Некоторые производители добавили расширения к своим системам RAID-5. Одно из таких расширений - наличие встроенного в массив диска горячего резерва (hot-spare). Если случается сбой диска, то диск из горячего резерва немедленно заменяет аварийный диск и копирует на себя данные путем их восстановления по четности в фоновом режиме. Однако помните то, что восстановление диска RAID-5 оборачивается серьезным падением производительности сервера.
Системы RAID могут быть организованы как при помощи загруженного на сервере и использующего для работы его процессор ПО, так и при помощи специализированного контроллера RAID.
Программно-реализованные системы RAID отнимают значительную часть ресурсов системного процессора, равно как и системной памяти, что сильно понижает производительность сервера. Программные системы RAID иногда включаются в виде функции операционной системы (как это сделано в Microsoft Windows NT Server) или дополнения от третьих поставщиков (как это сделано в NetWare и операционной системе Macintosh).
Аппаратно-реализованные системы RAID используют выделенный контроллер массива RAID; обычно он имеет свой собственный процессор, кэш-память и ПО в ПЗУ - для выполнения дисковых функций ввода-вывода и проверки четности. Наличие выделенного контроллера для выполнения этих операций освобождает процессор сервера для выполнения других функций. Кроме того, поскольку процессор и ПО адаптера специально отлажены для выполнения функций RAID, они обеспечивают большую производительность дисковых операций ввода/вывода и лучшую целостность данных, чем программно-реализованные системы RAID. К сожалению, аппаратно-реализованные контроллеры массивов RAID, как правило, дороже своих программно-реализованных конкурентов.
RAID уровня 0
В RAID 0 используется разбиение данніх - деление файлов на блоки, распределяемые между накопителями.
Здесь не предусмотрена избыточность, но обеспечивается очень хорошая производительность.
Файл-сервер
Контроллер дисковой матрицы
|Блок 1| |Блок | |Блок | | | |2 | |3 | |Блок 4| |Блок | |Блок | | | |5 | |6 | |Блок 7| |Блок | |Блок | | | |8 | |9 |
Накопитель 1 Накопитель 2 Накопитель 3
Диаграмма 1: RAID уровня 0.
RAID уровня 3
В RAID 3 используетсся один выведенный накопитель для хранения информации по контролю четности
(для исправления ошибок). Данные размещаются на оставшихся накопителях, обычно с распределенным на уровне блоков.
|D-байты| |P-байты| |данных |Файл-сервер|четност| | | |и |
|D 1 | |D 2 | |D 3 | |D 4 | |P1-4 | |D 5 | |D 6 | |D 7 | |D 8 | |P5-8 | |D 9 | |D 10 | |D 11 | |D 12 | |P9-12 |
Накопитель Накопитель Накопитель Накопитель
Накопитель данных 1 данных 2 данных 3 данных 4 четности
Диаграмма 2: RAID уровня 3.
RAID уровня 5
В RAID 5 информация о четности распределяется между всеми накопителями матрицы. Данные распределяются на уровне байтов.
|P1-4 | |D1 | |D2 | |D3 | |D4 | |D5 | |P5-8 | |D6 | |D7 | |D8 | |D9 | |D10 | |P9-12 | |D11 | |D12 | |D13 | |D14 | |D15 | |P13-16| |D16 | |D17 | |D18 | |D19 | |D20 | |P17-20|
Диаграмма 3: RAID уровня 5.
6.4.5 Зеркалирование, дублирование и заполнение.
Некоторые ОС, включая NetWare и Windows NT Server, позволяют осуществлять зеркалирование дисков на нескольких дисковых каналах, обеспечивая таким образом дополнительный уровень избыточности. Как упоминалось ранее, Novell называет последний подход дублированием дисков. В сочетании с заполнением дисков дублирование может обеспечить большую по сравнению с однодисковыми системами производительность и в целом способно обогнать аппаратные реализации RAID-5. Поскольку каждая половина зеркальной пары дисков использует отдельный дисковый канал, запись на диски, в отличие от случая, когда диски находятся на одном и том же HBA, может производиться одновременно. Также дублирование допускает раздельный поиск - процесс разделения запросов на чтение между дисковыми каналами для более быстрого их выполнения. Эта функция вдвое повышает производительность при чтении дисков, поскольку оба канала параллельно ищут различные блоки из одного набора данных. Это также сокращает влияние на производительность при записи на диск, поскольку один канал может читать данные, в то время как второй производить запись.
NetWare поддерживает до восьми дисковых каналов (некоторые адаптеры SCSI предоставляют несколько каналов), что означает, что возможно иметь несколько каналов для каждой дублированной пары. Есть возможность даже по выбору организовать до восьми отдельных зеркальных каналов. Windows NT Server также предоставляет программные зеркалирование и дублирование, но пока не поддерживает параллельную запись и раздельный поиск.
Выбирая избыточную дисковую систему, необходимо учитывать четыре основных фактора: производительность, стоимость, надежность и защиту от сбоев.
Что касается производительности, встроенные возможности серверной операционной системы являются основным фактором, особенно когда в игру вступает избыточность дисков. Как уже указывалось ранее, дублирование дисков NetWare в сочетании с заполнением дисков дает лучшую производительность, чем аппаратно- или программно-реализованный RAID. Однако производительность аппаратного RAID в целом выше производительности встроенных дисковых служб Windows NT Server. Вообще говоря, в течение нескольких лет технология и производительность систем RAID постоянно улучшаются.
Другая потенциальная проблема производительности систем RAID - это восстановление данных в случае аварии. До недавних пор, если диск ломался, приходилось отключать массив RAID для его реставрации. Также, если необходимо изменить размер массива (увеличить или уменьшить его емкость), надо было сделать полную резервную копию системы, а затем переконфигурировать и переинициализировать массив, стирая во время этого процесса все данные. В обоих случаях система довольно долго оказывается недоступна.
Для решения данной проблемы Compaq разработала контроллер Smart Array- II, позволяющий наращивать емкость массива без переинициализации существующей конфигурации массива. Другие производители, в том числе Distributed Processing Technology (DPT), объявили, что их контроллеры в не столь отдаленном будущем будут выполнять схожие функции. Многие из новых массивов имеют утилиты для различных операционных систем, с помощью которых массив можно реставрировать после замены испорченного устройства без отключения сервера. Однако учтите, что эти утилиты съедают много ресурсов сервера и тем самым отрицательно влияют на производительность системы. Во избежание такого рода трудностей, реставрацию системы следует проводить в нерабочие часы.
В отраслевых изданиях и публикациях производителей RAID неоднократно поднимались дискуссии на тему разницы в стоимости зеркалирования, дублирования и реализаций RAID. Зеркалирование и дублирование дают 100- процентное удвоение дисков и (в случае дублирования) HBA, в то время как реализации RAID имеют один HBA и/или контроллер RAID плюс на один диск больше, чем та емкость, которую необходимо иметь в итоге. Согласно этим аргументам, RAID дешевле, поскольку число необходимых дисков меньше. Это может быть верно, если ограничения на производительность включенных в операционную систему программных реализаций RAID, как, например, в Windows NT, терпимы. В большинстве случаев, однако, чтобы добиться соответствующей производительности, необходим выделенный контроллер RAID.
Диски и стандартные адаптеры SCSI относительно недороги, в то время как высококачественный контроллер RAID может стоить до 4500 долларов. Чтобы определить стоимость системы, необходимо продумать оптимальные конфигурации для всех составляющих. Например, если нужно приблизительно 16 Гбайт адресуемого дискового пространства, то можно реализовать зеркальную конфигурацию с двумя дисками по 9 Гбайт на канал и получить некоторый избыток емкости. В случае RAID-5, по соображениям производительности и надежности, лучше остановиться на пяти дисках по 4 Гбайт, чтобы увеличить число шпинделей для чередования данных и тем самым общую производительность массива.
При использовании внешней дисковой подсистемы стоимость зеркальной конфигурации составит примерно 10500 долларов за 18 Гбайт доступного пространства. Эта цифра основана на реальных розничных ценах: 2000 долларов за один диск, 250 - за один HBA и 300 - за каждую внешнюю дисковую подсистему вместе с кабелями. Система RAID-5, сконфигурированная на 16 Гбайт адресуемого пространства с использованием пяти дисков по 4 Гбайт, будет стоить около 12800 долларов. Эта цифра основана на реальных розничных ценах массива DPT RAID-5.
Многие системы RAID включают в себя фирменные, разработанные производителем, компоненты. Как минимум, фирменными являются корпус и задняя панель. HBA и контроллеры RAID тоже часто бывают фирменными. Некоторые производители применяют также нестандартные держатели и шины для дисков. Кто-то предоставляет их отдельно за разумную цену, кто-то - только вместе с диском и, как правило, по высокой цене. Последний подход может оказаться дорогостоящим, когда необходимо починить или расширить систему. Другой способ, которым поставщик загоняет нас в угол, - предоставление ПО администрирования и наблюдения за дисками, работающее только с конкретными компонентами. Избегая, когда это возможно, нестандартных компонентов, стоимость обычно удается снизить.
При сравнении надежности избыточных дисковых систем надо учесть два фактора: возможность сбоя системы или сбоя любого ее компонента и вероятность потери данных из-за сбоя компонентов. (К сожалению, RAID или зеркалирование не могут спасти от основной причины потери данных - ошибки пользователя!)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
