID. Производительность перекладывается на центральный процессор компьютера, а управление системой дисков на утилиты операционной системы и драйвера. Никаких трат, но низкая отказоустойчивость.

Аппаратный RAID 1 c помощью BIOS

Последовательность действий:

1. Зайти в BIOS

2. Найти пункт управления дисковыми устройствами (IDE\SATA Configuration) и изменить на RAID

3. Выйти из BIOS с сохранением изменений (SAVE and EXIT);

Компьютер перезагрузится, появится предложение войти в утилиту настройки RAID по нажатию контрольный клавиш (написаны в сообщении).

Нажать контрольные клавиши.

4. В утилите настройки ввести название массива

5. Выбрать тип массива (RAID 1)

6. Выбрать диски для включения в массив

7. Указать объём или оставить по умолчанию;

8. Нажать Enter

9. Нажать YES.

После перезагрузки компьютера будет создан зеркальный дисковый массив. Его можно разделять на разделы и устанавливать операционную систему. Файловая система любой операционной системы будет воспринимать два физических диска, как один логический.

Программный RAID 1 и 0 стандартными средствами Windows 7

Условия:

1. Для построения RAID 0 используются только динамические диски

2. На базе системного радела создается только RAID 1

3. Программный RAID поддерживают Windows 7: Professional, Enterprise и Server.

Последовательность действий:

1.Зайти в оснастку управления дисками

2. Преобразовать неразмеченное пространство разделов на разных физических дисках в динамические диски

3. Вызвать контекстное меню на любом динамическом диске и выбрать вариант массива: «создать чередующийся том» для RAID 0 или «создать зеркальный том» для RAID 1

4. В появившемся окне выбираем один или несколько динамических разделов, которые будут работать в паре с выбранным нами

5. Нажимаем ОК.

Если был выбран зеркальный тип, произойдет синхронизация разделов, если выбран чередующийся тип, может потребоваться перезагрузка.

На этом все. Надеюсь, теперь вы стали гуру рейдостроения!

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить