Ремонт и upgrade компьютеров своими руками

ИНТЕРФЕЙС АТА RAID

Если у вас появятся вопросы, не освещенные на нашем сайте, вы можете задать вопрос непосредственно нашим специалистам по электронной почте: upgradecomputer@yandex.ru

Избыточный массив независимых (или недорогих) дисковых накопителей (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks — RAID) разрабатывался в целях повышения отказоустойчивости и эффективности систем компьютерных запоминающих устройств. Технология RAID была разработана в Калифорнийском университете в 1987 году. В ее основу был положен принцип использования нескольких дисков небольшого объема, взаимодействующих друг с другом посредством специального программного и аппаратного обеспечения, в качестве одного диска большой емкости.

Первоначальная конструкция RAID предусматривала несложное соединение областей памяти нескольких отдельных дисков. Но, как оказалось, подобная схема уменьшает надежность матрицы и практически не влияет на ее быстродействие. к примеру, четыре диска, объединенных в матрицу, которая работает как один диск, будут «сбоить» в четыре раза чаще, чем один диск той же емкости. Для повышения надежности и быстродействия матрицы ученые университета Беркли предложили шесть различных уровней RAID. Каждый из этих уровней характеризуется определенной отказоустойчивостью (надежностью), емкостью запоминающего устройства и быстродействием.

В июле 1992 года была создана организация RAID Advisory Board (RAB), которая занимается стандартизацией, классифицированием и изучением RAID. Собранные материалы находятся на Web-узле организации http: //www. raid. advisory. com. RAB занимается разработкой спецификаций RAID, согласованием программ для его различных уровней, а также систематизацией класса программ для аппаратного обеспечения RAID.

В настоящее время организация RAB определила семь стандартных уровней RAID, от RAID 0 до RAID 6. Избыточный массив независимых дисковых накопителей (RAID) обычно выполняется посредством платы контроллера RAID. Кроме того, реализация RAID может быть обеспечена с помощью соответствующего программного обеспечения (что, правда, не рекомендуется). Существуют следующие уровни RAID.

■ Уровень RAID 0 — расслоение. Содержимое файла записывается одновременно на несколько дисков матрицы, которая работает как один дисковод большой емкости. Этот уровень обеспечивает высокую скорость выполнения операций чтения/записи, но очень низкую надежность. Для реализации уровня важны, как минимум, два дисковода.

■ Уровень RAID 1 — зеркальное отражение. Данные, записанные на одном диске, дублируются на другом, что обеспечивает превосходную отказоустойчивость (при повреждении одного диска происходит считывание данных с другого диска). При этом заметного повышения эффективности матрицы по сравнению с отдельным

дисководом не происходит. Для реализации уровня важны, как минимум, два дисковода.

■ Уровень RAID 2 — разрядный код коррекции ошибок. Одновременно происходит побитовое дробление данных и запись кода коррекции ошибок (ЕСС) на нескольких дисках. Этот уровень предназначен для запоминающих устройств, не поддерживающих ЕСС (все дисководы SCSI и АТА имеют встроенный внутренний код коррекции ошибок). Обеспечивает высокую скорость передачи данных и достаточную надежность матрицы. Для реализации этого уровня требуется несколько дисководов. Насколько я знаю, в настоящее время не существует коммерческих контроллеров RAID 2 или дисководов, не поддерживающих код коррекции ошибок.

■ Уровень RAID 3 — расслоение с контролем четности. Объединение уровня RAID О с дополнительным дисководом, используемым для обработки информации контроля четности. Этот уровень фактически представляет собой видоизмененный уровень RAID 0, для того характерно уменьшение общей полезной емкости матрицы при сохранении числа дисководов. Однако при этом достигается высокий уровень целостности данных и отказоустойчивости, так как в случае повреждения одного из дисков, данные могут быть восстановлены. Для реализации этого уровня важны, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 4 — сблокированные данные с контролем четности. Этот уровень подобен уровню RAID 3 и отличается только тем, что запись информации осуществляется на независимые дисководы в виде больших блоков данных, что приводит к увеличению скорости чтения больших файлов. Для реализации этого уровня важны, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 5 — сблокированные данные с распределенным контролем четности. Этот уровень подобен RAID 4, но предполагает более высокую производительность, которая достигается за счет распределения инфраструктуры контроля четности по категориям жестких дисков. Для реализации этого уровня важны, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 6 — сблокированные данные с двойным распределенным контролем четности. Подобен уровню RAID 5 и отличается тем, что данные контроля четности записываются дважды, за счет использования двух различных схем контроля четности. Это обеспечивает более высокую надежность матрицы в случае множественных отказов дисковода. Для реализации этого уровня важны, как минимум, четыре дисковода (два или более для данных и два для контроля четности).

Существуют также дополнительные уровни RAID, которые являются нестандартными реализациями определенных компаний. Эти уровни официально не поддерживаются RAID Advisory Board. Обратите внимание, что более высокий номер уровня не означает более высокую эффективность или надежность; порядок нумерации уровней RAID совершенно произволен.

До недавнего времени практически все контроллеры RAID создавались на основе дисководов SCSI. С профессиональной точки зрения, SCSI RAID является самым приемлемым вариантом, так как объединяет положительные стороны RAID с достоинствами

SCSI как интерфейса, предназначенного для поддержки нескольких дисководов. В настоящее время появились контроллеры ATA RAID, которые позволяют значительно уменьшить стоимость реализаций RAID. Как правило, контроллеры ATA RAID используются в однопользовательских системах не столько для повышения надежности, сколько для повышения их эффективности.

Реализации ATA RAID во многом проще, чем профессиональные адаптеры SCSI RAID, используемые в сетевых файловых серверах. Стандарт ATA RAID предназначен в основном для индивидуальных пользователей, стремящихся к повышению производительности инфраструктуры или простому зеркальному отражению дисков для резервирования данных. Ради повышения функциональности инфраструктуры адаптеры ATA RAID поддерживают уровень RAID 0, который обеспечивает расслоение данных. К сожалению, это приводит к снижению надежности дисковой матрицы, так как при повреждении диска все данные, находящие на нем, будут потеряны. Надежность матрицы, работающей на уровне RAID О, повышается с увеличением количества используемых дисководов. Не ждите, что при использовании четырех дисководов эффективность матрицы также увеличится в четыре раза. Она будет просто близка к постоянной скорости передачи данных. Определенные затраты возникают из-за контроллера, выполняющего расслоение данных, а также могут быть связаны с периодом времени ожидания (имеется в виду время, используемое для поиска данных). Однако даже в этом случае эффективность матрицы будет выше, чем какого-либо отдельного дисковода.

Для достижения более высокой надежности адаптеры ATA RAID поддерживают уровень RAID 1, который представляет собой зеркальное отображение дисковода. При этом происходит дублирование данных, записанных на одном из дисков. При повреждении какого-либо дисковода система может работать с данным, сохраненными на другом диске. К сожалению, эффективность матрицы при этом практически не изменяется; более того, будет использоваться только половина существующего объема диска. Другими словами, устанавливаются два диска, а, по сути, получается только один (второй диск является зеркальным отображением первого).

Для того чтобы объединить высокую эффективность с повышением надежности матрицы, рекомендуется воспользоваться уровнями RAID 3 или RAID 5. к примеру, практически все профессиональные контроллеры RAID, используемые в сетевых файловых серверах, предназначены для работы на уровне RAID 5. При этом стоимость подобных контроллеров значительно выше. Кроме того, для реализации уровня RAID 5 важны, как минимум, три дисковода. Большинство контроллеров ATA RAID позволяют объединять различные уровни RAID, к примеру уровни 0 и 1, что дает возможность повысить надежность матрицы при отсутствии дополнительных затрат. Для реализации этих уровней нужны четыре дисковода, два из которых образуют уровень RAID 0. При этом их содержимое записывается во второй массив дисков, образующих уровень RAID 1. Подобная схема позволяет примерно в два раза повысить эффективность матрицы, сохранив при этом резервный набор данных.

Контроллеры IDE RAID в настоящее время поставляются компаниями Arco Computer Products, Iwill, Promise Technology и др. Типичным примером контроллера ATA RAID является Promise FastTrak 100/ТХ4. Этот контроллер дает возможность соединить до четырех дисководов, которые, в свою очередь, могут быть организованы в уровни RAID 0, 1 или режим 0+1. В этой плате также используются отдельные каналы передачи данных (кабели) АТА для каждого дисковода, чем достигается максимальная эффективность инфраструктуры. Компания Promise Technology также предлагает менее дорогой контроллер стан—

дарта ATA RAID, имеющий только два канала данных — FastTrak 100/ТХ2. Этот контроллер тоже позволяет соединять до четырех дисководов, но при совместном использовании двух кабелей АТА эффективность матрицы будет ниже. Это связано с тем, что дисковод может единовременно передавать данные только по одному кабелю, что снижает вдвое производительность всей матрицы.

При поиске нужного контроллера ATA RAID в первую очередь обратите внимание на следующие параметры:

■ поддержка уровней RAID (в основном это уровни 0, 1 и сочетание уровней 0+1);

■ два или четыре канала;

■ поддержка скоростей АТА/100;

■ поддержка разъемов PCI с частотами 33 или 66 МГц.

Избыточный массив независимых дисковых накопителей может быть организован и без дорогих контроллеров RAID. Для этого рекомендуется воспользоваться средствами операционных систем более старших моделей (чаще всего серверных). к примеру, операционные инфраструктуры Windows NT/2000 и ХР Server поддерживают реализацию RAID на программном уровне, используя при этом как расслоение, так и зеркальное отображение данных. Для установки параметров и управления функциями RAID, а также восстановления поврежденных данных в этих операционных системах используется программа Disk Administrator. Тем не менее при организации сервера, который должен сочетать в себе эффективность и надежность, лучше воспользоваться контроллерами АТА или SCSI RAID, аппаратно поддерживающими уровни RAID 3 или 5.

Вся информация собрана из открытых источников. При испльзовании материалов, размещайте ссылку на источник.