چگونه یک آرایه RAID ایجاد کنیم و چرا به آن نیاز است. آرایه های RAID و تفاوت های آنها

آرایه RAID (آرایه اضافی دیسک های مستقل) - اتصال چندین دستگاه برای بهبود عملکرد و / یا قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها، در ترجمه - آرایه اضافی از دیسک های مستقل.

طبق قانون مور، عملکرد فعلی هر سال افزایش می یابد (یعنی تعداد ترانزیستورهای یک تراشه هر 2 سال دو برابر می شود). تقریباً در هر شاخه ای از صنعت سخت افزار رایانه می توان این موضوع را مشاهده کرد. پردازنده ها تعداد هسته ها و ترانزیستورها را افزایش می دهند، در حالی که فرآیند را کاهش می دهند، RAM فرکانس و پهنای باند را افزایش می دهد، حافظه SSD مقاومت به سایش و سرعت خواندن را افزایش می دهد.

اما هارد دیسک های ساده (HDD) در 10 سال گذشته پیشرفت چندانی نکرده اند. همانطور که سرعت استاندارد 7200 دور در دقیقه بود، همچنان باقی ماند (بدون در نظر گرفتن هاردهای سرور با دورهای 10000 یا بیشتر). لپ تاپ ها هنوز 5400 دور در دقیقه کند هستند. برای اکثر کاربران، به منظور افزایش عملکرد رایانه خود، خرید یک SDD راحت تر خواهد بود، اما قیمت هر 1 گیگابایت از چنین رسانه ای بسیار بالاتر از یک هارد دیسک ساده است. چگونه می توان عملکرد درایوها را بدون از دست دادن پول و حجم زیاد افزایش داد؟ چگونه داده های خود را ذخیره کنیم یا امنیت داده های خود را افزایش دهیم؟ پاسخی برای این سوالات وجود دارد - آرایه RAID.

انواع آرایه های RAID

در حال حاضر، انواع زیر از آرایه های RAID وجود دارد:

RAID 0 یا "Striping"- آرایه ای از دو یا چند درایو برای بهبود عملکرد کلی. حجم حمله کل خواهد بود (HDD 1 + HDD 2 = حجم کل)، سرعت خواندن / نوشتن بیشتر خواهد بود (به دلیل تقسیم رکورد به 2 دستگاه)، اما قابلیت اطمینان ایمنی اطلاعات آسیب می بیند. اگر یکی از دستگاه ها از کار بیفتد، تمام اطلاعات موجود در آرایه از بین می رود.

RAID 1 یا "Mirror"- چندین دیسک برای افزایش قابلیت اطمینان از یکدیگر کپی می شوند. سرعت نوشتن در همان سطح باقی می‌ماند، سرعت خواندن افزایش می‌یابد، قابلیت اطمینان چندین برابر افزایش می‌یابد (حتی اگر یک دستگاه خراب شود، دستگاه دوم کار می‌کند)، اما هزینه 1 گیگابایت اطلاعات دو برابر می‌شود (اگر یک آرایه دو تایی بسازید). hdds).

RAID 2 آرایه ای است که بر روی عملکرد دیسک های ذخیره سازی و دیسک های تصحیح خطا ساخته شده است. محاسبه تعداد HDD برای ذخیره اطلاعات با استفاده از فرمول "2^n-n-1" انجام می شود، که در آن n تعداد HDD های اصلاحی است. این نوع زمانی استفاده می شود که تعداد هارد دیسک زیاد باشد، حداقل تعداد قابل قبول 7 است که 4 برای ذخیره اطلاعات و 3 برای ذخیره خطاها است. مزیت این نوع افزایش عملکرد در مقایسه با یک دیسک واحد خواهد بود.

RAID 3 - از دیسک های "n-1" تشکیل شده است که n دیسکی برای ذخیره بلوک های برابری است و بقیه دستگاه های ذخیره سازی هستند. اطلاعات به قطعات کوچکتر از اندازه بخش تقسیم می شود (به بایت تقسیم می شود)، برای کار با فایل های بزرگ مناسب است، سرعت خواندن فایل های کوچک بسیار کم است. با عملکرد بالا، اما قابلیت اطمینان کم و تخصص محدود مشخص می شود.

RAID 4 - شبیه به نوع 3 است، اما تقسیم به بلوک است، نه بایت. این راه حل توانست سرعت پایین خواندن فایل های کوچک را برطرف کند، اما سرعت نوشتن پایین باقی ماند.

RAID 5 و 6 - به جای یک دیسک جداگانه برای همبستگی خطا، مانند نسخه های قبلی، از بلوک هایی استفاده می شود که به طور مساوی در تمام دستگاه ها توزیع شده اند. در این حالت، سرعت خواندن/نوشتن اطلاعات به دلیل موازی شدن نوشتن افزایش می یابد. عیب این نوع بازیابی طولانی مدت اطلاعات در صورت خرابی یکی از دیسک ها است. در هنگام بازیابی، بار بسیار بالایی بر روی دستگاه های دیگر وارد می شود که باعث کاهش قابلیت اطمینان و افزایش خرابی دستگاه دیگر و از دست رفتن تمام داده های آرایه می شود. نوع 6 قابلیت اطمینان کلی را بهبود می بخشد اما عملکرد را کاهش می دهد.

انواع ترکیبی آرایه های RAID:

RAID 01 (0+1) - دو Raid 0 در Raid 1 ادغام شدند.

RAID 10 (1+0) - آرایه‌های دیسک RAID 1 که در معماری نوع 0 استفاده می‌شوند. این قابل اطمینان ترین گزینه ذخیره سازی در نظر گرفته می شود که قابلیت اطمینان و عملکرد بالا را ترکیب می کند.

شما همچنین می توانید یک آرایه ایجاد کنید از درایوهای SSD. با توجه به آزمایش 3DNews، چنین ترکیبی افزایش قابل توجهی ایجاد نمی کند. بهتر است یک درایو با رابط PCI یا eSATA کارآمدتر خریداری کنید

آرایه Raid: نحوه ایجاد

با اتصال از طریق یک کنترلر RAID ویژه ایجاد می شود. در حال حاضر 3 نوع کنترل کننده وجود دارد:

1. نرم افزار - یک آرایه توسط نرم افزار شبیه سازی می شود، تمام محاسبات توسط CPU انجام می شود.
2. یکپارچه - عمدتاً در مادربردها رایج است (نه بخش سرور). یک تراشه کوچک روی تشک. هیئت مدیره مسئول شبیه سازی آرایه، محاسبات از طریق CPU انجام می شود.
3. سخت افزار - یک کارت توسعه (برای رایانه های رومیزی)، معمولاً با رابط PCI، دارای حافظه و پردازنده محاسباتی خاص خود است.

آرایه RAID hdd: نحوه ساخت از 2 دیسک از طریق IRST

بازیابی اطلاعات

برخی از گزینه های بازیابی اطلاعات:

1. در صورت خرابی Raid 0 یا 5، ابزار RAID Reconstructor می تواند کمک کند، که اطلاعات درایو موجود را جمع آوری می کند و آن را به عنوان تصویری از آرایه گذشته در دستگاه یا رسانه دیگری بازنویسی می کند. اگر دیسک ها کار می کنند و خطا نرم افزاری باشد، این گزینه کمک خواهد کرد.
2. برای سیستم های لینوکس، از بازیابی mdadm (یک ابزار برای مدیریت آرایه های حمله نرم افزاری) استفاده کنید.
3. بازیابی سخت افزار باید از طریق سرویس های تخصصی انجام شود، زیرا بدون اطلاع از روش های کار کنترلر، می توانید تمام داده ها را از دست بدهید و بازگرداندن آنها بسیار دشوار یا حتی غیرممکن خواهد بود.

هنگام ایجاد Raid در رایانه، نکات ظریف زیادی وجود دارد که باید در نظر بگیرید. اساساً بیشتر گزینه‌ها در بخش سرور استفاده می‌شوند، جایی که ثبات و امنیت داده مهم و ضروری است. در صورت داشتن سوال یا موارد اضافی می توانید در نظرات مطرح کنید.

روز خوبی داشته باشی!

با سلام خدمت همه خوانندگان عزیز سایت وبلاگ. من فکر می کنم بسیاری از شما حداقل یک بار با چنین عبارت جالبی در اینترنت روبرو شدید - "آرایه RAID". معنای آن چیست و چرا ممکن است یک کاربر معمولی به آن نیاز داشته باشد، این چیزی است که امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد. این یک واقعیت شناخته شده است که کندترین جزء در رایانه شخصی است و نسبت به پردازنده و.

برای جبران کندی «فطری» در جایی که اصلاً در جای خود نیست (ما در درجه اول در مورد سرورها و رایانه های شخصی با کارایی بالا صحبت می کنیم)، آنها ایده استفاده از به اصطلاح آرایه دیسک RAID را مطرح کردند. نوعی "بسته" از چندین هارد دیسک یکسان که به صورت موازی کار می کنند. این راه حل به شما امکان می دهد سرعت کار را به میزان قابل توجهی افزایش دهید، همراه با قابلیت اطمینان.

اول از همه، یک آرایه RAID به شما اجازه می دهد تا با ترکیب چندین هارد دیسک در یک عنصر منطقی، تحمل خطای بالایی را برای هارد دیسک های رایانه خود (HDD) فراهم کنید. بر این اساس برای پیاده سازی این فناوری به حداقل دو هارد دیسک نیاز خواهید داشت. علاوه بر این، RAID بسیار راحت است، زیرا تمام اطلاعاتی که قبلاً باید در منابع پشتیبان (، هارد دیسک های خارجی) کپی می شد، اکنون می تواند "همانطور که هست" باقی بماند، زیرا خطر از دست دادن کامل آن حداقل است و به صفر می رسد. اما نه همیشه، در مورد این کمی پایین تر.

RAID چیزی شبیه به این ترجمه می کند: مجموعه ای امن از دیسک های کم هزینه. این نام از زمانی می آید که هارد دیسک های بزرگ بسیار گران بودند و مونتاژ یک آرایه مشترک از دیسک های کوچکتر ارزان تر بود. ماهیت از آن زمان تاکنون تغییر نکرده است، به طور کلی، مانند نام، فقط اکنون می توانید فقط یک ذخیره سازی غول پیکر از چندین هارد دیسک بزرگ ایجاد کنید یا یک دیسک را کپی کنید. و همچنین می توانید هر دو عملکرد را ترکیب کنید و از این طریق مزایای یکی و دوم را به دست آورید.

همه این آرایه ها تحت شماره خود هستند، به احتمال زیاد شما در مورد آنها شنیده اید - حمله 0، 1...10، یعنی آرایه های سطوح مختلف.

انواع RAID

Speed ​​Raid 0

Raid 0 ربطی به قابلیت اطمینان ندارد، زیرا فقط سرعت را افزایش می دهد. شما به حداقل 2 هارد دیسک نیاز دارید و در این صورت داده ها "کات" و همزمان روی هر دو دیسک نوشته می شوند. یعنی حجم کامل این دیسک ها در دسترس شما خواهد بود و از نظر تئوری این بدان معناست که سرعت خواندن / نوشتن 2 برابر بیشتر می شود.

اما، بیایید تصور کنیم که یکی از این دیسک ها از کار افتاده است - در این مورد، از دست دادن تمام داده های شما اجتناب ناپذیر است. به عبارت دیگر، برای اینکه بتوانید بعداً اطلاعات را بازیابی کنید، باید به طور منظم نسخه پشتیبان تهیه کنید. معمولاً از 2 تا 4 دیسک در اینجا استفاده می شود.

Raid 1 یا "Mirror"

هیچ کاهشی در قابلیت اطمینان وجود ندارد. شما فضای دیسک و عملکرد فقط یک هارد دیسک را دریافت می کنید، اما دو برابر قابلیت اطمینان دارید. یک دیسک خراب می شود - اطلاعات در دیگری ذخیره می شود.

آرایه سطح RAID 1 روی سرعت تأثیر نمی گذارد ، اما حجم فقط نیمی از کل فضای دیسک در اختیار شما است ، که اتفاقاً در حمله 1 می تواند 2 ، 4 و غیره باشد ، یعنی یک عدد زوج. . به طور کلی، "ترفند" اصلی حمله سطح اول قابلیت اطمینان است.

Raid 10

بهترین های گونه های قبلی را ترکیب می کند. من پیشنهاد می کنم که از هم جدا شود - چگونه در مثال چهار هارد دیسک کار می کند. بنابراین، اطلاعات به صورت موازی روی دو دیسک نوشته می شود و این داده ها روی دو دیسک دیگر کپی می شوند.

در نتیجه - افزایش سرعت دسترسی 2 برابر، بلکه حجم تنها دو مورد از چهار دیسک موجود در آرایه. اما اگر هر دو دیسک از کار بیفتد، هیچ اطلاعاتی از دست نخواهد رفت.

حمله 5

این نوع آرایه از نظر هدف بسیار شبیه به RAID 1 است، فقط اکنون حداقل به 3 دیسک نیاز دارید که یکی از آنها اطلاعات لازم برای بازیابی را ذخیره می کند. به عنوان مثال، اگر در چنین آرایه ای 6 هارد دیسک وجود داشته باشد، تنها 5 عدد از آنها برای ضبط اطلاعات استفاده می شود.

با توجه به اینکه داده ها به طور همزمان روی چندین هارد دیسک نوشته می شوند، سرعت خواندن بالاست که برای ذخیره حجم زیادی از داده ها در آنجا عالی است. اما، بدون یک کنترلر حمله گران قیمت، سرعت بسیار بالا نخواهد بود. خدا نکند یکی از دیسک ها خراب شود - بازیابی اطلاعات زمان زیادی می برد.

حمله 6

این آرایه می تواند از خرابی دو هارد دیسک به طور همزمان جان سالم به در ببرد. این بدان معنی است که برای ایجاد چنین آرایه ای، با وجود اینکه سرعت نوشتن حتی کمتر از RAID 5 خواهد بود، حداقل به چهار دیسک نیاز دارید.

لطفاً توجه داشته باشید که بدون یک کنترلر حمله تولیدی، چنین آرایه ای (6) بعید است که مونتاژ شود. اگر فقط 4 هارد دارید، بهتر است RAID 1 بسازید.

نحوه ایجاد و پیکربندی آرایه RAID

کنترلر RAID

با اتصال چند هارد دیسک به مادربرد کامپیوتری که از این فناوری پشتیبانی می کند، می توان یک آرایه حمله ایجاد کرد. این بدان معنی است که چنین مادربردی دارای یک کنترلر یکپارچه است که معمولاً در . اما، کنترل کننده می تواند خارجی نیز باشد، که از طریق یک کانکتور PCI یا PCI-E متصل می شود. هر کنترل کننده، به عنوان یک قاعده، نرم افزار پیکربندی خاص خود را دارد.

Raid را می توان هم در سطح سخت افزار و هم در سطح نرم افزار سازماندهی کرد، گزینه دوم رایج ترین در بین رایانه های شخصی خانگی است. کاربران از کنترلر تعبیه شده در مادربرد برای قابلیت اطمینان ضعیف خوششان نمی آید. علاوه بر این، در صورت آسیب دیدن مادربرد، بازیابی اطلاعات بسیار مشکل ساز خواهد شد. در سطح نرم افزار نقش یک کنترلر را ایفا می کند که در این صورت به راحتی می توان آرایه Raid خود را به کامپیوتر دیگری منتقل کرد.

سخت افزار

چگونه یک آرایه RAID بسازیم؟ برای این شما نیاز دارید:

1. با پشتیبانی Raid به جایی برسید (در صورت RAID سخت افزاری).
2. حداقل دو هارد دیسک مشابه بخرید. بهتر است نه تنها از نظر مشخصات، بلکه از همان سازنده و مدل یکسان باشند و به حصیر متصل شوند. پرداخت با یکی .
3. تمام داده ها را از HDD خود به رسانه های دیگر منتقل کنید، در غیر این صورت در طی فرآیند ایجاد Raid از بین می روند.
4. علاوه بر این، در BIOS، شما باید پشتیبانی RAID را فعال کنید، چگونه این کار را در مورد رایانه خود انجام دهید - نمی توانم به شما بگویم، زیرا بایوس همه افراد متفاوت است. معمولاً این گزینه چیزی شبیه به این نامیده می شود: "SATA Configuration یا Configure SATA as RAID".
5. سپس رایانه شخصی خود را مجدداً راه اندازی کنید و جدولی با تنظیمات حمله دقیق تر ظاهر می شود. ممکن است مجبور شوید کلیدهای ترکیبی "ctrl+i" را در طول روش "POST" فشار دهید تا این جدول ظاهر شود. برای کسانی که یک کنترلر خارجی دارند، به احتمال زیاد فشار دادن "F2" ضروری است. در خود جدول، روی "Create Massive" کلیک کنید و سطح آرایه مورد نیاز را انتخاب کنید.

پس از ایجاد یک آرایه حمله در BIOS، باید به "مدیریت دیسک" در OS-10 بروید و ناحیه تخصیص نشده را قالب بندی کنید - این آرایه ما است.

برنامه

برای ایجاد یک RAID نرم افزاری، نیازی به فعال یا غیرفعال کردن چیزی در بایوس ندارید. در واقع، برای حمله حتی نیازی به پشتیبانی مادربرد ندارید. همانطور که در بالا ذکر شد، این فناوری با استفاده از پردازنده مرکزی رایانه شخصی و ابزار خود ویندوز پیاده سازی می شود. بله، شما حتی نیازی به نصب نرم افزار شخص ثالث ندارید. درست است، به این ترتیب شما فقط می توانید یک RAID از نوع اول ایجاد کنید، که یک "آینه" است.

روی "کامپیوتر من" - مورد "مدیریت" - "مدیریت دیسک" راست کلیک کنید. سپس بر روی هر یک از هارد دیسک های در نظر گرفته شده برای raid (disk1 یا disk2) کلیک کرده و "Create Mirrored Volume" را انتخاب می کنیم. در پنجره بعدی دیسکی را که آینه یک هارد دیسک دیگر خواهد بود انتخاب کنید، سپس یک حرف اختصاص دهید و پارتیشن نهایی را فرمت کنید.

در این ابزار، حجم های آینه ای به صورت یک رنگ (قرمز) برجسته شده و با یک حرف مشخص می شوند. در این صورت فایل ها در هر دو جلد یک بار تا یک جلد و همان فایل در جلد دوم کپی می شود. قابل توجه است که در پنجره "کامپیوتر من" آرایه ما به صورت یک بخش نمایش داده می شود ، بخش دوم پنهان است تا چشم ها را "آزار" ندهد زیرا همان فایل های تکراری در آنجا قرار دارد.

اگر هارد دیسک خراب شود، خطای Failed Redundancy ظاهر می شود، در حالی که همه چیز در پارتیشن دوم دست نخورده باقی می ماند.

بیایید خلاصه کنیم

RAID 5 برای طیف محدودی از وظایف مورد نیاز است، زمانی که تعداد بسیار بیشتر (از 4 دیسک) از هارد دیسک در آرایه های بزرگ جمع آوری شده است. برای اکثر کاربران، Raid 1 بهترین گزینه است.به عنوان مثال، اگر چهار دیسک با ظرفیت هر کدام 3 ترابایت وجود دارد - در RAID 1، 6 ترابایت فضا در دسترس است. RAID 5 در این مورد فضای بیشتری را به شما می دهد، با این حال، سرعت دسترسی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. RAID 6 به همه همان 6 ترابایت می دهد، اما حتی سرعت دسترسی کمتری دارد و حتی به یک کنترلر گران قیمت از شما نیاز دارد.

بیایید دیسک های RAID بیشتری اضافه کنیم و خواهید دید که چگونه اوضاع تغییر می کند. برای مثال، هشت دیسک با همان ظرفیت (3 ترابایت) را در نظر بگیرید. در RAID 1 فقط 12 ترابایت فضا برای نوشتن در دسترس خواهد بود، نیمی از حجم بسته می شود! RAID 5 در این مثال 21 ترابایت فضای دیسک را ارائه می دهد + دریافت اطلاعات از هر هارد دیسک آسیب دیده امکان پذیر خواهد بود. RAID 6 18 ترابایت می دهد و داده ها را می توان از هر دو دیسک به دست آورد.

به طور کلی، RAID ارزان نیست، اما شخصا دوست دارم یک RAID سطح 1 از دیسک های 3 ترابایتی در اختیار داشته باشم. روش‌های پیچیده‌تری نیز وجود دارد، مانند RAID 6 0، یا "حمله از آرایه‌های حمله"، اما این با تعداد زیادی هارد، حداقل 8، 16 یا 30 منطقی است - باید اعتراف کنید، این در حال حاضر بسیار فراتر از محدوده است. استفاده معمولی "خانگی" است و در تقاضا بیشتر در سرورها استفاده می شود.

چیزی شبیه به این، نظر بگذارید، سایت را نشانه گذاری کنید (برای راحتی)، چیزهای جالب و مفید دیگری وجود خواهد داشت و به زودی شما را در صفحات وبلاگ می بینیم!

تمام مادربردهای مدرن مجهز به یک کنترلر RAID یکپارچه هستند و مدل های برتر حتی چندین کنترلر RAID یکپارچه دارند. اینکه چه مقدار کنترلرهای RAID یکپارچه مورد تقاضای کاربران خانگی است، یک سوال جداگانه است. در هر صورت، یک مادربرد مدرن توانایی ایجاد یک آرایه RAID از چندین دیسک را در اختیار کاربر قرار می دهد. با این حال، هر کاربر خانگی نمی داند که چگونه یک آرایه RAID ایجاد کند، چه سطح آرایه ای را انتخاب کند، و به طور کلی ایده ضعیفی در مورد مزایا و معایب استفاده از آرایه های RAID دارد.
در این مقاله، ما یک راهنمای سریع برای ایجاد آرایه‌های RAID در رایانه‌های شخصی خانگی به شما ارائه می‌کنیم و از یک مثال خاص استفاده می‌کنیم تا به شما نشان دهیم چگونه می‌توانید عملکرد یک آرایه RAID را خودتان آزمایش کنید.

تاریخچه خلقت

اصطلاح "آرایه RAID" اولین بار در سال 1987 ظاهر شد، زمانی که محققان آمریکایی پترسون، گیبسون و کاتز از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، در مقاله خود "موردی برای آرایه های اضافی از دیسک های ارزان قیمت، RAID") توضیح دادند که چگونه به این ترتیب، شما می تواند چندین هارد ارزان قیمت را در یک دستگاه منطقی واحد ترکیب کند تا نتیجه آن افزایش ظرفیت و سرعت سیستم باشد و خرابی درایوهای جداگانه منجر به خرابی کل سیستم نشود.

بیش از 20 سال از انتشار این مقاله می گذرد، اما فناوری ساخت آرایه های RAID امروزه ارتباط خود را از دست نداده است. تنها چیزی که از آن زمان تغییر کرده است رمزگشایی مخفف RAID است. واقعیت این است که در ابتدا آرایه های RAID به هیچ وجه روی دیسک های ارزان ساخته نمی شدند، بنابراین کلمه Inexpensive (ارزان) به Independent (مستقل) تغییر یافت که درست تر بود.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

بنابراین، RAID یک آرایه اضافی از دیسک های مستقل (Redundant Arrays of Independent Discs) است که وظیفه ارائه تحمل خطا و بهبود عملکرد را بر عهده دارد. تحمل خطا از طریق افزونگی به دست می آید. یعنی بخشی از ظرفیت فضای دیسک برای اهداف خدماتی اختصاص داده می شود و برای کاربر غیرقابل دسترس می شود.

افزایش کارایی زیرسیستم دیسک با عملکرد همزمان چند دیسک تامین می شود و از این نظر هر چه تعداد دیسک های موجود در آرایه (تا حد معینی) بیشتر باشد، بهتر است.

درایوهای موجود در یک آرایه را می توان با استفاده از دسترسی موازی یا مستقل به اشتراک گذاشت. با دسترسی موازی، فضای دیسک به بلوک (راه راه) برای ضبط داده ها تقسیم می شود. به طور مشابه، اطلاعاتی که باید روی دیسک نوشته شوند به همان بلوک ها تقسیم می شوند. هنگام نوشتن، بلوک های جداگانه روی دیسک های مختلف نوشته می شوند و چندین بلوک به طور همزمان روی دیسک های مختلف نوشته می شوند که منجر به افزایش عملکرد در عملیات نوشتن می شود. همچنین اطلاعات لازم در بلوک های جداگانه به طور همزمان از چندین دیسک خوانده می شود که به رشد عملکرد متناسب با تعداد دیسک های موجود در آرایه نیز کمک می کند.

لازم به ذکر است که مدل دسترسی موازی تنها در شرایطی اجرا می شود که اندازه درخواست نوشتن داده بزرگتر از اندازه خود بلوک باشد. در غیر این صورت، نوشتن چندین بلوک به صورت موازی عملا غیرممکن است. حالتی را تصور کنید که اندازه یک بلوک 8 کیلوبایت و اندازه درخواست نوشتن داده 64 کیلوبایت باشد. در این حالت، اطلاعات منبع به هشت بلوک 8 کیلوبایتی بریده می شود. اگر آرایه ای از چهار دیسک وجود داشته باشد، می توان همزمان چهار بلوک یا 32 کیلوبایت را نوشت. بدیهی است که در این مثال سرعت نوشتن و خواندن چهار برابر بیشتر از هنگام استفاده از یک دیسک خواهد بود. این فقط برای یک موقعیت ایده آل صادق است، با این حال، اندازه درخواست همیشه مضربی از اندازه بلوک و تعداد دیسک های موجود در آرایه نیست.

اگر اندازه داده های ثبت شده کمتر از اندازه بلوک باشد، یک مدل اساسا متفاوت پیاده سازی می شود - دسترسی مستقل. علاوه بر این، این مدل همچنین می تواند زمانی استفاده شود که اندازه داده های نوشته شده بزرگتر از اندازه یک بلوک باشد. با دسترسی مستقل، تمام داده های یک درخواست خاص در یک دیسک جداگانه نوشته می شود، یعنی وضعیت کار با یک دیسک منفرد یکسان است. مزیت مدل دسترسی مستقل این است که اگر چندین درخواست نوشتن (خواندن) به طور همزمان وارد شوند، همه آنها به طور مستقل از یکدیگر روی دیسک های جداگانه اجرا می شوند. این وضعیت، به عنوان مثال، برای سرورها معمول است.

مطابق با انواع مختلف دسترسی، انواع مختلفی از آرایه های RAID وجود دارد که معمولاً با سطوح RAID مشخص می شوند. علاوه بر نوع دسترسی، سطوح RAID در نحوه قرار دادن و شکل گیری اطلاعات اضافی متفاوت است. اطلاعات اضافی را می توان روی یک دیسک اختصاصی قرار داد یا در تمام دیسک ها توزیع کرد. راه های زیادی برای تولید این اطلاعات وجود دارد. ساده ترین آنها کپی کردن کامل (100 درصد افزونگی) یا آینه سازی است. علاوه بر این، از کدهای تصحیح خطا و همچنین محاسبه برابری استفاده می شود.

سطوح RAID

در حال حاضر چندین سطح RAID وجود دارد که می توان آنها را استاندارد در نظر گرفت، آنها RAID 0، RAID 1، RAID 2، RAID 3، RAID 4، RAID 5 و RAID 6 هستند.

ترکیبات مختلفی از سطوح RAID نیز استفاده می شود که به شما امکان می دهد مزایای آنها را ترکیب کنید. این معمولاً ترکیبی از نوعی لایه مقاوم در برابر خطا و سطح صفر است که برای بهبود عملکرد استفاده می‌شود (RAID 1+0، RAID 0+1، RAID 50).

توجه داشته باشید که تمام کنترل‌کننده‌های RAID مدرن از عملکرد JBOD (فقط یک بنچ از دیسک‌ها) پشتیبانی می‌کنند، که برای ایجاد آرایه‌ها در نظر گرفته نشده است - این قابلیت اتصال دیسک‌های جداگانه به کنترل‌کننده RAID را فراهم می‌کند.

لازم به ذکر است که کنترلرهای RAID یکپارچه شده بر روی مادربردهای رایانه های شخصی خانگی از تمام سطوح RAID پشتیبانی نمی کنند. کنترل‌کننده‌های RAID دو پورت فقط از سطوح 0 و 1 پشتیبانی می‌کنند، در حالی که کنترل‌کننده‌های RAID با تعداد پورت‌های زیادی (به عنوان مثال، کنترل‌کننده RAID 6 پورتی که در پل جنوبی چیپست ICH9R/ICH10R ادغام شده است) از سطوح 10 و 5 نیز پشتیبانی می‌کنند.

علاوه بر این، اگر در مورد مادربردهای مبتنی بر چیپ ست های اینتل صحبت کنیم، آنها تابع Intel Matrix RAID را نیز اجرا می کنند، که به شما امکان می دهد ماتریس های RAID چند سطحی را به طور همزمان روی چندین هارد دیسک ایجاد کنید و بخشی از فضای دیسک را برای هر کدام اختصاص دهید. از آنها

RAID 0

سطح RAID 0، به طور دقیق، یک آرایه اضافی نیست و بر این اساس، قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده را فراهم نمی کند. با این وجود، این سطح به طور فعال در مواردی که برای اطمینان از عملکرد بالای زیرسیستم دیسک ضروری است استفاده می شود. هنگام ایجاد یک آرایه سطح RAID 0، اطلاعات به بلوک ها تقسیم می شود (گاهی اوقات این بلوک ها نوار نامیده می شوند) که روی دیسک های جداگانه نوشته می شوند، یعنی سیستمی با دسترسی موازی ایجاد می شود (البته اگر اندازه بلوک اجازه دهد). ). RAID 0 با قابلیت ورودی/خروجی همزمان از چندین درایو، سریع ترین سرعت انتقال داده و کارآمدترین استفاده از فضای دیسک را فراهم می کند، زیرا برای ذخیره چک جمع ها فضایی لازم نیست. اجرای این سطح بسیار ساده است. RAID 0 عمدتاً در مناطقی استفاده می شود که انتقال سریع مقادیر زیادی داده مورد نیاز است.

RAID 1 (دیسک آینه ای)

RAID سطح 1 یک آرایه دو دیسک با 100 درصد افزونگی است. یعنی داده ها به سادگی کاملاً تکراری (آینه ای) می شوند که به همین دلیل سطح بسیار بالایی از قابلیت اطمینان (و همچنین هزینه) به دست می آید. توجه داشته باشید که اجرای لایه 1 نیازی به پارتیشن بندی قبلی دیسک ها و داده ها به بلوک ندارد. در ساده ترین حالت، دو درایو حاوی اطلاعات یکسان هستند و یک درایو منطقی هستند. هنگامی که یک دیسک از کار می افتد، یکی دیگر وظایف خود را انجام می دهد (که کاملاً برای کاربر شفاف است). بازیابی یک آرایه با کپی ساده انجام می شود. علاوه بر این، این سطح سرعت خواندن اطلاعات را دو برابر می کند، زیرا این عملیات را می توان به طور همزمان از دو دیسک انجام داد. چنین طرحی برای ذخیره سازی اطلاعات عمدتاً در مواردی استفاده می شود که قیمت امنیت داده ها بسیار بالاتر از هزینه پیاده سازی یک سیستم ذخیره سازی است.

RAID 5

RAID 5 یک آرایه دیسک تحمل‌پذیر خطا با ذخیره‌سازی جمع کنترلی توزیع‌شده است. هنگام نوشتن، جریان داده در سطح بایت به بلوک ها (نوارها) تقسیم می شود و به طور همزمان روی همه دیسک های آرایه به ترتیب چرخه ای نوشته می شود.

فرض کنید آرایه شامل nدیسک ها و اندازه نوار د. برای هر قسمت از n–1 stripes checksum محاسبه می شود پ.

راه راه d1ضبط شده بر روی دیسک اول، نوار d2- در دوم و غیره تا نوار d n–1، که به ( n-1) دیسک. بعدی در nدیسک رایت چک جمع p n، و این فرآیند به صورت دوره ای از اولین دیسکی که نوار روی آن نوشته شده است تکرار می شود d n.

فرآیند ضبط (n–1)نوارها و چک سام آنها به طور همزمان برای همه تولید می شود nدیسک ها

برای محاسبه جمع چک، یک عملیات XOR بیتی بر روی بلوک های داده در حال نوشتن استفاده می شود. بله، اگر وجود داشته باشد nدیسکهای سخت، د- بلوک داده (نوار)، سپس چک جمع با فرمول زیر محاسبه می شود:

p n = d 1 d2 ... d 1-1.

در صورت خرابی هر دیسک، داده‌های روی آن را می‌توان از داده‌های کنترل و از داده‌های باقی‌مانده روی دیسک‌های سالم بازیابی کرد.

به عنوان مثال، بلوک های چهار بیتی را در نظر بگیرید. فرض کنید فقط پنج دیسک برای ذخیره داده ها و نوشتن جمع های چک وجود دارد. اگر دنباله‌ای از بیت‌ها 1101 0011 1100 1011 وجود داشته باشد که به بلوک‌های چهار بیتی تقسیم شده‌اند، باید عملیات بیتی زیر برای محاسبه جمع کنترلی انجام شود:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

بنابراین، جمع چک نوشته شده در دیسک 5 1001 است.

اگر یکی از دیسک‌ها، مثلاً دیسک چهارم، از کار بیفتد، بلاک می‌شود d4= 1100 غیرقابل خواندن خواهد بود. با این حال، مقدار آن را می توان به راحتی از جمع کنترل و از مقادیر بلوک های باقی مانده با استفاده از همان عملیات XOR بازیابی کرد:

d4 = d1 d2d4ص 5 .

در مثال ما، دریافت می کنیم:

d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.

در مورد RAID 5، تمام دیسک های موجود در آرایه یک اندازه هستند، اما ظرفیت کل زیرسیستم دیسک موجود برای نوشتن دقیقاً یک دیسک کاهش می یابد. به عنوان مثال، اگر پنج دیسک 100 گیگابایت باشد، پس اندازه واقعی آرایه 400 گیگابایت است زیرا 100 گیگابایت برای اطلاعات برابری در نظر گرفته شده است.

RAID 5 را می توان بر روی سه یا چند هارد دیسک ساخته شد. با افزایش تعداد دیسک های سخت در یک آرایه، افزونگی کاهش می یابد.

RAID 5 دارای یک معماری دسترسی مستقل است که اجازه می دهد چندین خواندن یا نوشتن به طور همزمان انجام شود.

RAID 10

RAID 10 ترکیبی از سطوح 0 و 1 است. حداقل نیاز برای این سطح چهار درایو است. در یک آرایه RAID 10 از چهار درایو، آنها به صورت جفت در آرایه های سطح 0 ترکیب می شوند و هر دوی این آرایه ها به عنوان درایوهای منطقی در یک آرایه سطح 1 ترکیب می شوند. رویکرد دیگری نیز ممکن است: در ابتدا، دیسک ها در سطح آینه ای ترکیب می شوند. 1 آرایه، و سپس درایوهای منطقی بر اساس این آرایه ها - به یک آرایه سطح 0.

Intel Matrix RAID

آرایه های RAID در نظر گرفته شده در سطوح 5 و 1 به ندرت در خانه استفاده می شوند، که در درجه اول به دلیل هزینه بالای چنین راه حل هایی است. اغلب برای رایانه های شخصی خانگی، آرایه سطح 0 روی دو دیسک است که استفاده می شود. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، سطح RAID 0 امنیت ذخیره سازی را فراهم نمی کند، و بنابراین کاربران نهایی با یک انتخاب مواجه می شوند: ایجاد یک آرایه RAID سطح 0 سریع، اما نه قابل اعتماد، یا، دو برابر کردن هزینه فضای دیسک، - RAID-a. آرایه سطح 1 که قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده را فراهم می کند، اما افزایش عملکرد قابل توجهی را ارائه نمی دهد.

برای حل این مشکل دشوار، اینتل فناوری Intel Matrix Storage را توسعه داده است که مزایای آرایه های Tier 0 و Tier 1 را تنها در دو درایو فیزیکی ترکیب می کند. و به منظور تأکید بر اینکه در این مورد ما فقط در مورد یک آرایه RAID صحبت نمی کنیم، بلکه در مورد آرایه ای صحبت می کنیم که هر دو دیسک فیزیکی و منطقی را با هم ترکیب می کند، نام فناوری به جای کلمه «آرایه» از کلمه "matrix" استفاده می کند.

بنابراین، ماتریس RAID دو دیسکی مبتنی بر فناوری ذخیره‌سازی ماتریس اینتل چیست؟ ایده اصلی این است که اگر یک سیستم دارای چندین هارد دیسک و یک مادربرد با چیپست اینتل باشد که از فناوری Intel Matrix Storage پشتیبانی می کند، می توان فضای دیسک را به چند قسمت تقسیم کرد که هر کدام به عنوان یک آرایه RAID جداگانه عمل می کنند.

یک مثال ساده از یک آرایه RAID از دو دیسک 120 گیگابایتی را در نظر بگیرید. هر یک از دیسک ها را می توان به دو دیسک منطقی تقسیم کرد، به عنوان مثال، هر کدام 40 و 80 گیگابایت. در مرحله بعد، دو درایو منطقی هم اندازه (به عنوان مثال، هر کدام 40 گیگابایت) را می توان در یک ماتریس سطح 1 RAID و بقیه درایوهای منطقی را در یک ماتریس سطح RAID 0 ترکیب کرد.

اصولاً با استفاده از دو دیسک فیزیکی، می توان تنها یک یا دو ماتریس RAID سطح 0 ایجاد کرد، اما نمی توان تنها ماتریس های سطح 1 را به دست آورد. یعنی اگر سیستم فقط دو دیسک داشته باشد، فناوری Intel Matrix Storage به شما امکان می دهد انواع ماتریس های RAID زیر را ایجاد کنید:

• ماتریس یک سطح 0؛
• دو ماتریس سطح 0؛
• ماتریس سطح 0 و ماتریس سطح 1.

اگر سه هارد دیسک در سیستم نصب شده باشد، انواع ماتریس های RAID زیر را می توان ایجاد کرد:

• ماتریس یک سطح 0؛
• یک ماتریس سطح 5؛
• دو ماتریس سطح 0؛
• دو ماتریس سطح 5؛
• ماتریس سطح 0 و ماتریس سطح 5.

اگر چهار هارد دیسک در سیستم نصب شده باشد، علاوه بر این امکان ایجاد یک ماتریس RAID سطح 10 و همچنین ترکیبی از سطح 10 و سطح 0 یا 5 وجود دارد.

از تئوری تا عمل

اگر در مورد رایانه های خانگی صحبت می کنیم، محبوب ترین و محبوب ترین آنها آرایه های RAID سطوح 0 و 1 هستند. استفاده از آرایه های RAID از سه یا چند دیسک در رایانه های شخصی خانگی یک استثنا از این قاعده است. این امر به این دلیل است که از یک طرف هزینه آرایه های RAID متناسب با تعداد دیسک های درگیر در آن افزایش می یابد و از طرف دیگر برای رایانه های خانگی ظرفیت آرایه دیسک از اهمیت بالایی برخوردار است. ، و نه عملکرد و قابلیت اطمینان آن.

بنابراین در ادامه آرایه های RAID سطوح 0 و 1 را تنها بر اساس دو دیسک در نظر خواهیم گرفت. هدف از مطالعه ما مقایسه عملکرد و عملکرد آرایه‌های RAID 0 و 1 بر اساس چندین کنترلر RAID یکپارچه و همچنین بررسی وابستگی ویژگی‌های سرعت یک آرایه RAID به اندازه نوار خواهد بود.

واقعیت این است که اگرچه از نظر تئوری، هنگام استفاده از آرایه RAID 0، سرعت خواندن و نوشتن باید دو برابر شود، اما در عمل، افزایش ویژگی های سرعت بسیار کمتر است و برای کنترلرهای RAID مختلف متفاوت است. همین امر در مورد آرایه سطح 1 RAID نیز صادق است: علیرغم این واقعیت که در تئوری سرعت خواندن باید دو برابر شود، در عمل همه چیز چندان هموار نیست.

برای آزمایش مقایسه ای کنترلرهای RAID، از مادربرد گیگابایت GA-EX58A-UD7 استفاده کردیم. این برد مبتنی بر چیپست Intel X58 Express با پل جنوبی ICH10R است که دارای یک کنترلر شش پورت SATA II RAID است که از سطوح RAID 0، 1، 10 و 5 با عملکرد Intel Matrix RAID پشتیبانی می کند. علاوه بر این، کنترلر SATA2 RAID گیگابایت بر روی برد GA-EX58A-UD7 گیگابایت یکپارچه شده است که بر اساس آن دو پورت SATA II با قابلیت سازماندهی آرایه های RAID سطوح 0، 1 و JBOD پیاده سازی شده است.

برد GA-EX58A-UD7 همچنین دارای کنترلر Marvell 9128 SATA III است که بر اساس آن دو پورت SATA III با قابلیت سازماندهی آرایه های RAID سطوح 0، 1 و JBOD پیاده سازی شده است.

بنابراین، برد Gigabyte GA-EX58A-UD7 دارای سه کنترلر RAID مجزا است که بر اساس آنها می توانید آرایه های RAID سطوح 0 و 1 را ایجاد کرده و آنها را با یکدیگر مقایسه کنید. به یاد بیاورید که استاندارد SATA III با استاندارد SATA II سازگار است، بنابراین بر اساس کنترلر Marvell 9128 که از درایوهای SATA III پشتیبانی می کند، می توانید آرایه های RAID را با استفاده از درایوهای SATA II نیز ایجاد کنید.

پایه تست دارای پیکربندی زیر بود:

• پردازنده - Intel Core i7-965 Extreme Edition؛
• مادربرد - گیگابایت GA-EX58A-UD7؛
• نسخه BIOS - F2a؛
• هارد دیسک - دو درایو Western Digital WD1002FBYS، یک درایو Western Digital WD3200AAKS.
• کنترلرهای RAID یکپارچه:
• ICH10R،
• گیگابایت SATA2،
• Marvell 9128;
• حافظه - DDR3-1066؛
• اندازه حافظه - 3 گیگابایت (سه ماژول هر کدام 1024 مگابایت)؛
• حالت عملکرد حافظه - DDR3-1333، حالت عملکرد سه کانال؛
• کارت گرافیک - Gigabyte GeForce GTS295؛
• منبع تغذیه - تاگان 1300 وات.

تست تحت سیستم عامل Microsoft Windows 7 Ultimate (32 بیتی) انجام شد. سیستم عامل روی دیسک Western Digital WD3200AAKS نصب شده بود که به پورت کنترلر SATA II متصل به پل جنوبی ICH10R متصل بود. آرایه RAID روی دو دیسک WD1002FBYS با رابط SATA II مونتاژ شد.

برای اندازه گیری ویژگی های سرعت آرایه های RAID ایجاد شده، از ابزار IOmeter استفاده کردیم که یک استاندارد صنعتی برای اندازه گیری عملکرد سیستم های دیسک است.

ابزار IOmeter

از آنجایی که ما این مقاله را به عنوان نوعی راهنمای کاربر برای ایجاد و آزمایش آرایه های RAID در نظر گرفتیم، منطقی است که با توضیح ابزار IOmeter (Input / Output meter) شروع کنیم، که، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، یک نوع است. استاندارد صنعتی برای اندازه گیری عملکرد سیستم های دیسکی. این ابزار رایگان است و می توانید آن را از http://www.iometer.org دانلود کنید.

ابزار IOmeter یک تست مصنوعی است و به شما امکان می دهد با هارد دیسک هایی که به پارتیشن های منطقی پارتیشن بندی نشده اند کار کنید، بنابراین می توانید بدون توجه به ساختار فایل، درایوها را آزمایش کنید و تأثیر سیستم عامل را به صفر برسانید.

هنگام آزمایش، می توان یک مدل دسترسی خاص یا "الگو" ایجاد کرد که به شما امکان می دهد عملکرد عملیات خاصی را توسط هارد دیسک مشخص کنید. در صورت ایجاد یک مدل دسترسی خاص، مجاز به تغییر پارامترهای زیر است:

• اندازه درخواست انتقال داده؛
• توزیع تصادفی / متوالی (در درصد)؛
• توزیع عملیات خواندن/نوشتن (در درصد)؛
• تعداد عملیات I/O منفرد که به صورت موازی اجرا می شوند.

ابزار IOmeter نیازی به نصب بر روی رایانه ندارد و از دو بخش تشکیل شده است: خود IOmeter و Dynamo.

IOmeter بخش کنترلی برنامه با رابط کاربری گرافیکی است که به شما امکان می دهد تمام تنظیمات لازم را انجام دهید. Dynamo یک مولد بار است که رابط ندارد. هر بار که IOmeter.exe را اجرا می کنید، ژنراتور بار Dynamo.exe نیز به طور خودکار راه اندازی می شود.

برای شروع کار با برنامه IOmeter کافیست فایل IOmeter.exe را اجرا کنید. با این کار پنجره اصلی برنامه IOmeter باز می شود (شکل 1).

برنج. 1. پنجره اصلی برنامه IOmeter

لازم به ذکر است که ابزار IOmeter به شما امکان می دهد نه تنها سیستم های دیسک محلی (DAS)، بلکه درایوهای شبکه (NAS) را نیز آزمایش کنید. به عنوان مثال، می توان از آن برای آزمایش عملکرد زیرسیستم دیسک سرور (سرور فایل) با استفاده از چندین مشتری شبکه استفاده کرد. بنابراین، برخی از تب ها و ابزارهای موجود در پنجره ابزار IOmeter به طور خاص به تنظیمات شبکه برنامه اشاره دارند. واضح است که هنگام تست دیسک ها و آرایه های RAID نیازی به این ویژگی های برنامه نخواهیم داشت و بنابراین هدف همه تب ها و ابزارها را توضیح نمی دهیم.

بنابراین، هنگامی که برنامه IOmeter را شروع می کنید، ساختار درختی تمام ژنراتورهای بار در حال اجرا (نمونه های Dynamo) در سمت چپ پنجره اصلی (در پنجره Topology) نمایش داده می شود. هر نمونه مولد بار Dynamo در حال اجرا، مدیر نامیده می شود. علاوه بر این، برنامه IOmeter چند رشته ای است و هر رشته مجزا از یک نمونه ژنراتور بار Dynamo Worker نامیده می شود. تعداد Workers در حال اجرا همیشه با تعداد هسته های پردازشگر منطقی مطابقت دارد.

در مثال ما، تنها یک کامپیوتر با پردازنده چهار هسته‌ای وجود دارد که از فناوری Hyper-Threading پشتیبانی می‌کند، بنابراین تنها یک مدیر (یک نمونه از Dynamo) و هشت (به تعداد هسته‌های پردازشگر منطقی) Worker راه‌اندازی می‌شوند.

در واقع، برای تست دیسک های موجود در این پنجره، نیازی به تغییر یا اضافه کردن چیزی نیست.

اگر نام رایانه را در ساختار درختی نمونه های در حال اجرا Dynamo با ماوس برجسته کنید، سپس در پنجره هدفبرگه هدف دیسکتمام دیسک ها، آرایه های دیسک و سایر درایوها (از جمله درایوهای شبکه) نصب شده در رایانه نمایش داده می شوند. این ها درایوهایی هستند که برنامه IOmeter می تواند با آنها کار کند. رسانه ها را می توان به رنگ زرد یا آبی مشخص کرد. زرد نشان دهنده پارتیشن های رسانه های منطقی و آبی نشان دهنده دستگاه های فیزیکی بدون پارتیشن های منطقی ایجاد شده بر روی آنها است. ممکن است پارتیشن منطقی خط خورده باشد یا نباشد. واقعیت این است که برای اینکه برنامه با یک پارتیشن منطقی کار کند، ابتدا باید با ایجاد یک فایل خاص بر روی آن، به اندازه ظرفیت کل پارتیشن منطقی، آماده شود. اگر پارتیشن منطقی خط خورده باشد، به این معنی است که پارتیشن هنوز برای آزمایش آماده نشده است (در مرحله اول آزمایش به طور خودکار آماده می شود)، اما اگر پارتیشن خط زده نشده باشد، به این معنی است که یک فایل قبلاً روی پارتیشن منطقی ایجاد شده است و کاملاً آماده آزمایش است.

توجه داشته باشید که با وجود پشتیبانی از قابلیت کار با پارتیشن های منطقی، تست دیسک هایی که به پارتیشن های منطقی پارتیشن بندی نشده اند، بهینه است. شما می توانید یک پارتیشن منطقی یک دیسک را به سادگی حذف کنید - از طریق Snap-in مدیریت دیسک. برای دسترسی به آن کافیست روی نماد کلیک راست کنید. کامپیوتردر دسکتاپ و در منوی باز شده، مورد را انتخاب کنید مدیریت کنید. در پنجره باز شده مدیریت کامپیوتردر سمت چپ، را انتخاب کنید ذخیره سازی، و در آن - مدیریت دیسک. پس از آن، در سمت راست پنجره مدیریت کامپیوترتمام درایوهای متصل نمایش داده خواهد شد. با کلیک راست بر روی دیسک مورد نظر و انتخاب مورد از منوی باز شده حذف حجم...، می توانید یک پارتیشن منطقی را در یک دیسک فیزیکی حذف کنید. به یاد داشته باشید که وقتی یک پارتیشن منطقی را از دیسک حذف می کنید، تمام اطلاعات روی آن بدون امکان بازیابی حذف می شود.

به طور کلی، با استفاده از ابزار IOmeter، فقط می توانید دیسک های خالی یا آرایه های دیسک را آزمایش کنید. یعنی نمی توانید دیسک یا آرایه دیسکی را که سیستم عامل روی آن نصب شده است تست کنید.

بنابراین، به توضیحات ابزار IOmeter برگردیم. در پنجره هدفبرگه هدف دیسکشما باید دیسک (یا آرایه دیسک) را که آزمایش می شود انتخاب کنید. بعد، باید برگه را باز کنید مشخصات دسترسی(شکل 2)، که در آن امکان تعیین سناریوی آزمایش وجود خواهد داشت.

برنج. 2. به تب مشخصات ابزار IOmeter دسترسی پیدا کنید

در پنجره مشخصات دسترسی جهانیلیستی از اسکریپت های تست از پیش تعریف شده وجود دارد که می توان آنها را به مدیر دانلود اختصاص داد. با این حال، ما به این اسکریپت ها نیاز نخواهیم داشت، بنابراین می توان همه آنها را انتخاب و حذف کرد (یک دکمه برای این کار وجود دارد). حذف). پس از آن، بر روی دکمه کلیک کنید جدیدبرای ایجاد یک اسکریپت تست جدید در پنجره باز شده ویرایش مشخصات دسترسیشما می توانید سناریوی بوت دیسک یا RAID را تعریف کنید.

فرض کنید می خواهیم وابستگی سرعت خواندن و نوشتن متوالی (خطی) را به اندازه بلوک درخواست انتقال داده دریابیم. برای انجام این کار، باید دنباله‌ای از اسکریپت‌های بارگذاری را در حالت خواندن متوالی در اندازه‌های بلوک مختلف، و سپس دنباله‌ای از اسکریپت‌های بارگذاری را در حالت نوشتن متوالی در اندازه‌های بلوک مختلف تولید کنیم. به طور معمول، اندازه های بلوک به عنوان یک سری انتخاب می شوند که هر عضو آن دو برابر قبلی است و اولین عضو این سری 512 بایت است. یعنی اندازه بلوک ها به شرح زیر است: 512 بایت، 1، 2، 4، 8، 16، 32، 64، 128، 256، 512 کیلوبایت، 1 مگابایت. منطقی نیست که اندازه بلوک را برای عملیات های متوالی بزرگتر از 1 مگابایت کنیم، زیرا با چنین اندازه بلوک های داده بزرگ، سرعت عملیات متوالی تغییر نمی کند.

بنابراین، بیایید یک اسکریپت بارگیری متوالی برای یک بلوک 512 بایتی ایجاد کنیم.

در زمینه نامپنجره ویرایش مشخصات دسترسینام اسکریپت دانلود را وارد کنید. به عنوان مثال، Sequential_Read_512. بیشتر وارد میدان شد اندازه درخواست انتقالاندازه بلوک داده را روی 512 بایت تنظیم کنید. لغزنده درصد توزیع تصادفی / ترتیبی(نسبت درصدی بین عملیات ترتیبی و انتخابی) ما تمام مسیر را به سمت چپ تغییر می دهیم تا همه عملیات ما فقط ترتیبی باشد. خب، نوار لغزنده ، که درصد بین عملیات خواندن و نوشتن را مشخص می کند، ما تمام مسیر را به سمت راست تغییر می دهیم تا تمام عملیات ما فقط خواندنی باشد. گزینه های دیگر در پنجره ویرایش مشخصات دسترسینیازی به تغییر نیست (شکل 3).

برنج. 3. ویرایش پنجره مشخصات دسترسی برای ایجاد یک اسکریپت بارگیری متوالی خواندن
با اندازه بلوک داده 512 بایت

روی دکمه کلیک کنید خوبو اولین اسکریپتی که ایجاد کردیم در پنجره نمایش داده می شود مشخصات دسترسی جهانیبرگه مشخصات دسترسیابزارهای IOmeter

به همین ترتیب، شما باید برای بقیه بلوک‌های داده اسکریپت ایجاد کنید، اما برای آسان‌تر کردن کارتان، آسان‌تر است که هر بار با کلیک کردن روی دکمه، یک اسکریپت ایجاد نکنید. جدید، و با انتخاب آخرین اسکریپت ایجاد شده، دکمه را فشار دهید ویرایش کپی(ویرایش کپی). پس از آن، پنجره دوباره باز می شود. ویرایش مشخصات دسترسیبا تنظیمات آخرین اسکریپت تولید شده ما. در آن، فقط تغییر نام و اندازه بلوک کافی است. با انجام یک روش مشابه برای تمام اندازه های بلوک دیگر، می توانید شروع به تولید اسکریپت برای ضبط متوالی کنید، که دقیقاً به همان روش انجام می شود، با این تفاوت که نوار لغزنده درصد توزیع خواندن/نوشتن، که نسبت درصدی بین عملیات خواندن و نوشتن را مشخص می کند، باید تا آخر به سمت چپ منتقل شود.

به طور مشابه، می توانید اسکریپت هایی برای نوشتن و خواندن انتخابی ایجاد کنید.

پس از آماده شدن همه اسکریپت ها، باید به مدیر بوت اختصاص داده شوند، یعنی مشخص کنید با کدام اسکریپت ها کار می کند. دینامو.

برای انجام این کار، یک بار دیگر آن را در پنجره بررسی می کنیم توپولوژینام رایانه برجسته شده است (یعنی مدیر بار در رایانه شخصی محلی) و نه یک Worker جداگانه. این تضمین می کند که سناریوهای بار به طور همزمان به همه کارگران اختصاص داده می شود. بعدی در پنجره مشخصات دسترسی جهانیتمام سناریوهای بارگذاری که ایجاد کردیم را انتخاب کرده و دکمه را فشار دهید اضافه کردن. تمام سناریوهای بارگذاری انتخاب شده به پنجره اضافه خواهند شد (شکل 4).

برنج. 4. تخصیص سناریوهای بار ایجاد شده به مدیر بار

پس از آن، باید به برگه بروید تنظیم تست(شکل 5)، که در آن می توانید زمان اجرا را برای هر اسکریپتی که ایجاد کردیم تنظیم کنید. برای این، گروه زمان اجرازمان اجرای سناریوی بارگذاری را تنظیم کنید. برای تنظیم زمان برابر با 3 دقیقه کافی است.

برنج. 5. تنظیم زمان اجرای سناریوی بار

علاوه بر این، در زمینه شرح تستشما باید نام کل آزمون را مشخص کنید. در اصل، این تب تنظیمات زیادی دارد، اما برای وظایف ما نیازی به آنها نیست.

پس از انجام تمام تنظیمات لازم، توصیه می شود با کلیک بر روی دکمه ای که تصویر فلاپی دیسک در نوار ابزار وجود دارد، تست ایجاد شده را ذخیره کنید. تست با پسوند *.icf ذخیره می شود. پس از آن، با اجرای نه فایل IOmeter.exe، بلکه فایل ذخیره شده با پسوند *.icf، می توانید از اسکریپت بارگذاری ایجاد شده استفاده کنید.

اکنون می توانید مستقیماً با کلیک بر روی دکمه با تصویر پرچم به آزمایش ادامه دهید. از شما خواسته می شود که فایل نتایج آزمون را نام ببرید و مکان آن را انتخاب کنید. نتایج آزمون در یک فایل CSV ذخیره می‌شود، سپس به راحتی به اکسل صادر می‌شود و با تنظیم فیلتر در ستون اول، داده‌های مورد نظر را با نتایج آزمون انتخاب می‌کنید.

در طول آزمایش، نتایج متوسطی را می توان روی زبانه مشاهده کرد نمایش نتیجه، و می توانید تعیین کنید که آنها به کدام سناریوی بار تعلق دارند مشخصات دسترسی. در پنجره مشخصات دسترسی اختصاص داده شدهاسکریپت در حال اجرا با رنگ سبز، اسکریپت های تکمیل شده با رنگ قرمز و اسکریپت هایی که هنوز اجرا نشده اند با رنگ آبی نشان داده می شود.

بنابراین، ما تکنیک‌های اساسی کار با ابزار IOmeter را پوشش داده‌ایم که برای آزمایش دیسک‌ها یا آرایه‌های RAID لازم است. توجه داشته باشید که ما در مورد تمام ویژگی های ابزار IOmeter صحبت نکرده ایم، اما توضیح همه ویژگی های آن خارج از حوصله این مقاله است.

ایجاد یک آرایه RAID بر اساس کنترلر SATA2 گیگابایت

بنابراین، ما شروع به ایجاد یک آرایه RAID دو دیسکی با استفاده از کنترلر RAID SATA2 گیگابایت می کنیم که روی برد یکپارچه شده است. البته خود گیگابایت تراشه تولید نمی کند و به همین دلیل یک تراشه برچسب گذاری شده از یک شرکت دیگر در زیر تراشه SATA2 گیگابایت پنهان شده است. همانطور که از فایل INF درایور می بینید، این یک کنترلر سری JMicron JMB36x است.

دسترسی به منوی تنظیمات کنترلر در مرحله بوت سیستم امکان پذیر است، که برای آن باید کلید ترکیبی Ctrl + G را فشار دهید، زمانی که کتیبه مربوطه روی صفحه ظاهر می شود. طبیعتا ابتدا در تنظیمات BIOS باید حالت عملکرد دو پورت SATA مربوط به کنترلر SATA2 گیگابایت را به عنوان RAID تعریف کنید (در غیر این صورت دسترسی به منوی پیکربندی آرایه RAID غیرممکن خواهد بود).

منوی تنظیم SATA2 RAID Controller گیگابایت بسیار ساده است. همانطور که قبلاً اشاره کردیم، کنترلر دو پورت است و به شما امکان می دهد آرایه های RAID سطح 0 یا 1 ایجاد کنید. از طریق منوی تنظیمات کنترلر، می توانید یک آرایه RAID را حذف یا ایجاد کنید. هنگام ایجاد یک آرایه RAID، می توان نام آن را مشخص کرد، سطح آرایه (0 یا 1) را انتخاب کرد، اندازه نوار را برای RAID 0 (128، 84، 32، 16، 8 یا 4K) تعیین کرد و همچنین اندازه را تعیین کرد. از آرایه

پس از ایجاد یک آرایه، هیچ تغییری در آن امکان پذیر نیست. یعنی نمی توانید بعداً برای آرایه ایجاد شده، به عنوان مثال، سطح یا اندازه نوار آن را تغییر دهید. برای انجام این کار، ابتدا باید آرایه را حذف کنید (با از دست دادن اطلاعات)، و سپس دوباره آن را ایجاد کنید. در واقع، این تنها مختص کنترلر SATA2 گیگابایت نیست. عدم امکان تغییر پارامترهای آرایه های RAID ایجاد شده یکی از ویژگی های همه کنترل کننده ها است که از اصل اجرای آرایه RAID ناشی می شود.

هنگامی که یک آرایه مبتنی بر کنترلر SATA2 گیگابایت ایجاد شد، اطلاعات فعلی مربوط به آن را می توان با استفاده از ابزار RAID Configurer گیگابایت که به طور خودکار با درایور نصب می شود، مشاهده کرد.

ایجاد یک آرایه RAID بر اساس کنترلر Marvell 9128

پیکربندی کنترلر RAID Marvell 9128 تنها از طریق تنظیمات بایوس برد گیگابایت GA-EX58A-UD7 امکان پذیر است. به طور کلی باید گفت که منوی پیکربندی کنترلر Marvell 9128 تا حدودی خام است و می تواند کاربران بی تجربه را گمراه کند. با این حال، کمی بعد در مورد این نقص های جزئی صحبت خواهیم کرد، اما فعلاً عملکرد اصلی کنترلر Marvell 9128 را در نظر خواهیم گرفت.

بنابراین، اگرچه این کنترلر از درایوهای SATA III پشتیبانی می کند، اما با درایوهای SATA II نیز سازگاری کامل دارد.

کنترلر Marvell 9128 به شما امکان می دهد یک آرایه RAID از سطوح 0 و 1 را بر اساس دو دیسک ایجاد کنید. برای یک آرایه سطح 0 می توانید اندازه نوار 32 یا 64 کیلوبایت را تعیین کنید و همچنین می توانید نام آرایه را مشخص کنید. علاوه بر این، گزینه ای مانند Gigabyte Rounding وجود دارد که نیاز به توضیح دارد. با وجود نام، مطابق با نام سازنده، عملکرد گرد کردن گیگابایت هیچ ارتباطی با آن ندارد. علاوه بر این، هیچ ارتباطی با یک آرایه سطح RAID 0 ندارد، اگرچه می توان آن را در تنظیمات کنترلر به طور خاص برای آرایه ای از این سطح تعریف کرد. در واقع، این اولین مورد از کاستی‌های پیکربندی کنترلر Marvell 9128 است که به آن اشاره کردیم. ویژگی Gigabyte Rounding فقط برای RAID سطح 1 تعریف شده است. این ویژگی به شما امکان می دهد از دو درایو (به عنوان مثال، سازنده های مختلف یا مدل های مختلف) با ظرفیت های کمی متفاوت برای ایجاد یک آرایه RAID سطح 1 استفاده کنید. عملکرد Gigabyte Rounding فقط تفاوت در اندازه دو دیسک مورد استفاده برای ایجاد یک آرایه RAID سطح 1 را تعیین می کند. در کنترلر Marvell 9128، عملکرد Gigabyte Rounding به شما این امکان را می دهد که تفاوت اندازه دیسک را روی 1 یا 10 گیگابایت تنظیم کنید.

یکی دیگر از اشکالات پیکربندی کنترلر Marvell 9128 این است که هنگام ایجاد یک آرایه سطح 1 RAID، کاربر می تواند اندازه نوار (32 یا 64 کیلوبایت) را انتخاب کند. با این حال، مفهوم نوار به هیچ وجه برای آرایه سطح 1 RAID تعریف نشده است.

ایجاد یک آرایه RAID بر اساس کنترلر یکپارچه در ICH10R

کنترلر RAID که در پل جنوبی ICH10R ادغام شده است رایج ترین آن است. همانطور که قبلا ذکر شد، این کنترلر RAID 6 پورت است و نه تنها از ایجاد آرایه های RAID 0 و RAID 1، بلکه از RAID 5 و RAID 10 نیز پشتیبانی می کند.

دسترسی به منوی تنظیمات کنترلر در مرحله بوت سیستم امکان پذیر است، که برای آن باید کلید ترکیبی Ctrl + I را فشار دهید، زمانی که کتیبه مربوطه روی صفحه ظاهر می شود. طبیعتا ابتدا باید در تنظیمات BIOS حالت عملکرد این کنترلر را به صورت RAID تعریف کنید (در غیر این صورت دسترسی به منوی پیکربندی آرایه RAID غیرممکن خواهد بود).

منوی تنظیم کنترلر RAID بسیار ساده است. از طریق منوی تنظیمات کنترلر، می توانید یک آرایه RAID را حذف یا ایجاد کنید. هنگام ایجاد یک آرایه RAID، می توانید نام آن را مشخص کنید، سطح آرایه (0، 1، 5 یا 10) را انتخاب کنید، اندازه نوار را برای RAID 0 (128، 84، 32، 16، 8، یا 4K) تنظیم کنید. اندازه آرایه را تعریف کنید

مقایسه عملکرد RAID

برای آزمایش آرایه های RAID با استفاده از ابزار IOmeter، سناریوهای خواندن متوالی، نوشتن متوالی، خواندن انتخابی و بارگذاری انتخابی را ایجاد کردیم. اندازه بلوک های داده در هر سناریوی بارگذاری به ترتیب زیر بود: 512 بایت، 1، 2، 4، 8، 16، 32، 64، 128، 256، 512 کیلوبایت، 1 مگابایت.

روی هر یک از کنترل‌کننده‌های RAID، یک آرایه RAID 0 با تمام اندازه‌های نوار مجاز و یک آرایه RAID 1 ایجاد شد، علاوه بر این، برای اینکه بتوانیم عملکرد به‌دست‌آمده از آرایه RAID را ارزیابی کنیم، یک دیسک را نیز آزمایش کردیم. روی هر یک از کنترلرهای RAID

بنابراین، بیایید به نتایج آزمایش خود بپردازیم.

کنترلر SATA2 گیگابایت

قبل از هر چیز، اجازه دهید به نتایج آزمایش آرایه های RAID بر اساس کنترلر SATA2 گیگابایت نگاه کنیم (شکل 6-13). به طور کلی، کنترلر به معنای واقعی کلمه مرموز بود و عملکرد آن به سادگی ناامید کننده بود.

با نگاهی به عملکرد یک درایو (بدون RAID)، حداکثر سرعت خواندن متوالی 102 مگابایت بر ثانیه و حداکثر سرعت نوشتن متوالی 107 مگابایت بر ثانیه است.

هنگام ایجاد یک آرایه RAID 0 با اندازه نوار 128 کیلوبایت، حداکثر سرعت خواندن و نوشتن متوالی به 125 مگابایت در ثانیه افزایش می یابد، یعنی حدود 22٪ افزایش می یابد.

با اندازه نوار 64، 32 یا 16 کیلوبایت، حداکثر سرعت خواندن متوالی 130 مگابایت بر ثانیه و حداکثر سرعت نوشتن ترتیبی 141 مگابایت بر ثانیه است. یعنی با اندازه های نوار مشخص شده، حداکثر سرعت خواندن متوالی 27٪ و حداکثر سرعت نوشتن متوالی - 31٪ افزایش می یابد.

در واقع، این برای یک آرایه سطح 0 کافی نیست و من دوست دارم حداکثر سرعت عملیات متوالی بالاتر باشد.

با اندازه نوار 8 کیلوبایت، حداکثر سرعت عملیات متوالی (خواندن و نوشتن) تقریباً مانند اندازه نوار 64، 32 یا 16 کیلوبایت باقی می‌ماند، اما مشکلات واضحی در خواندن انتخابی وجود دارد. با افزایش اندازه بلوک داده تا 128 کیلوبایت، سرعت خواندن انتخابی (آنطور که باید باشد) متناسب با اندازه بلوک داده افزایش می یابد. با این حال، با اندازه بلوک داده بیش از 128 کیلوبایت، سرعت خواندن انتخابی تقریباً به صفر می رسد (حدود 0.1 مگابایت در ثانیه).

با اندازه نوار 4 کیلوبایت، نه تنها سرعت خواندن انتخابی با اندازه بلوک بیش از 128 کیلوبایت کاهش می یابد، بلکه سرعت خواندن متوالی با اندازه بلوک بیش از 16 کیلوبایت نیز کاهش می یابد.

استفاده از آرایه RAID 1 در کنترلر SATA2 گیگابایت، سرعت خواندن متوالی (در مقایسه با یک درایو واحد) را به میزان قابل توجهی تغییر نمی دهد، اما حداکثر سرعت نوشتن متوالی به 75 مگابایت بر ثانیه کاهش می یابد. به یاد داشته باشید که برای یک آرایه RAID 1، سرعت خواندن باید افزایش یابد و سرعت نوشتن نباید در مقایسه با سرعت خواندن و نوشتن یک دیسک منفرد کاهش یابد.

بر اساس نتایج آزمایش کنترلر SATA2 گیگابایت، تنها یک نتیجه می توان گرفت. استفاده از این کنترل‌کننده برای ایجاد آرایه‌های RAID 0 و RAID 1 تنها زمانی منطقی است که سایر کنترل‌کننده‌های RAID (Marvell 9128، ICH10R) قبلاً فعال باشند. اگرچه تصور چنین وضعیتی نسبتاً دشوار است.

کنترلر Marvell 9128

کنترلر Marvell 9128 عملکرد بسیار سریع تری را در مقایسه با کنترلر SATA2 گیگابایت نشان داد (شکل 14-17). در واقع، تفاوت ها حتی زمانی که کنترلر با یک دیسک کار می کند ظاهر می شود. در حالی که کنترلر SATA2 گیگابایت دارای حداکثر سرعت خواندن متوالی 102 مگابایت بر ثانیه است و با اندازه بلوک داده 128 کیلوبایت به دست می آید، برای کنترلر Marvell 9128 حداکثر سرعت خواندن متوالی 107 مگابایت بر ثانیه است و با بلوک داده به دست می آید. حجم 16 کیلوبایت

هنگامی که یک آرایه RAID 0 با اندازه نوار 64 و 32 کیلوبایت ایجاد می کنید، حداکثر سرعت خواندن متوالی به 211 مگابایت در ثانیه و نوشتن متوالی - تا 185 مگابایت در ثانیه افزایش می یابد. یعنی با اندازه های نوار مشخص شده، حداکثر سرعت خواندن متوالی 97٪ و حداکثر سرعت نوشتن متوالی - 73٪ افزایش می یابد.

تفاوت معنی داری در سرعت بین آرایه های RAID 0 با اندازه نوار 32 و 64 کیلوبایت وجود ندارد، اما استفاده از نوار 32 کیلوبایتی ارجح تر است، زیرا در این حالت سرعت عملیات متوالی با اندازه بلوک کمتر از 128 است. کیلوبایت کمی بالاتر خواهد بود.

هنگام ایجاد یک آرایه RAID 1 در کنترلر Marvell 9128، حداکثر سرعت عملیات متوالی تقریباً بدون تغییر در مقایسه با یک درایو واحد است. بنابراین، اگر برای یک دیسک حداکثر سرعت عملیات متوالی 107 مگابایت بر ثانیه باشد، برای RAID 1 105 مگابایت در ثانیه است. همچنین توجه داشته باشید که برای RAID 1، سرعت خواندن انتخابی کمی کاهش یافته است.

به طور کلی لازم به ذکر است که کنترلر مارول 9128 ویژگی های سرعت خوبی دارد و می توان از آن هم برای ایجاد آرایه های RAID و هم برای اتصال تک دیسک ها به آن استفاده کرد.

کنترلر ICH10R

کنترلر RAID تعبیه شده در ICH10R ثابت کرد که بالاترین عملکردی است که ما تاکنون آزمایش کرده ایم (شکل 18-25). هنگامی که با یک درایو استفاده می شود (بدون ایجاد آرایه RAID)، عملکرد آن در واقع مانند کنترلر Marvell 9128 است. حداکثر سرعت خواندن و نوشتن ترتیبی 107 مگابایت است و با اندازه بلوک داده 16 کیلوبایت به دست می آید.