Disková pole – RAID

PIT

Vzhledem k tomu, že pevný disk je složité zařízení kombinující elektroniku a jemnou mechaniku, je již ze svého principu náchylný k poruše. Toto je nepříjemné zejména u serverů, kde jednak cena uložených dat může představovat mnohamilionové částky, jednak – i při pravidelném zálohování – jen odstávka serveru spojená s opravou a obnovou dat představuje značnou ztrátu na prostojích mnoha uživatelů. Proto byla zkonstruována disková pole, kde se pomocí speciálního řadiče více disků fyzických navenek jeví jako jeden disk logický. Dalším důvodem použití pole je vytvoření větší diskové kapacity, než se vyrábí v podobě samostatného disku. Pole se ve zkratce nazývají RAID. Nejprve to znamenalo Redundant Array of Inexpensive Disks, dnes se zkratka překládá spíše jako Redundant Array of Independent Disks. Pro vyjasnění terminologie byly definovány tzv. úrovně RAID. Některé se s vývojem techniky již přestaly používat. V současné době jsou nejpoužívanější úrovně RAID 0, 1 a 5.

RAID 0

alias stripping. Především je třeba říci, že toto pole není redundantní. Ztráta jednoho disku znamená ztrátu dat z celého pole. Důvodem použití je výkon a kapacita, tedy zvýšení přenosové rychlosti nebo propustnosti dat tam, kde na uchování dat nezáleží tak, jako na rychlosti, například při stříhání videa.

RAID0 je systém postupného zápisu a čtení na více disků. V jednom okamžiku systém pracuje jen s jedním diskem. Inteligencí řadiče lze výrazně zkrátit vybavovací doby. Při poruše musí být obnoveny data z backupu, neboť se systém zhroutí. Není vlastně ještě zálohování dat, ale zkracuje přístupové doby.

RAID 1

Raid 1 je známé zrcadlení (mirroring), kdy se na dva disky stejných kapacit ukládají totožné informace a při výpadku jednoho disku se bez přerušení pokračuje v činnosti. Jednoduchá implementace, často čistě softwarová, zato je potřeba 100% diskové kapacity navíc. Z hlediska výkonu pomalejší zápis (zapisuje se 2x), rychlejší čtení (řadič může střídat požadavky mezi disky, rozdávat práci).

V případě užití disků typu IDE je nutné tyto disky umístit na různé řadiče z důvodu spolehlivosti. V opačném případě hrozí při poškození jednoho z disků pád operačního systému.

RAID 5

Redundantní pole s distribuovanou paritou. Minimální počet disků jsou 3. Režie je 1 disk z n-diskového pole. Máme-li například pole RAID 5 z 5 disků o kapacitě 36 GB, užitečná kapacita je 4x36=144 GB a 1 disk je režie. Data se zapisují postupně na disky 0,1... až na poslední disk se zapíše parita. Při výpadku některého disku pak máme buď všechna data (a nepotřebujeme paritu), nebo máme část dat a paritu a chybějící data ze ztraceného disku umíme dopočítat z dat, která máme a parity.

RAID 6

je obdobou RAID 5, ale se dvěma paritními disky.

RAID 7

řídí každý disk nezávisle s vlastními datovými cestami včetně cache. Přenosy do centrální cache jsou nezávislé. Vlastní řadič (počítač) řídí nezávisle na hostitelských počítačích. Systém pracuje v reálném čase a má jak SCSI sběrnici, tak i interní vysokovýkonnou sběrnici (320MB/s) a sběrnici pro řízení. Řadič má vlastní OS schopný zaručit nezávislost jednotlivých cest a disků. Soustava obsahuje alespoň jeden paritní disk. Umožňuje ochranu dat i při poruše více disků. Na systém lze napojit 48 disků a 12 hostitelských počítačů. Umí detekovat i sudý počet chyb, který se u předešlých systémů tváří jako OK. Má zdvojeny napájecí zdroje a 3 úrovňovou cache. Přístupová doba je dána podílem přístupové doby disku a počtu disků, rychlost přenosu naopak je dána součinem rychlosti přenosu jednoho disku a počtu disků (krát 0,97).

Diskové pole RAID 7 vlastně není typickým diskovým polem v porovnání s předchozími modely. Tento typ byl popsán a zároveň i patentován firmou Storage Computers. Díky patentovému chránění i technické náročnosti se tento typ používá jen velmi málo. Celkový výkon při zápisu je o 25 až 90% vyšší než při zápisu na jeden disk, a o 50 až 500% vyšší v porovnání s ostatními úrovněmi RAID

RAID 10

Kombinace RAID 0 (stripe) a RAID 1 (zrcadlo). Jedná se vlastně o zrcadlený stripe. Minimální počet disků 4, režie 100% diskové kapacity navíc. Poskytuje nejvyšší výkon v bezpečných typech polí, podstatně rychlejší než RAID 5 zejména při zápisu. Další výhodou je odolnost proti ztrátě až 50% disků (naproti tomu RAID 5 odolává ztrátě pouze jednoho disku).

Hot-spare

Pro aplikace, kde je velmi důležitá nepřetržitost provozu, se používá technologie hot-spare. Ze čtyř disků například vytvoříme pole RAID 5 (jeho užitečná kapacita je tedy 3xkapacita disku). Pátý disk je zasunut a zkonfigurován jako hot-spare, což znamená, že v případě výpadku jednoho z disků pole je okamžitě automaticky aktivován a jsou na něj dopočítána chybějící data za vypadlý disk. Tak je minimalizováno rizikové časové okno, kdy pole sice funguje, ale výpadek dalšího disku již znamená ztrátu všech dat pole, protože není třeba čekat na příjezd technika a výměnu disku. Disk Hot-spare je možno sdílet pro více polí – jsou-li v serveru například 2 pole, jedno ze tří disků a jedno z pěti, je disk hot-spare aktivován při výpadku jak disku z prvního tak druhého pole.

JBOD

Nejedná se o RAID, ale jen o "hromadu disků", jak zní překlad "Just a Bunch of Disks". JBOD je vlastně jakýsi protiklad dělení disků na oddíly (partitioning). Pokud si vezmeme modelovou situaci, že máme doma 10GB a 40GB disk, pak bychom jejich spojením přes RAID 0, tedy stripping, přišli o 30GB místa, protože výsledná kapacita RAID 0 pole je rovna dvojnásobné kapacitě menšího z obou disků. Když už potřebujeme z disků souvislé pole, pak bude lepší, když disky spojíme pomocí JBOD, které dokáže ze svou rozdílných disků udělat jeden logický disk, jenž bude mít výslednou kapacitu rovnou součtu kapacit všech disků, které použijeme. Tato metoda se nazývá spanning, což znamená zahrnutí, nebo také přemostění.

Disky rozdílných kapacit lze pomocí JBOD spojit v jeden a tím značně rozšířit souvislou diskovou kapacitu - využitelné např. při práci s extrémně velkými soubory (editování videa). Spojování disků rozdílných kapacit probíhá beze ztráty diskového prostoru, na rozdíl spojováním technologií RAID 0.

JBOD je spíše nouzovým řešením pro lidi, kteří potřebují pracovat s dlouhými soubory, náhodou doma mají pevné disky s nestejnou kapacitou a za žádnou cenu nechtějí přijít o místo na větším disku. Považte ale, kolik takových mezi námi je?


Článek byl převzat a upraven z www.vahal.cz/html/raid.html a hardware.einstein.cz/clanek/pevne-a-prenosne-disky/

Stránka je optimalizována pro studenty verze V3.x a vyšší. Náměty a připomínky

Sponzorované odkazy

Valid XHTML 1.0 Strict!