Дисковые массивы

Размышляя от типе дисков, подумайте и о защите данных. Вы должны делать резевное копирование базы данных хранилища данных - это жизненно важно. Но диск, содержащий хранилище данных - не единственный важный диск в ферме серверов. Если отказывает системный диск сервера MetaFrame, то сервер MetaFrame станоится недоступным до тех пор, пока вы не устраните проблему.

Один способов уменьшить воздействие отказов дисков состоит в том, чтобы упорядочить данные на избыточном массиве независимых дисков. RAID предназначен для защиты данных от отказа одного диска или контроллера посредством распределения данных по нескольким дискам и избыточности информации. Короче говоря, он обрабатывает несколько дисков диски как единое целое. Зеркальное отражение дисков является одним из видов RAID. При отражении вы поддерживаете копию отраженного разделв на отдельном диске. Если происходит сбой оригинального раздела, то вы можете (и должны) использовать копию. Некоторые виды RAID используют избыточные данные для того, чтобы сократить времена считывания с диска. Чем больше в таком массиве дисков, тем тем лучше они работают в тандеме.

Существует много разновидностей RAID, предназначенных для различных целей. В таблице описаны типы, которые могут быть вам полезны.

Уровень RAID

Описание

Влияние на время доступа к диску

Минимальное кол-во требуемых дисков 0

Данные разбиваются на блоки и записываются на все диски в массиве. Этот тип не предоставляет отказоустойчивость - если ломается один из дисков диск в массиве, весь массив становится нечитабельным.

Повышение производительности для чтения и записи.

Разделы двух дисков составляют зеркальный набор и одинаково обрабатывают операции записи и чтения. Если один из дисков выходит из строя, вы можете читать с другой половины зеркального набора. Этот тип RAID требует 100-процентного дополнительного дискового пространства для избыточности. Зеркальное отражение диска, сделанное с двумя дисковыми контроллерами диска называют дуплексированием.

5 Хорошие скорости чтения из-за наличия нескольких источников данных, плохая скорость записи из-за накладных расходов на запись информации четности. 0+1 Высокая производительность передачи данных и та же надежность, как RAID 5.

Та же производительность для чтения, что и для одного диска; запись чуть быстрее..	2 (максимум 2)

Разделы группируются в дисковый массив. Во время записи в массив, подсистема RAID генерирует информацию четности для данных, и данные и информация четности записываются по всему массиву. Если один из дисков массива выходит из строя, любые пропавшие данные могут быть восстановлены на основании информации четности.		3
10	Массив RAID 0, состоящий из сегментов массива RAID 1, комбинирует надежность RAID 1 и производительностью RAID 0. Это дорогое и трудно осуществимое решение, поскольку диски должны быть синхронизированы и кроме того такую систему труднее масштабировать.	Хорошая скорость ввода/вывода.	4

Массив RAID 1, состоящий из сегментов RAID 0. Если один из сегменто выодит из строя, RAID 0+1 прекращает быть отказоустойчивым. RAID 0+1 не идентичен RAID 10.		4

Способ работы RAID зависит от того, говорите ли вы о зеркальном наборе или некоторой форме распределения (striping). Зеркальное отражение диска (RAID 1) - самая простая форма RAID; данные пишутся на тома, расположенных на двух разных дисках, поэтому в случае выхода одного из них из строя, данные были все еще доступны на другом диске. Если что-то случается с диском, хранящим ваши оригинальные данные, вы все еще имеете идентичную копию того потока данных на втором зеркальном диске. Оба тома вместе называются зеркальным набором. В случае сбоя одного из дисков зеркального набора, вы можете читать с другого диска и даже снова сделать зеркало отказоустойчивым, добавив новый физический диск и восстанавив на нем зеркальную информацию.

Дуплексирование аналогично зеркальному отражению за исключением того, что дуплексирование обычно относят к зеркальному отражению информации на двух разных дисках, каждый со своим контроллером - чтобы данные не заисили от отказа контроллера.

RAID 1 хорош тем, что слабо загружает процессор (потому что все, что должен сделать контроллер диска - это записать данные на два диска, а не на один, а время чтения уменьшается, потому что контроллер диска может втягивать данные из двух источников). Низкая загрузка процессора делает возможным программную реализацию RAID 1, более того, эдинственный тип программного RAID, который можно использовать в промышленной среде. RAID 1 также имеет низкую начальную стоимость, потому для работы требует толко двух дисков. Однако, он чрезвычайно неэффективен по отношению к дисковому пространству, поскольку требует 100-процентной избыточности. Зеркальный набор нуждается вдвое большем объеме для хранения данных. Его также трудно масштабировать, поскольку вы не можете изменить размер зеркального набора, а можете только сделать другой зеркальный набор. Поэтому RAID 5 является еще одним ценным вариантом, который при наличии небольшого числа собственных недостатков, компенсирует недостатки зеркального отражения дисков.

RAID 5, известный также как disk striping (распределение дисков), требует для массива минимум трех физических дисков, собираемых в массив. Разделы на всех дисках в массиве должны иметь одинаковые размеры. Пространство на каждом члене массива делится на полосы равного размера. При записи в массив данные распределяются по полосам. Помимо данных, RAID 5 также записывает в массив контрольную информацию, чтобы в случае выхода из строя одного из дисков массива можно было восстановить отсутствующие данные с помощью контрольной информации. Из-за наличия контрольной информации массив может продолжать работу даже при отказе одного из его дисков, хотя регенерация данных значительно замедлит чтение по сравнению с обычным режимом. Если же отказывает второй диск массива до того, как вы заменили первый, то весь массив становится нечитабельным. Число дисков, которые вы можете разместить в массиве, зависит от используемого контроллера RAID, но все равно достаточно велико - даже Windows 2000 может программно поддерживать до 32 дисков в массиве RAID 5. Чем больше дисков в наборе, тем больше эффективность хранения данных, поскольку RAID 5 будет использовать эквивалент одного диска массива для хранения контрольной информации. Следовательно, RAID 5 с тремя дисками будет использовать треть своего пространства для контрольной информации, но тома с пятью дисками будут использовать только одну пятую общего объема. RAID 5 имеет низкое время доступа в операциях чтения, потому что контроллер диска может читать более чем с одного диска одновременно, но одновременно имеет более высокое время доступа при записи, поскольку должен сгенерировать контрольную информацию и записать ее вместе с самими данными на все диски массива.

RAID 0 работает аналогично RAID 5 в том смысле, что он распространяет данные на несколько физических дисков, но RAID 0 служит только для повышения производительности и не генерируют никакой контрольной информации. При сбое одного из дисков RAID 0 весь массив становится нечитабельным. Поэтому комбинации RAID типа RAID 10 и RAID 0+1, которые комбинируют зеркальные наборы и тома RAID 0, используются для обеспечения как безопасности данных, так и повышения производительности. Недостатком таких комбинаций RAID безусловно является то, что они для работы требуют слишком большого количества дисков. Помимо этого, RAID 0+1 также не очень хорошо масштабируется, поскольку для базовой структуры использует зеркальную модель, а не модель распределенного набора (stripe set).

Cамый большой недостаток RAID 5 состоит в том, что он должен генерировать новую контрольную информацию всякий раз при операции записи на диск. Вычисления, требуемые для этого, потребляют очень много процессорной мощности. Хотя Win2K поддерживает RAID 5 программно, не используйте это на серверах MetaFrame. Вместо этого поставьте аппаратный контроллер RAID 5.

Если вы плохо ориентируетесь в различиях между программным и аппаратным RAID, давайте сделаем беглый обзор. Независимо от формы RAID, суть остается та же - данные считывются и записываются в массив дисков, а не на один диск. С точки зрения компьютера, это поведение противоречит естественному порядку вещей. Поэтому, для использования RAID кто-то должен сказать контроллеру диска, куда записать оригинальные данные, как сгенерировать контрольную информацию (если нужно), как читать данные из массива, как читать данные в случае отказа диска. Тот, кто делает эти вычисления, зависит от вида RAID. В общем, есть две формы RAID: аппаратный, который зависит от дополнительных аппаратных средств, включенных в компьютер, и программный, который делает все вычисления в программном обеспечении и не требует наличия никаких аппаратных средств управления дисками.

Чтобы использовать программный RAID, вам необходима операционная система, которая его поддерживает, а также достаточное количество дисков для поддержки желаемого уровня RAID (0, 1 или 5). В Win2K для создания тома RAID вы также должны преобразовать диски в динамические. Затем на поддерживающих дисках вы можете создать тома RAID аналогично обычным томам. Программный RAID просто установить, и если ОС его поддерживает, вы можете экспериментировать с RAID без дополнительных затрат, кроме затрат на диски. Однако, для серьезного прикладного программного обеспечения приложений вы должны учитывать:

Тома RAID в NT и Win2K невидимы (на локальном компьютере, а не через сетевой доступ) в любой другой ОС, кроме себя самих. Даже NT не может читать тома RAID для Win2K, поскольку Win2K требует использования динамических дисков, поддерживаемых только в этой ОС.
Тома программного RAID представляют собой индивидуальные дисковые разделы, сгруппированные для создания единого раздела RAID, который может усложнить управление - с программным RAID и тремя дисками вы можете легко создать три параллельных раздела RAID 5, каждый из которых требует собственного вычисления четности, нагружая таким образом процессор больше, чем могло бы быть с одним массивом RAID 5.
Программный RAID не поддерживает некоторые функции восстановления, имеющихся в аппаратном RAID, например, горячей замены.

Содержание раздела