Miért jobb a raid 5, mint 0. RAID szintek – rövid elméleti információk

A rajongóknak van egy íratlan szabálya: a merevlemez Western Digital WD1500 Raptor az ideális asztali modell, ha maximális teljesítményre van szüksége. De nem minden felhasználó követheti ezt az utat, mivel 240 dollárt költeni egy mindössze 150 GB kapacitású merevlemezre nem túl vonzó megoldás. Marad a Raptor a legjobb választás? Az ár hónapok óta nem változott, és ma már könnyen vásárolhat egy pár 400 GB-os meghajtót ennyi pénzért. Ideje összehasonlítani a modern RAID-tömbök teljesítményét a Raptorral?

A rajongók ismerik a Raptor merevlemezt, mivel ez az egyetlen 3,5 hüvelykes asztali merevlemez, amely 10 000 RPM-en forog. A legtöbb merevlemez ebben a szektorban 7 200 RPM-en forog. A szerverek gyorsabban forognak. WD Raptor merevlemezek 36 és 74 GB három éve mutatták be. Körülbelül egy éve jelent meg a piacon Western Digital Raptor-X, amely nagyobb teljesítményt biztosít, a modellek átlátszó borítással is kaphatók, amely lehetővé teszi a merevlemez belsejébe való betekintést.

Merevlemezek nyugati digitális A Raptor a megjelenése után felülmúlta az összes többi 3,5 hüvelykes Serial ATA merevlemezt az asztali PC-kben, bár eredetileg olcsó szerverekhez készültek.

A 10 000 ford./perc orsófordulatszám két jelentős előnnyel jár. Először is, az adatátviteli sebesség észrevehetően megnő. Igen, a maximális szekvenciális olvasási sebesség nem különösebben lenyűgöző, de a minimális sebesség messze meghaladja a merevlemezeket 7200 fordulat / percnél. Ezen túlmenően a 10 000 RPM-es merevlemeznek kisebb a pörgési késleltetése, ami azt jelenti, hogy a meghajtónak kevesebb időbe telik az adatok fogadása az író/olvasó fejek elhelyezése után.

A WD Raptor fő hátránya az ár - körülbelül 240 dollár egy 150 GB-os modellért. Egyéb hátrányok mellett megjegyezzük a magasabb (bár nem kritikus) zajszintet és a magasabb hőtermelést. A rajongók azonban könnyen megbékélnek az ilyen hiányosságokkal, ha ez a merevlemez nagyobb teljesítményt ad a tároló alrendszernek.

Ha kiszámítja egy gigabájtnyi adat tárolásának költségét, akkor a Raptor már nem lesz annyira vonzó. 240 dollárért lehet kapni egy pár 400 GB-os merevlemezt, sőt, egy 750 GB-os Seagate Barracuda 7200.10-ért még 300 dollár sincs messze. Ha az olcsó szegmenst nézzük, egy pár 160 GB-os 7200 RPM-es merevlemezt kaphatunk darabonként 50 dollárért, amelyek a Raptoréval megegyező kapacitást biztosítanak, de több mint fele áron. Ezért ma már a rajongók is gyakran felteszik maguknak a kérdést: érdemes-e WD Raptort venni, nem jobb két 7200-as fordulatszámú merevlemezen RAID 0 konfigurációt választani?

A RAID 0 nem csökkenti a hozzáférési időt, de majdnem megduplázza a szekvenciális olvasási sebességet azáltal, hogy két merevlemezen felcsíkozza az adatokat. Hátránya az adatvesztés fokozott kockázatának tekinthető, mert ha egy merevlemez meghibásodik, akkor a teljes tömb elvész (bár ma már vannak lehetőségek RAID információk helyreállítása). A csúcskategóriás alaplapokon számos integrált vezérlő támogatja a könnyen beállítható és telepíthető RAID módokat.

Gyors vagy okos merevlemez?

	Teljesítmény	Kapacitás	Adattárolás biztonsága	Ár
Egy merevlemez (7200 rpm)	Jó	Elegendőtől a kiválóig	Elegendő *	Alacsonytól magasig, 50 és 300 dollár között
150 GB WD Raptor (10 000 ford./perc)	Kiváló	Elegendő	Elegendő *	Legmagasabb: $240+
2x 160 GB (7200 rpm)	Nagyon jótól kiválóig	Jótól kiválóig	Elégtelen *	Alacsonytól magasig: 50 dollártól merevlemezenként
2x 150 GB WD Raptor (10 000 ford./perc)	Kiváló	Jó	Elégtelen *	Magastól a nagyon magasig: 240 dollártól meghajtónként

* Nem szabad elfelejteni, hogy minden merevlemez előbb-utóbb meghibásodik. A technológia mechanikai alkatrészeken alapul, élettartamuk korlátozott. A gyártók a merevlemezekhez a meghibásodások közötti átlagos időt (MTBF) határozzák meg. Ha két 7200-as fordulatszámú merevlemezen állít be RAID 0 tömböt, akkor az adatvesztés kockázata megduplázódik, mert ha az egyik merevlemez meghibásodik, akkor a teljes RAID 0 tömb elveszik, ezért rendszeresen készítsen biztonsági másolatot a fontos adatokról, és hozzon létre egy az operációs rendszer képe.

Ma már szinte fillérekért lehet venni 40-80 GB-os merevlemezt, ha pedig nincs speciális követelmények kapacitását tekintve akkor ez a mennyiség még ma is elég lesz. Javasoljuk azonban, hogy szerezzen be 50–70 dolláros merevlemezeket, mivel könnyen beszerezhet 120–200 GB-os modelleket. Az online áruházakban már megjelentek a 250 és 320 GB-os modellek 100 dollár alatti áron. A 10 000 RPM-es WD Raptorra költött pénzért könnyedén kaphat 800 GB–1 TB tárhelyet 7 200 RPM-es merevlemezeken.

Ha nincs szüksége ilyen nagy kapacitásra, megelégedhet a belépő szintű 7200-as fordulatszámú merevlemezekkel. Két Western Digital WD1600AAJS meghajtó darabonként 55 dollárba kerül, és könnyedén kaphat 320 GB tárhelyet egy RAID 0 tömbben. Feleannyi pénzt költ, és kétszer annyit kap. nagy kapacitású. Mennyire indokoltak ezek a megtakarítások? Találjuk ki.

7200 vagy 10000 ford./perc? RAID 0 vagy Raptor?

Úgy döntöttünk, hogy különböző merevlemez-konfigurációkat tesztelünk. Tesztünk egyetlen WD Raptor WD1500ADFD, egy WD4000KD, egy Raptor RAID 0 tömbben és egy WD4000 egy RAID 0 tömbben. Úgy döntöttünk, hogy 400 GB 7200 RPM WD merevlemezeket használunk, mivel ezek közül kettő nagyjából árban megegyezik egy Raptor árával. Lássuk, milyen jól teljesít egy „költségvetésű” RAID egyetlen Raptorhoz képest.

A WD4000KD 16 MB gyorsítótárral és Serial ATA/150 interfésszel rendelkezik. A fő különbség a 10 000 RPM-es WD Raptorhoz képest a teljesítmény és a kapacitás. A Raptor gigabájtonkénti költsége lényegesen alacsonyabb, ami legalább hatszor magasabb, mint a 400 GB-os WD4000KD. A tesztek megmutatják, milyen erősek a teljesítménybeli különbségek. A megjelenés idején a WD4000KD Caviar ára 130 dollár volt.

A Raptor a teljesítmény vitathatatlan bajnoka az asztali számítógépek piacán, de egyben a legdrágább merevlemez is. A WD1500 Raptor Serial ATA/150 interfészt használ, ami még mindig elegendő. A benchmark eredményeket tekintve egyetlen más merevlemez sem tudja legyőzni a Raptort, még azzal sem SATA interfész 300 MB/s. Általánosságban elmondható, hogy a SATA interfész sebessége nem befolyásolhatja a vásárlási döntést. A megjelenés idején a WD1500ADFD Raptor ára 240 dollár volt.

Ennek a konfigurációnak fel kell vennie a WD1500 Raptort. Két WD4000KD merevlemez egy RAID 0 tömbben legyőzi a Raptort?

Ez a forgatókönyv a legdrágább a tesztünk során, mivel két WD Raptor merevlemezt igényel, de ettől függetlenül nagyon érdekes. Két 10 000 RPM-es Raptor merevlemez egy RAID 0 tömbben szó szerint mindenkit széttép.

RAID 0

Teljesítmény

Elméletileg a RAID 0 ideális megoldás a teljesítmény növelésére, mivel a soros adatátviteli sebesség szinte lineárisan skálázódik a tömbben lévő merevlemezek számával. A fájlok blokkonként vannak elosztva az összes merevlemezen, vagyis a RAID-vezérlő szinte egyszerre ír adatokat több merevlemezre. A RAID 0 adatátviteli sebessége szinte minden esetben észrevehetően javul, bár a hozzáférési idő nem csökken. A valós tesztekben a RAID 0 tömbök hozzáférési ideje még meg is nő, bár nagyon kis mértékben, de körülbelül fél ezredmásodperccel.

Ha több merevlemezre épít fel egy RAID-konfigurációt, a meghajtóvezérlő szűk keresztmetszetgé válhat. Egy tipikus PCI-busz legfeljebb 133 MB / s átvitelt tesz lehetővé, amelyet két modern merevlemez könnyen elnyel. A lapkakészlethez tartozó Serial ATA vezérlők általában nagyobb sávszélességet biztosítanak, így nem korlátozzák a RAID tömbök teljesítményét.

Kaptunk akár 350 MB/s négy 10 000 rpm WD Raptor merevlemezen Intel ICH7 és ICH8 Southbridge lapkakészleteken. Kiváló eredmény, amely nagyon közel áll négy különálló merevlemez teljes átviteli teljesítményéhez. Ugyanakkor az nVidia nForce 680 lapkakészlet maximum 110 MB/s-ot mutatott, sajnos. Úgy tűnik, hogy nem minden integrált RAID vezérlő képes nagy teljesítményű RAID tömbök biztosítására, még ha ez technikailag lehetséges is.

A RAID módok összehasonlítása

Meg kell jegyezni, hogy a RAID 0 nem igazán terjeszti ki a RAID tömbök ötletét, ami a független/olcsó meghajtók redundáns tömbjei (olcsó/független meghajtók redundáns tömbje) rövidítése. A redundancia azt jelenti, hogy az adatokat legalább két helyen tárolják, hogy azok akkor is fennmaradjanak, ha az egyik merevlemez meghibásodik. Ez történik például egy RAID 1 tömb esetén, amelyben minden adat egy második merevlemezen tükröződik. Ha az egyik merevlemez "meghal", akkor csak a RAID-vezérlő üzeneteiből fog tudni róla. A RAID 5 tömb sokkal összetettebb, és a professzionális szektor számára készült. Úgy működik, mint egy RAID 0 tömb, az adatokat szétosztja az összes merevlemezen, de a redundancia információi hozzáadódnak az adatokhoz. Ezért a RAID 5 tömb nettó kapacitása megegyezik egy kivételével az összes merevlemez teljes kapacitásával. A redundanciainformációkat nem egy merevlemezre írják (mint a RAID 3 esetében), hanem az összes meghajtó között vannak elosztva, hogy ne hozzon létre "szűk keresztmetszetet" a redundancia információinak egy HDD-re történő olvasásakor vagy írása során. Egy RAID 5 tömbhöz érthető módon legalább három merevlemezre van szükség.

Kockázatok és mellékhatások

A RAID 0 tömb fő veszélye bármely merevlemez meghibásodása, mivel a teljes tömb elveszik. Éppen ezért minél több lemez van egy RAID 0 tömbben, annál nagyobb az információvesztés kockázata. Ha három merevlemezt használ, akkor az információvesztés valószínűsége egy meghajtóhoz képest háromszorosára nő. Ezért a RAID 0 nem jöhet számításba jó lehetőség azoknak a felhasználóknak, akiknek megbízható rendszerre van szükségük, és akik egyetlen perc leállást sem engedhetnek meg maguknak.

Még ha nagy teljesítményű és drága különálló RAID-vezérlőt vásárol is, akkor is a hardvertől függ. Két különböző vezérlő támogatja a RAID 5-öt, de a konkrét megvalósítás nagyon eltérő lehet.

Intel Matrix RAID: Több RAID-tömb is létrehozható ugyanazon a merevlemez-készleten.

Ha a RAID-vezérlő elég okos, lehetővé teheti két vagy több RAID-tömb telepítését egy merevlemez-készletre. Bár minden RAID-vezérlő több RAID-tömböt is támogathat, ehhez leggyakrabban különböző merevlemez-készletekre van szükség. Ezért az Intel ICH7-R és ICH8-R déli hidak nagyon érdekesnek bizonyultak: támogatják az Intel Matrix RAID funkciót.

Egy tipikus megvalósítás két RAID-tömb két merevlemezen. Két merevlemez kapacitásának első harmada egy gyors RAID 0 tömbhöz rendelhető az operációs rendszer számára, a többi pedig egy RAID 1 tömbhöz a fontos adatok tárolására. Ha valamelyik merevlemez meghibásodik, az operációs rendszer elveszik, de a RAID 1-nek köszönhetően a fontos adatok, amelyek a második merevlemezre tükröződnek, megmaradnak. A Windows telepítése után egyébként képet készíthet az operációs rendszerről. rendszert, és tárolja egy megbízható RAID 1 tömbön. Ha a merevlemez meghibásodik, az operációs rendszer gyorsan visszaállítható.

Ne feledje, hogy sok RAID-tömbhöz RAID-illesztőprogramot (például Intel Matrix Storage Managert) kell telepíteni, ami problémákat okozhat a rendszerindítás és a helyreállítás során. A helyreállításhoz használt rendszerindító lemezekhez RAID-illesztőprogramok szükségesek. Tehát mentse el az illesztőprogram floppyját erre az alkalomra.

Tesztkonfiguráció

Konfiguráció alacsony szintű tesztekhez

Processzorok	2x Intel Xeon (Nocona mag), 3,6 GHz, FSB800, 1 MB L2 gyorsítótár
Felület	Asus NCL-DS (Socket 604), Intel E7520 lapkakészlet, BIOS 1005
memória	Corsair CM72DD512AR-400 (DDR2-400 ECC, reg.), 2x 512MB, CL3-3-3-10 késleltetés
Rendszer merevlemez	Western Digital Caviar WD1200JB, 120 GB, 7200 rpm, 8 MB gyorsítótár, UltraATA/100
Hajtásvezérlők	Intel 82801EB UltraATA/100 vezérlő (ICH5) Silicon Image Sil3124, PCI-X
Háló	Integrált Broadcom BCM5721 Gigabit Ethernet vezérlő
videokártya	Beépített ATi RageXL, 8 MB
Tesztek és beállítások
Teljesítménytesztek	c "t h2benchw 3.6 PCMark05 V1.01
I/O tesztek	IOMeter 2003.05.10 Fájlszerver benchmark webszerver-benchmark adatbázis-benchmark Workstation Benchmark
Rendszer szoftver
OS	Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition Service Pack 1
Platform illesztőprogram	Intel lapkakészlet-telepítő segédprogram 7.0.0.1025
Grafikus illesztőprogram	Alapértelmezett Windows grafikus illesztőprogram

A SYSmark2004 SE konfigurációja

Rendszer hardver
CPU	Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe 65 nm, 2,93 GHz, 4 MB L2 gyorsítótár)
Alaplap	Gigabyte GA-965P-DQ6 2.0, lapkakészlet: Intel 965P, BIOS: F9
Általános hardver
memória	2x 1024 MB DDR2-1111 (CL 4.0-4-4-12), Corsair CM2X1024-8888C4D XMS6403v1.1
videokártya	HIS X1900XTX IceQ3, GPU: ATi Radeon X1900 XTX (650MHz), Memória: 512MB GDDR3 (1550MHz)
Merevlemez I	150 GB, 10 000 rpm, 8 MB gyorsítótár, SATA/150, Western Digital WD1500ADFD
Merevlemez II	400 GB, 7200 rpm, 16 MB gyorsítótár, SATA/300, Western Digital WD4000KD
DVD-ROM	Gigabyte GO-D1600C (16x)
Szoftver
ATi Drivers	Catalyst Suite 7.1
Intel chipset illesztőprogramok	Szoftvertelepítő segédprogram 8.1.1.1010
Intel RAID illesztőprogramok	Matrix Storage Manager 6.2.1.1002
DirectX	9.0c (4.09.0000.0904)
OS	Windows XP, Build 2600 SP2
Tesztek és beállítások
SYSmark	2004-es verzió, második kiadás, hivatalos futam

Nos, térjünk át a jelenlegi 150 GB-os WD Raptor merevlemezek és a 400 GB-os WD4000KD merevlemezek RAID 0 tömbjének csatájára. Az eredmény lenyűgöző volt. Míg a WD Raptor továbbra is kétségtelenül a leggyorsabb Serial ATA asztali merevlemez, a RAID 0 a legtöbb tesztben az első helyen áll a hozzáférési időn és az I/O teljesítményen kívül. A Raptoron egy gigabájtnyi adat tárolásának költsége a leginkább megkérdőjelezhető, hiszen egy 7200 rpm-es merevlemez kapacitásának háromszorosát lehet megvásárolni féláron. Vagyis egy gigabájt áron hatszor veszít a Raptor ma. Ha azonban aggódik az adatbiztonság miatt, kétszer is gondolja meg, mielőtt egy RAID 0 tömböt választana két olcsó, 7200 fordulat/perc sebességű merevlemezen egy WD Raptor mellett.

A következő hónapokban az 500 GB-os merevlemezek ára 100 dollár alá süllyed. De a videók tárolására rendelkezésre álló mennyiségre vonatkozó követelmények növekedni fognak. nagy felbontású, zene és fotók. Végül a merevlemez-tányér sűrűsége folyamatosan növekszik, így hamarosan nagyobb teljesítményű, 7200 ford./perc modellek jelennek meg. A jövőben a Raptor vonzereje csökkenni fog.

Úgy gondoljuk, hogy a Western Digitalnak változtatnia kellene az árpolitikáján modellválaszték Raptor, mert a teljesítménynövekedés a merevlemez-kapacitás nagy kompromisszumainak ára. És meg kell mondanom, hogy az ilyen kompromisszumok nem mindenki számára tűnnek indokoltnak. Szeretnénk egy frissített 300 GB-os Raptor merevlemezt, ami egyben egy hibrid merevlemez is lehetne beépített flash memóriával Windows Vista rendszerhez.

Fájlszerver vagy produktív munkaállomás létrehozásakor gyakran szembe kell nézni a lemezalrendszer konfigurációjának megválasztásával. A modern alaplapok, még a költségvetési szintűek is lehetőséget kínálnak RAID létrehozása minden népszerű szintű tömböt, ne feledkezzünk meg a RAID szoftveres megvalósításáról. Melyik opció lesz megbízhatóbb és termelékenyebb? Úgy döntöttünk, hogy elvégezzük a saját tesztünket.

próbapad

Általános szabály, hogy a kis- és középvállalkozásoknál a fájlszerverek, osztályszintű szerverek stb. rendes PC-t használnak, közönséges, költségvetési, alkatrészekből összeszerelve. Tesztünk célja a lapkakészlet RAID vezérlőjével összeállított lemezalrendszer teljesítményének tanulmányozása volt, és összehasonlítása a RAID tömbök (OS eszközök) szoftveres implementációival. A tesztelés oka a költségvetési RAID, valamint a széles körben elérhető objektív tesztek hiánya volt nagyszámú"mítoszok és legendák" a témában. Nem kifejezetten vasat választottunk, hanem kihasználtuk, ami kéznél volt. És kéznél volt több közönséges PC a következő megvalósításhoz, amelyek közül az egyiket tesztpadként használták.

PC konfiguráció:

• Alaplap: ASUS M4N68T-M SocketAM3
• Processzor: CPU AMD ATHLON II X2 245 (ADX245O) 2.9GHz/ 2Mb/ 4000MHz Socket AM3
• RAM: 2 x Kingston ValueRAM DDR-III DIMM 1Gb
• Merevlemezek: HDD 320 Gb SATA-II 300 Western Digital Caviar Blue 7200rpm 16Mb
• Operációs rendszer: Windows Server 2008 SP2 (32 bites)
• Fájlrendszer: NTFS

A lemez alrendszert a következőképpen konfigurálták: egy operációs rendszert telepítettek egy lemezre, egy RAID tömböt állítottak össze két vagy három másik lemezről.

Vizsgálati módszertan

Tesztszoftvernek az Intel NAS Performance Toolkit-et választottuk, ez a csomag olyan tesztkészlet, amely lehetővé teszi a lemez alrendszer teljesítményének értékelését a főbb jellemző feladatoknál. Mindegyik tesztet ötször futtattuk le, a végeredmény az átlagot jelenti. Egy kislemez előadását vettük fel merevlemez.

Teszteltük a RAID0, RAID1 és RAID5 tömböket, a RAID5-öt normál módban és vészhelyzeti módban is teszteltük, egy meghajtó eltávolításával. Miért csak vészhelyzetben teszteltük ezt a tömböt? A válasz egyszerű: a RAID0 esetében nincs ilyen mód, ha valamelyik lemez meghibásodik, a tömb megsemmisül, és az egyetlen megmaradt RAID1 lemez nem különbözik egyetlen lemeztől.

Hardveres és szoftveres implementációkat is teszteltünk, kezdetben az átlagos CPU terhelést is mértük, mivel az a vélemény, hogy a szoftveres RAID erősen terheli a processzort. Ezt a mérést azonban nem vettük figyelembe a teszteredmények között, a processzorterhelés körülbelül egyenlőnek bizonyult, és körülbelül 37-40% volt egyetlen lemeznél, RAID0, RAID1 és 40-45% RAID5 esetén.

Fájlműveletek

A klasszikus műveletek bármely meghajtónál az olvasási és írási műveletek. Az Intel NASPT-ben ezeket a paramétereket négy tesztben értékelik: egy 247 MB-os fájl másolása a meghajtóra és onnan, valamint 44 mappa, amelyek 2833 fájlt tartalmaznak, összesen 1,2 GB-os méretben.

Fájlok olvasása/írása

Ha odafigyelünk a referencialemez eredményeire, látni fogjuk, hogy az írási sebesség közel kétszerese (89%) nagyobb, mint az olvasási sebesség. Ez a fájlrendszer sajátosságaiból adódik, és ezt a tényt is figyelembe kell venni. A RAID0 (csíkos tömb) megvalósítási módtól függetlenül 70%-kal nagyobb teljesítményt mutatott, mint egyetlen lemez, miközben a RAID1 (tükör) sebességi paraméterei teljesen megegyeznek vele.

A RAID5 külön tárgyalást érdemel, az írási sebessége elfogadhatatlanul alacsony, a lassulás eléri a 70%-ot, miközben az olvasási sebesség sem marad el a gyors RAID0-tól. Ennek oka talán a számítási erőforrások hiánya és az algoritmusok tökéletlensége, mert a rögzítés során további erőforrásokat fordítanak az ellenőrző összeg kiszámítására. Ha valamelyik lemez meghibásodik, az írási sebesség csökken, a hardveres megoldás csökkenése kevésbé markáns (15%), mint a szoftveres megoldásban (40%). Ebben az esetben az olvasási sebesség jelentősen csökken, és egyetlen lemez sebességének felel meg.

Olvasási/írási mappák

Mindenki, aki próbált már szétszórt kis fájlokat másolni, tudja, hogy jobb, ha előre csomagolja őket egy archívumba, ez sokkal gyorsabb lesz. Tesztjeink csak megerősítik ezt az ökölszabályt, sok kis fájl és mappa olvasása közel 60%-kal lassabb, nagy fájl olvasása, az írási sebesség is valamivel (10%-kal) alacsonyabb.

A RAID0 sokkal kisebb előnyt ad az írási műveleteknél (30-40%), az olvasási műveleteknél pedig elhanyagolható a különbség. A RAID1, ahogy az várható volt, nem tartogat számunkra meglepetést, egy-egy lemezzel megy.

A kis fájlok RAID5 sokkal többet mutat legjobb eredmény, de továbbra is átlagosan 35%-ot enged egyetlen lemeznek. Az olvasási sebesség nem különbözik más konfigurációktól, hajlamosak vagyunk azt hinni, hogy ebben az esetben a merevlemez véletlen elérési ideje a korlátozó tényező. Ám amikor egy lemezt eltávolítottunk a tömbből, nagyon váratlan eredményt kaptunk, ami miatt többször is ellenőrizni kellett, többek között egy másik merevlemez-modellnél is (500 Gb Seagate/Maxtor Barracuda 7200.12/DiamondMax 23).<3500418AS>7200rpm 16Mb). A helyzet az, hogy a hardvertömb írási sebessége meredeken (majdnem háromszorosára) csökkent, és a szoftver RAID5 írási sebessége éppen ellenkezőleg, nőtt, talán ez a tömb szoftveres megvalósításának algoritmusának köszönhető. . És mégis inkább hagyjuk kommentár nélkül ezt a "jelenséget".

Alkalmazásokkal való munka

A következő tesztek a lemezalrendszer teljesítményét tükrözik, amikor különféle – elsősorban irodai – alkalmazásokkal dolgozik. Az első teszt (Content Creation) a lemez felhasználását tükrözi adatok tárolására és kezelésére, a felhasználó létrehozza, megnyitja, menti a dokumentumokat anélkül, hogy különösebb aktivitást mutatna. A legerősebb teszt az Office Productivity, amely szimulálja az aktív munkát a dokumentumokkal, az információkeresést az interneten (a böngésző gyorsítótárát visszaállítják a meghajtóra), összesen 616 fájlt 45 könyvtárban, 572 MB térfogattal. Az utolsó teszt - fényképalbummal való munkavégzés (főleg megtekintés), inkább otthoni használatra jellemző, 1,2 GB fényképeket tartalmaz (169 fájl, 11 könyvtár).

Dolgozzon dokumentumokkal

Egyedi fájlokkal végzett munka során a RAID0 előre láthatóan majdnem kétszeresen felülmúlja a RAID1-et és egy merevlemezt (Content Creation teszt), de az aktív munka során minden előnyét elveszíti, az Office Productivity tesztben a RAID0, RAID1 és egyetlen meghajtó ugyanazt az eredményt mutatja. .

A RAID5 nyilvánvalóan kívülálló ezekben a tesztekben, a tömb teljesítménye egyedi fájlokon rendkívül alacsony, a hardveres megvalósítás pedig sokkal jobb (de még mindig rendkívül alacsony) eredményt mutat. Az aktív irodai munka az eredmények sokkal jobbak, de még mindig alacsonyabbak, mint az egyetlen meghajtó és az egyszerűbb tömbök eredményei.

Munka fotókkal

Ebben a módban az összes tömb megközelítőleg ugyanazt az eredményt mutatta, ami összehasonlítható egyetlen lemez teljesítményével. Bár a RAID5 valamivel gyengébb eredményt mutatott, bár ebben az esetben a lemaradást "szabad szemmel" nem valószínű, hogy észreveszi.

Multimédia

És végül a multimédiás tesztek, amelyeket két részre osztottunk: lejátszásra és rögzítésre. Az első esetben a HD videó lejátszása a meghajtóról egy, két vagy négy adatfolyamban egyszerre történik. A másodikban rögzítés és egyidejű rögzítés - két fájl lejátszása történik. Ez a teszt nem csak videóra alkalmazható, hanem a lemeztömbről történő lineáris írás/olvasás általános folyamatait jellemzi.

Lejátszás

RAID0

Az ilyen típusú lemeztömb magabiztosan vezet nagy fájlokkal és multimédiával végzett munka során. A legtöbb esetben jelentős előnyt (körülbelül 70%) tesz lehetővé egyetlen lemezhez képest, de van egy jelentős hátránya - rendkívül alacsony hibatűrés. Ha egy lemez meghibásodik, a teljes tömb megsemmisül. Ha irodai alkalmazásokkal és fotókkal dolgozik, nincs különösebb előnye.

Hol használható a RAID0? Mindenekelőtt azokon a munkaállomásokon, amelyeknek feladataik természeténél fogva nagy fájlokkal kell dolgozniuk, például videószerkesztés. Ha hibatűrés szükséges, használhat RAID10-et vagy RAID0 + 1-et, amelyek két tükör csíkos tömbjét vagy csíkos tömbök tükrét képviselik, ezek a RAID szintek egyesítik a RAID0 sebességi paramétereit és a RAID1 megbízhatóságát, hátránya a jelentős többletterhelés - a bejövő lemezek kapacitásának csak a felét használják fel egy tömbben való tárolásra.

RAID1

A "tükör"-nek nincs sebességelőnye egyetlen lemezhez képest, ennek a tömbnek a fő feladata a hibatűrés biztosítása. Használata ajánlott irodai fájlokkal és kisméretű fájlokkal, pl. azokon a feladatokon, ahol nem olyan nagy a különbség a gyorsabb tömbök között. Nem rossz, ha fájlmódban dolgozik az 1C:Enterprise 7.7-el, amely a lemezzel való munka jellegénél fogva valami az Office Productivity és a Dir-másolás között van a NAS-ról/NAS-ba. Eredményesebb feladatokhoz nem ajánlott, itt érdemes figyelni a RAID10-re és a RAID0 + 1-re.

RAID5

Nem javasoljuk az ilyen típusú tömb használatát alacsony kategóriás rendszerekben; az írási műveleteknél a RAID5 még egyetlen merevlemezre is jelentősen veszít. Az egyetlen terület, ahol alkalmazása indokolt, a multimédiás adatok tárolására szolgáló médiaszerverek létrehozása, amelyek fő módja az olvasás. Itt olyan paraméterek kerülnek előtérbe, mint a nagy olvasási sebesség (RAID0 szinten) és az alacsonyabb hibatűrési költség (a tömb kapacitásának 1/3-a), ami jó nyereséget ad jelentős méretű tárolók létrehozásakor. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a tömbbe való írási kísérlet a teljesítmény meredek csökkenéséhez vezet, ezért az új adatok feltöltését az ilyen médiaszerverekre a legkevesebb terhelés alatt kell elvégezni.

Hardver vagy szoftver?

A teszteredmények nem tártak fel észrevehető előnyöket vagy hátrányokat mindkét megvalósítási lehetőség esetében, kivéve a RAID5 esetében, amelynek hardveres verziója bizonyos esetekben jobb eredményeket mutatott. Ezért más jellemzőkből kell kiindulni. mint a kompatibilitás és a hordozhatóság.

A hardveres RAID-et a chipkészlet déli hídja (vagy egy külön vezérlő) valósítja meg, és támogatást igényel az operációs rendszertől vagy az illesztőprogramok telepítési szakaszában. Ugyanez a tény gyakran lehetetlenné teszi számos olyan lemez és rendszer segédprogram használatát, amelyek a sajátjukat használják rendszerindító lemezek, ha a rendszerbetöltőjük nem támogatja a RAID-vezérlőt, akkor a szoftver egyszerűen nem fogja látni a tömböt.

A második hátrány a konkrét gyártóhoz való kötődés, ha úgy dönt, hogy platformot vált, vagy másik lapkakészlettel rendelkező alaplapot választ, akkor az adatokat külső adathordozóra kell másolnia (ami önmagában is problémás lehet), és újra össze kell raknia a tömböt. A fő probléma az, hogy ha az alaplap váratlanul meghibásodik, akkor hasonló modellt kell keresnie, hogy hozzáférjen az adataihoz.

A szoftveres RAID OC szinten támogatott, ezért ezek a hiányosságok nagyrészt nélkülözik, a tömb könnyen összeszerelhető és könnyen átvihető a hardverplatformok között, hardverhiba esetén az adatok könnyen elérhetők egy másik számítógépen, amely rendelkezik a Windows kompatibilis verziója (az alacsonyabb kiadások nem támogatják a dinamikus lemezeket).

A hátrányok közül meg kell jegyezni, hogy a Windows telepítése lehetetlen RAID0 és RAID5 kötetekre, mivel a Windows telepítése dinamikus kötetre csak akkor lehetséges, ha ezt a kötetet alap rendszerindító vagy rendszerkötetről konvertálták. A dinamikus kötetekről bővebben olvashat.

Az interneten sok cikk található a RAID-ről. Például ez mindent nagyon részletesen leír. De mint általában, nincs elég idő mindent elolvasni, ezért valami rövidre van szüksége ahhoz, hogy megértse - szükséges-e vagy sem, és mit érdemes használni a DBMS-sel való munkához (InterBase, Firebird vagy valami más - ez tényleg nem számít). A szemed előtt - csak egy ilyen anyag.

Az első közelítésben a RAID a lemezek egy tömbbé való kombinációja. SATA, SAS, SCSI, SSD – mindegy. Ráadásul ma már szinte minden normál alaplap támogatja a SATA RAID rendszerezési képességét. Nézzük át a RAID-ek listáját és miért vannak azok. (Rögtön megjegyezném, hogy a RAID-ben azonos lemezeket kell kombinálni. Lemezek kombinálása különböző gyártók, ugyanabból, de eltérő típusból, vagy különböző méretekből – ez kényeztetés az otthoni számítógépnél ülő ember számára).

RAID 0 (csíkos)

Durván szólva ez két (vagy több) fizikai lemez szekvenciális kombinációja egy "fizikai" lemezké. Csak hatalmas lemezterületek rendezésére alkalmas, például azoknak, akik videószerkesztéssel dolgoznak. Nincs értelme az adatbázisokat ilyen lemezeken tartani - valójában még ha az adatbázis mérete 50 gigabájtos is, miért vett két, egyenként 40 gigabájtos lemezt, és nem 1 x 80 gigabájtot? A legrosszabb az egészben, hogy a RAID 0-ban az egyik lemez meghibásodása az ilyen RAID teljes működésképtelenségéhez vezet, mivel az adatok felváltva íródnak mindkét lemezre, és ennek megfelelően a RAID 0-nak nincs módja a helyreállításra meghibásodás esetén. .

Természetesen a RAID 0 teljesítménynövekedést biztosít az olvasási/írási csíkozás miatt.

A RAID 0 gyakran ideiglenes fájlok tárolására szolgál.

RAID 1 (tükör)

Lemeztükrözés. Ha a Shadow in IB/FB szoftveres tükrözés (lásd: Operations Guide.pdf), akkor a RAID 1 hardveres tükrözés, semmi más. Kímélje meg magát a szoftveres tükrözéstől az operációs rendszer vagy harmadik féltől származó szoftver segítségével. Szükséges vagy "vas" RAID 1, vagy árnyék.

Meghibásodás esetén alaposan ellenőrizze, hogy melyik meghajtó hibásodott meg. A RAID 1 adatvesztésének leggyakoribb esete a helyreállítás során végzett helytelen műveletek (a rossz meghajtó "egész"-ként van megadva).

Ami a teljesítményt illeti - írással az erősítés 0, olvasással akár 1,5-szer is lehetséges, mivel az olvasás "párhuzamosan" (viszont különböző lemezekről) történhet. Az adatbázisoknál kicsi a gyorsítás, míg a lemez különböző (!) Részeinek (fájljainak) párhuzamos elérése esetén a gyorsítás abszolút pontos lesz.

RAID 1+0

A RAID 1+0 alatt a RAID 10 változatát értjük, amikor két RAID 1-et RAID 0-ba egyesítenek. Azt a változatot, amikor két RAID 0-t egyesítenek a RAID 1-be, RAID 0+1-nek nevezik, és a „kívül” ugyanaz a RAID 10. .

RAID 2-3-4

Ezek a RAID-ek ritkák, mivel Hamming kódokat vagy bájt blokkolást + ellenőrző összegeket stb. használnak, de az általános összefoglalás az, hogy ezek a RAID-ek csak megbízhatóságot adnak, 0 teljesítménynövekedéssel, sőt néha még romlással is.

RAID 5

Legalább 3 lemez kell hozzá. A paritásadatok a tömb összes meghajtója között vannak elosztva

Általában azt mondják, hogy "a RAID5 független lemezelérést használ, hogy a különböző lemezekre irányuló kérések párhuzamosan végrehajthatók legyenek". Szem előtt kell tartani, hogy természetesen párhuzamos I / O kérésekről beszélünk. Ha az ilyen kéréseket egymás után küldik (a SuperServerben), akkor természetesen nem éri el a hozzáférés párhuzamosításának hatását a RAID 5-ön. Természetesen a RAID5 teljesítménynövekedést ad, ha a tömb együttműködik az operációs rendszerrel és más alkalmazásokkal (például virtuális memóriát, TEMP-t stb. tartalmaz).

Általánosságban elmondható, hogy korábban a RAID 5 volt a leggyakrabban használt lemeztömb a DBMS-ekkel való munkavégzéshez. Most egy ilyen tömb SATA lemezekre is szervezhető, és sokkal olcsóbb lesz, mint az SCSI-n. Az árakat és a vezérlőket a cikkekben láthatja
Ezenkívül figyelni kell a vásárolt lemezek mennyiségére - például az egyik említett cikkben a RAID5 4 lemezből van összeállítva, amelyek térfogata 34 gigabájt, míg a "lemez" térfogata 103 gigabájt.

Öt SATA RAID vezérlő tesztelése - http://www.thg.ru/storage/20051102/index.html.

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

Miért rossz a RAID 5 - https://geektimes.ru/post/78311/

Figyelem! A RAID5 lemezek vásárlásakor általában 3 lemezt vesznek el, minimum (inkább az ára miatt). Ha egy idő után hirtelen meghibásodik valamelyik lemez, akkor olyan helyzet állhat elő, amikor nem lehet a használtakhoz hasonló lemezt vásárolni (már nem gyártják, átmenetileg elfogytak stb.). Ezért érdekesebb ötletnek tűnik 4 lemez vásárlása, egy háromból álló RAID5 rendszerezése és a 4. lemez csatlakoztatása biztonsági mentésként (biztonsági mentések, egyéb fájlok és egyéb igények miatt).

A RAID5 lemeztömb méretét az (n-1)*hddsize képlet segítségével számítjuk ki, ahol n a tömbben lévő lemezek száma, a hddsize pedig egy lemez mérete. Például egy 4 db 80 gigabájtos lemezből álló tömb esetén a teljes kötet 240 gigabájt lesz.

A RAID5 adatbázisokhoz való "alkalmatlanságáról" szól. Minimálisan abból a szempontból lehet nézni, hogy a jó RAID5 teljesítmény eléréséhez speciális vezérlőt kell használni, és nem azt, ami alapból az alaplapon van.

A RAID-5 cikknek meg kell halnia. És még többet a RAID5 adatvesztéséről.

Jegyzet. 2005. szeptember 5-én a Hitachi 80 Gb SATA meghajtó ára 60 dollár.

RAID 10, 50

Ezenkívül már léteznek a felsorolt ​​lehetőségek kombinációi. Például a RAID 10 a RAID 0 + RAID 1. A RAID 50 a RAID 5 + RAID 0.

Érdekes módon a RAID 0 + 1 kombinációja a megbízhatóság szempontjából rosszabb, mint a RAID5. Az adatbázis-javító szolgáltatásban egy lemezhiba történt egy RAID0 (3 lemez) + RAID1 (további 3 ilyen lemez) rendszerben. Ugyanakkor a RAID1 nem tudta "emelni" a tartalék meghajtót. Az alap javíthatatlanul megsérült.

A RAID 0+1-hez 4, a RAID 5-höz pedig 3 lemez szükséges. Gondoljon bele.

RAID 6

A RAID 5-től eltérően, amely paritást használ az adatok egyszeri hibák elleni védelmére, a RAID 6 ugyanazt a paritást használja a kettős hibák elleni védelemre. Ennek megfelelően a processzor erősebb, mint a RAID 5-ben, és nem 3, hanem legalább 5 lemez szükséges (három adatlemez és 2 paritáslemez). Ezenkívül a raid6 lemezek száma nem olyan rugalmas, mint az 5-ös raidben, és meg kell egyeznie egy prímszámmal (5, 7, 11, 13 stb.).

Tegyük fel, hogy egyszerre két lemez is meghibásodik, bár ez az eset nagyon ritka.

Nem láttam adatokat a RAID 6 teljesítményéről (nem néztem), de könnyen lehet, hogy a túlzott kontroll miatt a teljesítmény a RAID 5 szintjén lehet.

Újjáépítési idő

Bármely RAID-tömb esetében, amely egészséges marad, ha az egyik meghajtó meghibásodik, létezik egy olyan dolog, mint újjáépítési idő. Természetesen, amikor egy halott lemezt egy újra cserél, a vezérlőnek meg kell szerveznie az új lemez működését a tömbben, és ez eltart egy ideig.

Egy új lemez „csatlakozása” során, például RAID 5 esetén, a vezérlő engedélyezheti a tömbbel való munkát. De a tömb sebessége ebben az esetben nagyon alacsony lesz, legalábbis azért, mert még ha egy új lemezt "lineárisan" töltenek fel információkkal, az arra való írás "eltereli" a vezérlőt és a lemezfejeket a többi lemezzel való szinkronizáláshoz. a tömbben lévő lemezeket.

A normál módban működő tömb helyreállítási ideje közvetlenül függ a lemezek mennyiségétől. Például egy Sun StorEdge 3510 FC tömb 2 terabájtos tömbbel exkluzív mód 4,5 órán belül újjáépít (kb. 40 000 dolláros hardveráron). Ezért egy tömb szervezésekor és a feladatátvétel megtervezésekor mindenekelőtt az újraépítési időre kell gondolnia. Ha az adatbázisa és a biztonsági mentései legfeljebb 50 gigabájtot foglalnak el, és a növekedés évente 1-2 gigabájt, akkor aligha van értelme 500 gigabájtos lemezekből álló tömböt építeni. 250 gigabájt elég lesz, és raid5-höz is legalább 500 gigabájt lesz, hogy ne csak az adatbázis, hanem a filmek is elférjenek benne. De a 250 GB-os lemezek újraépítési ideje körülbelül 2-szer rövidebb lesz, mint az 500 GB-os lemezeknél.

Összegzés

Kiderült, hogy a legértelmesebb a RAID 1 vagy RAID 5 használata. Azonban a leggyakoribb hiba, amit szinte mindenki elkövet, az a RAID használata "mindenre". Vagyis telepítik a RAID-et, mindent ráraknak, és ... legjobb esetben is megbízhatóságot kapnak, de teljesítménynövekedést nem.

Az írási gyorsítótár szintén gyakran nincs engedélyezve, aminek következtében a raidre való írás lassabb, mint egy normál egyetlen lemezre. Az a tény, hogy a legtöbb vezérlőnél ez az opció alapértelmezés szerint le van tiltva, mert. úgy gondolják, hogy ennek engedélyezéséhez kívánatos, hogy legalább egy akkumulátor legyen a raidvezérlőn, valamint legyen egy UPS.

Szöveg
A hddspeed.htmLINK (és a doc_calford_1.htmLINK) régi cikk bemutatja, hogyan lehet jelentős teljesítménynövekedést elérni több fizikai lemez használatával, akár IDE esetén is. Ennek megfelelően, ha RAID-et szervezel, tegyél rá egy alapot, és a többit (temp, OS, virtuális gép) csináld más merevlemezeken. Végül is a RAID maga egy "lemez", még akkor is, ha megbízhatóbb és gyorsabb.
elavultnak nyilvánították. A fentiek mindegyike jogosult létezni a RAID 5-ön. Az ilyen elhelyezés előtt azonban meg kell találnia, hogyan lehet biztonsági másolatot készíteni / visszaállítani az operációs rendszert, és mennyi ideig tart, mennyi ideig tart egy " halott" lemez, van-e (lesz-e) kéznél egy lemez a "halott" helyére, és így tovább, azaz rendszer esetén előre tudni kell a válaszokat a legelemibb kérdésekre kudarc.

Továbbra is azt tanácsolom, hogy az operációs rendszert tartsa egy külön SATA meghajtón, vagy ha úgy tetszik, két SATA meghajtón, amelyek a RAID 1-be vannak csatlakoztatva. Mindenesetre, amikor az operációs rendszert RAID-re helyezi, meg kell terveznie a műveleteket, ha az alaplap hirtelen tábla - néha nem lehet egy raid tömb lemezeit átvinni másik alaplapra (lapkakészlet, raid vezérlő) az alapértelmezett raid paraméterek összeférhetetlensége miatt.

Alap elhelyezés, árnyék és biztonsági mentés

A RAID minden előnye ellenére kategorikusan nem ajánlott például biztonsági másolatot készíteni ugyanarra a logikai meghajtóra. Ez nem csak a teljesítményre van rossz hatással, hanem szabad helyhiányból is adódhat (nagy adatbázisokon) - elvégre az adatoktól függően a biztonsági másolat az adatbázis méretével egyenértékű lehet, és még több. A biztonsági mentés ugyanarra a fizikai lemezre továbbra is rendben van, bár a legjobb megoldás egy külön merevlemezre.

A magyarázat nagyon egyszerű. A biztonsági mentés az adatok beolvasása egy adatbázisfájlból, és biztonsági mentési fájlba írás. Ha mindez fizikailag ugyanazon a lemezen történik (akár RAID 0 vagy RAID 1), akkor a teljesítmény rosszabb lesz, mintha az egyik lemezről olvasna, és egy másikra írna. Még nagyobb előnye az ilyen szétválasztásnak, ha a biztonsági mentés akkor történik, amikor a felhasználók az adatbázissal dolgoznak.

Ugyanez vonatkozik az árnyékra is - nincs értelme árnyékot tenni például a RAID 1-re, ugyanoda, ahol az alap, még különböző logikai meghajtókon sem. Árnyék jelenlétében a szerver adatlapokat ír az adatbázisfájlba és az árnyékfájlba is. Vagyis egy írási művelet helyett kettőt hajtanak végre. A különböző fizikai meghajtók közötti alap és árnyék szétválasztásával az írási teljesítményt a leglassabb meghajtó határozza meg.

Az információtárolás megbízhatóságának és ezzel egyidejűleg a tárolórendszer teljesítményének növelésének problémája már régóta foglalkoztatja a számítógép-perifériák fejlesztőit. A tárolás megbízhatóságának növelésével kapcsolatban minden világos: az információ áru, és gyakran nagyon értékes. Az adatvesztés elleni védelemre számos módszert találtak ki, amelyek közül a leghíresebb és legmegbízhatóbb az információk biztonsági mentése.

A lemezalrendszer teljesítményének növelése nagyon bonyolult. A számítási teljesítmény növekedése modern processzorok oda vezetett, hogy egyértelmű egyensúlyhiány van a merevlemezek képességei és a processzorok igényei között. Ugyanakkor sem a drága SCSI-lemezek, pláne az IDE-lemezek nem menthetnek meg. Ha azonban egy lemez képességei nem elegendőek, akkor talán részben megoldható ez a probléma Több lemez is megengedi? Természetesen két vagy több merevlemez jelenléte a számítógépen vagy a szerveren önmagában nem változtat a dolgokon - ezeket a meghajtókat együtt (párhuzamosan) kell működtetni egymással, hogy ez lehetővé tegye a számítógép teljesítményének növelését. a lemez alrendszere az írási/olvasási műveleteknél. Ezen kívül több merevlemez használatával nem csak a teljesítmény, hanem az adattárolás megbízhatósága is növelhető úgy, hogy az egyik meghajtó meghibásodása ne járjon információvesztéssel? Ezt a megközelítést javasolták még 1987-ben Patterson, Gibson és Katz amerikai kutatók a Kaliforniai Egyetemről, Berkeley-ről. "A Case for Redundant Arrays of Olcsó lemezek, RAID" cikkükben leírták, hogyan lehet több olcsó merevlemezt egyetlen logikai eszközzé kombinálni oly módon, hogy az eredmény megnövekedett rendszerkapacitás és sebesség, valamint az egyes lemezek meghibásodása. nem vezetett az egész rendszer meghibásodásához.

15 év telt el a cikk megjelenése óta, de a RAID tömbök felépítésének technológiája ma sem veszített aktualitásából. Az egyetlen dolog, ami azóta változott, az a RAID mozaikszó dekódolása. A helyzet az, hogy kezdetben a RAID-tömbök egyáltalán nem épültek olcsó lemezekre, így az Olcsó (olcsó) szót Independent (független)-re változtatták, ami inkább igaz volt.

Ráadásul mostanra terjedt el a RAID technológia. Tehát, ha néhány évvel ezelőtt a RAID-tömböket drága, nagyvállalati méretű, SCSI-lemezeket használó szervereken használták, mára már a belépő szintű szerverek egyfajta de facto szabványává váltak. Emellett az IDE RAID vezérlők piaca is fokozatosan bővül, vagyis egyre inkább előtérbe kerül az olcsó IDE meghajtókat használó munkaállomásokon a RAID tömbök felépítése. Például egyes alaplapgyártók (Abit, Gigabyte) már elkezdték magukra az alaplapokra integrálni az IDE RAID vezérlőket.

Tehát a RAID független lemezek redundáns tömbje (Redundant Arrays of Independent Discs), amely a hibatűrés biztosításával és a teljesítmény javításával van megbízva. A hibatűrést redundanciával érik el. Vagyis a lemezterület kapacitásának egy részét szolgáltatási célokra allokálják, így a felhasználó elérhetetlenné válik.

A lemez alrendszer teljesítménynövekedését több lemez egyidejű működése biztosítja, és ebben az értelemben minél több lemez van a tömbben (egy bizonyos határig), annál jobb.

Együttműködés A tömbben lévő lemezek párhuzamos vagy független hozzáféréssel szervezhetők.

Párhuzamos hozzáférés esetén a lemezterület blokkokra (csíkokra) van osztva az adatrögzítéshez. Hasonlóképpen, a lemezre írandó információ ugyanazokra a blokkokra van osztva. Íráskor az egyes blokkok különböző lemezekre íródnak (1. ábra), és több blokk egyidejűleg íródik különböző lemezekre, ami az írási műveletek teljesítményének növekedéséhez vezet. A szükséges információk külön blokkokban, egyidejűleg több lemezről is beolvasásra kerülnek (2. ábra), ami szintén hozzájárul a teljesítmény növekedéséhez a tömbben lévő lemezek számával arányosan.

Meg kell jegyezni, hogy a párhuzamos hozzáférési modell csak akkor valósul meg, ha az adatírási kérelem mérete nagyobb, mint magának a blokknak a mérete. Ellenkező esetben egyszerűen lehetetlen több blokk párhuzamos rögzítését megvalósítani. Képzeljünk el egy olyan helyzetet, amikor egyetlen blokk mérete 8 KB, és egy adatírási kérés mérete 64 KB. Ebben az esetben a forrásinformáció nyolc, egyenként 8 KB-os blokkra van vágva. Ha van egy négy lemezből álló tömb, akkor négy blokk, vagyis 32 KB írható egyszerre. Nyilvánvaló, hogy a vizsgált példában az írási és olvasási sebesség négyszer nagyobb lesz, mint egyetlen lemez használatakor. Ez a helyzet azonban ideális, mivel a kérés mérete nem mindig a blokkméret és a tömbben lévő lemezek számának többszöröse.

Ha az írandó adatok mérete kisebb, mint a blokkméret, akkor egy alapvetően más hozzáférési modellt - független hozzáférést - valósítanak meg. Sőt, ez a modell akkor is megvalósítható, ha az írandó adatok mérete nagyobb, mint egy blokk mérete. Független hozzáféréssel egy adott kérés minden adata külön lemezre kerül, vagyis a helyzet megegyezik az egyetlen lemezzel való munkavégzéssel. A párhuzamos hozzáférési modell előnye, hogy ha egyszerre több írási (olvasási) kérés érkezik, akkor ezek mindegyike egymástól függetlenül, külön lemezen kerül végrehajtásra (3. ábra). Ez a helyzet jellemző például a szerverekre.

Vminek megfelelően különféle típusok hozzáférés esetén különféle típusú RAID-tömbök léteznek, amelyeket általában RAID-szintek jellemeznek. A hozzáférés típusa mellett a RAID-szintek különböznek a redundáns információk elhelyezésének és kialakításának módjában is. A redundáns információk elhelyezhetők egy dedikált lemezen, vagy keverhetők az összes lemez között. Számos módja van ennek az információnak a generálására. Ezek közül a legegyszerűbb a teljes duplikáció (100 százalékos redundancia) vagy tükrözés. Ezenkívül hibajavító kódokat, valamint paritásszámítást használnak.

RAID szintek

Jelenleg számos szabványosított RAID-szint létezik: RAID 0-tól RAID 5-ig. Ezenkívül e szintek kombinációit, valamint szabadalmaztatott szinteket (például RAID 6, RAID 7) használnak. A leggyakoribbak a 0, 1, 3 és 5 szint.

RAID 0

A 0. szintű RAID szigorúan véve nem egy redundáns tömb, és ennek megfelelően nem biztosít adattárolási megbízhatóságot. Ez a szint azonban az széles körű alkalmazás azokban az esetekben, amikor szükséges a lemez alrendszer nagy teljesítményének biztosítása. Ez a szint különösen népszerű a munkaállomásokon. A 0. szintű RAID-tömb létrehozásakor az információkat blokkokra osztják, amelyeket külön lemezekre írnak (4. ábra), azaz párhuzamos hozzáférésű rendszer jön létre (ha természetesen a blokk mérete ezt lehetővé teszi). Több meghajtó egyidejű I/O-jával a RAID 0 maximális adatátviteli sebességet és maximális hatékonyság lemezterület használata, mivel nincs szükség hely az ellenőrző összegek tárolására. Ennek a szintnek a megvalósítása nagyon egyszerű. A RAID 0 főként olyan területeken használatos, ahol nagy mennyiségű adat gyors átvitelére van szükség.

RAID 1 (tükrözéses lemez)

Az 1. RAID szint egy 100 százalékban redundáns lemeztömb. Vagyis az adatok egyszerűen teljesen megkettőződnek (tükrözve), aminek köszönhetően nagyon magas szintű megbízhatóság (valamint a költségek) érhető el. Ne feledje, hogy az 1. réteg megvalósítása nem igényli a lemezek és az adatok blokkokba történő előzetes particionálását. A legegyszerűbb esetben két lemez ugyanazt az információt tartalmazza, és egy logikai lemez (5. ábra). Ha az egyik lemez meghibásodik, egy másik hajtja végre a funkcióit (ami teljesen átlátható a felhasználó számára). Ráadásul ez a szint megduplázza az információolvasás sebességét, mivel ez a művelet egyszerre két lemezről is végrehajtható. Ezt az információtárolási sémát főleg olyan esetekben alkalmazzák, amikor az adatbiztonság költsége jóval magasabb, mint egy tárolórendszer megvalósításának költsége.

RAID 2

A RAID 2 egy adatredundancia-séma, amely Hamming-kódot használ (lásd alább) a hibajavításhoz. Az írandó adatok nem blokkstruktúra alapján, mint a RAID 0-ban, hanem szavak alapján vannak kialakítva, és a szó mérete megegyezik a tömbbe való adatíráshoz szükséges lemezek számával. Ha például a tömbnek négy lemeze van az adatok írásához, akkor a szó mérete négy lemez. A szó minden egyes bitje külön tömblemezre van írva. Például, ha a tömbnek négy lemeze van az adatok írására, akkor egy négy bites sorozat, azaz egy szó kerül a lemeztömbbe oly módon, hogy az első bit az első lemezen legyen, a második bit a másodikon, és így tovább.

Ezenkívül minden szóhoz hibajavító kódot (ECC) számítanak ki, amelyet a vezérlő információk tárolására szolgáló dedikált lemezekre írnak (6. ábra). Számuk megegyezik a vezérlőszóban lévő bitek számával, és a vezérlőszó minden bitje külön lemezre van írva. A vezérlőszóban lévő bitek számát és ennek megfelelően a vezérlő információ tárolására szolgáló lemezek számát a következő képlet alapján számítjuk ki: ahol K az adatszó szószélessége.

Természetesen az L-t a megadott képlet szerint számítva felfelé kerekítjük a legközelebbi egész számra. Azonban, hogy ne vacakoljunk a képletekkel, használhatunk egy másik mnemonikai szabályt is: a vezérlőszó bitszélességét a szóméret bináris megjelenítéséhez szükséges bitek száma határozza meg. Ha például a szó mérete négy (bináris jelöléssel 100), akkor ennek a számnak a bináris formában történő felírásához három bitre van szükség, ami azt jelenti, hogy a vezérlőszó mérete három. Ezért, ha négy lemez van az adatok tárolására, akkor további három lemezre lesz szükség a vezérlő adatok tárolására. Hasonlóképpen, ha hét lemez van az adatok számára (a 111-es bináris jelölésben), akkor három lemezre lesz szükség a vezérlőszavak tárolására. Ha nyolc lemez van lefoglalva az adatokhoz (bináris jelöléssel 1000), akkor négy lemezre van szükség a vezérlő információkhoz.

A vezérlőszót előállító Hamming-kód a bitenkénti XOR művelet (más néven diszparitás) használatán alapul. Emlékezzen arra logikai működés Az XOR egyet ad, ha az operandusok nem egyeznek (0 és 1), és nullát, ha egyeznek (0 és 0 vagy 1 és 1).

Maga a Hamming-algoritmus által kapott vezérlőszó a szó azon információs bitjei számának bitenkénti XOR műveletének megfordítása, amelyek értéke 1. Szemléltetésképpen tekintsük az eredeti 1101-es szót. Az elsőben (001), a harmadikban (011) és a negyedikben (100) A szó számjegyei egyek. Ezért az alábbi bitszámokhoz bitenkénti XOR műveletet kell végrehajtani:

Magát a vezérlőszót (Hamming-kód) az eredmény bitenkénti inverziójával kapjuk meg, azaz egyenlő 001-gyel.

Az adatok beolvasásakor a Hamming-kódot újra kiszámítja, és összehasonlítja az eredeti kóddal. A bitenkénti XOR művelet két kód összehasonlítására szolgál. Ha az összehasonlítás eredménye minden számjegyben nulla, akkor a leolvasás helyes, ellenkező esetben értéke a főkód hibásan kapott számjegyének a száma. Legyen például az eredeti szó 1100000. Mivel az egységek a hatodik (110) és a hetedik (111) pozícióban vannak, a vezérlőszó:

Ha az 1100100 szó rögzítve van az olvasás során, akkor a vezérlőszó a 101. Az eredeti vezérlőszót összehasonlítva a kapott vezérlőszóval (bitenkénti XOR művelet) a következő eredményt kapjuk:

azaz hiba a harmadik pozícióban való olvasáskor.

Ennek megfelelően, ha tudjuk, hogy melyik bit a hibás, azt menet közben könnyű kijavítani.

A RAID 2 azon kevés szintek egyike, amely nem csak az egyszeri hibák kijavítását teszi lehetővé menet közben, hanem a kettős hibák észlelését is. Ugyanakkor a korrekciós kódokkal rendelkező szintek közül a legredundánsabb. Ezt az adattárolási sémát ritkán használják, mert nem birkózik meg vele jól nagyszámú m kéréseket, nehéz megszervezni, és kisebb előnyei vannak a RAID 3-mal szemben.

RAID 3

A 3. szintű RAID egy hibatűrő párhuzamos I/O tömb egy további meghajtóval, amely paritásinformációkat ír (7. ábra). Íráskor az adatfolyamot bájt szinten blokkokra osztják (bár ez bitszinten lehetséges), és egyidejűleg íródik a tömb összes lemezére, kivéve a tárolásra lefoglalt vezérlő információkat. Az ellenőrző információ (más néven ellenőrző összeg) kiszámításához XOR műveletet használnak az írandó adatblokkon. Ha valamelyik lemez meghibásodik, a rajta lévő adatok visszaállíthatók a vezérlőadatokból és az egészséges lemezeken maradt adatokból.

Tekintsük a négy bites blokkokat illusztrációként. Tegyük fel, hogy négy lemez van az adatok tárolására és egy lemez az ellenőrző összegek írására. Ha van egy 1101 0011 1100 1011 bitsorozat, amely négy bites blokkokra van osztva, akkor az ellenőrző összeg kiszámításához el kell végeznie a műveletet:

Így az 5-ös lemezre írt ellenőrző összeg 1001.

Ha az egyik lemez, például a harmadik meghibásodik, az 1100-as blokk olvashatatlan lesz. Értéke azonban könnyen visszaállítható az ellenőrző összegből és a fennmaradó blokkok értékéből ugyanazzal az XOR művelettel:

3. blokk = 1. blokk 2. blokk 4. blokk

Ellenőrző összeg.

Példánkban a következőket kapjuk:

3. blokk=1101001110111001= 1100.

A 3. szintű RAID sokkal kevesebb redundanciával rendelkezik, mint a RAID 2. Az adatok blokkokra történő particionálásával a RAID 3 nagy teljesítményű. Az információk beolvasásakor a lemezhez nem fér hozzá ellenőrző összegekkel (hiba hiányában), ami minden írási műveletnél megtörténik. Mivel a tömbben lévő szinte minden lemezhez hozzáférnek minden I/O művelettel, nem lehet egyszerre több kérést feldolgozni. Ez a szint nagy fájlokkal és alacsony hozzáférési gyakoriságú alkalmazásokhoz alkalmas. Ezenkívül a RAID 3 előnyei közé tartozik a teljesítmény enyhe csökkenése meghibásodás esetén és az információk gyors helyreállítása.

RAID 4

A 4. szintű RAID független lemezek hibatűrő tömbje egyetlen ellenőrzőösszegű lemezzel (8. ábra). A RAID 4 sok tekintetben hasonlít a RAID 3-hoz, de az utóbbitól elsősorban az írandó adatok lényegesen nagyobb blokkméretében tér el (nagyobb, mint az írandó adatok mérete). Ez a fő különbség a RAID 3 és RAID 4 között. A blokkok egy csoportjának felírása után a rendszer kiszámol egy ellenőrző összeget (akárcsak a RAID 3 esetében), amely egy dedikált lemezre íródik. A RAID 3-nál nagyobb blokkméret miatt egyszerre több olvasás is végrehajtható (független hozzáférési séma).

A RAID 4 javítja a kisméretű fájlátvitel teljesítményét (az olvasási művelet párhuzamosításával). De mivel az írásnak ki kell számítania az ellenőrző összeget a lefoglalt lemezen, a műveletek egyidejű végrehajtása itt lehetetlen (a bemeneti és kimeneti műveletek aszimmetriája van). A figyelembe vett réteg nem biztosít sebességelőnyt nagy mennyiségű adat átvitelekor. Ezt a tárolási sémát olyan alkalmazásokhoz tervezték, ahol az adatok kezdetben kis blokkokra vannak osztva, így nincs szükség további felosztásra. A RAID 4 jó megoldás a többnyire olvasott és ritkán írt fájlszerverekhez. Ez a tárolási séma alacsony költséggel jár, de megvalósítása meglehetősen bonyolult, csakúgy, mint az adatok helyreállítása meghibásodás esetén.

RAID 5

A RAID 5 a független lemezek hibatűrő tömbje elosztott ellenőrzőösszeg-tárolóval (9. ábra). Az adatblokkok és ellenőrző összegek, amelyek számítása pontosan ugyanúgy történik, mint a RAID 3-ban, ciklikusan íródnak a tömb összes lemezére, vagyis nincs dedikált lemez az ellenőrzőösszeg információk tárolására.

RAID 5 esetén a tömbben lévő összes lemez egyforma méretű, de az írásra rendelkezésre álló lemezalrendszer teljes kapacitása pontosan egy lemezzel csökken. Például, ha öt lemez 10 GB-os, akkor a tömb tényleges mérete 40 GB, mivel 10 GB van lefoglalva a paritásinformációk számára.

A RAID 5 a RAID 4-hez hasonlóan független hozzáférési architektúrával rendelkezik, vagyis a RAID 3-mal ellentétben nagy méretű logikai blokkok információ tárolására. Ezért, akárcsak a RAID 4 esetében, egy ilyen tömb nyújtja a fő előnyt több kérés egyidejű feldolgozásakor.

A fő különbség a RAID 5 és a RAID 4 között az ellenőrző összegek elhelyezése.

Egy különálló (fizikai) lemez jelenléte, amely információkat tárol az ellenőrző összegekről, itt is, mint az előző három szinten, ahhoz a tényhez vezet, hogy a lemezhez való hozzáférést nem igénylő olvasási műveleteket nagy sebességgel hajtják végre. Azonban minden írási művelet megváltoztatja az információt vezérlő lemez, így a RAID 2, RAID 3 és RAID 4 nem teszi lehetővé a párhuzamos írást. A RAID 5 kiküszöböli ezt a hiányosságot, mivel az ellenőrző összegeket a tömb összes lemezére írják, ami lehetővé teszi több olvasást vagy írást egyidejűleg.

Gyakorlati megvalósítás

A RAID tömbök gyakorlati megvalósításához két összetevőre van szükség: a merevlemezek tényleges tömbjére és a RAID vezérlőre. A vezérlő a szerverrel (munkaállomással) való kommunikáció funkcióit látja el, írás közben redundáns információkat generál és olvasáskor ellenőrzi, a működési algoritmusnak megfelelően elosztja az információkat a lemezek között.

Szerkezetileg a vezérlők külsőek és belsőek is. Az alaplapra RAID vezérlők is vannak integrálva. Ezenkívül a vezérlők különböznek a támogatott lemezfelületben. Így az SCSI RAID vezérlőket szerverekben való használatra tervezték, míg az IDE RAID vezérlőket belépő szintű szerverekhez és munkaállomásokhoz egyaránt.

A RAID-vezérlők megkülönböztető jellemzője a merevlemezek csatlakoztatásához támogatott csatornák száma. Bár több SCSI-meghajtó csatlakoztatható ugyanahhoz a vezérlőcsatornához, a RAID-tömb teljes sávszélességét egy csatorna sávszélessége korlátozza, amely megfelel az SCSI-interfész sávszélességének. Így több csatorna használata jelentősen javíthatja a lemez alrendszer teljesítményét.

IDE RAID vezérlők használatakor a többcsatornás probléma még élesebbé válik, mivel két, egy csatornára csatlakoztatott merevlemez (több meghajtót maga az interfész nem támogat) nem tud párhuzamos működést biztosítani - az IDE interfész lehetővé teszi a hozzáférést bizonyos pillanatban időt csak egy lemezre. Ezért az IDE RAID vezérlőknek legalább kétcsatornásaknak kell lenniük. Vannak négy, sőt nyolccsatornás vezérlők is.

Egy másik különbség az IDE RAID és SCSI RAID vezérlők között az általuk támogatott szintek száma. Az SCSI RAID vezérlők támogatják az összes főbb szintet, és általában több kombinált és védett szintet is. Az IDE RAID vezérlők által támogatott szintkészlet sokkal szerényebb. Általában ezek a nulla és az első szintek. Ezenkívül vannak olyan vezérlők, amelyek támogatják az ötödik szintet, valamint az első és a nulla kombinációját: 0 + 1. Ez a megközelítés teljesen természetes, mivel az IDE RAID vezérlőket elsősorban munkaállomásokhoz tervezték, így a fő hangsúly az adatbiztonság (1. szint) vagy a párhuzamos I/O (0. szint) teljesítményének javításán van. Ebben az esetben nincs szükség a független lemezek sémájára, mivel a munkaállomásokon az írási / olvasási kérések áramlása sokkal alacsonyabb, mint például a szerverekben.

A RAID-tömb fő funkciója nem a lemez alrendszer kapacitásának növelése (amint a kialakításából is látszik, ugyanaz a kapacitás kevesebb pénzért is elérhető), hanem az adattárolás megbízhatóságának biztosítása és a teljesítmény növelése. A kiszolgálóknál ezen felül a megszakítás nélküli működés követelménye az egyik meghajtó meghibásodása esetén is. A működés folytonosságát az üzem közbeni csere biztosítja, vagyis a meghibásodott SCSI-meghajtó eltávolítása és egy új telepítése az áramellátás kikapcsolása nélkül. Mivel a lemezalrendszer továbbra is működik (kivéve a 0. szinten) egyetlen meghibásodott meghajtóval, a működés közbeni csere a felhasználók számára átlátható helyreállítást biztosít. Az átviteli sebesség és a hozzáférési sebesség azonban egy üresjárati lemeznél észrevehetően csökken, mivel a vezérlőnek vissza kell állítania az adatokat a redundáns információkból. Igaz, van egy kivétel ez alól a szabály alól - a 2., 3., 4. szintű RAID rendszerek gyorsabban kezdenek működni, ha a redundáns információkat tartalmazó meghajtó meghibásodik! Ez természetes, hiszen ebben az esetben a szint „menet közben” nullára változik, ami kiváló sebességjellemzőkkel rendelkezik.

Ez a cikk eddig a hardveres megoldásokról szólt. De vannak olyan szoftverek is, amelyeket például a Microsoft kínál Windows 2000 Server rendszerhez. Ebben az esetben azonban a kezdeti megtakarítások egy részét teljesen semlegesíti a központi processzor további terhelése, amely a fő munkája mellett kénytelen az adatokat lemezek között elosztani és ellenőrző összegeket számítani. Egy ilyen megoldás csak jelentős számítási teljesítménytöbblet és alacsony szerverterhelés esetén tekinthető elfogadhatónak.

Szergej Pakhomov

ComputerPress 3 "2002

Minden modern alaplap integrált RAID vezérlővel van felszerelve, a csúcsmodellek pedig több integrált RAID vezérlőt is tartalmaznak. Az egy külön kérdés, hogy az otthoni felhasználók mennyire igénylik az integrált RAID-vezérlőket. Mindenesetre egy modern alaplap lehetőséget biztosít a felhasználónak, hogy több lemezből RAID-tömböt hozzon létre. Azonban nem minden otthoni felhasználó tudja, hogyan hozhat létre RAID-tömböt, milyen tömbszintet válasszon, és általában nincs fogalma a RAID-tömbök használatának előnyeiről és hátrányairól.
Ebben a cikkben egy gyors útmutatót adunk a RAID-tömbök létrehozásához otthoni számítógépeken és konkrét példa Bemutatjuk, hogyan tesztelheti önállóan egy RAID-tömb teljesítményét.

A teremtés története

A „RAID-tömb” kifejezés először 1987-ben jelent meg, amikor Patterson, Gibson és Katz amerikai kutatók a Kaliforniai Egyetemről, Berkeley, „A Case for Redundant Arrays of Olcsó lemezek, RAID” című cikkükben leírták, hogy Ily módon Ön több olcsó merevlemezt képes egyetlen logikai eszközbe egyesíteni, így az eredmény megnövekedett rendszerkapacitás és sebesség, és az egyes meghajtók meghibásodása nem vezet a teljes rendszer meghibásodásához.

A cikk megjelenése óta több mint 20 év telt el, de a RAID-tömbök építésének technológiája ma sem veszítette el jelentőségét. Az egyetlen dolog, ami azóta változott, az a RAID mozaikszó dekódolása. A helyzet az, hogy kezdetben a RAID-tömbök egyáltalán nem épültek olcsó lemezekre, így az Olcsó (olcsó) szót Independent (független)-re változtatták, ami inkább igaz volt.

Működési elve

Tehát a RAID független lemezek redundáns tömbje (Redundant Arrays of Independent Discs), amely a hibatűrés biztosításával és a teljesítmény javításával van megbízva. A hibatűrést redundanciával érik el. Vagyis a lemezterület kapacitásának egy részét szolgáltatási célokra allokálják, így a felhasználó elérhetetlenné válik.

A lemez alrendszer teljesítménynövekedését több lemez egyidejű működése biztosítja, és ebben az értelemben minél több lemez van a tömbben (egy bizonyos határig), annál jobb.

A tömbben lévő meghajtók párhuzamos vagy független hozzáféréssel is megoszthatók. Párhuzamos hozzáférés esetén a lemezterület blokkokra (csíkokra) van osztva az adatrögzítéshez. Hasonlóképpen, a lemezre írandó információ ugyanazokra a blokkokra van osztva. Íráskor az egyes blokkok különböző lemezekre íródnak, és több blokk is íródik különböző lemezekre egyidejűleg, ami az írási műveletek teljesítményének növekedéséhez vezet. A szükséges információk külön blokkokban, egyidejűleg több lemezről is beolvasásra kerülnek, ami szintén hozzájárul a teljesítménynövekedéshez a tömbben lévő lemezek számával arányosan.

Meg kell jegyezni, hogy a párhuzamos hozzáférési modell csak akkor valósul meg, ha az adatírási kérelem mérete nagyobb, mint magának a blokknak a mérete. Egyébként gyakorlatilag lehetetlen több blokkot párhuzamosan írni. Képzeljünk el egy olyan helyzetet, amikor egyetlen blokk mérete 8 KB, és egy adatírási kérés mérete 64 KB. Ebben az esetben a forrásinformáció nyolc, egyenként 8 KB-os blokkra van vágva. Ha van egy négy lemezből álló tömb, akkor négy blokk, vagyis 32 KB írható egyszerre. Nyilvánvaló, hogy ebben a példában az írási és olvasási sebesség négyszer nagyobb lesz, mint egyetlen lemez használatakor. Ez csak ideális helyzetre igaz, azonban a kérés mérete nem mindig a blokkméret és a tömbben lévő lemezek számának többszöröse.

Ha a rögzített adatok mérete kisebb, mint a blokkméret, akkor egy alapvetően más modellt - független hozzáférést - valósítanak meg. Sőt, ez a modell akkor is használható, ha az írandó adatok mérete nagyobb, mint egy blokk mérete. Független hozzáféréssel egy adott kérés minden adata külön lemezre kerül, vagyis a helyzet megegyezik az egyetlen lemezzel való munkavégzéssel. A független hozzáférési modell előnye, hogy ha több írási (olvasási) kérés érkezik egyidejűleg, akkor ezek egymástól függetlenül, külön lemezeken kerülnek végrehajtásra. Ez a helyzet jellemző például a szerverekre.

A különböző hozzáférési típusok szerint vannak különböző típusok RAID-tömbök, amelyeket általában RAID-szinteknek neveznek. A hozzáférés típusa mellett a RAID-szintek különböznek a redundáns információk elhelyezésének és kialakításának módjában is. A redundáns információk elhelyezhetők egy dedikált lemezen, vagy eloszthatók az összes lemezen. Számos módja van ennek az információnak a létrehozására. Ezek közül a legegyszerűbb a teljes duplikáció (100 százalékos redundancia) vagy tükrözés. Ezenkívül hibajavító kódokat, valamint paritásszámítást használnak.

RAID szintek

Jelenleg több szabványosnak tekinthető RAID szint létezik, ezek a RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 és RAID 6.

A RAID-szintek különféle kombinációit is használják, ami lehetővé teszi azok előnyeinek kombinálását. Ez általában valamilyen hibatűrő réteg és a teljesítmény javítására használt nulla szint kombinációja (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).

Ne feledje, hogy minden modern RAID vezérlő támogatja a JBOD (Just a Bench Of Disks) funkciót, amely nem tömbök létrehozására szolgál – lehetővé teszi az egyes lemezek csatlakoztatását a RAID vezérlőhöz.

Megjegyzendő, hogy az otthoni PC-k alaplapjaira integrált RAID-vezérlők nem támogatják az összes RAID-szintet. A kétportos RAID vezérlők csak a 0 és 1 szintet támogatják, míg a nagy számú porttal rendelkező RAID vezérlők (például az ICH9R/ICH10R lapkakészlet déli hídjába integrált 6 portos RAID vezérlő) szintén a 10. és 5. szintet támogatják.

Ezen kívül, ha Intel chipkészletekre épülő alaplapokról beszélünk, ezek megvalósítják az Intel Matrix RAID funkciót is, amely lehetővé teszi több szintű RAID mátrixok létrehozását több merevlemezen egyidejűleg, mindegyikhez lefoglalva a lemezterület egy részét. tőlük.

RAID 0

A 0. szintű RAID szigorúan véve nem egy redundáns tömb, és ennek megfelelően nem biztosít adattárolási megbízhatóságot. Mindazonáltal ezt a szintet aktívan használják olyan esetekben, amikor szükséges a lemez alrendszer nagy teljesítményének biztosítása. RAID 0. szintű tömb létrehozásakor az információkat blokkokra osztják (néha ezeket a blokkokat csíkoknak nevezik), amelyeket külön lemezekre írnak, azaz párhuzamos hozzáférésű rendszer jön létre (ha természetesen a blokk mérete ezt lehetővé teszi ). A több meghajtó egyidejű I/O-jának lehetőségével a RAID 0 biztosítja a leggyorsabb adatátviteli sebességet és a lemezterület leghatékonyabb felhasználását, mivel nincs szükség hely az ellenőrző összegek tárolására. Ennek a szintnek a megvalósítása nagyon egyszerű. A RAID 0 főként olyan területeken használatos, ahol nagy mennyiségű adat gyors átvitelére van szükség.

RAID 1 (tükrözéses lemez)

A RAID 1 egy kétlemezes tömb 100 százalékos redundanciával. Vagyis az adatok egyszerűen teljesen megkettőződnek (tükrözve), aminek köszönhetően nagyon magas szintű megbízhatóság (valamint a költségek) érhető el. Ne feledje, hogy az 1. réteg megvalósítása nem igényli a lemezek és az adatok blokkokba történő előzetes particionálását. A legegyszerűbb esetben két meghajtó ugyanazt az információt tartalmazza, és egy logikai meghajtó. Ha az egyik lemez meghibásodik, egy másik hajtja végre a funkcióit (ami teljesen átlátható a felhasználó számára). A tömb helyreállítása folyamatban van egyszerű másolás. Ráadásul ez a szint megduplázza az információolvasás sebességét, mivel ez a művelet egyszerre két lemezről is végrehajtható. Az ilyen információtárolási sémát főként olyan esetekben alkalmazzák, amikor az adatbiztonság ára jóval magasabb, mint egy tárolórendszer megvalósításának költsége.

RAID 5

A RAID 5 egy hibatűrő lemeztömb elosztott ellenőrzőösszeg-tárolással. Íráskor az adatfolyamot blokkokra (csíkokra) osztják bájt szinten, és egyidejűleg a tömb összes lemezére írják ciklikus sorrendben.

Tegyük fel, hogy a tömb tartalmazza n lemezek és a csík mérete d. Minden egyes részéhez n–1 csíkok ellenőrző összege kerül kiszámításra p.

Csík d1 az első lemezre rögzített, csík d2- a másodikon és így tovább egészen a csíkig d n–1, amelyre írva ( n–1)-edik lemez. Legközelebb n lemez írási ellenőrző összege p n, és a folyamat ciklikusan megismétlődik attól a lemeztől kezdve, amelyre a csíkot írták d n.

Rögzítési folyamat (n–1) csíkok és ellenőrző összegük egyszerre készül mindenki számára n lemezek.

Az ellenőrző összeg kiszámításához bitenkénti XOR műveletet használunk az írandó adatblokkon. Igen, ha van n merevlemezek, d- adatblokk (csík), akkor az ellenőrző összeget a következő képlettel számítjuk ki:

p n = d 1 d2 ... d 1-1.

Bármely lemez meghibásodása esetén a rajta lévő adatok visszaállíthatók a vezérlő adatokból és az egészséges lemezeken maradt adatokból.

Példaként tekintsünk négy bites blokkokat. Tegyük fel, hogy csak öt lemez van az adatok tárolására és az ellenőrző összegek írására. Ha van egy 1101 0011 1100 1011 bitsorozat, amely négy bites blokkra van felosztva, akkor az alábbi bitenkénti műveletet kell végrehajtani az ellenőrző összeg kiszámításához:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

Így az 5-ös lemezre írt ellenőrző összeg 1001.

Ha az egyik lemez, például a negyedik meghibásodik, akkor a blokk d4= 1100 olvashatatlan lesz. Értéke azonban könnyen visszaállítható az ellenőrző összegből és a fennmaradó blokkok értékéből ugyanazzal az XOR művelettel:

d4 = d1 d2d45. o.

Példánkban a következőket kapjuk:

d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.

RAID 5 esetén a tömbben lévő összes lemez egyforma méretű, de az írásra rendelkezésre álló lemezalrendszer teljes kapacitása pontosan egy lemezzel csökken. Például, ha öt lemez 100 GB-os, akkor a tömb tényleges mérete 400 GB, mivel 100 GB van lefoglalva a paritásinformációk számára.

A RAID 5 három vagy több merevlemezre építhető. A tömbben lévő merevlemezek számának növekedésével a redundancia csökken.

A RAID 5 független hozzáférési architektúrával rendelkezik, amely lehetővé teszi több olvasás vagy írás egyidejű végrehajtását.

RAID 10

A RAID 10 a 0 és 1 szintek kombinációja. Ehhez a szinthez legalább négy meghajtó szükséges. A négy meghajtóból álló RAID 10-es tömbben ezek páronként 0. szintű tömbökké vannak kombinálva, és mindkét tömb logikai meghajtóként egy 1. szintű tömbbe kerül. Egy másik megközelítés is lehetséges: kezdetben a lemezeket tükrözött szintbe egyesítik. 1 tömbök, majd ezeken a tömbökön alapuló logikai meghajtók - 0. szintű tömbig.

Intel Matrix RAID

A figyelembe vett 5. és 1. szintű RAID-tömböket ritkán használják otthon, ami elsősorban az ilyen megoldások magas költségének tudható be. Otthoni PC-k esetében leggyakrabban két lemezen lévő 0. szintű tömb használatos. Ahogy már említettük, a RAID 0 szintje nem nyújt tárolási biztonságot, ezért a végfelhasználók választás előtt állnak: hozzon létre egy gyors, de nem megbízható RAID 0. szintű tömböt, vagy a lemezterület költségének megduplázásával - RAID- a 1. szintű tömb, amely adattárolási megbízhatóságot biztosít, de nem biztosít jelentős teljesítménynövekedést.

E nehéz probléma megoldására az Intel kifejlesztette az Intel Matrix Storage Technology-t, amely a Tier 0 és Tier 1 tömbök előnyeit ötvözi mindössze két fizikai meghajtón. És annak hangsúlyozására, hogy ebben az esetben nem csak RAID-tömbről beszélünk, hanem fizikai és logikai lemezeket is egyesítő tömbről, a technológia nevében a „mátrix” szó szerepel a „tömb” szó helyett. ”.

Tehát mi az a kétlemezes RAID mátrix, amely az Intel Matrix Storage Technology technológián alapul? Az alapötlet az, hogy ha egy rendszer több merevlemezzel és Intel Matrix Storage Technology technológiát támogató Intel lapkakészlettel rendelkező alaplappal rendelkezik, akkor lehetőség van a lemezterület több részre osztására, amelyek mindegyike külön RAID-tömbként fog működni.

Vegyünk egy egyszerű példát két 120 GB-os lemezből álló RAID-tömbre. Bármely lemez két logikai lemezre osztható, például 40 és 80 GB-os. Ezután két azonos méretű (például egyenként 40 GB-os) logikai meghajtó egy RAID 1-es szintű mátrixba, a többi logikai meghajtó pedig egy RAID-0-s szintű mátrixba kombinálható.

Elvileg két fizikai lemez használatával is csak egy vagy két 0. szintű RAID mátrixot lehet létrehozni, de nem lehet csak 1. szintű mátrixot szerezni. Vagyis ha a rendszernek csak két lemeze van, akkor Intel technológia A Matrix Storage lehetővé teszi a következő típusú RAID-mátrixok létrehozását:

• egy 0. szintű mátrix;
• két 0. szintű mátrix;
• 0. szintű mátrix és 1. szintű mátrix.

Ha három merevlemez van telepítve a rendszerbe, akkor a következő típusú RAID mátrixok hozhatók létre:

• egy 0. szintű mátrix;
• egy 5. szintű mátrix;
• két 0. szintű mátrix;
• két 5. szintű mátrix;
• 0. szintű mátrix és 5. szintű mátrix.

Ha négy merevlemez van telepítve a rendszerbe, akkor lehetőség van 10-es szintű RAID-mátrix létrehozására, valamint a 10-es és a 0-as vagy 5-ös szint kombinációira.

Elmélettől gyakorlatig

Ha otthoni számítógépekről beszélünk, akkor a legnépszerűbbek és legnépszerűbbek a 0 és 1 szintű RAID tömbök. A három vagy több lemezből álló RAID tömbök otthoni PC-kben való használata inkább kivétel a szabály alól. Ez annak köszönhető, hogy egyrészt a RAID tömbök költsége a benne lévő lemezek számával arányosan nő, másrészt az otthoni számítógépeknél a lemeztömb kapacitása kiemelten fontos. , és nem a teljesítménye és megbízhatósága.

Ezért a következőkben csak két lemezen alapuló 0 és 1 szintű RAID-tömböket fogunk figyelembe venni. Tanulmányunk célja a több integrált RAID vezérlőn alapuló RAID 0 és 1 tömbök teljesítményének és funkcionalitásának összehasonlítása, valamint egy RAID tömb sebességi jellemzőinek a csíkmérettől való függésének vizsgálata lesz.

A helyzet az, hogy bár elméletileg egy RAID 0 tömb használatakor az olvasási és írási sebességnek meg kell duplázódnia, a gyakorlatban a sebességjellemzők növekedése sokkal kevésbé szerény, és eltérő a különböző RAID vezérlők esetében. Ugyanez igaz a RAID 1-es tömbre is: annak ellenére, hogy elméletileg az olvasási sebességnek meg kellene duplázódnia, a gyakorlatban nem minden olyan zökkenőmentes.

A RAID vezérlők összehasonlító teszteléséhez Gigabyte GA-EX58A-UD7 alaplapot használtunk. Ez az alaplap az Intel X58 Express lapkakészleten alapul az ICH10R déli híddal, amely integrált hatportos SATA II RAID vezérlővel rendelkezik, amely támogatja a 0, 1, 10 és 5 RAID szintet az Intel Matrix RAID funkcióval. Ezenkívül a Gigabyte SATA2 RAID vezérlőt a Gigabyte GA-EX58A-UD7 kártyára integrálták, amely alapján két SATA II portot valósítottak meg, amelyek képesek 0, 1 és JBOD szintű RAID tömbök szervezésére.

A GA-EX58A-UD7 kártya a Marvell 9128 SATA III vezérlőt is integrálja, amely alapján két SATA III portot valósítottak meg a 0, 1 és JBOD szintű RAID tömbök szervezésének lehetőségével.

Így a Gigabyte GA-EX58A-UD7 kártya három különálló RAID vezérlővel rendelkezik, amelyek alapján 0 és 1 szintű RAID tömbök hozhatók létre és összehasonlíthatók egymással. Emlékezzünk vissza, hogy a SATA III szabvány visszafelé kompatibilis a SATA II szabvánnyal, így a SATA III meghajtókat támogató Marvell 9128 vezérlő alapján SATA II meghajtókkal is létrehozhatunk RAID tömböket.

A próbapad a következő konfigurációval rendelkezett:

• processzor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
• alaplap - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
• BIOS verzió - F2a;
• merevlemezek - két Western Digital WD1002FBYS meghajtó, egy Western Digital WD3200AAKS meghajtó;
• integrált RAID vezérlők:
• ICH10R,
• GIGABYTE SATA2,
• Marvell 9128;
• memória - DDR3-1066;
• memória mérete - 3 GB (három modul, egyenként 1024 MB);
• memória üzemmód - DDR3-1333, háromcsatornás üzemmód;
• videokártya - Gigabyte GeForce GTS295;
• tápegység - Tagan 1300W.

A tesztelést Microsoft Windows 7 Ultimate (32 bites) operációs rendszer alatt végeztük. Az operációs rendszert egy Western Digital WD3200AAKS lemezre telepítették, amely az ICH10R déli hídba integrált SATA II vezérlőportjához csatlakozik. A RAID tömböt két SATA II interfésszel rendelkező WD1002FBYS lemezen állították össze.

Az elkészített RAID tömbök sebességjellemzőinek mérésére az IOmeter segédprogramot használtuk, amely egy ipari szabvány a lemezrendszerek teljesítményének mérésére.

IOmeter segédprogram

Mivel ezt a cikket egyfajta felhasználói útmutatónak szántuk a RAID tömbök létrehozásához és teszteléséhez, logikus lenne az IOmeter (Input / Output meter) segédprogram leírásával kezdeni, amely, mint már említettük, egyfajta ipari szabvány a lemezrendszerek teljesítményének mérésére. Ez a segédprogram ingyenes, és letölthető a http://www.iometer.org címről.

Az IOmeter segédprogram egy szintetikus teszt, és lehetővé teszi, hogy olyan merevlemezekkel dolgozzon, amelyek nincsenek logikai partíciókra particionálva, így a fájlszerkezettől függetlenül tesztelheti a meghajtókat, és nullára csökkentheti az operációs rendszer hatását.

A tesztelés során lehetőség van egy adott hozzáférési modell vagy "minta" létrehozására, amely lehetővé teszi a végrehajtás megadását merevlemez konkrét műveletek. Egy adott hozzáférési modell létrehozása esetén a következő paraméterek módosíthatók:

• az adatátviteli kérelem mérete;
• véletlenszerű/szekvenciális eloszlás (%-ban);
• olvasási/írási műveletek megoszlása ​​(%-ban);
• a párhuzamosan futó egyedi I/O műveletek száma.

Az IOmeter segédprogramot nem kell számítógépre telepíteni, és két részből áll: magából az IOmeterből és a Dynamo-ból.

Az IOmeter a program vezérlő része, grafikus felhasználói felülettel, amely lehetővé teszi az összes szükséges beállítás elvégzését. A Dynamo egy terhelésgenerátor, amely nem rendelkezik interfésszel. Minden alkalommal, amikor az IOmeter.exe programot futtatja, a Dynamo.exe terhelésgenerátor is automatikusan elindul.

Az IOmeter programmal való munka megkezdéséhez futtassa az IOmeter.exe fájlt. Ez megnyitja az IOmeter program főablakát (1. ábra).

Rizs. 1. Az IOmeter program fő ablaka

Meg kell jegyezni, hogy az IOmeter segédprogram nem csak a helyi lemezrendszerek (DAS), hanem a hálózati meghajtók (NAS) tesztelését is lehetővé teszi. Használható például a szerver lemezalrendszerének (fájlszerver) teljesítményének tesztelésére több hálózati kliens segítségével. Ezért az IOmeter segédprogram ablakának egyes lapjai és eszközei kifejezetten a program hálózati beállításaira vonatkoznak. Nyilvánvaló, hogy a lemezek és RAID-tömbök tesztelésekor nem lesz szükségünk a program ezen funkcióira, ezért nem magyarázzuk el az összes fül és eszköz célját.

Tehát az IOmeter program elindításakor az összes futó terhelésgenerátor (Dynamo példányok) fastruktúrája megjelenik a főablak bal oldalán (a Topológia ablakban). Minden futó Dynamo terhelésgenerátor példányt menedzsernek neveznek. Ezenkívül az IOmeter program többszálú, és a Dynamo terhelésgenerátor példányának minden egyes szálát Workernek nevezik. A futó Workerek száma mindig megegyezik a logikai processzormagok számával.

Példánkban csak egy számítógép van négymagos processzorral, amely támogatja a Hyper-Threading technológiát, így csak egy menedzser (egy Dynamo példány) és nyolc (a logikai processzormagok száma alapján) dolgozó indul el.

Valójában a lemezek teszteléséhez ebben az ablakban nem kell semmit módosítani vagy hozzáadni.

Ha az egérrel kijelöli a számítógép nevét a futó Dynamo példányok fastruktúrájában, akkor az ablakban cél lapon lemezcél A számítógépbe telepített összes lemez, lemeztömb és egyéb meghajtó (beleértve a hálózati meghajtókat is) megjelenik. Ezekkel a meghajtókkal tud dolgozni az IOmeter program. A hordozók sárgával, ill kék szín. A sárga a logikai médiapartíciókat jelöli, a kék pedig a fizikai eszközöket, amelyeken nincs logikai partíció. A logikai partíció áthúzható vagy nem. A tény az, hogy ahhoz, hogy a program egy logikai partícióval működjön, először fel kell készíteni egy speciális fájl létrehozásával, amely megegyezik a teljes logikai partíció kapacitásával. Ha a logikai partíció át van húzva, akkor ez azt jelenti, hogy a partíció még nincs előkészítve tesztelésre (a tesztelés első szakaszában automatikusan előkészítésre kerül), de ha a partíció nincs áthúzva, akkor ez azt jelenti, hogy egy fájl már létrejött a logikai partíción, teljesen készen áll a tesztelésre.

Vegye figyelembe, hogy a logikai partíciókkal való együttműködés támogatottsága ellenére optimális a logikai partíciókra fel nem particionált lemezek tesztelése. A lemez logikai partícióit nagyon egyszerűen törölheti – a beépülő modulon keresztül Lemezkezelés . Csak kattintson a hozzáféréshez. Jobb klikk egér az ikonra számítógép az asztalon és a megnyíló menüben válassza ki az elemet Kezelése. A megnyílt ablakban számítógép menedzsment a bal oldalon válassza ki Tárolás, és benne - Lemezkezelés. Ezt követően az ablak jobb oldalán számítógép menedzsment minden csatlakoztatott meghajtó megjelenik. Jobb gombbal a kívánt lemezre kattintva és a megnyíló menüből kiválasztva az elemet Kötet törlése..., törölhet egy logikai partíciót a fizikai lemezen. Emlékezzünk vissza, hogy ha egy logikai partíciót töröl egy lemezről, a rajta lévő összes információ törlődik a helyreállítás lehetősége nélkül.

Az IOmeter segédprogram használatával általában csak üres lemezeket vagy lemeztömböket tesztelhet. Vagyis nem tesztelheti azt a lemezt vagy lemeztömböt, amelyre az operációs rendszer telepítve van.

Tehát visszatérve az IOmeter segédprogram leírásához. Az ablakban cél lapon lemezcél ki kell választania a tesztelni kívánt lemezt (vagy lemeztömböt). Ezután meg kell nyitnia a lapot Hozzáférési specifikációk(2. ábra), amelyen meg lehet majd határozni a tesztforgatókönyvet.

Rizs. 2. Nyissa meg az IOmeter segédprogram Specifications fülét

Az ablakban Globális hozzáférési specifikációk van egy lista az előre meghatározott tesztszkriptekről, amelyek hozzárendelhetők a letöltéskezelőhöz. Ezekre a szkriptekre azonban nem lesz szükségünk, így mindegyik kijelölhető és törölhető (van erre egy gomb). Töröl). Ezt követően kattintson a gombra Újúj tesztszkript létrehozásához. A megnyílt ablakban Hozzáférési specifikáció szerkesztése Meghatározhat egy lemezes vagy RAID rendszerindítási forgatókönyvet.

Tegyük fel, hogy ki akarjuk deríteni a szekvenciális (lineáris) olvasás és írás sebességének függését az adatátviteli kérés blokk méretétől. Ehhez létre kell hoznunk egy betöltési szkriptet szekvenciális olvasási módban különböző blokkméretekben, majd be kell töltenünk egy sorozatot szekvenciális írási módban különböző blokkméretekben. Általában a blokkméreteket sorozatként választják ki, amelynek minden tagja kétszerese az előzőnek, és ennek a sorozatnak az első tagja 512 bájt. Vagyis a blokkméretek a következők: 512 bájt, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. A szekvenciális műveleteknél nincs értelme 1 MB-nál nagyobb blokkméretet készíteni, mert ilyen nagy adatblokkméreteknél a szekvenciális műveletek sebessége nem változik.

Tehát hozzunk létre egy szekvenciális olvasási betöltési szkriptet egy 512 bájtos blokkhoz.

A terepen Név ablak Hozzáférési specifikáció szerkesztéseírja be a letöltő szkript nevét. Például: Sequential_Read_512. Tovább a mezőre Átviteli kérelem méreteállítsa be az adatblokk méretét 512 bájtra. Csúszka Százalékos véletlenszerű/szekvenciális eloszlás(a szekvenciális és a szelektív műveletek százalékos aránya) egészen balra toljuk el, hogy minden műveletünk csak szekvenciális legyen. Nos, a csúszka , amely az olvasási és írási műveletek százalékos arányát adja meg, egészen jobbra toljuk el, hogy minden műveletünk csak olvasható legyen. Egyéb lehetőségek az ablakban Hozzáférési specifikáció szerkesztése nem kell változtatni (3. ábra).

Rizs. 3. Hozzáférési specifikáció szerkesztése ablak egy szekvenciális olvasási betöltési szkript létrehozásához
512 bájt adatblokk mérettel

Kattintson a gombra Rendben, és az első általunk készített szkript megjelenik az ablakban Globális hozzáférési specifikációk lapon Hozzáférési specifikációk IOmeter segédprogramok.

Hasonlóképpen szkriptet kell készítenie a többi adatblokk számára is, azonban a munka megkönnyítése érdekében egyszerűbb, ha nem minden alkalommal készít szkriptet a gombra kattintva. Új, és miután kiválasztotta az utoljára létrehozott szkriptet, nyomja meg a gombot Másolás szerkesztése(másolat szerkesztése). Ezt követően az ablak újra kinyílik. Hozzáférési specifikáció szerkesztése az utoljára generált szkriptünk beállításaival. Ebben elegendő lesz csak a blokk nevét és méretét megváltoztatni. Miután elvégezte az összes többi blokkmérethez hasonló eljárást, megkezdheti a szkriptek generálását a szekvenciális rögzítéshez, ami pontosan ugyanúgy történik, kivéve, hogy a csúszka Százalékos olvasási/írási megoszlás, amely az olvasási és írási műveletek százalékos arányát adja meg, egészen balra kell tolni.

Hasonlóképpen készíthet szkripteket a szelektív íráshoz és olvasáshoz.

Miután az összes szkript készen van, hozzá kell rendelni a rendszerindítás-kezelőhöz, azaz jelezni kell, hogy mely szkriptekkel fog működni Dinamó.

Ehhez még egyszer ellenőrizzük, hogy az ablakban topológia a számítógép neve van kiemelve (vagyis a helyi számítógép terheléskezelője), nem pedig egy külön Worker. Ez biztosítja, hogy a betöltési forgatókönyvek az összes dolgozóhoz egyszerre legyenek hozzárendelve. Következő az ablakban Globális hozzáférési specifikációk válassza ki az általunk létrehozott összes betöltési forgatókönyvet, és nyomja meg a gombot Hozzáadás. Az összes kiválasztott betöltési forgatókönyv hozzáadódik az ablakhoz (4. ábra).

Rizs. 4. A létrehozott betöltési forgatókönyvek hozzárendelése a terheléskezelőhöz

Ezt követően a lapra kell lépnie Tesztbeállítás(5. ábra), ahol minden általunk készített szkripthez beállíthatjuk a végrehajtási időt. Ehhez a csoport futási időállítsa be a betöltési forgatókönyv végrehajtási idejét. Elég lesz az időt 3 percre állítani.

Rizs. 5. A betöltési forgatókönyv végrehajtási idejének beállítása

Ráadásul terepen teszt leírása meg kell adni a teljes teszt nevét. Ezen a lapon elvileg sok egyéb beállítás is van, de a mi feladatainkhoz ezekre nincs szükség.

Az összes szükséges beállítás elvégzése után ajánlott a létrehozott tesztet elmenteni az eszköztáron a floppy lemez képével ellátott gombra kattintva. A teszt *.icf kiterjesztéssel kerül mentésre. Ezt követően használhatja a létrehozott betöltési parancsfájlt úgy, hogy nem az IOmeter.exe fájlt futtatja, hanem a mentett fájlt *.icf kiterjesztéssel.

Most közvetlenül folytathatja a tesztelést a zászló képével ellátott gombra kattintva. A rendszer kéri, hogy nevezze el a teszteredmények fájlját, és válassza ki a helyét. A teszteredményeket a rendszer egy CSV-fájlba menti, amelyet azután egyszerűen exportálhat Excelbe, és az első oszlopban szűrőt állítva kiválaszthatja a kívánt adatokat a teszteredményekkel együtt.

A tesztelés során a fülön köztes eredmények figyelhetők meg eredmény megjelenítése, és a lapon meghatározhatja, hogy melyik betöltési forgatókönyvhöz tartoznak Hozzáférési specifikációk. Az ablakban Hozzárendelt hozzáférési specifikáció a futó szkript zölden, a kész szkriptek pirosan, a még nem végrehajtott szkriptek kéken láthatók.

Tehát bemutattuk az IOmeter segédprogrammal való munka alapvető technikáit, amely az egyes lemezek vagy RAID-tömbök teszteléséhez szükséges. Vegye figyelembe, hogy nem beszéltünk az IOmeter segédprogram összes funkciójáról, de minden funkciójának leírása túlmutat e cikk keretein.

RAID tömb létrehozása a GIGABYTE SATA2 vezérlő alapján

Elkezdjük tehát létrehozni a kétlemezes RAID tömböt a kártyára integrált GIGABYTE SATA2 RAID vezérlővel. Természetesen maga a Gigabyte nem gyárt chipeket, ezért a GIGABYTE SATA2 chip alatt egy másik cég átcímkézett chipje rejtőzik. Amint az az illesztőprogram INF fájljából látható, ez egy JMicron JMB36x sorozatú vezérlő.

A vezérlőbeállítások menühöz való hozzáférés a rendszerindítás szakaszában lehetséges, ehhez meg kell nyomnia a Ctrl + G billentyűkombinációt, amikor a megfelelő felirat megjelenik a képernyőn. Természetesen előtte BIOS beállítások a GIGABYTE SATA2 vezérlőhöz kapcsolódó két SATA portot kell RAID módként beállítani (ellenkező esetben nem fogod tudni elérni a RAID konfigurátor menüjét).

A GIGABYTE SATA2 RAID Controller beállítási menüje meglehetősen egyszerű. Amint azt már megjegyeztük, a vezérlő kétportos, és lehetővé teszi 0 vagy 1 szintű RAID tömbök létrehozását. A vezérlő beállítások menüjében eltávolíthat vagy létrehozhat egy RAID tömböt. RAID tömb létrehozásakor lehetőség van a nevének megadására, a tömb szintjének (0 vagy 1) kiválasztására, a RAID 0 csíkméretének (128, 84, 32, 16, 8 vagy 4K) beállítására, valamint a méret meghatározására. a tömbből.

A tömb létrehozása után nem lehet változtatni rajta. Ez azt jelenti, hogy utólag nem módosíthatja a létrehozott tömb szintjét vagy csíkméretét. Ehhez először törölni kell a tömböt (adatvesztéssel), majd újra létre kell hozni. Valójában ez nem csak a GIGABYTE SATA2 vezérlőre jellemző. A létrehozott RAID tömbök paramétereinek megváltoztatásának lehetetlensége minden vezérlő jellemzője, ami a RAID tömb megvalósításának elvéből következik.

A GIGABYTE SATA2 vezérlő alapú tömb létrehozása után az aktuális információk megtekinthetők a GIGABYTE RAID Configurer segédprogram segítségével, amely automatikusan települ az illesztőprogrammal együtt.

RAID tömb létrehozása a Marvell 9128 vezérlő alapján

A Marvell 9128 RAID vezérlő konfigurálása csak a Gigabyte GA-EX58A-UD7 kártya BIOS-beállításain keresztül lehetséges. Általánosságban elmondható, hogy a Marvell 9128 vezérlőkonfigurátor menüje kissé nyers, és félrevezetheti a tapasztalatlan felhasználókat. Ezekről a kisebb hibákról azonban egy kicsit később fogunk beszélni, de most a főbb hibákat vesszük figyelembe. funkcionalitás Marvell 9128 vezérlő.

Tehát bár ez a vezérlő támogatja a SATA III meghajtókat, teljesen kompatibilis a SATA II meghajtókkal is.

A Marvell 9128 vezérlő lehetővé teszi egy 0 és 1 szintű RAID tömb létrehozását két lemez alapján. A 0. szintű tömbhöz 32 vagy 64 KB csíkméretet adhatunk meg, és megadhatjuk a tömb nevét is. Ezenkívül van egy olyan lehetőség, mint a Gigabyte Rounding, amely magyarázatot igényel. A gyártó nevével egybehangzó név ellenére a Gigabyte Rounding funkciónak semmi köze ehhez. Sőt, ennek semmi köze a 0. szintű RAID tömbhöz, bár a vezérlő beállításaiban kifejezetten egy ilyen szintű tömbhöz definiálható. Valójában ez az első a Marvell 9128 vezérlőkonfigurátor említett hiányosságai közül. A Gigabyte Rounding szolgáltatás csak az 1. szintű RAID-hez van definiálva. Lehetővé teszi, hogy két meghajtót (például különböző gyártók vagy különböző modellek) használjon kissé eltérő kapacitással egy 1. szintű RAID tömb létrehozásához. A Gigabyte Rounding funkció csak a RAID 1. szintű tömb létrehozásához használt két lemez méretének különbségét állítja be.A Marvell 9128 vezérlőben a Gigabyte Rounding funkcióval 1 vagy 10 GB-ra állíthatja a lemezméretek különbségét.

A Marvell 9128 vezérlőkonfigurátor másik hátránya, hogy 1. szintű RAID tömb létrehozásakor a felhasználónak lehetősége van kiválasztani a csíkméretet (32 vagy 64 KB). A csík fogalma azonban egyáltalán nincs meghatározva az 1. szintű RAID tömböknél.

RAID-tömb létrehozása az ICH10R-be integrált vezérlő alapján

Az ICH10R déli hídba integrált RAID vezérlő a leggyakoribb. Mint már említettük, ez a RAID vezérlő 6 portos, és nem csak a RAID 0 és RAID 1 tömbök létrehozását támogatja, hanem a RAID 5 és RAID 10 tömbök létrehozását is.

A vezérlő beállításai menü elérése a rendszerindítás szakaszában lehetséges, ehhez meg kell nyomnia a Ctrl + I billentyűkombinációt, amikor a megfelelő felirat megjelenik a képernyőn. Természetesen először a vezérlő működési módját RAID-ként kell megadnia a BIOS-beállításokban (ellenkező esetben a RAID-tömb konfigurátor menüjéhez nem lehet hozzáférni).

A RAID-vezérlő beállítási menüje meglehetősen egyszerű. A vezérlőbeállítások menüjében törölhet vagy hozhat létre RAID-tömböt. RAID tömb létrehozásakor megadhatja a nevét, kiválaszthatja a tömb szintjét (0, 1, 5 vagy 10), beállíthatja a RAID 0 csíkméretét (128, 84, 32, 16, 8 vagy 4K), és határozza meg a tömb méretét.

RAID teljesítmény összehasonlítás

A RAID-tömbök IOmeter segédprogrammal történő teszteléséhez szekvenciális olvasási, szekvenciális írási, szelektív olvasási és szelektív írási betöltési forgatókönyveket hoztunk létre. Az adatblokkok mérete az egyes betöltési forgatókönyvekben a következő sorrendben volt: 512 bájt, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.

Mindegyik RAID vezérlőn egy RAID 0 tömb az összes megengedett csíkmérettel és egy RAID 1 tömb készült. Ezen kívül a RAID tömb használatával elért teljesítménynövekedés értékelése érdekében egyetlen lemezt is teszteltünk. mindegyik RAID-vezérlőn.

Tehát térjünk át a tesztelés eredményeire.

GIGABYTE SATA2 vezérlő

Először is nézzük meg a GIGABYTE SATA2 vezérlőn alapuló RAID tömbök tesztelésének eredményeit (6-13. ábra). Általában a vezérlő szó szerint titokzatosnak bizonyult, és teljesítménye egyszerűen csalódást okozott.

Rizs. 6. Konzisztens sebesség és szelektív lemezműveletek Western Digital WD1002FBYS	Rizs. 7. Konzisztens sebesség 128 KB csíkmérettel (GIGABYTE SATA2 vezérlő)
Rizs. 12. Szekvenciális sebesség és a RAID 0 szelektív műveletei 4 KB csíkmérettel (GIGABYTE SATA2 vezérlő)	Rizs. 13. Szekvenciális sebesség és szelektív műveletek RAID 1-hez (GIGABYTE SATA2 vezérlő)

Egyetlen meghajtó (nincs RAID) teljesítményét tekintve a maximális szekvenciális olvasási sebesség 102 MB/s, a maximális szekvenciális írási sebesség pedig 107 MB/s.

128 KB csíkméretű RAID 0 tömb létrehozásakor a maximális szekvenciális olvasási és írási sebesség 125 MB / s-ra nő, azaz körülbelül 22% -os növekedés.

64, 32 vagy 16 KB csíkméret esetén a maximális szekvenciális olvasási sebesség 130 MB/s, a maximális szekvenciális írási sebesség pedig 141 MB/s. Vagyis a megadott csíkméretekkel a maximális szekvenciális olvasási sebesség 27% -kal, a maximális szekvenciális írási sebesség pedig 31% -kal nő.

Valójában ez nem elég egy 0-s szintű tömbhöz, és szeretném, ha a szekvenciális műveletek maximális sebessége nagyobb lenne.

8 KB-os csíkméret esetén a szekvenciális műveletek (olvasás és írás) maximális sebessége megközelítőleg ugyanaz marad, mint 64, 32 vagy 16 KB csíkméret esetén, de nyilvánvaló problémák vannak a szelektív olvasással. Ahogy az adatblokk mérete 128 KB-ra nő, a szelektív olvasási sebesség (ahogy kell) az adatblokk méretével arányosan nő. 128 KB-nál nagyobb adatblokk esetén azonban a szelektív olvasási sebesség majdnem nullára esik (körülbelül 0,1 MB / s-ra).

4 KB-os csíkmérettel nem csak a szelektív olvasás sebessége csökken 128 KB-nál nagyobb blokkméretnél, hanem a szekvenciális olvasás sebessége is 16 KB-nál nagyobb blokkméretnél.

A RAID 1 tömb használata egy GIGABYTE SATA2 vezérlőn kis különbséget jelent (egy meghajtóhoz képest) a szekvenciális olvasási sebességben, de a maximális szekvenciális írási sebesség 75 MB/s-ra csökken. Emlékezzünk vissza, hogy egy RAID 1 tömb esetén az olvasási sebességnek növekednie kell, az írási sebességnek pedig nem szabad csökkennie egyetlen lemez olvasási és írási sebességéhez képest.

A GIGABYTE SATA2 vezérlő teszteredményei alapján csak egy következtetés vonható le. Használat adott vezérlő A RAID 0 és RAID 1 tömbök létrehozásának csak akkor van értelme, ha az összes többi RAID vezérlő (Marvell 9128, ICH10R) már engedélyezett. Bár meglehetősen nehéz elképzelni egy ilyen helyzetet.

Marvell 9128 vezérlő

A Marvell 9128 vezérlő sokkal gyorsabb teljesítményt mutatott a GIGABYTE SATA2 vezérlőhöz képest (14-17. ábra). Valójában a különbségek akkor is megjelennek, ha a vezérlő egy lemezzel működik. Míg a GIGABYTE SATA2 vezérlő maximális szekvenciális olvasási sebessége 102 MB/s, és 128 KB adatblokk-mérettel érhető el, addig a Marvell 9128 vezérlő esetében a maximális szekvenciális olvasási sebesség 107 MB/s, és adatblokk segítségével érhető el. mérete 16 KB.

Ha 64 és 32 KB csíkméretű RAID 0 tömböt hoz létre, a maximális szekvenciális olvasási sebesség 211 MB / s-ra, a szekvenciális írás pedig 185 MB / s-ra nő. Vagyis a megadott csíkméretekkel a maximális szekvenciális olvasási sebesség 97% -kal, a maximális szekvenciális írási sebesség pedig 73% -kal nő.

A 32 és 64 KB csíkméretű RAID 0 tömbök sebességében nincs jelentős különbség, azonban a 32 KB-os csík használata előnyösebb, mivel ebben az esetben a szekvenciális műveletek sebessége 128-nál kisebb blokkmérettel A KB valamivel magasabb lesz.

Ha RAID 1 tömböt hoz létre a Marvell 9128 vezérlőn, a maximális szekvenciális működési sebesség szinte változatlan egyetlen meghajtóhoz képest. Tehát, ha egyetlen lemez esetében a maximális szekvenciális működési sebesség 107 MB / s, akkor a RAID 1 esetében 105 MB / s. Vegye figyelembe azt is, hogy a RAID 1 esetében a szelektív olvasási sebesség kissé csökken.

Általánosságban meg kell jegyezni, hogy a Marvell 9128 vezérlő jó sebességjellemzőkkel rendelkezik, és mind RAID-tömbök létrehozására, mind egyedi lemezek csatlakoztatására használható.

ICH10R vezérlő

Az ICH10R-be épített RAID-vezérlő az általunk valaha tesztelt legjobb teljesítményűnek bizonyult (18-25. ábra). Egyetlen meghajtóval használva (RAID-tömb létrehozása nélkül) teljesítménye valójában megegyezik a Marvell 9128 vezérlőéval.A maximális szekvenciális olvasási és írási sebesség 107 MB, és 16 KB-os adatblokk-mérettel érhető el.

Rizs. 18. Szekvenciális sebesség és szelektív műveletek Western Digital WD1002FBYS meghajtóhoz (ICH10R vezérlő) Ha az ICH10R vezérlőn lévő RAID 0 tömbről beszélünk, akkor a maximális szekvenciális olvasási és írási sebesség nem függ a csík méretétől, és 212 MB / s. Csak az adatblokk mérete függ a csík méretétől, amelynél a szekvenciális olvasási és írási sebesség maximális értéke érhető el. Amint a teszteredmények mutatják, az ICH10R vezérlőn alapuló RAID 0 esetén optimális a 64 KB-os csík használata. Ebben az esetben a maximális szekvenciális olvasási és írási sebesség mindössze 16 KB-os adatblokk-mérettel érhető el. Összefoglalva tehát még egyszer hangsúlyozzuk, hogy az ICH10R-be épített RAID vezérlő teljesítményben jelentősen felülmúlja az összes többi integrált RAID vezérlőt. És tekintettel arra, hogy több funkcióval is rendelkezik, optimális ezt a vezérlőt használni, és egyszerűen elfelejteni az összes többi létezését (kivéve persze, ha a rendszerben SATA III meghajtókat használnak).