Дисковые массивы

 

В последнее время активно развивается тенденция увеличения объемов и скорости накопителей системы хранения данных за счет внедрения «бытовых» RAID-массивов. Простейшие контроллеры RAID уровней 0 и 1 уверенно прописались даже в дешевых чипсетах системных плат. При нынешних ценах на жесткие диски выгоднее купить два диска по 80 Гбайт и собрать на них RAID 0, увеличив при этом и быстродействие, и емкость, чем ставить один диск на 160 Гбайт. 2004 год стал стартовым для технологии Matrix Storage, примененной Intel в чипсетах семейства 925Х/915. Эта технология позволяет всего на двух SATA-дисках организовывать два независимых RAID-массива — типа Strip для увеличения скорости и зеркальный для увеличения надежности. Кроме того, появились дешевые четырехдисковые SATA-массивы RAID уровня 10 (сочетающих в себе надежность зеркалки и высокую скорость и объем Strip). Например, встроенные контроллеры RAID 10 имеются в чипсетах SiS, VIAи nVidia.

RAID — Redundant Arrays of Independent Discs, избыточный массив независимых дисков.

В современных адаптерах обычно реализована поддержка трех уровней (спецификаций): RAID 0, RAID 1 и RAID 0+1.

Дисковый массив без гарантии отказоустойчивости (Striped Disk Array without Fault Tolerance) классифицируется как RAID 0. Представляет собой систему жестких дисков, в которой данные разбиваются на блоки и каждый блок записывается (считывается) на отдельный диск. Таким образом, можно осуществлять несколько операций ввода-вывода одновременно. Обеспечивает наивысшую производительность при интенсивной обработке запросов ввода/вывода и данных большого объема, но отказ одного диска влечет за собой потерю всех данных массива. Объем массива равен объему наименьшего диска, умноженному на число дисков.

Дисковый массив с дублированием, или «зеркалка» (mirroring), классифицируется как RAID 1. Зеркальное дублирование данных является традиционным способом повышения надежности дискового массива небольшого объема. В простейшем варианте используются два диска, на которые записываются одинаковые данные. В случае отказа одного из дисков остается его копия (дубль), которая продолжает работать в прежнем режиме. Объем массива равен объему наименьшего диска. Большинство современных контроллеров позволяют подключать «запасной» диск, на который в случае отказа одного из основных дисков массива вся информация пишется в фоновом режиме.

Распределенный массив с зеркальным дублированием классифицируется как RAID 0+1. Сочетает преимущества двух описанных выше уровней, но отличается высокой стоимостью, так как требует подключения минимум четырех дисков (создается распределенный массив из двух диенов, который зеркально дублируется). Полученная конфигурация устойчива к отказу одного диска, скорость работы чуть меньше, чем у распределенного массива из двух дисков. Кроме того, многие контроллеры позволяют сделать из нескольких дисков один виртуальный, равный по емкости суммарному объему используемых дисков (режим spare).

RAID 3 — массив с распараллеленными потоками данных и выделенным диском для хранения контрольных сумм. При записи данные разделяются между всеми дисками массива за исключением «контрольного». Иными словами, RAID 3 — это отказо-устойчивый RAID 0. При выходе из строя любого диска в массиве потери данных не происходит.

RAID 5 — массивы уровня 5 оснащены резервными блоками питания и выделенным диском, не видимым системой, на который восстанавливается информация с вышедшего из строя жесткого диска.

RAID 6 — представляет собой отказоустойчивый массив независимых дисков с двойным контролем четности. По сути, это улучшенный RAID 5, в котором контрольные суммы вычисляются двумя независимыми механизмами. Благодаря такой технологии обеспечена высокая отказоустойчивость: данные сохраняются при одновременном выходе из строя двух дисков массива. Блочная структура хранения данных позволяет достичь высокой скорости чтения, но большой объем контрольной информации негативным образом сказывается на операциях записи. Также скорость работы массива падает при единичных обращениях к данным небольшого объема.