دیسک های Raid 0 4. آرایه های RAID - قابلیت اطمینان و عملکرد

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 حالت جامد مقاومت در برابر 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 وجود دارد انواع زیرآرایه های RAID:

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 می ماند، سرعت خواندن افزایش می یابد، قابلیت اطمینان چندین برابر افزایش می یابد (حتی اگر یک دستگاه خراب شود، دستگاه دوم کار می کند)، اما هزینه 1 گیگابایت اطلاعات دو برابر می شود (اگر آرایه ای از دو hdd بسازید).

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 است افزایش عملکرددر مقایسه با یک دیسک

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. مشخصه عملکرد بالا، اما قابلیت اطمینان کم و تخصص محدود.

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. منهای از این نوعبازیابی طولانی مدت اطلاعات در صورت خرابی یکی از دیسک ها است. در طول ریکاوری بسیار می رود بار بالابه دستگاه های دیگر، 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 - ابزارهای نرم افزارییک آرایه 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 - برد توسعه (برای کامپیوترهای رومیزی)، معمولا 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 جمع آوری می کند اطلاعات موجوددرایوها و آن را روی دستگاه یا رسانه دیگری به عنوان تصویری از آرایه گذشته بازنویسی کنید. این گزینهاگر دیسک ها کار می کنند و خطا نرم افزاری است کمک می کند.
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!

تقریباً همه ضرب المثل "تا رعد و برق نرسد، دهقان از خود عبور نمی کند" را می شناسند. حیاتی است: تا زمانی که این یا آن مشکل از نزدیک کاربر را لمس نکند، او حتی به آن فکر نخواهد کرد. منبع تغذیه خاموش شد و چند دستگاه را با خود برد - کاربر با عجله به دنبال مقالاتی در مورد موضوعات مرتبط در مورد غذاهای خوشمزه و سالم است. پردازنده به دلیل داغ شدن بیش از حد سوخت یا شروع به از کار افتادن کرد - در "موارد دلخواه" چند پیوند به تاپیک های انجمن شاخه ای وجود دارد که در مورد خنک کننده CPU بحث می کنند..

با دیسکهای سختهمان داستان: به محض اینکه یک پیچ دیگر از دنیای فانی ما خارج می شود و سرش را ترک می کند، صاحب رایانه شروع به داد و بیداد برای بهبود شرایط زندگی درایو می کند. اما حتی پیچیده ترین خنک کننده نیز نمی تواند عمر طولانی و شاد را برای یک دیسک تضمین کند. بسیاری از عوامل بر عمر سرویس یک درایو تأثیر می گذارند: یک نقص تولیدی ، یک ضربه تصادفی از پرونده با یک پا (به خصوص اگر بدن در جایی روی زمین باشد) و گرد و غبار که از فیلترها عبور کرده است ، و تداخل ولتاژ بالایی که توسط منبع تغذیه ارسال شده است ... تنها یک راه برای حمایت از اطلاعات وجود دارد ، و اگر شما نیاز به تهیه نسخه پشتیبان از آن دارید ، پس از آن تقریباً امروزه از آنجا که مادربزرگ است ، از آنجا که مادربزرگ تقریباً از زمان استفاده از آن برای ایجاد یک آثار RAID است.

در این مرحله، توقف کرده و به تاریخچه و تئوری آرایه‌های RAID اشاره می‌کنیم. مخفف RAID خود مخفف عبارت Redundant Array of Independent Disks (Redundant Array of Independent Disks) می باشد. قبلاً به جای مستقل از ارزان (ارزان) استفاده می کردند ، اما با گذشت زمان ، این تعریف ارتباط خود را از دست داد: تقریباً همه درایوهای دیسک ارزان شده اند.

تاریخچه RAID در سال 1987 آغاز شد، زمانی که مقاله "یک شاسی برای آرایه های اضافی از دیسک های ارزان (RAID)" با امضای رفقای Peterson، Gibson و Katz منتشر شد. این یادداشت، فناوری ترکیب چندین دیسک معمولی را در یک آرایه برای به دست آوردن یک درایو سریع‌تر و مطمئن‌تر توضیح می‌دهد. نویسندگان مطالب همچنین در مورد چندین نوع آرایه به خوانندگان گفتند - از RAID-1 تا RAID-5. متعاقباً، یک آرایه RAID سطح صفر به آرایه هایی که تقریباً بیست سال پیش توضیح داده شد اضافه شد و محبوبیت پیدا کرد. پس این همه RAID-x چیست؟ جوهر آنها چیست؟ چرا به آنها زائد گفته می شود؟ این چیزی است که ما سعی خواهیم کرد بفهمیم.

اگه خیلی حرف میزنی زبان ساده، پس RAID چیزی است که به سیستم عامل اجازه می دهد تا از تعداد دیسک های نصب شده در رایانه مطلع نشود. ترکیب هارد دیسک ها در یک آرایه RAID فرآیندی است که دقیقاً برعکس تقسیم یک فضای واحد به دیسک های منطقی است: ما یک درایو منطقی را بر اساس چندین درایو فیزیکی تشکیل می دهیم. برای انجام این کار، به نرم افزار مناسب نیاز داریم (حتی در مورد این گزینه صحبت نمی کنیم - این یک چیز غیر ضروری است)، یا یک کنترلر RAID که در مادربرد تعبیه شده است، یا یک نرم افزار جداگانه که در اسلات PCI یا PCI Express قرار داده شده است. این کنترلر است که دیسک ها را در یک آرایه ترکیب می کند و سیستم عامل دیگر با هارد دیسک کار نمی کند، بلکه با کنترلر کار می کند که هیچ چیز غیر ضروری به آن نمی گوید. اما گزینه های زیادی برای ترکیب چندین دیسک در یک، به طور دقیق تر، حدود ده دیسک وجود دارد.

RAID چیست؟

ساده ترین آنها JBOD (فقط یک دسته دیسک) است. دو هارد دیسک به صورت سری به یکی چسبانده شده اند، اطلاعات ابتدا به یکی و سپس روی دیسک دیگری بدون شکستن آن به قطعات و بلوک ها نوشته می شود. از دو درایو 200 گیگابایتی هر کدام، یکی از 400 گیگابایت را می‌سازیم که تقریباً یکسان کار می‌کند، اما در واقعیت با سرعت کمی پایین‌تر، مانند هر دو درایو.

JBOD یک مورد خاص از یک آرایه سطح صفر، RAID-0 است. همچنین نسخه دیگری از نام آرایه های این سطح وجود دارد - نوار (نوار) ​​، نام کامل آن Striped Disk Array بدون تحمل خطا است. این گزینه همچنین شامل ترکیب n دیسک در یک با حجم افزایش n برابر می شود، اما دیسک ها به صورت متوالی و موازی به هم متصل نمی شوند و اطلاعات به صورت بلوک برای آنها نوشته می شود (اندازه بلوک توسط کاربر هنگام تشکیل آرایه RAID تنظیم می شود).

یعنی اگر دنباله اعداد 123456 باید روی دو درایو موجود در آرایه RAID-0 نوشته شود، کنترلر این زنجیره را به دو قسمت - 123 و 456 - تقسیم می کند و اولی را روی یک دیسک و دومی را روی دیسک دیگر می نویسد. هر دیسک می تواند داده ها را انتقال دهد ... خوب، فرض کنید با سرعت 50 مگابایت بر ثانیه، و سرعت کل دو دیسک که داده ها از آنها به صورت موازی گرفته شده است، 100 مگابایت بر ثانیه است. بنابراین، سرعت کار با داده ها باید n برابر افزایش یابد (البته در واقعیت، افزایش سرعت کمتر است، زیرا هیچ کس ضررهای جستجوی داده ها و انتقال آنها را از طریق اتوبوس لغو نکرده است). اما این افزایش به یک دلیل داده می شود: اگر حداقل یک دیسک از کار بیفتد، اطلاعات کل آرایه از بین می رود.

RAID سطح 0. داده ها به بلوک ها تقسیم می شوند و در دیسک ها پراکنده می شوند. هیچ برابری یا افزونگی وجود ندارد.

یعنی افزونگی و زائد وجود ندارد. در نظر گرفتن این آرایه به عنوان یک آرایه RAID فقط می تواند مشروط باشد، با این حال، بسیار محبوب است. تعداد کمی از مردم به قابلیت اطمینان فکر می کنند، زیرا نمی توانید آن را با معیارها اندازه گیری کنید، اما همه زبان مگابایت در ثانیه را می دانند. بد یا خوب نیست، فقط وجود دارد. در زیر در مورد نحوه خوردن ماهی و حفظ قابلیت اطمینان صحبت خواهیم کرد. بازیابی RAID-0 پس از شکست

به هر حال، منهای اضافی آرایه راه راه عدم تحمل آن است. منظورم این نیست که او انواع خاصی از غذاها یا مثلاً صاحبان را تحمل نمی کند. او به این موضوع اهمیتی نمی دهد، اما انتقال خود آرایه به جایی یک مشکل کامل است. حتی اگر هم دیسک‌ها و هم درایورهای کنترلر را برای دوستتان بکشید، این واقعیت نیست که آنها به عنوان یک آرایه تعریف می‌شوند و می‌توانید از داده‌ها استفاده کنید. علاوه بر این، مواردی وجود دارد که یک اتصال ساده (بدون نوشتن چیزی!) از دیسک‌های نواری به یک "غیر بومی" (متفاوت از چیزی که آرایه بر روی آن تشکیل شده است) منجر به خراب شدن داده ها در آرایه می شود. ما نمی دانیم که اکنون با ظهور این مشکل چقدر مرتبط است کنترلرهای مدرن، اما همچنان به شما توصیه می کنیم که مراقب باشید.

آرایه RAID سطح 1 با چهار درایو. دیسک ها به جفت تقسیم می شوند، درایوهای درون جفت همان داده ها را ذخیره می کنند.

اولین آرایه واقعاً "زائد" (و اولین RAID که به وجود آمد) RAID-1 است. نام دوم آن - آینه (آینه) - اصل عملکرد را توضیح می دهد: تمام دیسک های اختصاص داده شده برای آرایه به جفت تقسیم می شوند و اطلاعات به طور همزمان در هر دو دیسک خوانده و نوشته می شود. به نظر می رسد که هر یک از دیسک های موجود در آرایه یک کپی دقیق دارد. در چنین سیستمی، نه تنها قابلیت اطمینان ذخیره سازی اطلاعات افزایش می یابد، بلکه سرعت خواندن آنها نیز افزایش می یابد (شما می توانید همزمان از دو هارد دیسک بخوانید)، اگرچه سرعت نوشتن همانند یک درایو واحد باقی می ماند.

همانطور که ممکن است حدس بزنید، حجم چنین آرایه ای برابر با نصف مجموع حجم تمام هارد دیسک های موجود در آن خواهد بود. نقطه ضعف این راه حل این است که شما به دو برابر هارد دیسک نیاز دارید. اما از سوی دیگر، قابلیت اطمینان این آرایه در واقع حتی برابر با دو برابر قابلیت اطمینان یک دیسک نیست، بلکه بسیار بیشتر از این مقدار است. خرابی دو هارد در داخل ... خوب، فرض کنید، یک روز بعید است، اگر مثلا منبع تغذیه در این موضوع دخالت نکرده باشد. در عین حال، هر عاقلی که ببیند یک دیسک در یک جفت از کار افتاده است، بلافاصله آن را جایگزین می کند و حتی اگر دیسک دوم بلافاصله پس از آن تسلیم شود، اطلاعات به جایی نمی رسد.

همانطور که می بینید، هر دو RAID-0 و RAID-1 دارای اشکالاتی هستند. و چگونه از شر آنها خلاص می شوید؟ اگر حداقل چهار هارد دیسک دارید، می توانید یک پیکربندی RAID 0+1 ایجاد کنید. برای انجام این کار، آرایه های RAID-1 در یک آرایه RAID-0 ترکیب می شوند. یا برعکس، گاهی اوقات آنها یک آرایه RAID-1 از چندین آرایه RAID-0 ایجاد می کنند (خروجی RAID-10 خواهد بود که تنها مزیت آن زمان کمتر بازیابی اطلاعات در هنگام خرابی یک دیسک است).

قابلیت اطمینان چنین پیکربندی از چهار هارد دیسک برابر با قابلیت اطمینان یک آرایه RAID-1 است و سرعت آن در واقع همان سرعت RAID-0 است (در واقعیت، به احتمال زیاد به دلیل وجود کمی کمتر خواهد بود. معلولیت هاکنترل کننده). در همان زمان، خرابی همزمان دو دیسک همیشه به این معنی نیست از دست دادن کاملاطلاعات: این تنها در صورتی اتفاق می‌افتد که دیسک‌های حاوی داده‌های مشابه شکسته شوند، که بعید است. یعنی اگر چهار دیسک به جفت‌های 1-2 و 3-4 تقسیم شوند و جفت‌ها در یک آرایه RAID-0 ترکیب شوند، تنها خرابی همزمان دیسک‌های 1 و 2 یا 3 و 4 منجر به از دست رفتن داده‌ها می‌شود، در حالی که در صورت مرگ نابهنگام اول و سوم، دوم و چهارم، اول و چهارم یا هارد درایو دوم و سوم امن باقی می‌ماند.

با این حال، نقطه ضعف اصلی RAID-10 هزینه بالای دیسک ها است. با این حال، قیمت چهار (حداقل!) هارد دیسک را نمی توان کوچک نامید، به خصوص اگر حجم تنها دو عدد از آنها واقعاً در دسترس ما باشد (همانطور که قبلاً گفتیم، افراد کمی به قابلیت اطمینان و هزینه آن فکر می کنند). افزونگی بزرگ (100%) ذخیره سازی داده ها خود را احساس می کند. همه اینها منجر به اخیرانوعی از آرایه به نام RAID-5 محبوبیت پیدا کرد. سه دیسک برای اجرای آن مورد نیاز است. علاوه بر خود اطلاعات، کنترل کننده بلوک های برابری را نیز در درایوهای آرایه ذخیره می کند.

ما وارد جزئیات الگوریتم بررسی برابری نمی شویم، فقط می گوییم که در صورت از بین رفتن اطلاعات روی یکی از دیسک ها، می توان با استفاده از داده های برابری و داده های زنده از دیسک های دیگر آن را بازیابی کرد. بلوک برابری دارای حجم یک دیسک فیزیکی است و به طور مساوی در تمام هارد دیسک های سیستم توزیع می شود به طوری که از دست دادن هر دیسکی به شما امکان می دهد با استفاده از بلوک برابری واقع در دیسک دیگری در آرایه اطلاعات را از آن بازیابی کنید. اطلاعات به بلوک های بزرگ تقسیم می شوند و یک به یک روی دیسک ها نوشته می شوند، یعنی طبق اصل 12-34-56 در مورد آرایه سه دیسکی.

بر این اساس، حجم کل چنین آرایه ای حجم همه دیسک ها منهای ظرفیت یکی از آنها است. البته بازیابی اطلاعات فوراً اتفاق نمی‌افتد، اما چنین سیستمی با حداقل هزینه دارای عملکرد بالا و حاشیه ایمنی است (یک آرایه 1000 گیگابایتی به شش دیسک 200 گیگابایتی نیاز دارد). با این حال، عملکرد چنین آرایه ای همچنان کمتر از سرعت یک سیستم نواری خواهد بود: با هر عملیات نوشتن، کنترل کننده همچنین باید شاخص برابری را به روز کند.

RAID-0، RAID-1 و RAID 0 + 1، گاهی اوقات حتی RAID-5 - این سطوح اغلب قابلیت های کنترلرهای RAID دسکتاپ را خسته می کنند. سطوح بالاتر فقط برای سیستم های پیچیده مبتنی بر هارد دیسک های SCSI در دسترس است. با این حال، دارندگان خوشحال کنترلرهای SATA مجهز به Matrix RAID (چنین کنترل‌کننده‌هایی در پل‌های جنوبی ICH6R و ICH7R اینتل تعبیه شده‌اند) می‌توانند از آرایه‌های RAID-0 و RAID-1 تنها با دو درایو استفاده کنند، در حالی که آنهایی که دارای برد مجهز به ICH7R هستند، می‌توانند در صورت داشتن چهار درایو RAID-5 و RAID-0، از آرایه‌های RAID-0 و RAID-1 استفاده کنند.

این در عمل چگونه اجرا می شود؟ بیایید یک مورد ساده تر را با RAID-0 و RAID-1 تجزیه و تحلیل کنیم. فرض کنید شما دو هارد 400 گیگابایتی خریده اید. شما هر درایو را به درایوهای منطقی 100 و 300 گیگابایتی تقسیم می کنید. پس از آن، با کمک یک دوخته شده در ابزارهای بایوسرام گزینه Intel Application Accelerator RAID شما پارتیشن های 100 گیگابایتی را در یک آرایه راه راه (RAID-0) و پارتیشن های 300 گیگابایتی را در یک آرایه Mirror (RAID-1) ترکیب می کنید. اکنون، روی یک دیسک سریع 200 گیگابایتی، می‌توانید مثلاً اسباب‌بازی‌ها، مطالب ویدیویی و سایر داده‌هایی را قرار دهید که به سرعت بالای زیرسیستم دیسک نیاز دارند و علاوه بر این، خیلی مهم نیستند (یعنی آن‌هایی که از دست دادن آن‌ها خیلی پشیمان نخواهید شد)، و اسناد کاری، بایگانی نامه، نرم‌افزار خدمات و سایر داده‌های حیاتی را به یک دیسک 300 گیگابایتی منتقل می‌کنید. فایل های لازم. هنگامی که یک درایو از کار می افتد، آنچه در آرایه راه راه قرار داده شده بود را از دست می دهید، اما داده هایی که در درایو منطقی دوم قرار داده اید در درایو باقی مانده کپی می شوند.

ترکیب سطوح RAID-5 و RAID-0 به این معنی است که بخشی از حجم چهار دیسک برای یک آرایه نواری سریع محفوظ است، و قسمت دیگر (بگذارید 300 گیگابایت در هر دیسک باشد) برای بلوک های داده و بلوک های برابری است، یعنی یک دیسک فوق سریع 400 گیگابایتی (4 x 100 گیگابایت، 30 GB x30 GB آهسته تر) و یک دیسک بسیار سریع 400 گیگابایتی (4 x 100 GB، 30 GB x30 GB آهسته تر) و یک عدد 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB، 30 GB array0: 00 گیگابایت برای بلوک های زوج.

همانطور که می بینید، این فناوری بسیار امیدوارکننده است و اگر سایر سازندگان چیپست و کنترلر از آن پشتیبانی کنند، خوب است. داشتن آرایه هایی با سطوح مختلف روی دو دیسک، سریع و قابل اعتماد بسیار وسوسه انگیز است.

در اینجا، شاید، انواع آرایه های RAID که در سیستم های خانگی استفاده می شوند، وجود دارند. با این حال، در زندگی ممکن است با RAID-2، 3، 4، 6 و 7 مواجه شوید. پس بیایید همچنان ببینیم این سطوح چه هستند.

RAID-2. در آرایه‌ای از این نوع، دیسک‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند - برای داده‌ها و برای کدهای تصحیح خطا، و اگر داده‌ها روی n دیسک ذخیره می‌شوند، برای ذخیره کدهای تصحیح به n-1 دیسک نیاز است. داده ها به همان روشی که در RAID-0 در هارد دیسک های مربوطه نوشته می شود، بر اساس تعداد دیسک های در نظر گرفته شده برای ذخیره اطلاعات به بلوک های کوچک تقسیم می شوند. دیسک‌های باقی‌مانده کدهای تصحیح خطا را ذخیره می‌کنند که بر اساس آن، در صورت خرابی هارد دیسک، می‌توان اطلاعات را بازیابی کرد. روش Hamming مدت‌هاست که در حافظه ECC استفاده می‌شود و به شما این امکان را می‌دهد تا خطاهای کوچک یک بیتی را در صورت وقوع ناگهانی تصحیح کنید و اگر دو بیت به اشتباه منتقل شوند، با استفاده از سیستم‌های بررسی برابری مجدداً شناسایی می‌شوند. با این حال، به خاطر این، هیچ کس نمی خواست یک ساختار حجیم تقریباً دو برابر تعداد دیسک ها را حفظ کند و این نوع آرایه گسترده نشد.

ساختار آرایه RAID-3به شرح زیر است: در آرایه ای از n دیسک، داده ها به بلوک های 1 بایتی تقسیم می شوند و روی n-1 دیسک توزیع می شوند و دیسک دیگری برای ذخیره بلوک های برابری استفاده می شود. در RAID-2 دیسک های n-1 برای این منظور وجود داشت، اما بیشتر اطلاعات این دیسک ها فقط برای تصحیح خطا در لحظه استفاده می شد و برای بازیابی ساده در صورت خرابی دیسک، تعداد کمتری از آن کافی است، حتی یک هارد اختصاصی کافی است.

RAID سطح 3 با درایو برابری جداگانه. پشتیبان وجود ندارد، اما داده ها قابل بازیابی هستند.

بر این اساس، تفاوت بین RAID-3 و RAID-2 آشکار است: عدم امکان تصحیح خطا در پرواز و افزونگی کمتر. مزایا به شرح زیر است: سرعت خواندن و نوشتن داده ها بالا است و تعداد کمی دیسک برای ایجاد یک آرایه مورد نیاز است، فقط سه عدد. اما آرایه ای از این نوع فقط برای کارهای تک وظیفه ای با فایل های بزرگ مناسب است، زیرا مشکلات سرعت در درخواست های مکرر برای داده های کوچک وجود دارد.

یک آرایه از سطح پنجم با RAID-3 متفاوت است زیرا بلوک های برابری به طور مساوی در تمام دیسک های موجود در آرایه توزیع شده اند.

RAID-4شبیه RAID-3 است، اما با آن تفاوت دارد که داده ها به جای بایت به بلوک ها تقسیم می شوند. بنابراین، امکان "شکست" مشکل سرعت کم انتقال داده با حجم کم وجود داشت. سرعت نوشتن به دلیل این واقعیت است که برابری برای یک بلوک در طول نوشتن ایجاد می شود و روی یک دیسک نوشته می شود. آرایه هایی از این نوع به ندرت استفاده می شوند.

RAID-6- این همان RAID-5 است، اما اکنون دو بلوک برابری در هر یک از دیسک های آرایه ذخیره می شود. بنابراین، اگر دو دیسک از کار بیفتد، باز هم می توان اطلاعات را بازیابی کرد. البته افزایش قابلیت اطمینان منجر به کاهش حجم مفید دیسک ها و افزایش حداقل تعداد آنها شده است: اکنون اگر n دیسک در آرایه وجود داشته باشد، کل مقدار موجود برای نوشتن داده ها برابر با حجم یک دیسک ضرب در n-2 خواهد بود. نیاز به محاسبه دو چک جمع به طور همزمان دومین اشکالی را که RAID-6 از RAID-5 به ارث برده است تعیین می کند - سرعت کم نوشتن داده ها.

RAID-7یک علامت تجاری ثبت شده Storage Computer Corporation است. ساختار آرایه به شرح زیر است: داده ها در n-1 دیسک ذخیره می شوند، یک دیسک برای ذخیره بلوک های برابری استفاده می شود. اما چند جزئیات مهم برای رفع اشکال اصلی آرایه های این نوع اضافه شده است: حافظه پنهان داده و کنترل کننده سریع که درخواست ها را مدیریت می کند. این امکان کاهش تعداد دسترسی به دیسک برای محاسبه جمع کنترل داده ها را فراهم کرد. در نتیجه امکان افزایش چشمگیر سرعت پردازش داده ها (در برخی مکان ها تا پنج برابر یا بیشتر) وجود داشت.

یک آرایه سطح RAID 0+1 یا ساخت دو آرایه RAID-1 که در یک RAID-0 ترکیب شده اند. قابل اعتماد، سریع، گران قیمت.

معایب جدیدی نیز اضافه شده است: هزینه بسیار بالای اجرای چنین آرایه ای، پیچیدگی تعمیر و نگهداری آن، نیاز به منبع تغذیه بدون وقفه برای جلوگیری از از دست رفتن اطلاعات در حافظه کش در هنگام قطع برق. بعید است که با آرایه ای از این نوع آشنا شوید و اگر به طور ناگهانی آن را در جایی دیدید، برای ما بنویسید، ما نیز با کمال میل به آن نگاه خواهیم کرد.

ایجاد یک آرایه

امیدوارم قبلاً با انتخاب نوع آرایه کنار آمده باشید. اگر برد شما دارای یک کنترلر RAID باشد، به غیر از تعداد دیسک و درایور لازم برای همین کنترلر نیازی نخواهید داشت. به هر حال، به خاطر داشته باشید: منطقی است که فقط دیسک های هم اندازه را در آرایه ها ترکیب کنید و بهتر است یک مدل داشته باشید. ممکن است کنترلر از کار با دیسک هایی با اندازه های مختلف امتناع ورزد و به احتمال زیاد شما فقط می توانید از یک قسمت استفاده کنید. دیسک بزرگ، از نظر حجم برابر با کوچکتر دیسک است. همچنین، حتی سرعت یک آرایه راه راه با سرعت کندترین دیسک تعیین می شود. و توصیه من به شما: سعی نکنید آرایه RAID را قابل بوت کنید. ممکن است، اما در صورت بروز هر گونه خرابی در سیستم، برای شما آسان نخواهد بود، زیرا بازیابی ظرفیت کاری بسیار دشوار خواهد بود. علاوه بر این، قرار دادن چندین سیستم در چنین آرایه ای خطرناک است: تقریباً همه برنامه هایی که مسئول انتخاب یک سیستم عامل هستند اطلاعات را از مناطق خدمات دیسک سخت می کشند و بر این اساس آرایه را خراب می کنند. بهتر است یک طرح متفاوت را انتخاب کنید: یک دیسک قابل بوت است و بقیه در یک آرایه ترکیب می شوند.

Matrix RAID در عمل. بخشی از فضای دیسک توسط آرایه RAID-0 استفاده می شود، بقیه فضا توسط آرایه RAID-1 استفاده می شود.

هر آرایه RAID با بایوس کنترلر RAID شروع می شود. گاهی اوقات (فقط در مورد کنترلرهای یکپارچه، و حتی پس از آن نه همیشه) در بایوس اصلی مادربرد تعبیه شده است، گاهی اوقات به طور جداگانه قرار می گیرد و پس از گذراندن خودآزمایی فعال می شود، اما در هر صورت، باید به آنجا بروید. در BIOS است که پارامترهای آرایه لازم و همچنین اندازه بلوک های داده، هارد دیسک های مورد استفاده و غیره تنظیم می شود. بعد از اینکه همه اینها را مشخص کردید، کافی است پارامترها را ذخیره کنید، از بایوس خارج شوید و به آن بازگردید سیستم عامل.

در آنجا، شما قطعاً باید درایورهای کنترلر را نصب کنید (به طور معمول، یک فلاپی دیسک با آنها به مادربرد یا خود کنترلر متصل است، اما می توان آنها را با سایر درایورها و نرم افزارهای کاربردی روی دیسک نوشت)، راه اندازی مجدد، و تمام، آرایه آماده کار است. می توانید آن را به دیسک های منطقی تقسیم کنید، قالب بندی کنید و آن را با داده ها پر کنید. فقط به یاد داشته باشید که RAID یک دارو نیست. هنگامی که هارد دیسک از بین می رود، شما را از از دست دادن اطلاعات نجات می دهد و عواقب چنین نتیجه ای را به حداقل می رساند، اما شما را از افزایش برق در شبکه و خرابی یک منبع تغذیه با کیفیت پایین که هر دو درایو را به طور همزمان از بین می برد، بدون توجه به "انبوه بودن" آنها نجات نمی دهد.

بی توجهی به منبع تغذیه با کیفیت بالا و شرایط دمایی دیسک ها می تواند عمر هارد دیسک را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، این اتفاق می افتد که همه دیسک های موجود در آرایه از کار می افتند و تمام داده ها به طور غیر قابل برگشتی از بین می روند. مخصوصا هارد دیسک های مدرن (مخصوصا IBM و هیتاچی) به کانال +12 ولت بسیار حساس هستند و حتی کوچکترین تغییر ولتاژ روی آن را دوست ندارند، بنابراین قبل از خرید تمام تجهیزات لازم برای ساخت یک آرایه، باید ولتاژهای مناسب را بررسی کنید و در صورت لزوم یک PSU جدید را در لیست خرید قرار دهید.

تامین انرژی هارد دیسک ها و همچنین تمام اجزای دیگر، از منبع تغذیه دوم، در نگاه اول به سادگی اجرا می شود، اما در چنین طرح برقی تعداد زیادی وجود دارد. دام، و قبل از تصمیم به انجام چنین قدمی باید صد بار فکر کنید. با خنک کردن، همه چیز ساده تر است: فقط باید اطمینان حاصل کنید که همه هارد دیسک ها منفجر شده اند، به علاوه آنها را نزدیک یکدیگر قرار ندهید. قوانین ساده، اما، متأسفانه، همه آنها را رعایت نمی کنند. و غیر معمول نیست که هر دو دیسک در یک آرایه همزمان از بین بروند.

علاوه بر این، RAID جایگزین نیاز به پشتیبان گیری معمولی از داده ها نیست. Mirroring به معنای انعکاس است، اما اگر به طور تصادفی فایل ها را خراب یا پاک کنید، دیسک دوم به هیچ وجه به شما کمکی نمی کند. بنابراین هر زمان که می توانید یک نسخه پشتیبان تهیه کنید. این قانون صرف نظر از وجود آرایه های RAID در داخل رایانه شخصی اعمال می شود.

پس شما RAIDy هستید؟ آره؟ عالی! فقط در جست و جوی حجم و سرعت، ضرب المثل دیگری را فراموش نکنید: «احمق را به خدا دعا کن، پیشانی اش را درد می کند». دیسک های قوی و کنترلرهای قابل اعتماد برای شما!

مزایای هزینه RAID پر سر و صدا

RAID حتی بدون توجه به پول خوب است. اما بیایید قیمت ساده ترین آرایه راه راه 400 گیگابایتی را محاسبه کنیم. دو درایو Seagate Barracuda SATA 7200.8، هر کدام 200 گیگابایت، حدود 230 دلار برای شما هزینه خواهند داشت. کنترلرهای RAID در اکثر مادربردها تعبیه شده اند، به این معنی که ما آنها را به صورت رایگان دریافت می کنیم.

در عین حال، یک درایو 400 گیگابایتی از همین مدل، 280 دلار قیمت دارد. تفاوت 50 دلار است و با این پول می توانید خرید کنید بلوک قدرتمندغذایی که قطعا به آن نیاز خواهید داشت. من در مورد این واقعیت صحبت نمی کنم که عملکرد یک "دیسک" کامپوزیت با قیمت پایین تر تقریباً دو برابر عملکرد یک هارد دیسک منفرد خواهد بود.

حالا بیایید با تمرکز روی مقدار کل 250 گیگابایت محاسبه کنیم. هیچ هارد 125 گیگابایتی وجود ندارد، پس بیایید دو هارد 120 گیگابایتی را در نظر بگیریم. قیمت هر دیسک 90 دلار، قیمت یک هارد 250 گیگابایتی 130 دلار است. خوب، با چنین حجم هایی باید برای عملکرد هزینه کرد. و اگه آرایه 300 گیگ بگیری؟ دو دیسک 160 گیگابایتی - حدود 200 دلار، یک دیسک 300 گیگابایتی - 170 دلار ... باز هم نه آن. به نظر می رسد که RAID فقط در هنگام استفاده از دیسک های بسیار بزرگ مفید است.

تغییر تمرکز از برنامه های کاربردی پردازنده محور به داده محور، اهمیت سیستم های ذخیره سازی را افزایش می دهد. در عین حال، مشکل توان کم و ویژگی تحمل خطا در چنین سیستم‌هایی همیشه بسیار مهم بوده و همواره نیازمند حل آن بوده است.

در صنعت کامپیوتر مدرن، دیسک های مغناطیسی به طور گسترده ای به عنوان یک سیستم ذخیره سازی اطلاعات ثانویه مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا با وجود تمام کاستی ها، آنها دارای بهترین عملکردبرای نوع دستگاه های مربوطه با قیمت مقرون به صرفه.

ویژگی های تکنولوژی ساخت و ساز دیسک های مغناطیسیمنجر به اختلاف قابل توجهی بین افزایش عملکرد ماژول های پردازنده و خود دیسک های مغناطیسی شد. اگر در سال 1990 5.25 ″ دیسک با میانگین زمان دسترسی 12ms و زمان تأخیر 5ms (با سرعت دوک در حدود 5،000 دور در دقیقه 1) بهترین در بین سریال ها بود ، امروزه کف دست متعلق به دیسک های 3.5 ″ با میانگین زمان دسترسی 5 میلی ثانیه و زمان تأخیر 1 میلی ثانیه (با سرعت Spindle 10،000 rpm rpm) است. در اینجا شاهد پیشرفت هستیم مشخصات فنیحدود 100 درصد در همان زمان، عملکرد پردازنده بیش از 2000٪ افزایش یافت. بسیاری از این امکان وجود دارد زیرا پردازنده ها مزایای مستقیم استفاده از VLSI (ادغام بسیار بزرگ) را دارند. استفاده از آن نه تنها افزایش فرکانس را ممکن می کند، بلکه تعداد اجزای قابل ادغام در تراشه را نیز ممکن می سازد، که امکان معرفی مزایای معماری را فراهم می کند که امکان محاسبات موازی را فراهم می کند.

1 - داده های متوسط.

وضعیت فعلی را می توان به عنوان بحران ورودی/خروجی ذخیره سازی ثانویه توصیف کرد.

افزایش عملکرد

عدم امکان افزایش قابل توجه پارامترهای تکنولوژیکی دیسک های مغناطیسی نیاز به جستجوی راه های دیگری را به دنبال دارد که یکی از آنها پردازش موازی است.

اگر یک بلوک داده را در بین N دیسک از یک آرایه ترتیب دهید و این مکان را طوری سازماندهی کنید که امکان خواندن همزمان اطلاعات وجود داشته باشد، آنگاه این بلوک N برابر سریعتر خوانده می شود (بدون در نظر گرفتن زمان تشکیل بلوک). از آنجایی که تمام داده ها به صورت موازی منتقل می شوند، این تصمیم معماری نامیده می شود آرایه دسترسی موازی(آرایه ای با دسترسی موازی).

آرایه های موازی معمولاً برای برنامه هایی استفاده می شوند که به انتقال داده های بزرگ نیاز دارند.

برخی از وظایف، از سوی دیگر، هستند مقدار زیاددرخواست های کوچک چنین وظایفی به عنوان مثال، وظایف پردازش پایگاه داده را شامل می شود. با توزیع رکوردهای پایگاه داده در بین دیسک های آرایه، می توانید بار را با موقعیت یابی مستقل دیسک ها پخش کنید. این معماری نامیده می شود آرایه دسترسی مستقل(آرایه با دسترسی مستقل).

افزایش تحمل خطا

متأسفانه با افزایش تعداد دیسک های یک آرایه، قابلیت اطمینان کل آرایه کاهش می یابد. با خرابی‌های مستقل و توزیع نمایی MTBF، MTTF کل آرایه (میانگین زمان شکست) با فرمول آرایه MTTF = MMTF hdd /N hdd محاسبه می‌شود (MMTF hdd میانگین زمان خرابی یک دیسک است؛ NHDD تعداد دیسک‌ها است).

بنابراین، نیاز به افزایش تحمل خطا در آرایه های دیسک وجود دارد. برای افزایش تحمل خطای آرایه ها از کدگذاری اضافی استفاده می شود. دو نوع اصلی رمزگذاری در آرایه‌های دیسک اضافی مورد استفاده قرار می‌گیرد - تکرار و برابری.

Duplication یا Mirroring بیشتر در آرایه های دیسک استفاده می شود. سیستم‌های آینه‌ای ساده از دو نسخه از داده‌ها استفاده می‌کنند که هر نسخه روی دیسک‌های جداگانه قرار می‌گیرد. این طرح بسیار ساده است و نیازی به هزینه های سخت افزاری اضافی ندارد، اما یک اشکال قابل توجه دارد - از 50٪ فضای دیسک برای ذخیره یک کپی از اطلاعات استفاده می کند.

راه دوم برای پیاده سازی آرایه های دیسک اضافی، استفاده از رمزگذاری اضافی با محاسبه برابری است. برابری به عنوان عملیات XOR تمام کاراکترهای کلمه داده محاسبه می شود. استفاده از برابری در آرایه های دیسک اضافی، سربار را به مقدار محاسبه شده با فرمول کاهش می دهد: HP hdd =1/N hdd (HP hdd - سربار؛ N hdd - تعداد دیسک های موجود در آرایه).

تاریخچه و توسعه RAID

اگرچه سیستم های ذخیره سازی بر اساس دیسک های مغناطیسی، 40 سال است که در حال تولید هستند، تولید انبوه سیستم های مقاوم در برابر خطا به تازگی آغاز شده است. آرایه‌های دیسک اضافی، که معمولاً به عنوان RAID (آرایه‌های اضافی دیسک‌های ارزان قیمت) شناخته می‌شوند، توسط محققان (پترسون، گیبسون و کاتز) در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی در سال 1987 معرفی شدند. اما سیستم‌های RAID تنها زمانی گسترش یافتند که دیسک‌های مناسب برای استفاده در آرایه‌های اضافی در دسترس و به اندازه کافی تولید شوند. از زمان گزارش رسمی RAID در سال 1988، تحقیقات در مورد آرایه های دیسک اضافی در تلاش برای ارائه طیف گسترده ای از راه حل ها در مبادله قیمت-عملکرد-قابلیت اطمینان منفجر شد.

اتفاقی با مخفف RAID رخ داد. واقعیت این است که دیسک‌های ارزان قیمت در زمان نگارش، همه دیسک‌هایی بودند که در رایانه شخصی استفاده می‌شدند، برخلاف دیسک‌های مین‌فریم (مین فریم) گران قیمت. اما برای استفاده در آرایه های RAID، استفاده از تجهیزات بسیار گران قیمت در مقایسه با سایر تنظیمات رایانه شخصی ضروری بود، بنابراین RAID به عنوان یک آرایه اضافی از دیسک های مستقل 2 - یک آرایه اضافی از دیسک های مستقل شروع به رمزگشایی کرد.

2 - تعریف هیئت مشورتی RAID

RAID 0 توسط صنعت به عنوان تعریف غیر قابل تحمل خطا معرفی شده است آرایه دیسک. در برکلی، RAID 1 به عنوان یک آرایه دیسک آینه ای تعریف شد. RAID 2 برای آرایه هایی که از کد Hamming استفاده می کنند رزرو شده است. سطوح RAID 3، 4، 5 از برابری برای محافظت از داده ها در برابر خطاهای منفرد استفاده می کنند. این سطوح، شامل سطح پنجم، بودند که در برکلی ارائه شدند، و این سیستماتیک RAID به عنوان استاندارد عملی پذیرفته شد.

سطوح RAID 3،4،5 بسیار محبوب هستند، آنها از فضای دیسک خوب استفاده می کنند، اما یک اشکال قابل توجه دارند - آنها فقط در برابر شکست های منفرد مقاوم هستند. این امر به ویژه در هنگام استفاده از تعداد زیادی دیسک صادق است، زمانی که احتمال بیکار بودن بیش از یک دستگاه به طور همزمان افزایش می یابد. علاوه بر این، آنها با بهبود طولانی مشخص می شوند، که همچنین محدودیت هایی را در استفاده از آنها اعمال می کند.

تا به امروز، به اندازه کافی تعداد زیادی ازمعماری هایی که وقتی هر دو درایو به طور همزمان بدون از دست رفتن داده از کار می افتند، آرایه را زنده نگه می دارند. در میان کل مجموعه، شایان ذکر است که برابری دو بعدی (تعادل دو فضایی) و EVENODD که از برابری برای رمزگذاری استفاده می کند و RAID 6 که از رمزگذاری Reed-Solomon استفاده می کند.

در یک طرح برابری دو فضایی، هر بلوک داده در ساخت دو کلمه رمز مستقل شرکت می کند. بنابراین، اگر دیسک دوم در همان کلمه رمز خراب شود، از یک کلمه رمز متفاوت برای بازسازی داده ها استفاده می شود.

حداقل افزونگی در چنین آرایه ای با تعداد مساوی ستون و ردیف به دست می آید. و برابر است با: 2 x مربع (N دیسک) (به "مربع").

اگر آرایه دو بعدی به صورت "مربع" سازماندهی نشده باشد، هنگام اجرای طرح فوق، افزونگی بیشتر خواهد بود.

معماری EVENODD دارای یک طرح تحمل خطا مشابه برابری 2 فضایی است، اما آرایش متفاوتی از بلوک های اطلاعاتی دارد که حداقل استفاده بیش از حد از ظرفیت ها را تضمین می کند. همانطور که در برابری دو فضایی، هر بلوک داده در ساخت دو کلمه رمز مستقل شرکت می کند، اما کلمات به گونه ای قرار می گیرند که ضریب افزونگی ثابت است (برخلاف طرح قبلی) و برابر است با: 2 x مربع (N Disk).

با استفاده از دو کاراکتر برای بررسی، برابری و کدهای غیر باینری، کلمه داده را می توان برای ارائه تحمل خطا در صورت بروز خطای مضاعف ساخت. این طرح به عنوان RAID 6 شناخته می شود. یک کد غیر باینری مبتنی بر کدگذاری Reed-Solomon معمولاً با استفاده از جداول یا به عنوان یک فرآیند تکراری با استفاده از ثبات های خطی محاسبه می شود. بازخورد، که یک عملیات نسبتاً پیچیده است که به سخت افزار تخصصی نیاز دارد.

با توجه به اینکه استفاده از انواع RAID کلاسیک، که تحمل خطای کافی را برای بسیاری از برنامه‌ها فراهم می‌کند، اغلب عملکرد غیرقابل قبولی پایینی دارد، محققان هر از گاهی ترفندهای مختلفی را اجرا می‌کنند که به افزایش عملکرد سیستم‌های RAID کمک می‌کند.

در سال 1996، Savage و Vilks، AFRAID را پیشنهاد کردند، آرایه‌ای غالباً اضافی از دیسک‌های مستقل. این معماری تا حدودی تحمل خطا را فدای سرعت می کند. در تلاش برای جبران مشکل نوشتن کوچک که در آرایه‌های RAID 5 رایج است، می‌توان striping را بدون محاسبه برابری برای مدتی باقی گذاشت. اگر دیسک در نظر گرفته شده برای ضبط برابری مشغول باشد، ضبط برابری به تعویق می افتد. از نظر تئوری ثابت شده است که کاهش 25 درصدی در تحمل خطا می تواند عملکرد را تا 97 درصد افزایش دهد. AFRAID در واقع مدل خرابی آرایه‌های متحمل خطا را تغییر می‌دهد، زیرا کلمه رمزی که برابری به‌روز ندارد، مستعد خرابی دیسک است.

به جای قربانی کردن تحمل خطا، می‌توانید از پیشرفت‌های عملکرد سنتی مانند حافظه پنهان استفاده کنید. با توجه به اینکه ترافیک دیسک انبوه است، می توانید از حافظه پنهان نوشتن برای ذخیره داده ها در زمانی که دیسک ها مشغول هستند استفاده کنید. و اگر حافظه کش به صورت حافظه غیر فرار ساخته شود، در صورت قطع برق، داده ها ذخیره می شوند. علاوه بر این، عملیات دیسک معوق ترکیب بلوک های کوچک را به ترتیب دلخواه برای انجام عملیات دیسک کارآمدتر ممکن می کند.

همچنین معماری های زیادی وجود دارند که در عین فدا کردن فضا، عملکرد را افزایش می دهند. از جمله آنها می توان به تغییر تاخیر در دیسک گزارش و طرح های مختلف برای تغییر تخصیص داده های منطقی به فیزیکی اشاره کرد که به شما امکان می دهد عملیات را در آرایه به طور موثرتری توزیع کنید.

یکی از گزینه ها - ثبت برابری(ثبت برابری)، که شامل حل مشکل نوشتن کوچک و استفاده کارآمدتر از دیسک ها می شود. ثبت برابری شامل به تعویق انداختن تغییر برابری در RAID 5، نوشتن آن در لاگ FIFO (Log نوع FIFO) است که بخشی در حافظه کنترلر و قسمتی روی دیسک قرار دارد. با توجه به اینکه دسترسی به یک تراک کامل به طور متوسط ​​10 برابر کارآمدتر از دسترسی به یک بخش است، مقادیر زیادی از داده‌های برابری اصلاح شده با استفاده از ثبت برابری جمع‌آوری می‌شوند که سپس روی دیسکی که برای ذخیره برابری در کل آهنگ طراحی شده است، نوشته می‌شود.

معماری داده های شناور و برابری(فلوت و برابری)، که امکان تخصیص فیزیکی بلوک‌های دیسک را می‌دهد. سکتورهای آزاد روی هر سیلندر برای کاهش قرار می گیرند تأخیر چرخشی(تاخیرهای چرخشی)، داده ها و برابری در این فضاهای آزاد قرار می گیرند. به منظور اطمینان از عملکرد در هنگام قطع برق، برابری و کارت داده باید در حافظه غیر فرار ذخیره شوند. اگر نقشه مکان را گم کنید، تمام داده های آرایه از بین می رود.

سلب مجازی- یک معماری داده شناور و برابری با استفاده از حافظه پنهان نوشتن است. به طور طبیعی متوجه جنبه های مثبت هر دو.

علاوه بر این، راه های دیگری نیز برای بهبود عملکرد وجود دارد، مانند توزیع عملیات RAID. زمانی سیگیت پشتیبانی از عملیات RAID را در درایوهای خود با رابط های Fiber Chanel و SCSI ایجاد کرد. این امر امکان کاهش ترافیک بین کنترل‌کننده مرکزی و دیسک‌های موجود در آرایه را برای سیستم‌های RAID 5 فراهم کرد. این یک نوآوری بزرگ در حوزه پیاده‌سازی RAID بود، اما این فن‌آوری اعتباری برای زندگی نداشت، زیرا برخی از ویژگی‌های استانداردهای Fiber Chanel و SCSI مدل خرابی آرایه‌های دیسک را تضعیف می‌کنند.

برای همان RAID 5، معماری TickerTAIP معرفی شد. به نظر می رسد این است - گره آغازگر مکانیزم کنترل مرکزی (گره آغازگر) درخواست های کاربر را دریافت می کند، یک الگوریتم پردازش را انتخاب می کند و سپس کار دیسک و برابری را به گره کارگر (گره کارگر) منتقل می کند. هر گره کارگر زیر مجموعه ای از دیسک های آرایه را کنترل می کند. همانطور که در مدل سیگیت، گره‌های کارگر داده‌ها را بدون مشارکت گره آغازگر بین خود انتقال می‌دهند. در صورت خرابی یک گره در حال کار، دیسک هایی که در آن سرو می شود غیر قابل دسترس می شوند. اما اگر کلمه رمز به گونه ای ساخته شود که هر کاراکتر توسط یک گره کارگر جداگانه پردازش شود، طرح تحمل خطا RAID 5 را تکرار می کند. برای جلوگیری از خرابی گره آغازگر، آن را کپی می کنیم، بنابراین یک معماری به دست می آوریم که در برابر خرابی هر یک از گره های آن تحمل می کند. این معماری با همه ویژگی های مثبتش، از مشکل «خطاهای نوشتن» («حفره نوشتن») رنج می برد. که به این معنی است که یک خطا زمانی رخ می دهد که کلمه کد توسط چندین کاربر به طور همزمان تغییر می کند و گره از کار می افتد.

همچنین باید یک روش نسبتاً محبوب برای بازیابی سریع RAID - با استفاده از یک دیسک رایگان (یدکی) ذکر کنیم. اگر یکی از دیسک‌های موجود در آرایه از کار بیفتد، RAID را می‌توان با استفاده از یک دیسک رایگان به جای دیسک خراب بازسازی کرد. ویژگی اصلی چنین پیاده سازی این است که سیستم به حالت قبلی خود می رود (وضعیت ایمن از کار افتادن بدون دخالت خارجی). با معماری پرهزینه توزیع‌شده، بلوک‌های منطقی دیسک یدکی به صورت فیزیکی در تمام دیسک‌های آرایه توزیع می‌شوند و در صورت خرابی دیسک، نیاز به بازسازی آرایه را از بین می‌برند.

به منظور جلوگیری از مشکل بازیابی که برای سطوح RAID کلاسیک معمول است، از معماری نیز استفاده می شود که به آن گفته می شود دسته بندی برابری(توزیع برابری). این شامل قرار دادن تعداد کمتری است درایوهای منطقیبا حجم زیاد به دیسک های فیزیکی با حجم کمتر، اما تعداد بیشتر. با استفاده از این فناوری زمان پاسخگویی سیستم به درخواست در حین بازسازی بیش از دو برابر شده و زمان بازسازی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

معماری سطوح اصلی RAID

حال بیایید به معماری سطوح پایه RAID با جزئیات بیشتری نگاه کنیم. قبل از بررسی، اجازه دهید برخی از فرضیات را بیان کنیم. برای نشان دادن اصول ساخت سیستم های RAID، مجموعه ای از N دیسک را در نظر بگیرید (برای سادگی، N یک عدد زوج در نظر گرفته می شود)، که هر کدام از بلوک های M تشکیل شده است.

داده ها نشان داده می شوند - D m,n ، که در آن m تعداد بلوک های داده است، n تعداد بلوک های فرعی است که بلوک داده D به آنها تقسیم می شود.

دیسک ها را می توان به یک یا چند کانال انتقال داده متصل کرد. استفاده از کانال های بیشتر باعث افزایش توان عملیاتی سیستم می شود.

آرایه دیسک راه راه RAID 0 بدون تحمل خطا

این یک آرایه دیسک است که در آن داده ها به بلوک ها تقسیم می شوند و هر بلوک در یک دیسک جداگانه نوشته می شود (یا خوانده می شود). بنابراین، انجام چندین عملیات ورودی/خروجی به طور همزمان امکان پذیر است.

مزایای:

• بالاترین عملکرد برای برنامه هایی که نیاز به پردازش فشرده درخواست های I / O و حجم داده های بزرگ دارند.
• سهولت اجرا؛
• هزینه کم در واحد حجم

ایرادات:

• یک راه حل مقاوم در برابر خطا نیست.
• یک خرابی درایو منجر به از دست رفتن تمام داده های آرایه می شود.

RAID 1. آرایه دیسک با تکرار یا آینه (آینه سازی)

آینه کاری - روش سنتیبرای بهبود قابلیت اطمینان یک آرایه دیسک کوچک. در ساده ترین نسخه از دو دیسک استفاده می شود که اطلاعات یکسانی روی آن ها ثبت می شود و در صورت خرابی یکی از آن ها نسخه تکراری آن باقی می ماند که در همان حالت به کار خود ادامه می دهد.

مزایای:

• سهولت اجرا؛
• سهولت بازیابی آرایه در صورت خرابی (کپی)؛
• عملکرد به اندازه کافی بالا برای برنامه های کاربردی با شدت درخواست بالا.

ایرادات:

• هزینه بالا در واحد حجم - 100٪ افزونگی؛
• سرعت انتقال داده پایین

RAID 2. آرایه دیسک مقاوم در برابر خطا با استفاده از کد Hamming (ECC).

کدگذاری بیش از حد مورد استفاده در RAID 2 کد Hamming نامیده می شود. کد Hamming به شما امکان می دهد تا خطاهای تکی را تصحیح کرده و خطاهای دوگانه را تشخیص دهید. امروزه به طور فعال در فناوری رمزگذاری داده ها در RAM مانند ECC استفاده می شود. و رمزگذاری داده ها روی دیسک های مغناطیسی.

در این مورد، به دلیل توضیحات دست و پا گیر، مثالی با تعداد ثابت دیسک نشان داده شده است (کلمه داده به ترتیب از 4 بیت تشکیل شده است، کد ECC 3).

مزایای:

• تصحیح سریع خطا ("در حال پرواز")؛
• سرعت انتقال داده بسیار بالا در حجم زیاد؛
• با افزایش تعداد دیسک ها، هزینه های سربار کاهش می یابد.
• یک پیاده سازی نسبتا ساده

ایرادات:

• هزینه بالا با تعداد کمی دیسک؛
• سرعت پردازش درخواست کم (برای سیستم های تراکنش گرا مناسب نیست).

RAID 3. آرایه مقاوم به خطا با انتقال داده موازی و برابری (دیسک های انتقال موازی با برابری)

داده ها به بلوک های فرعی در سطح بایت تقسیم می شوند و به طور همزمان روی همه دیسک های آرایه به جز یکی که برای برابری استفاده می شود، نوشته می شود. استفاده از RAID 3 مشکل افزونگی زیاد در RAID 2 را حل می کند. بیشتر دیسک های کنترلی مورد استفاده در RAID سطح 2 برای تعیین موقعیت یک بیت بد مورد نیاز هستند. اما این ضروری نیست، زیرا اکثر کنترل‌کننده‌ها می‌توانند با استفاده از سیگنال‌های خاص یا رمزگذاری اضافی اطلاعاتی که روی دیسک نوشته شده و برای تصحیح خرابی‌های تصادفی استفاده می‌شوند، تشخیص دهند که دیسک از کار افتاده است.

مزایای:

• سرعت انتقال داده بسیار بالا؛
• خرابی دیسک تأثیر کمی بر عملکرد آرایه دارد.

ایرادات:

• اجرای دشوار؛
• عملکرد کم با شدت زیاد درخواست برای داده های با حجم کم.

RAID 4. آرایه تحمل‌پذیر خطا از دیسک‌های مستقل با دیسک برابری مشترک (دیسک‌های داده مستقل با دیسک برابری مشترک)

داده ها در سطح بلوک تقسیم می شوند. هر بلوک داده در یک دیسک جداگانه نوشته می شود و می توان آن را جداگانه خواند. برابری برای گروهی از بلوک ها در نوشتن ایجاد می شود و در خواندن بررسی می شود. RAID سطح 4 عملکرد انتقال داده های کوچک را از طریق موازی سازی بهبود می بخشد و به بیش از یک دسترسی ورودی/خروجی به طور همزمان امکان می دهد. تفاوت اصلی بین RAID 3 و 4 این است که در دومی، نوار داده ها در سطح بخش انجام می شود، نه در سطح بیت یا بایت.

مزایای:

• سرعت بسیار بالای خواندن داده ها با حجم زیاد؛
• عملکرد بالا با شدت بالای درخواست های خواندن داده ها؛
• سربار کم برای اجرای افزونگی

ایرادات:

• عملکرد بسیار پایین هنگام نوشتن داده ها؛
• سرعت پایین خواندن داده های کوچک با درخواست های تکی؛
• عدم تقارن عملکرد با توجه به خواندن و نوشتن.

RAID 5. دیسک های داده مستقل با بلوک های برابری توزیع شده

این سطح مشابه RAID 4 است، اما برخلاف سطح قبلی، برابری به صورت چرخه ای در تمام دیسک های موجود در آرایه توزیع می شود. این تغییر عملکرد نوشتن مقادیر کم داده در سیستم های چندوظیفه ای را بهبود می بخشد. اگر عملیات نوشتن به درستی برنامه ریزی شده باشد، می توان تا N/2 بلوک را به صورت موازی پردازش کرد، جایی که N تعداد دیسک های گروه است.

مزایای:

• سرعت بالای ضبط اطلاعات؛
• سرعت خواندن اطلاعات به اندازه کافی بالا؛
• عملکرد بالا با شدت بالای درخواست های خواندن/نوشتن داده ها؛
• سربار کم برای اجرای افزونگی

ایرادات:

• سرعت خواندن اطلاعات کمتر از RAID 4 است.
• سرعت پایین خواندن/نوشتن داده های کوچک با درخواست های تکی؛
• اجرای نسبتاً پیچیده؛
• بازیابی اطلاعات پیچیده

RAID 6. دیسک های داده مستقل با دو طرح برابری توزیع شده مستقل

داده ها در سطح بلوک، مشابه RAID 5، تقسیم بندی می شوند، اما علاوه بر معماری قبلی، از طرح دوم برای بهبود تحمل خطا استفاده می شود. این معماری دارای تحمل خطای دوگانه است. با این حال، هنگام انجام یک نوشتن منطقی، در واقع شش دسترسی دیسک وجود دارد که زمان پردازش یک درخواست را تا حد زیادی افزایش می دهد.

مزایای:

• تحمل خطا بالا؛
• سرعت بالای پردازش درخواست ها؛
• سربار نسبتاً کم برای اجرای افزونگی.

ایرادات:

• اجرای بسیار پیچیده؛
• بازیابی اطلاعات پیچیده؛
• سرعت نوشتن بسیار پایین

کنترلرهای RAID مدرن به شما امکان می دهند سطوح مختلف RAID را با هم ترکیب کنید. بنابراین، می توان سیستم هایی را پیاده سازی کرد که مزایا را با هم ترکیب کنند سطوح مختلفو همچنین سیستم هایی با تعداد زیادی دیسک. معمولاً این ترکیبی از سطح صفر (برداشتن) و نوعی سطح تحمل خطا است.

آرایه متحمل خطا موازی اضافی RAID 10

این معماری یک آرایه است نوع RAID 0 که بخش های آن آرایه های RAID 1 هستند. تحمل خطا و عملکرد بسیار بالایی را با هم ترکیب می کند.

مزایای:

• تحمل خطا بالا؛
• عملکرد بالا

ایرادات:

• هزینه بسیار بالا؛
• مقیاس بندی محدود

RAID 30. آرایه مقاوم در برابر خطا با انتقال موازی داده و افزایش عملکرد.

این یک آرایه از نوع RAID 0 است که بخش‌های آن آرایه‌های RAID 3 هستند. تحمل خطا و عملکرد بالا را ترکیب می‌کند. معمولاً برای برنامه هایی استفاده می شود که به انتقال داده های سریالی بزرگ نیاز دارند.

مزایای:

• تحمل خطا بالا؛
• عملکرد بالا

ایرادات:

• قیمت بالا؛
• مقیاس بندی محدود

آرایه برابری توزیع شده با تحمل خطا RAID 50 با عملکرد بالاتر

این یک آرایه از نوع RAID 0 است که بخش‌های آن آرایه‌های RAID 5 هستند. تحمل خطا و عملکرد بالا را برای برنامه‌های کاربردی با تقاضای بالا با سرعت انتقال داده بالا ترکیب می‌کند.

مزایای:

• تحمل خطا بالا؛
• سرعت انتقال داده بالا؛
• سرعت پردازش درخواست بالا

ایرادات:

• قیمت بالا؛
• مقیاس بندی محدود

RAID 7. آرایه مقاوم به خطا برای عملکرد بهینه شده است. (ناهمزمانی بهینه برای نرخ های ورودی/خروجی بالا و همچنین نرخ های بالای انتقال داده). RAID 7® یک علامت تجاری ثبت شده Storage Computer Corporation (SCC) است.

برای درک معماری RAID 7، ویژگی های آن را در نظر بگیرید:

1. تمام درخواست های انتقال داده به صورت ناهمزمان و مستقل پردازش می شوند.
2. تمام عملیات خواندن/نوشتن از طریق x-bus با سرعت بالا ذخیره می شوند.
3. دیسک برابری را می توان در هر کانالی قرار داد.
4. ریزپردازنده کنترل کننده آرایه از یک سیستم عامل زمان واقعی فرآیند گرا استفاده می کند.
5. این سیستم مقیاس پذیری خوبی دارد: تا 12 رابط میزبان و تا 48 دیسک.
6. سیستم عامل کانال های ارتباطی را کنترل می کند.
7. درایوهای استاندارد SCSI، اتوبوس ها، مادربردها و ماژول های حافظه استفاده می شود.
8. X-bus پرسرعت برای کار با حافظه کش داخلی استفاده می شود.
9. روش تولید برابری در حافظه نهان ادغام شده است.
10. درایوهای متصل به یک سیستم را می توان بصورت مستقل اعلام کرد.
11. یک عامل SNMP می تواند برای مدیریت و نظارت بر سیستم استفاده شود.

مزایای:

• سرعت انتقال داده بالا و سرعت پردازش پرس و جو بالا (1.5 - 6 برابر بیشتر از سایر سطوح RAID استاندارد).
• مقیاس پذیری بالای رابط های میزبان؛
• سرعت نوشتن داده ها با افزایش تعداد دیسک ها در آرایه افزایش می یابد.
• برای محاسبه برابری نیازی به انتقال اطلاعات اضافی نیست.

ایرادات:

• دارایی یک سازنده؛
• هزینه بسیار بالا در واحد حجم؛
• دوره گارانتی کوتاه؛
• نمی تواند توسط کاربر سرویس شود.
• برای جلوگیری از از دست رفتن داده ها از حافظه نهان باید از منبع تغذیه بدون وقفه استفاده کنید.

اکنون اجازه دهید سطوح استاندارد را با هم در نظر بگیریم تا ویژگی های آنها را با هم مقایسه کنیم. مقایسه در معماری های ذکر شده در جدول انجام شده است.

توضیحات:

• * - گزینه رایج مورد استفاده در نظر گرفته می شود.
• k تعداد زیربخش ها است.
• ر - خواندن؛
• W - ورودی.

برخی از جنبه های پیاده سازی سیستم های RAID

سه گزینه اصلی برای پیاده سازی سیستم های RAID را در نظر بگیرید:

• نرم افزار (مبتنی بر نرم افزار)؛
• سخت افزار - اتوبوس محور (بر اساس اتوبوس)؛
• سخت افزار - زیرسیستم مستقل (مبتنی بر زیر سیستم).

نمی توان بدون ابهام گفت که یک اجرا بهتر از دیگری است. هر گزینه برای سازماندهی آرایه بسته به توانایی های مالی، تعداد کاربران و برنامه های مورد استفاده، نیازهای کاربر خاصی را برآورده می کند.

هر یک از پیاده سازی های فوق بر اساس اجرای کد برنامه است. آنها در واقع در محل اجرای این کد متفاوت هستند: در پردازنده مرکزی کامپیوتر (اجرای نرم افزار) یا در یک پردازنده تخصصی روی کنترل کننده RAID (اجرای سخت افزار).

مزیت اصلی پیاده سازی نرم افزار هزینه کم است. اما در عین حال دارای معایب زیادی است: عملکرد پایین، بارگیری با کار اضافی روی پردازنده مرکزی و افزایش ترافیک اتوبوس. سطوح RAID ساده - 0 و 1 - معمولاً در نرم افزار پیاده سازی می شوند، زیرا به محاسبات قابل توجهی نیاز ندارند. با توجه به این ویژگی ها، سیستم های RAID با پیاده سازی نرم افزار در سرورها استفاده می شوند سطح ورودی.

پیاده‌سازی‌های سخت‌افزاری RAID به نسبت پیاده‌سازی‌های نرم‌افزاری گران‌تر هستند، زیرا از سخت‌افزار اضافی برای انجام عملیات I/O استفاده می‌کنند. در همان زمان، آنها پردازنده مرکزی و گذرگاه سیستم را تخلیه یا آزاد می کنند و بر این اساس به شما امکان می دهند عملکرد را افزایش دهید.

پیاده‌سازی‌های گذرگاهی، کنترل‌کننده‌های RAID هستند که از گذرگاه پرسرعت رایانه‌ای که در آن نصب شده‌اند استفاده می‌کنند (اخیراً معمولاً از گذرگاه PCI استفاده می‌شود). به نوبه خود، پیاده سازی های گذرگاه محور را می توان به سطح پایین و سطح بالا تقسیم کرد. اولی ها معمولا تراشه های SCSI ندارند و از پورت به اصطلاح RAID روی مادربرد با کنترلر SCSI داخلی استفاده می کنند. در این حالت، عملکردهای پردازش کد RAID و عملیات I / O بین پردازنده روی کنترلر RAID و تراشه های SCSI روی مادربرد توزیع می شود. بنابراین، پردازنده مرکزی از پردازش کد اضافی آزاد شده و ترافیک اتوبوس نسبت به نسخه نرم افزار کاهش می یابد. هزینه چنین بردهایی معمولاً پایین است، به خصوص اگر روی سیستم های RAID - 0 یا 1 متمرکز شوند (همچنین پیاده سازی هایی از RAID 3، 5، 10، 30، 50 نیز وجود دارد، اما گران تر هستند)، بنابراین آنها به تدریج پیاده سازی های نرم افزاری را از بازار سرورهای سطح ابتدایی حذف می کنند. کنترل‌کننده‌های سطح بالا با پیاده‌سازی اتوبوس، ساختار کمی متفاوت از برادران کوچک‌تر خود دارند. آنها از تمام عملکردهای اجرای کد I/O و RAID مراقبت می کنند. علاوه بر این، آنها چندان به پیاده سازی مادربرد وابسته نیستند و قاعدتاً دارای ویژگی های بیشتری هستند (مثلاً امکان اتصال یک ماژول برای ذخیره اطلاعات در حافظه پنهان در صورت خرابی مادربرد یا قطع برق). چنین کنترل‌هایی معمولاً گران‌تر از کنترل‌کننده‌های سطح پایین هستند و در سرورهای میان‌رده و رده بالا استفاده می‌شوند. آنها معمولا سطوح RAID 0،1، 3، 5، 10، 30، 50 را پیاده سازی می کنند. باس PCIکامپیوتر، در میان سیستم های مورد بررسی (هنگام سازماندهی سیستم های تک میزبان) بیشترین بهره وری را دارند. حداکثر سرعت چنین سیستم هایی می تواند به 132 مگابایت بر ثانیه (32 بیت PCI) یا 264 مگابایت بر ثانیه (64 بیت PCI) در فرکانس باس 33 مگاهرتز برسد.

در کنار مزایای ذکر شده، معماری اتوبوس محور دارای معایبی نیز می باشد:

• وابستگی به سیستم عامل و پلت فرم؛
• مقیاس پذیری محدود؛
• امکانات محدود برای سازماندهی سیستم های تحمل کننده خطا

با استفاده از زیرسیستم های مستقل می توان از تمام این معایب اجتناب کرد. این سیستم ها دارای یک سازمان خارجی کاملا مستقل هستند و در اصل یک کامپیوتر مجزا هستند که برای سازماندهی سیستم های ذخیره سازی اطلاعات استفاده می شوند. علاوه بر این، اگر فناوری کانال های فیبر نوری با موفقیت توسعه یابد، عملکرد سیستم های مستقل به هیچ وجه پایین تر از سیستم های اتوبوس محور نخواهد بود.

معمولاً یک کنترل‌کننده خارجی در یک رک جداگانه قرار می‌گیرد و برخلاف سیستم‌های دارای یک سازمان اتوبوس، می‌تواند تعداد زیادی کانال ورودی/خروجی از جمله کانال‌های میزبان داشته باشد که اتصال چندین کامپیوتر میزبان به سیستم و سازماندهی سیستم‌های خوشه‌ای را ممکن می‌سازد. در سیستم هایی که دارای کنترلر مستقل هستند، می توان کنترلرهای آماده به کار داغ را پیاده سازی کرد.

یکی از معایب سیستم های خودمختار هزینه بالای آنها است.

با توجه به موارد فوق، متذکر می شویم که معمولاً از کنترل کننده های مستقل برای پیاده سازی انبارهای داده و سیستم های خوشه ای با ظرفیت بالا استفاده می شود.

مشکل افزایش قابلیت اطمینان ذخیره سازی اطلاعات همیشه در دستور کار است. این امر به ویژه در مورد مجموعه داده های بزرگ، پایگاه های داده ای که عملکرد سیستم های پیچیده در طیف وسیعی از صنایع به آنها بستگی دارد، صادق است. این امر به ویژه برای عملکرد بالاسرورها

همانطور که می دانید عملکرد پردازنده های مدرنبه طور مداوم در حال رشد است، که به وضوح در توسعه خود با مدرن همراه نیست
دیسک های سخت وجود یک دیسک، خواه SCSI باشد یا حتی بدتر از آن، IDE، در حال حاضر وجود دارد نمی تواند تصمیم بگیردوظایف مربوط به زمان ما شما به دیسک‌های زیادی نیاز دارید که مکمل یکدیگر باشند، اگر یکی از آن‌ها بیرون بیاید جایگزین شوند، نسخه‌های پشتیبان ذخیره کنند، کارآمد و سازنده باشند.

با این حال، داشتن چند هارد دیسک کافی نیست، بلکه باید کافی باشد در یک سیستم ترکیب شوند، که به آرامی کار می کند و در صورت خرابی های مربوط به دیسک اجازه از دست دادن داده ها را نمی دهد.

شما باید از قبل از ایجاد چنین سیستمی مراقبت کنید ، زیرا همانطور که ضرب المثل معروف می گوید - خدا حافظسرخ شده در روغن خروس بانگ نمی زند- کافی نیست شما می توانید اطلاعات خود را از دست بدهید غیر قابل برگشت.

این سیستم می تواند باشد RAID- فناوری ذخیره سازی اطلاعات مجازی که چندین دیسک را در یک عنصر منطقی ترکیب می کند. آرایه RAID نامیده می شود آرایه اضافیدیسک های مستقل معمولا برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان استفاده می شود.

برای ایجاد Raid به چه چیزی نیاز دارید؟ حداقل وجود دو هارد. تعداد وسایل ذخیره سازی مورد استفاده بسته به سطح آرایه متفاوت است.

آرایه های حمله چیست؟

آرایه های RAID پایه و ترکیبی وجود دارد. مؤسسه در برکلی کالیفرنیا پیشنهاد کرد که این حمله به دو دسته تقسیم شود سطوح مشخصات:

• پایه ای:
  • RAID 1 ;
  • RAID 2 ;
  • RAID 3 ;
  • RAID 4 ;
  • RAID 5 ;
  • RAID 6 .
• ترکیب شده:
  • RAID 10 ;
  • RAID 01 ;
  • RAID 50 ;
  • RAID 05 ;
  • RAID 60 ;
  • RAID 06 .

رایج ترین مورد استفاده را در نظر بگیرید.

Raid 0

RAID 0 مورد نظربرای افزایش سرعت و ضبط این قابلیت اطمینان ذخیره سازی را افزایش نمی دهد و بنابراین اضافی نیست. همچنین نام او است راه راه (راه راه - "متناوب"). معمولا استفاده شده 2 تا 4 دیسک

داده ها به بلوک هایی تقسیم می شوند که به نوبه خود روی دیسک نوشته می شوند. سرعتنوشتن / خواندن در این مورد چند برابر افزایش می یابد، مضربی از تعداد دیسک ها. از جانب کاستی هامی توان به افزایش احتمال از دست دادن داده ها با چنین سیستمی اشاره کرد. منطقی نیست که پایگاه داده ها را روی چنین دیسک هایی ذخیره کنید، زیرا هر گونه جدی است شکستباعث می شود حمله به طور کامل شکست بخورد، زیرا هیچ وسیله ای برای بازیابی وجود ندارد.

حمله 1

RAID 1 فراهم می کند آینهذخیره سازی داده ها در سطح سخت افزار آرایه نیز نامیده می شود آینه، یعنی چی « آینه» . یعنی داده های دیسک در این مورد کپی شده است. می توان استفاده کنیدبا تعداد دستگاه های ذخیره سازی از 2 تا 4.

سرعتنوشتن / خواندن در همان زمان عملا تغییر نمی کند، که می تواند به آن نسبت داده شود فواید. آرایه در صورتی کار می کند که حداقل یک دیسک حمله فعال باشد، اما حجم سیستم برابر با حجم یک دیسک باشد. در عمل، زمانی که شکستیکی از هارد دیسک ها، باید در اسرع وقت نسبت به تعویض آن اقدام کنید.

Raid 2

RAID 2 - از به اصطلاح استفاده می کند کد همینگ. داده ها در هارد دیسک ها به طور مشابه RAID 0 تقسیم می شوند، درایوهای باقی مانده ذخیره می شوند کدهای تصحیح خطا، در صورت شکست که می توانید بازسازی کنداطلاعات این روش اجازه می دهد تا در پرواز پیدا کردنو سپس درستشکست در سیستم

سرعت خواندن/نوشتندر این مورد در مقایسه با استفاده از یک دیسک واحد بالا می رود. نقطه ضعف تعداد زیادی دیسک است که در آنها منطقی است از آن استفاده کنید تا هیچ افزونگی داده وجود نداشته باشد، معمولاً این 7 و بیشتر.

RAID 3 - در یک آرایه، داده ها در تمام دیسک ها تقسیم می شوند، به جز یکی، که بایت های برابری را ذخیره می کند. مقاوم به خرابی های سیستم. اگر یکی از دیسک ها از نظم خارج می شود. سپس اطلاعات آن با استفاده از داده‌های جمع‌سنجی برابری به راحتی قابل "افزایش" است.

در مقایسه با RAID 2 هیچ امکانی وجود نداردتصحیح خطا در پرواز این آرایه متفاوت است عملکرد بالاو امکان استفاده از 3 دیسک یا بیشتر.

رئیس منهایچنین سیستمی را می توان افزایش بار روی دیسک در نظر گرفت که بایت های برابری را ذخیره می کند و قابلیت اطمینان پایین این دیسک را دارد.

حمله 4

به طور کلی، RAID 4 شبیه به RAID 3 با تفاوتکه داده های برابری به جای بایت ها در بلوک ها ذخیره می شوند که سرعت انتقال داده های کوچک را افزایش داده است.

منهایآرایه مشخص شده سرعت نوشتن است، زیرا برابری نوشتن بر روی یک دیسک تولید می شود، مانند RAID 3.

به نظر می رسد راه حل خوبی برای آن دسته از سرورهایی باشد که فایل ها بیشتر از نوشته شده خوانده می شوند.

حمله 5

RAID 2 تا 4 این عیب را دارد که نمی تواند عملیات نوشتن را موازی کند. RAID 5 حذف می کنداین کمبود بلوک های برابری نوشته شده است همزمانبرای همه دستگاه های دیسکآرایه، بدون همگام سازیدر توزیع داده، به این معنی که برابری توزیع شده است.

عدداستفاده از هارد دیسک از 3. آرایه به دلیل آن بسیار رایج است جهانی بودنو اقتصاد، چگونه بیشتردیسک استفاده خواهد شد، فضای دیسک کمتر استفاده می شود. سرعتکه در آن بالابه دلیل موازی سازی داده ها، اما کاراییدر مقایسه با RAID 10 به دلیل تعداد زیاد عملیات کاهش یافته است. اگر یکی از درایوها از کار بیفتد، قابلیت اطمینان به RAID 0 کاهش می یابد. بازیابی زمان زیادی طول می کشد.

حمله 6

فناوری RAID 6 مشابه RAID 5 است، اما ارتقا یافته است قابلیت اطمینانبا افزایش تعداد دیسک های برابری.

با این حال، دیسک‌ها در حال حاضر به حداقل 5 پردازنده قدرتمند یا بیشتر نیاز دارند تا تعداد عملیات‌های افزایش یافته را مدیریت کنند و تعداد دیسک‌ها باید برابر باشد. یک عدد اول 5،7،11 و غیره.

Raid 10، 50، 60

بعدی بیا ترکیباتحملاتی که قبلا ذکر شد برای مثال، RAID 10 RAID 0 + RAID 1 است.

ارث می برند و مزایایآرایه های اجزای آنها از نظر قابلیت اطمینان، کارایی و تعداد دیسک ها و در عین حال مقرون به صرفه بودن.

ایجاد یک آرایه حمله در کامپیوتر خانگی

مزایای ایجاد یک آرایه حمله در خانه آشکار نیست، با توجه به این واقعیت است غیر اقتصادی، از دست دادن اطلاعات در مقایسه با سرورها چندان مهم نیست و اطلاعاترا می توان در آن ذخیره کرد پشتیبان گیریتهیه نسخه پشتیبان دوره ای

برای این اهداف، شما نیاز خواهید داشت کنترل کننده حمله، که بایوس و تنظیمات خاص خود را دارد. در مدرن مادربردها Raid Controller می تواند باشد یکپارچه V پل جنوبیچیپست اما حتی در چنین بردی می توانید با اتصال به کانکتور PCI یا PCI-E یک کنترلر دیگر را متصل کنید. به عنوان مثال دستگاه هایی از Silicon Image و JMicron هستند.

هر کنترل کننده می تواند ابزار پیکربندی خاص خود را داشته باشد.

ایجاد یک حمله با کمک از اینتلرام گزینه Matrix Storage Manager.

انتقالتمام داده ها از دیسک های شما، در غیر این صورت، در طول فرآیند ایجاد یک آرایه، آنها خواهند بود پاک شد.

رفتن به BIOSبرپاییمادربرد خود را روشن کنید و حالت عملیات را روشن کنید RAIDبرای هارد دیسک sata شما

برای اجرای ابزار، کامپیوتر خود را مجددا راه اندازی کنید، کلیک کنید ctrl+iدر طول روش پست. در پنجره برنامه لیستی از دیسک های موجود را مشاهده خواهید کرد. کلیک Massive ایجاد کنید، بعد انتخاب کنید سطح آرایه مورد نیاز.

در آینده، به دنبال رابط بصری، وارد کنید اندازه آرایهو تاییدایجاد آن

مقالات زیادی در اینترنت در مورد RAID وجود دارد. به عنوان مثال، این یکی همه چیز را با جزئیات کامل توصیف می کند. اما طبق معمول، زمان کافی برای خواندن همه چیز وجود ندارد، بنابراین برای فهمیدن به چیزی کوتاه نیاز دارید - آیا لازم است یا نه، و چه چیزی در رابطه با کار با DBMS بهتر است (InterBase، Firebird یا چیز دیگری - واقعاً مهم نیست). قبل از چشمان شما - فقط یک ماده.

در تقریب اول، RAID ترکیبی از دیسک ها در یک آرایه است. SATA، SAS، SCSI، SSD - مهم نیست. علاوه بر این، تقریباً هر مادربرد معمولی اکنون از توانایی سازماندهی SATA RAID پشتیبانی می کند. بیایید فهرستی را مرور کنیم که RAID ها چیست و چرا هستند. (من می خواهم بلافاصله توجه داشته باشم که شما باید دیسک های یکسان را در RAID ترکیب کنید. ترکیب دیسک ها از تولید کنندگان مختلف، از انواع مشابه اما متفاوت، یا اندازه های متفاوت- این برای شخصی که پشت کامپیوتر خانگی نشسته است، نازپرورده است).

RAID 0 (Stripe)

البته RAID 0 به دلیل نوار خواندن/نوشتن، عملکرد را افزایش می دهد.

RAID 0 اغلب برای ذخیره فایل های موقت استفاده می شود.

RAID 1 (Mirror)

در صورت خرابی، به دقت بررسی کنید که کدام درایو از کار افتاده است. رایج ترین مورد از دست دادن اطلاعات در RAID 1، اقدامات نادرست در طول بازیابی است (درایو اشتباه به عنوان "کل" مشخص شده است).

در مورد عملکرد - با نوشتن بهره 0 است، با خواندن تا 1.5 بار امکان پذیر است، زیرا خواندن را می توان "به صورت موازی" (به نوبه خود از دیسک های مختلف) انجام داد. برای پایگاه داده ها، شتاب کم است، در حالی که با دسترسی موازی به قسمت های (!) مختلف (فایل) دیسک، شتاب کاملا دقیق خواهد بود.

RAID 1+0

RAID 2-3-4

RAID 5

معمولاً گفته می شود که "RAID5 از دسترسی مستقل به دیسک استفاده می کند تا درخواست ها به دیسک های مختلف به صورت موازی اجرا شوند". باید در نظر داشت که ما در مورد درخواست های I / O موازی صحبت می کنیم. اگر چنین درخواست هایی به صورت متوالی (در SuperServer) ارسال شوند، مطمئناً اثر موازی سازی دسترسی در RAID 5 را دریافت نخواهید کرد. البته اگر آرایه با سیستم عامل و سایر برنامه ها کار کند (مثلاً حاوی حافظه مجازی، TEMP و غیره) باشد، RAID5 عملکرد را افزایش می دهد.

به طور کلی، RAID 5 رایج ترین آرایه دیسک مورد استفاده برای کار با DBMS بود. اکنون چنین آرایه ای می تواند روی دیسک های SATA نیز سازماندهی شود و به نظر می رسد بسیار ارزان تر از SCSI باشد. قیمت ها و کنترلرها را می توانید در مقالات مشاهده کنید
علاوه بر این، باید به حجم دیسک های خریداری شده توجه کنید - به عنوان مثال، در یکی از مقالات ذکر شده، RAID5 از 4 دیسک با حجم 34 گیگابایت مونتاژ شده است، در حالی که حجم "دیسک" 103 گیگابایت است.

تست پنج کنترلر SATA RAID - http://www.thg.ru/storage/20051102/index.html.

Adaptec SATA RAID 21610SA در RAID 5 - http://www.ixbt.com/storage/adaptec21610raid5.shtml.

چرا RAID 5 بد است - https://geektimes.ru/post/78311/

توجه!هنگام خرید دیسک برای RAID5، آنها معمولا 3 دیسک را حداقل (و نه به دلیل قیمت) می گیرند. اگر ناگهان یکی از دیسک ها پس از مدتی از کار بیفتد، ممکن است وضعیتی پیش بیاید که خرید دیسک مشابه دیسک های مورد استفاده امکان پذیر نباشد (دیسک تولید نمی شود، به طور موقت موجود نیست و غیره). بنابراین، به نظر می رسد ایده جالب تر، خرید 4 دیسک، سازماندهی یک RAID5 از سه، و اتصال دیسک چهارم به عنوان پشتیبان (برای پشتیبان گیری، فایل های دیگر و سایر نیازها) باشد.

اندازه آرایه دیسک RAID5 با استفاده از فرمول (n-1)*hddsize محاسبه می شود که n تعداد دیسک های موجود در آرایه و hddsize اندازه یک دیسک است. به عنوان مثال، برای یک آرایه از 4 دیسک 80 گیگابایتی، حجم کل 240 گیگابایت خواهد بود.

در مورد "نامناسب بودن" RAID5 برای پایگاه های داده است. حداقل از این منظر می توان دید که برای به دست آوردن عملکرد خوب RAID5 باید از یک کنترلر تخصصی استفاده کرد و نه آنچه که به طور پیش فرض روی مادربرد است.

مقاله RAID-5 باید بمیرد. و بیشتر در مورد از دست دادن اطلاعات در RAID5.

توجه داشته باشید.از 05 سپتامبر 2005، هزینه یک درایو SATA 80 گیگابایتی هیتاچی 60 دلار است.

RAID 10، 50

جالب اینجاست که ترکیب RAID 0 + 1 از نظر قابلیت اطمینان بدتر از RAID5 است. در سرویس تعمیر پایگاه داده، یک مورد خرابی دیسک در سیستم RAID0 (3 دیسک) + RAID1 (3 دیسک دیگر) وجود دارد. در همان زمان، RAID1 نمی تواند درایو یدکی را "بالا" کند. پایه غیر قابل تعمیر آسیب دید.

RAID 0+1 به 4 دیسک و RAID 5 به 3 دیسک نیاز دارد. در مورد آن فکر کنید.

RAID 6

فرض کنید دو دیسک به طور همزمان از کار بیفتند، اگرچه این مورد بسیار نادر است.

من داده‌ای در مورد عملکرد RAID 6 ندیدم (به نظر نمی‌رسید)، اما ممکن است به دلیل کنترل بیش از حد، عملکرد در سطح RAID 5 باشد.

زمان بازسازی

در طول "اتصال" یک دیسک جدید، به عنوان مثال، برای RAID 5، کنترلر ممکن است اجازه کار با آرایه را بدهد. اما سرعت آرایه در این مورد بسیار پایین خواهد بود، حداقل به این دلیل که حتی با پر کردن "خطی" یک دیسک جدید با اطلاعات، نوشتن روی آن باعث "پرت کردن" کنترلر و هدهای دیسک برای عملیات همگام سازی با بقیه دیسک های موجود در آرایه می شود.

زمان بازیابی عملکرد آرایه در حالت عادی به طور مستقیم به حجم دیسک ها بستگی دارد. به عنوان مثال، Sun StorEdge 3510 FC Array با اندازه آرایه 2 ترابایت در حالت انحصاری، در عرض 4.5 ساعت (با قیمت سخت افزاری حدود 40000 دلار) بازسازی می کند. بنابراین، هنگام سازماندهی یک آرایه و برنامه ریزی برای failover، قبل از هر چیز باید به زمان بازسازی فکر کنید. اگر پایگاه داده و نسخه پشتیبان شما بیش از 50 گیگابایت را اشغال نمی کند و رشد سالانه 1-2 گیگابایت است، پس ساخت یک آرایه از دیسک های 500 گیگابایتی به سختی منطقی است. 250 گیگابایت کافی خواهد بود و حتی برای raid5 حداقل 500 گیگابایت فضا برای جای دادن نه تنها پایگاه داده، بلکه فیلم ها نیز وجود دارد. اما زمان بازسازی برای دیسک های 250 گیگابایتی حدود 2 برابر کمتر از دیسک های 500 گیگابایتی خواهد بود.

خلاصه

حافظه پنهان نوشتن نیز اغلب فعال نمی شود، در نتیجه نوشتن در Raid کندتر از یک دیسک معمولی است. واقعیت این است که برای اکثر کنترلرها این گزینه به طور پیش فرض غیرفعال است، زیرا. اعتقاد بر این است که برای فعال کردن آن، داشتن حداقل یک باتری روی کنترلر حمله و همچنین وجود یک UPS مطلوب است.

متن
مقاله قدیمی hddspeed.htmLINK (و doc_calford_1.htmLINK) نشان می دهد که چگونه می توانید با استفاده از چندین دیسک فیزیکی، حتی برای یک IDE، عملکرد قابل توجهی را افزایش دهید. بر این اساس، اگر RAID را سازماندهی می کنید، یک پایه روی آن قرار دهید و بقیه کارها (تمام، سیستم عامل، ماشین مجازی) را روی هارددیسک های دیگر انجام دهید. از این گذشته ، RAID خود یک "دیسک" است ، حتی اگر قابل اعتمادتر و سریعتر باشد.
منسوخ اعلام شد. همه موارد فوق حق وجود در RAID 5 را دارند. با این حال، قبل از چنین قرارگیری، باید دریابید که چگونه می‌توانید از سیستم عامل نسخه پشتیبان/بازیابی کنید، و چقدر طول می‌کشد، بازیابی یک دیسک مرده چقدر طول می‌کشد، آیا دیسکی برای جایگزینی دیسک «مرده» در دسترس است یا نه، و غیره، یعنی در ابتدا باید به سوالات اولیه سیستم پاسخ دهید.

من همچنان به شما توصیه می کنم که سیستم عامل را روی یک دیسک SATA جداگانه یا اگر ترجیح می دهید روی دو دیسک SATA متصل به RAID 1 نگه دارید. در هر صورت، با قرار دادن سیستم عامل روی RAID، اگر مادربرد به طور ناگهانی کار نمی کند، باید اقدامات خود را برنامه ریزی کنید - گاهی اوقات دیسک های یک آرایه حمله را به دیگری منتقل کنید. مادربرد(چیپست، کنترلر حمله) به دلیل ناسازگاری پارامترهای پیش فرض raid امکان پذیر نیست.

قرار دادن پایه، سایه و پشتیبان

توضیح بسیار ساده است. پشتیبان‌گیری، خواندن داده‌ها از یک فایل پایگاه داده و نوشتن روی یک فایل پشتیبان است. اگر همه اینها به صورت فیزیکی روی یک دیسک اتفاق بیفتد (حتی RAID 0 یا RAID 1)، عملکرد بدتر از زمانی خواهد بود که خواندن از یک دیسک و نوشتن روی دیسک دیگر انجام شود. حتی مزیت بیشتری از چنین جداسازی زمانی است که پشتیبان گیری انجام شود در حالی که کاربران با پایگاه داده کار می کنند.

همین امر در مورد سایه نیز صدق می کند - هیچ فایده ای برای قرار دادن سایه، به عنوان مثال، در RAID 1، در همان مکان پایه، حتی در درایوهای منطقی مختلف وجود ندارد. در حضور سایه، سرور صفحات داده را هم در فایل پایگاه داده و هم در فایل سایه می نویسد. یعنی به جای یک عملیات نوشتن، دو عمل انجام می شود. با جدا کردن پایه و سایه بین درایوهای فیزیکی مختلف، عملکرد نوشتن توسط کندترین درایو تعیین می شود.