ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.12.2021
Просмотров: 6805
Скачиваний: 22
343
дисків масиву проводиться звернення до диску бітів контролю парності і дані відновлюються по бітах бітів парності та даних від інших дисків масиву.
Розглянемо шість базових типів дискових масивів RAID: RAID 0, RAID 1,..., RAID 5 та їх комбінації детальніше.
9.7.2.1. Базовий тип дискових масивів RAID 0
Даний тип RAID побудовано за принципом розшарування пам'яті й орієнтовано на підвищення продуктивності без використання надлишковості (рис. 9.35).
Оскільки RAID 0 не володіє надлишковістю, аварія одного диска приводить до аварії всього масиву. З іншого боку RAID 0 забезпечує максимальну продуктивність й ефективність використання об'єму дисків.
Область застосування: аудіо та відео додатки, що вимагають високої швидкості безперервної передачі даних, яку не може забезпечити один диск. Наприклад, дослідження, проведені фірмою Mylex, з метою визначити оптимальну конфігурацію дискової системи для станції нелінійного відео монтажу показують, що, в порівнянні з одним диском, масив RAID 0 з двох дисків дає приріст швидкості запису-зчитування на 96%, з трьох дисків - на 143% (за даними тесту Miro VIDEO EXPERT Benchmark). Мінімальна кількість дисків в масиві RAID 0 - 2шт.
9.7.2.2. Базовий тип дискових масивів RAID 1
В даному типі RAID надлишковість досягається дублюванням даних. Тут кожна пара дисків містить однакову інформацію і сприймається як один логічний диск (рис. 9.36).
344
Запис тих же даних проводиться на обидва диски в кожній парі одночасно. Проте, диски, що входять у пару, можуть здійснювати одночасні операції зчитування різних даних. Таким чином, дублювання може подвоювати швидкість зчитування, але швидкість запису залишається незмінною в порівнянні з одним диском. RAID 1 володіє 100% надлишковістю і аварія одного диска не приводить до аварії всього масиву - контролер дисків перемикає операції зчитування/запису на працездатний диск.
RAID 1 забезпечує найвищу продуктивність серед всіх типів надлишкових дискових масивів (RAID і - RAID 5), але характеризується найгіршим використанням дискового простору. Мінімальна кількість дисків в масиві RAID 1 - 2шт.
9.7.2.3. Базовий тип дискових масивів RAID 2
У системах RAID 2 використовується паралельний доступ до даних на різних дисках, де у виконанні кожного запиту на введення/виведення одночасно беруть участь всі диски. Шпинделі всіх дисків синхронізовані так, що головки кожного диску в кожен момент часу знаходяться в однакових позиціях. Дані розбивають на смуги завдовжки в 1 біт і розподіляють по дисках масиву таким чином, що повне машинне слово представляється поясом, тобто число дисків рівне довжині машинного слова в бітах. Для кожного слова обчислюється коригуючий код (зазвичай, це код Хемінга, здатний коригувати одиночні і виявляти подвійні помилки), який, також побітово, зберігається на додаткових дисках (мал. 5.41). Наприклад, для масиву, орієнтованого на зберігання 32-розрядних слів (32 основних диски) потрібно сім додаткових дисків, так як коригуючий код складається з 7 розрядів.
При записі обчислюється коригуючий код, який заноситься на відведені для нього диски. При кожному читанні проводиться доступ до всіх дисків масиву, включаючи додаткові. Зчитані дані разом із коригуючим кодом подаються на контролер дискового масиву, де відбувається повторне обчислення коригуючого коду і його порівняння з тим кодом, що зберігався на надмірних дисках. Якщо присутня одиночна помилка, контролер здатний швидко її розпізнати і виправити, так що час зчитування не збільшується.
RAID 2 дозволяє досягти високої швидкості введення-виведення при роботі з великими послідовними записами, але стає неефективним при обслуговуванні записів невеликої довжини. Основна перевага RAID 2 полягає у високому ступені захисту інформації, проте використаний в цій схемі метод корекції вже існує в диску, оскільки більшість дисків зберігають коди корекції помилок для кожного сектора.
Тому, оскільки використання декількох надлишкових дисків є неефективним, RAID 2 не дає особливих переваг у порівнянні з далі розглянутим RAID 3 і практично не застосовується.
9.7.2.4. Базовий тип дискових масивів RAID З
Як і у випадку з RAID 2, дані розбивають на смуги завдовжки в 1 біт і розподіляють по дисках масиву таким чином, що повне машинне слово представляється поясом, тобто число дисків рівне довжині машинного слова в бітах, а один з дисків масиву відводиться для зберігання інформації про парність (рис. 9.37). Тобто різниця між RAID 3 і RAID 2 - потрібен лише один додатковий диск для зберігання біту парності, а не декілька дисків для зберігання коду Хемінга.
345
У разі відмови одного з дисків, відновлення інформації, що зберігалася на ньому, можливе шляхом виконання операції виключного АБО (XOR) за інформацією на працездатних, дисках. Кожен запис, зазвичай, розподілений по всіх дисках, і тому цей тип масиву дисків є ефективним для роботи в додатках з інтенсивним обміном із дисковою підсистемою. Оскільки кожна операція введення-виведення звертається до всіх дисків масиву, RAID 3 не може одночасно виконувати декілька операцій. Тому RAID3 хороший для однозадачного оточення з довгими записами. Для роботи з короткими записами потрібна синхронізація обертання дисків, оскільки інакше зменшується швидкість обміну Застосовується рідко, оскільки програє RAID 5 по використанню дискового простору. Мінімальна кількість дисків а масиві RAID 3 - Зшт.
9.7.2.5. Базовий тип дискових масивів RAID 4
RAID 4 ідентичний RAID 3 за винятком того, що тут розмір поясів є набагато більшим одного сектора. В цьому випадку зчитування можна здійснювати з одного диска (не рахуючи диска, що зберігає інформацію про парність), тому можливе одночасне виконання декількох операцій зчитування (рис. 9.38). Проте, оскільки кожна операція запису повинна відновити вміст диска парності, одночасне виконання декількох операцій запису неможливе. Цей тип масиву не має помітних переваг перед масивом типу RAID 5.
346
9.7.2.6. Базовий тип дискових масивів RAID 5
Цей тип масиву дисків подібний до типу RAID 4, однак тут немає окремого диску для зберігання бітів парності. Тому тут немає недоліку, властивого RAID 4, який заклю-чається у неможливості одночасного виконання декількох операцій запису. У цьому масиві, як і в RAID 4, використовуються пояси великого розміру, але, на відміну від RAID 4, інформація про парність зберігається не на одному диску, а на всіх дисках по черзі (рис. 9.39).
Операції запису звертаються до одного диска з даними і до іншого диска з інформацією про парність. Оскільки біти парності для різних поясів зберігаються на різних дисках, виконання декількох одночасних операцій запису є неможливим, тільки в тих окремих випадках, коли або пояси з даними, або пояси з бітами парності знаходяться на тому ж диску. Чим більше дисків у масиві, тим рідше співпадає місцеположення поясу і біта парності.
Область застосування цього типу дискових масивів - надійне зберігання масивів даних великого об'єму. Мінімальна кількість дисків в масиві RAID 5 - Зшт.
9.7.2.7. Тип дискових масивів RAID 6
Як і в RAID 5 в RAID 6 дані розбиваються на смуги розміром в один блок і розподіляються по всіх дисках. Доступ до смуг незалежний та асинхронний. Різниця в тому, що на кожному диску зберігається не одна, а дві смуги паритету (рис. 9.40). Перша з них, як і в RAID 5, містить контрольну інформацію для смуг, розміщених на горизонтальному зрізі масиву (за виключенням диска, де смуга паритету зберігається). В додаток формується і записується друга смуга паритету, контролююча всі смуги якогось одного диску масиву, (вертикальний зріз масиву), але не того, де зберігається смуга паритету. Така схема масиву дозволяє відновити інформацію при відмові відразу двох дисків. З іншої сторони, збільшується час на обчислення і запис розрядів парності та вимагається додатковий дисковий простір. Крім того, реалізація даної схеми пов'язана з ускладненням контролера дискового масиву. Тому, даний тип RAID зустрічається рідко.
347
9.7.2.8. Тип дискових масивів RAID 7
RAID 7 не входить до складу основних типів дискових масивів. До складу масиву дисків RAID 7, крім самого масиву асинхронно працюючих дисків, входять кешпам'ять та контролер, які керуються вбудованою в контролер операційною системою реального часу (рис. 9.41). Дані розбиті на смуги розміром у блок і розділені по дисках масиву. Смуги бітів парності зберігаються на спеціально виділених для даної цілі одному або кількох дисках.
Даний тип RAID при роботі з великими файлами не поступається за продуктивністю RAID 3. Разом з тим, RAID 7 може так само ефективно, як і RAID 5, проводити кілька одночасних операцій зчитування і запису для невеликих об'ємів даних, що забезпечується використанням кеш пам'яті і названої операційної системи.
9.7.2.9. Тип дискових масивів RAID 10
RAID 10 також не входить до складу основних типів дискових масивів дана схема співпадає з RAID 0, але, на відміну від неї, роль окремих дисків виконують дискові масиви, побудовані за схемою RAID 1.