Testowanie kontrolerów SCSI RAID serwera. Główne przyczyny błędów RAID i metody odzyskiwania danych

NALOT(ang. nadmiarowa macierz niezależnych / niedrogich dysków - redundantna macierz niezależnych / niedrogich dysków twardych) - macierz kilku dysków sterowanych przez kontroler, połączonych ze sobą szybkimi kanałami i postrzeganych przez system zewnętrzny jako jedna całość. W zależności od rodzaju zastosowanej macierzy może ona zapewniać różne stopnie odporności na awarie i wydajność. Służy zwiększeniu niezawodności przechowywania danych i/lub zwiększeniu szybkości odczytu/zapisu informacji (RAID 0).

Monitorowanie RAID jest częstym zadaniem użytkownika. Dlaczego użytkownik? Obecnie macierze RAID są różne urządzenia, od NAS do użytku domowego po serwery przemysłowe. Często zdarza się, że zwykły komputer ma zainstalowany RAID.

Rodzaje macierzy RAID

sprzęt komputerowy: W pełni sprzętowy kontroler RAID samodzielnie obsługuje wszystkie operacje (niezależnie od procesora) i przedstawia całą macierz RAID jako pojedynczy dysk. Takie urządzenia są wyposażone w złożone procesory obliczeniowe i własną pamięć. Bardzo często kontrolery sprzętowe są realizowane jako karty rozszerzeń dla PCIe ×4 lub PCIe ×16. Cena takiego urządzenia jest dość porównywalna z kosztem dobrej jednostki systemowej. Adaptec: Adaptec SATA RAID 2410SA; Adaptec ASR-6405; 3ware/LSI Logic: 3ware 9650SE-4LPML SATA, 3ware 3W-9690SA-4I Serial Attached SCSI.

oprogramowanie i sprzęt: część funkcji kontrolera jest przypisana do ramion centralnego procesora i pamięć o swobodnym dostępie przez sterowniki. Z reguły wszystkie niedrogie kontrolery RAID działają na tej zasadzie, w tym te, które są dziś wbudowane w płyty główne. Zarządzanie danymi odbywa się nie na poziomie samego sprzętu, ale na poziomie mikrokodu BIOS-u poprzez sterownik systemu operacyjnego. Stąd pochodzą takie koncepcje, jak „sterowniki” dla SATA-RAID (bez którego RAID jest postrzegany jako osobne dyski) i stąd pochodzą problemy. Po pierwsze, jest to niezgodność - płyta główna się przepaliła i poszukaj tej samej płyty jako całości (nie kontrolera), potrzebujesz identycznej płyty, aby uzyskać cenne dane.

oprogramowanie (oprogramowanie):

zewnętrzny:

• Funkcje RAID realizowane są przez mikroprocesor zewnętrznego, niezależnego od hosta kontrolera RAID. Zewnętrzne kontrolery RAID umieszczane są w osobnej obudowie (zwykle razem z samą macierzą RAID), która posiada własne niezależne zasilanie i jest sterowana poprzez zewnętrzny kanał kontrolera SCSI podłączonego do płyty systemowej. Zewnętrzne kontrolery RAID zapewniają najwyższy poziom wydajności i niezawodności spośród wszystkich typów kontrolerów RAID i są zalecane dla serwerów średniej i wyższej klasy. Obecność kanałów Fibre Channel pozwala rozłożyć serwer i macierz RAID na znaczną odległość w celu ochrony danych. Jedynym minusem jest stosunkowo wysoka cena.

Niestety każdy typ RAID (czyli producenta rozwiązania) jest kontrolowany przez inne programy - nie ma jednolitości rozwiązań.

Wybór kontrolera RAID

RAID sprzętowy czy programowy? Różnica między tymi dwoma typami RAID to nie tylko cena. Sprzętowy kontroler RAID samodzielnie wykonuje wszystkie niezbędne obliczenia; obciążenia oprogramowania RAID procesor serwer. Dlatego jeśli poziom RAID jest stosunkowo prosty (RAID 0 lub 10), a serwer jest wystarczająco szybki, można skorzystać z implementacji programowej. Bardziej złożone obliczenia, takie jak te wykonywane w ramach poziomów RAID 5EE lub 6, powinny być wykonywane przez sprzętowy kontroler RAID, ponieważ jego działanie nie obniży wydajności całego serwera. Sprzętowy RAID jest również niezależny od systemu operacyjnego, a proste sterowniki adaptera hosta są zwykle częścią jego dystrybucji. Sprzętowy kontroler RAID, jeśli bateria jest obecna, może pracować w trybie odpisać, dodając kolejną warstwę ochrony danych.

Zależność od systemu operacyjnego. Systemy operacyjne są stale ulepszane, a powody, dla których wybierasz system operacyjny dzisiaj, mogą stać się nieistotne za rok. Ponadto na różnych serwerach i stacjach roboczych można zainstalować różne systemy operacyjne. Kontroler RAID nie powinien ograniczać Cię pod względem wyboru systemu operacyjnego ani kosztów aktualizacji systemu operacyjnego.

Ogromna wada sprzętowego RAID: dyski twarde są formatowane przez kontroler i mogą być obsługiwane i odczytywane tylko przez kontroler tego samego producenta (tj. każdy producent 3ware, Adaptec, Intel sprawia, że ​​ich kontrolery są ze sobą niekompatybilne z powodów politycznych). Wniosek jest taki, że kontroler jest zepsuty lub trzeba znaleźć zupełnie podobne (+ identyczne oprogramowanie układowe) lub pożegnać się z danymi. Backupu nikt nie może anulować, ale nie zawsze jest to wskazane, ponieważ często informacja nie jest ważna, a ważna jest nieprzerwana praca serwera.

Oprogramowanie kontra FakeRaid

w przypadku awarii płyty głównej można użyć dowolnej innej w przypadku mdadm

mdadm jest lepszy niż jakiekolwiek oprogramowanie fakeraid (!!????)

mdadm używa dodatkowego procesora

w Fakeraid chip z własną logiką służy do operacji zapisu-odczytu na dyskach (rozbijanie na paski), w oprogramowaniu operacje te są rozwiązywane przez procesor. wbudowany w matę. Lepiej w ogóle nie używać karty RAID, ponieważ tak naprawdę jest ona prezentowana w postaci firmware i potrzebne są do niej sterowniki, które mogą nie być dostępne pod Linuksem.

jeśli dla fakeraid musisz użyć sterownika Linux dmraid, a dla softraid używasz mdadm, to lepiej nie zawracać sobie głowy niepotrzebnymi rzeczami i od razu użyć mdadm, poza tym, kiedy przynosisz dyski do dowolnego komputera, możesz zrobić mdamd – zbierz i użyj rajdu

Na różnych forach aktywnie nie zaleca korzystania z wbudowanej obsługi fałszywych rajdów, podając kilka argumentów, ale tylko miękki rajd „ohm… ponieważ fałszywy rajd jest w rzeczywistości miękkim rajdem, tylko każdy producent ma swój własny format przechowywania (lub nawet niektóre). i wymagane jest, aby albo dm-raid to zrozumiał, albo wstawił do systemu słabo przetestowany blob od producenta (najczęściej jest ściśle powiązany z konkretną wersją jądra, a jeśli nie jest trudny, to wcale nie jest faktem że odbudowana warstwa zostanie złożona pod nowoczesnymi jądrami). Jeśli nie chcesz, skorzystaj z bezpłatnej implementacji soft-raid. znacznie bardziej niezawodny dzięki lepszym testom.

prędkość zapisu i odczytu raid1 będzie działać jednakowo na nalotach oprogramowania i sprzętu, cóż, bardzo minimalne różnice, ponieważ nie ma potrzeby obliczania sum kontrolnych.

W prawdziwym rajdzie sprzętowym sumy kontrolne są obliczane na kontrolerze + sprawdzane są opóźnione zapisy.

Dla wprawnych powtarzam: prawdziwy RAID jest absolutnie przezroczysty dla systemów operacyjnych (dowolnych), nie wymaga instalacji sterowników, nie pozwala zobaczyć poszczególnych dysków zamiast całej macierzy. Wszystko inne to oprogramowanie/fałszywy rajd.

Obsługa RAID w systemie Linux

Wiele kontrolerów RAID wymaga do działania sterownika na poziomie jądra systemu operacyjnego. Aby dowiedzieć się, czy jądro obsługuje twoje urządzenie, musisz zainstalować pliki dokumentacji.

# aptitude install linux-doc-2.6.26 user-mode-linux-doc

# aptitude install linux-doc tryb użytkownika-linux-doc

Po instalacji np. obsługa kontrolerów Adaptec RAID zostanie opisana w pliku aacraid.txt.gz

# mcedit /usr/share/doc/linux-doc/scsi/aacraid.txt.gz

Monitorowanie stanu HDD, RAID

Poziomy specyfikacji RAID

UC Berkeley wprowadził następujące poziomy specyfikacji RAID, które zostały przyjęte jako de facto standard:

RAID 0 jest przedstawiany jako macierz dyskowa nieodporna na błędy.

RAID 1 jest zdefiniowany jako lustrzana macierz dyskowa.

RAID 2 jest zarezerwowany dla macierzy korzystających z kodu Hamminga.

RAID 3, 4, 5 używają parzystości, aby chronić dane przed pojedynczymi błędami.

RAID 6 wykorzystuje parzystość do ochrony danych przed podwójnymi błędami

Połączone poziomy

RAID 0 („Striping”) — macierz dyskowa złożona z dwóch lub więcej dysków twardych bez nadmiarowości. Informacje są dzielone na bloki danych (Ai) i zapisywane na obu/kilku dyskach jednocześnie.

(+): Dzięki temu znacznie wzrasta wydajność (krotność wzrostu wydajności zależy od liczby dysków).

(+): RAID 0 można zaimplementować zarówno programowo, jak i sprzętowo.

(-): Cierpi na tym niezawodność całej macierzy (jeśli którykolwiek z dysków twardych wchodzących w skład RAID 0 ulegnie awarii, wszystkie informacje zostaną całkowicie i bezpowrotnie utracone). Niezawodność macierzy RAID 0 jest oczywiście niższa niż niezawodność każdego z dysków osobno.

RAID 1 (dublowanie - „dublowanie”).

(+): Zapewnia akceptowalną prędkość zapisu i przyrost szybkości odczytu podczas równoległych zapytań.

(+): Ma wysoką niezawodność - działa tak długo, jak działa przynajmniej jeden dysk w macierzy.

(-): Wadą jest to, że musisz zapłacić koszt dwóch dysków twardych, uzyskując użyteczną pojemność jednego twardy dysk(klasyczny przypadek, gdy macierz składa się z dwóch dysków).

Wstępnie zakłada się, że Dysk twardy- rzecz niezawodna. W związku z tym prawdopodobieństwo awarii dwóch dysków jednocześnie jest równe (zgodnie ze wzorem) iloczynowi prawdopodobieństw awarii każdego dysku, czyli niższe o rząd wielkości. Niestety, ten teoretyczny model nie oddaje w pełni procesów zachodzących w prawdziwym życiu. Tak więc zwykle dwa dyski twarde są pobierane z tej samej partii i działają w tych samych warunkach, a jeśli jeden z dysków ulegnie awarii, obciążenie drugiego wzrasta, dlatego w praktyce, jeśli jeden z dysków ulegnie awarii, należy podjąć pilne działania zostać podjęte - aby ponownie przywrócić redundancję. W tym celu przy dowolnym poziomie RAID (oprócz zera) zaleca się stosowanie dysków typu hot-spare. Zaletą tego podejścia jest zachowanie stałej niezawodności. Wadą są jeszcze większe koszty (czyli koszt trzech dysków twardych do przechowywania wolumenu jednego dysku).

Mirror na wielu dyskach - RAID 1+0. Podczas korzystania z tego poziomu lustrzane pary dysków ustawiają się w „łańcuchu”, więc wolumin wynikowy może przekroczyć pojemność jednego dysku twardego. Zalety i wady są takie same jak dla poziomu RAID 0. Podobnie jak w innych przypadkach, zaleca się umieszczanie w macierzy dysków typu hot-spare w proporcji jeden zapas na pięć pracujących.

Połączone poziomy

Oprócz opisanych w standardzie podstawowych poziomów RAID 0 - RAID 5 istnieją poziomy łączone RAID 1+0, RAID 3+0, RAID 5+0, RAID 1+5, które różni producenci interpretują na swój sposób.

RAID 1+0 to połączenie mirroringu i stripingu.

Obecne kontrolery domyślnie używają tego trybu dla RAID 1. Oznacza to, że dysk 1 jest dyskiem głównym, dysk 2 jest dyskiem lustrzanym i odczyt odbywa się z nich jeden po drugim, tak jak w przypadku RAID 0. Właściwie teraz możemy założyć, że RAID 1 i RAID 1 + 0 to po prostu inna nazwa dla tej samej metody sprzętowego dublowania dysku. Ale nie zapominaj, że pełnoprawny RAID 1 + 0 musi zawierać co najmniej 4 dyski.

RAID 5+0 to striping woluminów poziomu 5. RAID 1+5 — RAID 5 par lustrzanych. I tak dalej.

Połączone poziomy dziedziczą zarówno zalety, jak i wady swoich „rodziców”: pojawienie się pasków w poziomie RAID 5 + 0 nie dodaje mu żadnej niezawodności, ale ma pozytywny wpływ na wydajność. Poziom RAID 1+5 jest prawdopodobnie bardzo niezawodny, ale nie najszybszy, a ponadto wyjątkowo nieekonomiczny: użyteczna pojemność wolumenu to mniej niż połowa całkowitej pojemności dysków...

Warto zauważyć, że zmieni się również liczba dysków twardych w połączonych macierzach. Na przykład RAID 5+0 wykorzystuje 6 lub 8 dysków twardych, RAID 1+0 wykorzystuje 4, 6 lub 8.

Po przejściu SCSI na szyny szeregowe, profesjonalne i półprofesjonalne kontrolery RAID znacznie się zmieniły. Równoległy interfejs SCSI zapewnia przepustowość do 320 MB/s, która jest dzielona między wszystkie urządzenia podłączone do magistrali za pomocą drogiego i kapryśnego kabla. Z kolei interfejs Serial Attached SCSI (SAS) obsługuje 300 MB/s na port, kable multi-link lub single-link, redundantne łącza, urządzenia zewnętrzne i wewnętrzne. Kontrolery są również kompatybilne z interfejsem SATA, co oznacza, że ​​można używać zarówno dysków SATA o dużej pojemności, jak i wydajnych dysków twardych SAS. Wreszcie przejście z PCI-X na PCI Express jest w pełnym rozkwicie. Uważamy, że nadszedł czas, aby przyjrzeć się czterem kontrolerom RAID do serwerów poziom wejścia.

Wielu użytkowników wciąż zastanawia się, czy warto kupić oddzielny kontroler RAID, biorąc pod uwagę wydajne zintegrowane rozwiązania SATA, takie jak Intel ICH9R, które można znaleźć w wielu topowych płytach głównych, takich jak Asus P5K-WS (chipset P35 z PCI-X) lub P5K64-WS ( cztery gniazda PCI Express). Ponieważ producenci wyposażają swoje topowe modele w wysokiej jakości regulatory napięcia i najlepsze podzespoły, różnica w jakości między wysokiej klasy komputerami stacjonarnymi płyta główna a produkt serwerowy z niższej półki jest tylko w zestawie funkcji. Z sześcioma portami SATA/300 na takich płyta główna, zaawansowane funkcje zarządzania RAID oraz dwu- lub czterordzeniowy procesor, który zajmuje się obliczaniem informacji o nadmiarowości RAID 5, po co kupować drogi zewnętrzny kontroler RAID?

Zintegrowane rozwiązania, takie jak to, prawdopodobnie dobrze sprawdziłyby się na serwerze małej grupy roboczej, gdzie macierz jest wymagana do przechowywania danych projektu, informacji o użytkownikach i aplikacji, ale wraz ze wzrostem obciążenia ograniczenia pojawią się bardzo szybko. Jeśli potrzebujesz bardziej złożonych poziomów RAID, takich jak RAID 50 lub 60, wbudowane rozwiązania będą mało przydatne. Lub, powiedzmy, jeśli nagle musisz podłączyć więcej niż sześć dysków twardych, będziesz musiał przełączyć się na inny kontroler. A jeśli potrzebujesz uruchomić macierz w urządzeniu zewnętrznym lub potrzebujesz pełnego zakresu funkcji zarządzania dyskami twardymi, jedynym wyborem pozostaje SAS, starsze rozwiązania SCSI lub inne zastrzeżone technologie.

Zdecydowanie nie polecamy własnych technologii producentów, które ograniczają wybór sterownika i sprzętu. Wszystkie niezbędne informacje o Serial Attached SCSI podano w artykule Testy dysku twardego i kontrolera SAS: dni SCSI są policzone, w tym części interfejsów, kable, opcje rozszerzeń, akcesoria, dyski twarde, adaptery hosta itp. Dyski twarde SAS najnowsza generacja zapewniają znacznie lepszą wydajność niż modele SATA, ale kompatybilność i elastyczność SATA to dobry powód, aby używać zunifikowanego kontrolera RAID w swoim systemie.

Czy potrafisz rozróżnić? Górne złącze to SATA, a dolne należy do dysku Seagate Savvio SAS.

Połączenia SAS i SATA to przełączanie punkt-punkt w trybie pełnego dupleksu, co oznacza, że ​​nie ma potrzeby przypisywania każdemu urządzeniu innego identyfikatora ani kończenia magistrali. Dane dotyczące połączenia mogą być przesyłane i odbierane w tym samym czasie. SAS i SATA można podłączać podczas pracy. Aby przyspieszyć protokoły równoległe, takie jak Ultra320 SCSI, należało albo rozszerzyć magistralę, co skutkowało większą liczbą przewodów, albo częstotliwości zegara, ale były problemy z opóźnieniami sygnału. Szeregowe połączenia punkt-punkt można po prostu udostępniać. W rzeczywistości SAS stosuje tę zasadę tylko wtedy, gdy kilka połączeń SAS jest połączonych razem w celu połączenia zewnętrznych przystawek.

Istnieje tylko jedna mechaniczna różnica między SAS i SATA: oba interfejsy wykorzystują ten sam układ danych i zasilania, ale SATA ma dwa fizycznie oddzielne złącza. SAS ma podłączone oba złącza, to znaczy można podłączyć dysk twardy SATA do kontrolera SAS, ale nie będzie można podłączyć dysku SAS do kontrolera SATA za pośrednictwem złącza SATA (SFF 8482). Działanie dysków twardych SATA na kontrolerze SAS jest możliwe, ponieważ protokół Serial ATA jest mniej skomplikowany i po prostu tuneluje się do SAS podczas transmisji. Dzięki szerokim zunifikowanym złączom SAS fizyczne połączenie jest bardzo niezawodne, złącza nie mogą przypadkowo wypaść. Głównym powodem niewielkiej różnicy w obu złączach jest rozszerzony zestaw funkcji SAS, którego nie znajdziesz w kontrolerach SATA: SAS obsługuje połączenia z dwoma portami, zapewniając nadmiarową łączność z dyskiem twardym (niezbędna opcja w przypadku wysokiej klasy pamięci masowej) i obsługuje tak zwane ekspandery (ekspandery) do rozbudowy urządzeń pamięci masowej, podobnie jak przełącznik sieciowy współpracuje z wieloma klientami.

Pod względem wydajności różnica między tymi dwoma interfejsami jest niewielka. Serial ATA 2.5 zapewnia maksymalną przepustowość 3 Gb/s na port przy kodowaniu 8/10 bitów, co daje 2,4 Gb/s lub 300 MB/s na port do przesyłania danych. To samo dotyczy SAS, choć w planach są interfejsy 6 i 12 Gb/s, co da przepustowość na poziomie 600 i 1200 MB/s na port.

SAS po lewej, SATA po prawej.

Złącze Mini SAS 4i (SFF-8087) służy do grupowania portów SAS (zwykle cztery).

Trendy w dyskach twardych: nadchodzą modele 2,5-calowe

Głównym powodem, dla którego dyski 3,5-calowe nadal dominują w branży profesjonalnej, jest ich rozmiar fizyczny, który idealnie pasuje do szerokich kabli SCSI. Jednak mniejszy format 2,5-calowy jest znacznie bardziej atrakcyjny, ponieważ łączy wysokie prędkości wrzeciona z mniejszym obciążeniem. na elementach ze względu na mniejszą średnicę obracających się płyt. Ale złożone interfejsy SCSI nie mogły przeniknąć do świata 2,5". Interfejs SAS zmienił sytuację: złącze SFF 8484 umożliwia podłączenie dysków 2,5" lub 3,5" za pomocą protokołów SAS lub SATA. 2,5-calowy format bardziej atrakcyjny dla wysokiej wydajności pamięci masowej, ponieważ można zwiększyć gęstość dysków, zwiększając przepustowość i IOPS. Jednocześnie 2,5-calowe dyski twarde zużywają znacznie mniej energii niż modele 3,5-calowe. Zużycie energii staje się poważnym problemem w profesjonalnych środowiskach i centrach danych, gdzie używa się dziesiątek, setek, a nawet tysięcy dysków twardych, które muszą być nie tylko zasilane, ale także chłodzone, co również wymaga dużej ilości energii. Z tego jest całkiem jasne, że siłą napędową 2,5-calowego formatu jest cena.

Linia Savvio firmy Seagate była pierwszym sektorem 2,5-calowych dysków twardych klasy korporacyjnej, który odniósł sukces komercyjny. Dyski Savvio 10K.2 zastąpiły pierwsze modele 10K.1, a dyski Savvio 15K.1 należą do najwydajniejszych modeli SAS na rynku. uzyskać osiem dysków twardych Savvio 15K.1 na czas, więc zdecydowaliśmy się pozostać przy ośmiu modelach Savvio 10K.2. Obecnie dostępne są opcje 73 GB i 146 GB. Zdecydowaliśmy się na mniejszy rozmiar, aby nasze testy przebiegały w rozsądnej ilości czas. Dyski twarde są wyposażone w 16 MB pamięci podręcznej, wykorzystują jeden wafel 2,5" i interfejs SAS 3 Gb/s. Podobnie jak inne dyski klasy korporacyjnej, objęte są pięcioletnią gwarancją.

A co z modelami 3,5-calowymi?

Nie umrą, ale 3,5-calowe dyski twarde SAS będą stopniowo wypierane z sektora korporacyjnego o wysokiej wydajności, ustępując miejsca modelom o rozmiarze 2,5 cala. Jeśli chodzi o dużą pojemność, modele SATA 7200 obr./min pozostają najlepszym kompromisem między wydajnością a pojemnością, osiągnęły już 1 TB na dysk twardy, podczas gdy modele SAS i SCSI 10 000 obr./min wciąż utrzymują 300 GB. Wszystko po to, aby sprostać potrzebom firmowej pamięci masowej główni producenci dyski twarde oferują dyski twarde SATA zatwierdzone do pracy 24/7 z pięcioletnią gwarancją. dobre przykłady można by to rozważyć Seagate Barracuda ES, Hitachi UltraStar A7K1000 lub E7K500 lub Western Digital RAID Edition (RE).

Oprogramowanie układowe: 5.2.0 Kompilacja 12415.

Pierwszym testowanym przez nas kontrolerem RAID był Adaptec RAID 3805. Firma ta odróżnia produkty podstawowe od rozwiązań z wyższej półki, ale numeracja modeli wymaga wyjaśnienia. Każdy produkt, który zaczyna się od cyfry „3”, tak jak w tym przypadku, to ujednolicony model SAS/SATA z 3 Gb/s na port. Druga cyfra wskazuje liczbę dostępnych portów, tj. cztery dla RAID 3405, osiem dla RAID 3805 lub 16 dla RAID 31605. Jeśli liczba dysków poprzedzona jest cyfrą „0”, oznacza to, że kontroler obsługuje zewnętrzne złącza. Ostatnią cyfrą może być „0” lub „5”, gdzie „0” oznacza obsługę macierzy RAID przez hosta, a „5” oznacza akcelerację sprzętową RAID 5 i RAID 6. Wszystkie zunifikowane kontrolery korzystają z interfejsu PCI Express, więc modele PCI-X pozostał w przeszłości. Nawiasem mówiąc, nie myl RAID 3805 i RAID 3085, gdzie ten drugi jest karta zewnętrzna z szybszym procesorem IOP.

RAID 3805 to nowoczesny model z ośmioma portami SAS i akceleracją sprzętową RAID dla interfejsu PCI Express. Produkt jest pozycjonowany na poziomie podstawowym/średnim i może być używany w dużej liczbie systemów operacyjnych, w tym we wszystkich Wersje Windowsa, począwszy od Windows 2000, a także Red Hat i SuSe Linux, Novell Netware, SCO Open Server, Sun Solaris, FreeBSD, UnixWare i VMware ESX Server. Używa kontrolera do obliczania operacji XOR Procesor Intela 80333 przy 500 MHz i wyposażony w 128 MB pamięci DDR2 z ECC. Dzięki niskoprofilowej obudowie i dwóm złączom SFF 8487, z których każde zapewnia cztery porty w jednym fizycznym połączeniu, macierz RAID 3805 można zainstalować w kompaktowych serwerach 1U wyposażonych w gniazdo x4 PCI Express.

Adaptec obsługuje RAID 0, 1, 1E (podobnie jak RAID 10), 5, 5EE (z funkcją Hot Spare), 6, 10, 50, 60 i JBOD, dając administratorom pewną elastyczność. Jeśli chodzi o funkcje, lista jest długa, w tym wszystkie typowe funkcje RAID — zwiększanie pojemności online, migracja poziomu RAID, szybka inicjalizacja/w tle, obsługa „natywnej” kolejki poleceń (NCQ), różne tryby określania dysków zapasowych/zapasowych ( global/dedicated/pooled ), praca z przystawkami poprzez dostęp do SCSI Fault-Tolerant Enclosure (SAFTE), opóźniony czas uruchamiania itp. Wśród interesujących funkcji zwracamy uwagę na tak zwaną „copyback hot spare”, która po wymianie uszkodzonego dysku twardego zamienia nowy dysk twardy na ten sam. Nie musisz więc zmieniać etykiet dysków w przystawce. W poniższej tabeli porównaliśmy funkcje trzech kontrolerów.

Pakiet zawiera kontroler, niskoprofilową osłonę gniazda, wielojęzyczną instrukcję szybkiej instalacji, płytę CD z oprogramowaniem oraz dwa czteroportowe kable Mini SAS do SATA/SAS SFF 8487 i SFF 8484. Dostępny jest opcjonalny moduł baterii, który umożliwia aby zapisać dane z pamięci podręcznej w pamięci RAM po utracie zasilania. Firma zdecydowała o zaprzestaniu sprzedaży pakietu Advanced Data Protection (wsparcie dla RAID 6 i dodatkowe funkcje) jako opcjonalna aktualizacja. Ale kopia zapasowa migawki będzie dostępna tylko po zakupie klucza rejestracyjnego. Kontroler RAID objęty jest trzyletnią gwarancją.

W momencie publikacji Adaptec RAID 3805 kosztuje 600 USD.

Atto wprowadza na rynek dwa kontrolery PCI Express SAS/SATA RAID 5: R380 z dwoma zewnętrznymi portami na cztery dyski każdy oraz R348 z jednym portem na cztery dyski dyski zewnętrzne(SFF 8088) i dwa porty obsługujące do ośmiu wewnętrznych dysków twardych (SFF 8087). Możesz jednak użyć maksymalnie ośmiu portów, licząc wewnętrzne i zewnętrzne. Według strony internetowej Atto, dana funkcja jest unikalny. Zdecydowaliśmy się przetestować R348, ponieważ jest bardziej elastyczny niż R380.

Najpierw negatywy: ten kontroler nie obsługuje RAID 6 i nie ma tak szerokiej obsługi systemu operacyjnego, jak modele Adaptec. Ponadto jest objęty dwuletnią gwarancją, chociaż Adaptec, ICP i Ciprico/Raidcore dają trzy lata. Powiedziano nam również, że domyślne ustawienia kontrolera mogą nie zapewniać optymalnej wydajności, ale niestety dopiero po zakończeniu testów. Funkcja o nazwie „RGSSpeedRead” umożliwia odczyt z wyprzedzeniem z macierzy RAID, ale musi być włączona za pośrednictwem interfejsu poleceń. Krótki opis tej funkcji znaleźliśmy na ostatnich stronach instrukcji. Nie zdążyliśmy powtórzyć wszystkich testów, ale po włączeniu „RGSSpeedRead” prędkość odczytu naprawdę wzrasta. Szkoda, że ​​Atto nie włączył tej funkcji fabrycznie. Lub nie poświęcił osobnego rozdziału instrukcjom optymalizacji wydajności. R348 ma interfejs Java, który jest łatwy w użyciu, ale nie zapewnia wielu opcji. Nie rozumiemy również, dlaczego użytkownicy powinni być zobowiązani do zarejestrowania się w Atto przed pobraniem czegokolwiek.

Podobnie jak inne kontrolery, Express SAS R348 to niskoprofilowa karta PCI Express z ośmioma liniami PCIe. Ale w przeciwieństwie do kart Adaptec i ICP, ma 256 MB pamięci DDR2 z obsługą ECC. Ponadto zastosowano mocniejszy procesor XScale IOP 348 o częstotliwości 800 MHz. Dało to dobre, choć nie rewelacyjne wyniki w testach I/O.

Jeśli chodzi o funkcje, kontroler Atto RAID obsługuje wszystkie główne tryby RAID: 0, 1, 10, 5, 50. Może pracować w trybie JBOD, a nawet w RAID 4, który przechowuje wszystkie informacje o nadmiarowości na jednym dysku twardym. Ale w przeciwieństwie do RAID 3, RAID 4 tworzy większe bloki paskowe niż bloki jednobajtowe, jak RAID 3, dając RAID 4 wzrost wydajności w stosunku do RAID 3. Poziomy RAID 6 i 60 nie są jeszcze obsługiwane, ale Atto obiecuje, że zostaną wkrótce dodane . To samo dotyczy opcjonalnej baterii, która nie jest jeszcze dostępna. Obsługiwany system operacyjny serwer Windowsa 2003, Windows 2000, Windows XP i Windows Vista, Max OS X 10.4 i trzy różne Dystrybucja Linuksa, ale Solaris, FreeBSD i Netware są wykluczone z listy.

Wersja oprogramowania: 5.2.0 Kompilacja 12415.

Ten produkt jest technicznie identyczny z Adaptec RAID 3805, głównie dlatego, że ICP Vortex jest częścią grupy firm Adaptec. Próbka, którą otrzymaliśmy, nie obsługiwała RAID 6 i funkcji „copyback”, co było spowodowane przestarzałym oprogramowaniem. Aktualizacja dodała obsługę RAID 6 i „copyback spare”. Istnieje jednak zasadnicza różnica między Adaptec RAID 3805 a ICP 5085BL: ICP wykorzystuje szybszy procesor IOP333 o częstotliwości 800 MHz, podczas gdy Adaptec RAID 3805 działa z częstotliwością 500 MHz. ICP wykorzystuje 256 MB pamięci podręcznej DDR2 z obsługą ECC, podczas gdy Adaptec jest ograniczony do 128 MB. W efekcie uzyskujemy wyższą wydajność w testach w RAID 5. Zestaw funkcji, oprogramowanie i zawartość opakowania są identyczne jak w przypadku kontrolera Adaptec.

Wersja oprogramowania: 3.0.0.

Nasze pierwsze spotkanie z kontrolerami Raidcore miało miejsce w 2003 roku i okazało się to bardzo imponujące: kontroler hosta wykorzystuje architekturę o nazwie Fulcrum, która pozwala na tworzenie potężnych kontrolerów RAID, niezależnych od poziomu sprzętowego. Dzięki temu Raidcore jako jedna z pierwszych firm zaoferowała rozwiązania wspierające dystrybucja macierzy RAID na wiele kontrolerów. Stało się to możliwe dzięki specjalnej logice działającej na maszynie hosta. Ale jest też wada - wszystkie obliczenia informacji o nadmiarowości muszą być wykonywane przez centralne procesory systemu hosta, chociaż dzisiaj, wraz z pojawieniem się procesorów dwu- i czterordzeniowych, nie jest to już tak dotkliwy problem.

Nowoczesne rozwiązania Raidcore promowane są przez firmę Ciprico. Linia RC5000 obejmuje cztery różne modele: dwie niskoprofilowe karty z czterema i ośmioma portami oraz dwie karty o pełnej wysokości z 12 i 16 portami. Liczba „8” oznacza po prostu obecność ośmiu portów, modele 5100 wykorzystują interfejs PCI-X, a 5200 - PCI Express x1 lub x4. Ciprico jako jedyny producent udostępnia kontrolery typu spanning, co pozwala na tworzenie dużych macierzy RAID na kilku (a nawet różnych) kontrolerach Raidcore. Lista funkcji jest bardziej kompletna niż w przypadku Adaptec/ICP lub Atto, w tym roaming dysku (przenoszenie dysków twardych do dowolnego portu dowolnego kontrolera), elastyczny dysk zapasowy (dedykowany/globalny/rozproszony), dzielenie kopii lustrzanych, ukrywanie macierzy (ukrywanie macierzy), itp.

Raidcore nie obsługuje jeszcze podwójnych nadmiarowych macierzy RAID 6 lub RAID 60, ale obsługuje RAID 0, 1, 10, JBOD, 5, 50, 1n i 10n. Sterowniki są dostępne dla wszystkich popularnych wersji systemów Windows, Red Hat, Suse i Fedora Linux. Novell Netware, Sun Solaris i inne systemy operacyjne nie są obsługiwane. Ciprico udziela trzyletniej gwarancji i oprogramowanie kontrole są bardzo logiczne i potężne. Wydajność RC5252-8 okazała się dobra, chociaż w dużej mierze zależy od systemu hosta. W naszym przypadku pojedynczy dwurdzeniowy procesor Xeon (rdzeń Nocona) o taktowaniu 3,6 GHz był dobrym wyborem. Jednak każdy dwurdzeniowy Xeon 5200 (Woodcrest lub Clovertown) zapewni jeszcze lepszą wydajność.

Wyniki testu

Czas inicjalizacji RAID

Użyliśmy ośmiu dysków Seagate Savvio 10K.2 i ustaliliśmy, ile czasu zajęło kontrolerom utworzenie macierzy RAID 5 lub RAID 6.

Całkiem zrozumiałe, że najszybsze były kontrolery z najszybszymi procesorami XOR. Jednak wszystkie kontrolery obsługują inicjalizację w tle, co zmniejsza wydajność, ale pozwala na natychmiastowe użycie macierzy.

Obniżona przepustowość RAID 6

Wszystkie cztery kontrolery są bardzo wydajne i zapewniają wysoką wydajność pamięci masowej oraz szeroki zakres funkcji, które umożliwiają tworzenie elastycznych i wydajnych macierzy dla serwerów klasy średniej i podstawowej. Wszystkie kontrolery mają osiem portów SAS, ale można do nich również podłączyć dyski SATA, w tym mieszane opcje SAS / SATA. Za pomocą ekspanderów SAS (ekspandera) można podłączyć więcej dysków twardych. Naszym zdaniem cztery recenzowane kontrolery nadają się do podłączenia do 12 dysków twardych, ponieważ większość modeli jest przeznaczona do wewnętrznych dysków twardych. Jeśli chcesz podłączyć akcesoria zewnętrzne, zwróć uwagę na modele z zewnętrznymi portami Mini-SAS.

Kontroler ICP 5085BL jest bardzo zbliżony do Adaptec RAID 3805, ale zapewnia lepszą wydajność dzięki szybszemu procesorowi XOR i dwukrotnie większej pamięci podręcznej. Jednak cena jest nieco wyższa: zalecane 650 USD zamiast 575 USD za Adaptec RAID 3805. Obie karty oferują imponujący zakres funkcji i są dostarczane z pełnym zestawem oprogramowania, które znacznie się poprawiło w ostatnich latach. Nie zapominajmy, że Adaptec to jeden z najbardziej znanych graczy na rynku systemy profesjonalne składowanie. Atto kosztuje 1095 USD za swój kontroler, a za tę cenę otrzymasz mniej funkcji RAID (z wyjątkiem obsługi RAID 4) i będziesz musiał wykonać dodatkowe dostrojenie kontrolera, aby działał szybciej. Wszystko w porządku, ale przy ustawieniach domyślnych funkcja przyspieszająca czytanie jest wyłączona. Kontroler dobrze radzi sobie ze starszą macierzą RAID 5, ponieważ wydajność zapisu nie spada tak jak w przypadku innych produktów.

Raidcore dostarcza najbardziej funkcjonalne oprogramowanie, które wynika z innej architektury: jest powiązane z maszyną hosta i zależy od jej wydajności. Niestety, Raidcore nie obsługuje jeszcze RAID 6 (podobnie jak Atto), ale możesz rozdzielić macierze RAID na wiele kontrolerów Raidcore, a wydajność operacji we/wy na naszym 2-gniazdowym serwerze Xeon była doskonała. Szybkości transferu danych również były wysokie, ale inne kontrolery zwykle pokonują Raidcore w tej dyscyplinie.

Jeśli nie masz nic przeciwko, aby kontroler ładował serwer hosta obliczeniami XOR, a lista obsługiwanych systemów operacyjnych Ci odpowiada, model Ciprico/Raidcore zapewni doskonały stosunek jakości do ceny. Jednak Adaptec daje lepsze osiągi w wielu obszarach, a cena 575 dolarów też jest całkiem rozsądna.

Istnieje kilka rodzajów kontrolerów RAID w zależności od ich funkcjonalność, projekt i koszt:

1. Kontrolery dysków z funkcją RAID

To zwykły kontroler dysku, który dzięki specjalnemu Oprogramowanie układowe BIOS-u pozwala łączyć dyski w macierz RAID (zwykle poziom nie jest wyższy niż 1).

2. Kontrolery RAID sparowane z istniejącym kontrolerem dysku

Te kontrolery RAID są przeznaczone do współpracy z płytami głównymi, które mają zintegrowany kontroler dysku. Tym samym na płycie kontrolera znajduje się tylko część logiczna kontrolera RAID, a funkcje I/O są przypisane kontrolerowi dysków zintegrowanemu z płytą systemową. Takie „okrojone” kontrolery realizują wiele funkcji w pełni funkcjonalnych kontrolerów RAID, a jednocześnie są znacznie tańsze. Rozwiązanie to nie jest jednak pozbawione wad. Głównym jest to, że każdy „obcięty” kontroler jest podłączony na stałe do określonego typu układów kontrolera dysku, a zatem będzie działał tylko na kompatybilnych płytach głównych.

3. W pełni funkcjonalne kontrolery RAID

Te kontrolery RAID zawierają wszystko, czego potrzebujesz do pracy z wysokowydajnymi systemami dyskowymi: BIOS, który umożliwia skonfigurowanie RAID dowolnego poziomu, niezależnie od używanego systemu operacyjnego, procesor RISC do szybkiego obliczania sum kontrolnych i korygowania błędów w locie oraz wiele więcej. Takie kontrolery RAID są dostępne jako płytka do montażu w szynie PCI. W ten sposób są sterowane i zasilane przez wewnętrzną magistralę PCI płyty głównej. Dlatego awarie płyty systemowej mogą spowodować uszkodzenie lub utratę danych w macierzy RAID. Jednak zewnętrzne kontrolery RAID są wolne od tego mankamentu.

4. Zewnętrzne kontrolery RAID

Zewnętrzne kontrolery RAID umieszczane są w osobnej obudowie (zwykle razem z samą macierzą RAID), która posiada własne niezależne zasilanie i jest sterowana poprzez zewnętrzny kanał kontrolera SCSI podłączonego do płyty systemowej. Zewnętrzne kontrolery RAID zapewniają najwyższy poziom wydajności i niezawodności spośród wszystkich typów kontrolerów RAID i są zalecane dla serwerów średniej i wyższej klasy. Obecność kanałów Fibre Channel pozwala rozłożyć serwer i macierz RAID na znaczną odległość w celu ochrony danych. Jedynym mankamentem jest stosunkowo wysoka cena, jednak w niektórych przypadkach zastosowanie zewnętrznego kontrolera RAID pozwala zaoszczędzić pieniądze. Na przykład, jeśli w systemie muszą pracować dwa serwery z macierzami RAID, to użycie jednego zewnętrznego kontrolera RAID ze wspólną macierzą dyskową podłączoną do kontrolerów SCSI każdego z serwerów pozwoli zaoszczędzić na kosztach wewnętrznego kontrolera RAID, zracjonalizuje wykorzystanie miejsce na dysku, uprościć konfigurację i obsługę.

Urządzenia pamięci masowej pozwalają chronić wszelkie ważne dane serwera i przechowywać je do późniejszego odzyskania. Jeśli nie masz wysokich wymagań dotyczących nadmiarowości lub wydajności, wystarczy jeden dysk. W W przeciwnym razie możesz użyć RAID-u.

Ten przewodnik zapozna Cię z ogólnymi koncepcjami RAID, zaletami takich macierzy i różnicami w technologiach ich implementacji.

Co to jest RAID?

RAID to skrót od Redundant Arrays of Independent Disks (nadmiarowa macierz dysków). Jest to technologia wirtualizacji danych, która łączy wiele dysków w jednostkę logiczną. Dostępnych jest kilka wzorców wirtualizacji, które pomagają administratorom poprawić wydajność lub nadmiarowość danych. RAID jest zaimplementowany jako warstwa pośrednia między surowymi urządzeniami lub partycjami system plików.

Kiedy używany jest RAID?

Zazwyczaj RAID jest używany do zapewnienia wydajności i nadmiarowości.

Redundancja danych to technologia zwiększająca dostępność danych poprzez ich gromadzenie i powielanie. Jeśli jedno z urządzeń ulegnie awarii, kopię danych można odzyskać z drugiego urządzenia.

Notatka: Nadmiarowość i tworzenie kopii zapasowych to nie to samo. Macierze RAID wymagają tworzenia kopii zapasowych tak samo, jak każdy inny typ urządzenia.

W niektórych przypadkach RAID jest używany do optymalizacji wydajności. Strumienie wejściowe i wyjściowe są ograniczone na niektórych urządzeniach. W macierzach RAID dane są nadmiarowe lub rozłożone, co oznacza, że ​​operacje odczytu mogą być wykonywane na wielu dyskach, co zwiększa ogólną przepustowość. Operacje zapisu można również zoptymalizować: RAID umożliwia partycjonowanie danych i zapisywanie tylko części wszystkich danych na osobnym dysku.

Wady RAID to:

• złożoność zarządzania;
• zmniejszenie liczby dostępnych możliwości maszyny;
• dodatkowe koszty (na przykład w przypadku specjalistycznego sprzętu, jeśli macierzy nie można w pełni zaimplementować w oprogramowaniu);
• zwiększone ryzyko całkowitej utraty danych.

RAID sprzętowy i programowy

RAID można zaimplementować przy użyciu różnych technologii.

RAID sprzętowy

Specjalny sprzętowy RAID to kontrolery RAID lub karty RAID, za pomocą których można tworzyć i zarządzać macierzami RAID niezależnie od systemu operacyjnego. Kontrolery RAID posiadają dedykowany procesor do zarządzania urządzeniami RAID.

Zalety:

• Wydajność: kontrolery RAID nie wykorzystują cykli procesora do zarządzania dyskami. Oznacza to, że do zarządzania urządzeniami pamięci masowej nie są potrzebne żadne dodatkowe zasoby. Ponadto wysokiej jakości kontrolery zapewniają buforowanie, które może mieć ogromny wpływ na wydajność.
• Prostota: kontrolery RAID umożliwiają oddzielenie dysku od systemu operacyjnego. RAID reprezentuje całą grupę dysków jako jedną logiczną jednostkę pamięci masowej. System operacyjny nie musi znać lokalizacji dysków RAID, może po prostu wchodzić w interakcję z macierzą, tak jakby była pojedynczym urządzeniem.
• Wysoka dostępność: ponieważ macierz jest zarządzana bez pomocy oprogramowania, będzie dostępna zaraz po uruchomieniu serwera. Dlatego główny system plików można zainstalować na macierzy RAID.

Oczywiście sprzętowy RAID ma również istotne wady.

• Zależność od jednego dostawcy: Ponieważ oprogramowanie układowe samego sprzętu jest ważne w zarządzaniu urządzeniami RAID, macierz zależy od sprzętu, za pomocą którego została utworzona. Jeśli kontroler RAID ulegnie awarii, należy go (prawie we wszystkich przypadkach) wymienić na podobny lub kompatybilny model. Dlatego niektórzy administratorzy zalecają wcześniejszy zakup jednego lub kilku redundantnych kontrolerów.
• Wysoki koszt: Wysokiej jakości kontrolery RAID są zazwyczaj dość drogie.

Oprogramowanie RAID

RAID można również skonfigurować za pomocą systemu operacyjnego. Ponieważ relacje między dyskami są określane przez system operacyjny, a nie przez oprogramowanie sprzętowe urządzenia, ta macierz RAID jest nazywana oprogramowaniem RAID.

Korzyści z oprogramowania RAID:

• Elastyczność: macierz RAID jest zarządzana przez system operacyjny, więc macierz można skonfigurować z uruchomionego systemu bez konieczności ponownego konfigurowania sprzętu. Oprogramowanie RAID dla systemu Linux jest szczególnie elastyczne i oferuje wiele różnych typów konfiguracji RAID.
• Open Source: Implementacja oprogramowania RAID dla systemów open source (np. Linux i FreeBSD) jest również open source. Możesz łatwo odczytać i zaimplementować kod w innych systemach. Na przykład macierz RAID utworzoną w Ubuntu można łatwo przenieść na serwer CentOS. Jednocześnie praktycznie nie istnieje ryzyko utraty dostępu do danych z powodu różnic w oprogramowaniu.
• Brak dodatkowych kosztów: Programowa macierz RAID nie wymaga specjalnego sprzętu.

Wady oprogramowania RAID:

• Zależne od implementacji: Programowa macierz RAID nie jest specyficzna dla sprzętu, jednak zwykle jest specyficzna dla implementacji. Linux używa mdadm, FreeBSD używa RAID opartego na mechanizmie GEOM, Windows używa własnej wersji RAID. Implementacje RAID typu open source można odczytywać i przenosić tylko wtedy, gdy format jest zgodny. Różne implementacje oprogramowania RAID są zwykle niekompatybilne.
• Koszty zasobów: W trakcie swojego istnienia oprogramowanie RAID było krytykowane za zwiększone zużycie zasobów. Zarządzanie macierzą zajmuje cykle procesora i pamięć, którą można wykorzystać do innych celów. Implementacje oprogramowania, takie jak mdadm, prawie eliminują ten problem na nowoczesnym sprzęcie; teraz zużycie zasobów procesora jest zminimalizowane iw większości przypadków znikome.

Półsprzętowy RAID (fałszywy RAID)

Trzeci typ RAID to pół-sprzętowy (znany również jako fałszywy RAID). Jego specyfika polega na rozdzieleniu przetwarzania danych: macierzą RAID zarządza kontroler (z reguły wystarczy do tego niedrogi kontroler), a przetwarzanie danych przejmuje system operacyjny.

Zalety półsprzętowej macierzy RAID:

• Obsługa wielu systemów operacyjnych: Ponieważ macierz RAID jest uruchamiana z serwerem, a następnie przekazywana do systemu operacyjnego, wiele systemów operacyjnych może korzystać z tej samej macierzy. Programowy RAID nie może tego zapewnić.

Wady pół-sprzętowego RAID:

• Ograniczona obsługa: zazwyczaj pół-sprzętowy RAID obsługuje tylko RAID 0 lub RAID 1.
• Wymaga specjalnego sprzętu: podobnie jak sprzętowy RAID, pół-sprzętowy RAID jest powiązany z urządzeniami, które utworzyły macierz. Jest to szczególnie trudne, jeśli problem dotyczy płyty głównej: jeśli wymienisz kontroler RAID, będziesz musiał zmienić płytę, aby uzyskać dostęp do danych.
• Koszt zasobów: podobnie jak programowy RAID, pół-sprzętowy RAID zużywa zasoby systemowe na przetwarzanie danych.

Większość administratorów systemów stara się unikać pół-sprzętowego RAID, ponieważ ma on wady pierwszych dwóch typów RAID.

Terminologia RAID

Poniżej znajdują się popularne terminy RAID, które musisz znać.

• Poziom RAID charakteryzuje relacje między komponentami urządzenia pamięci masowej. Urządzenia mogą być różnie konfigurowane, co skutkuje różnicami w wydajności i redundancji danych. Możesz dowiedzieć się więcej o poziomach RAID w dedykowanej sekcji tego przewodnika.
• Striping to proces rozdzielania operacji zapisu między komponentami tablicy; w którym dane są podzielone na porcje, z których każda jest zapisywana na co najmniej jednym z dysków bazowych. Ta strategia jest używana na wielu poziomach RAID.
• Rozmiar porcji to ilość danych, które znajdą się w każdej porcji. Przy ustalaniu wielkości porcji należy wziąć pod uwagę charakterystykę strumieni wejściowych i wyjściowych - w ten sposób można zoptymalizować wydajność macierzy.
• Parzystość to mechanizm integralności danych realizowany przez obliczanie informacji z bloków danych zapisanych w tablicy. Informacje o parzystości można wykorzystać do odzyskania danych w przypadku awarii dysku. Obliczenia parzystości są umieszczane na oddzielnym urządzeniu, które oblicza dane i (w większości przypadków) rozdziela je na dostępne dyski. Pozwala to na lepszą wydajność i redundancję.
• Zdegradowana macierz: macierze z redundancją danych mogą ulec różnego rodzaju awariom, a jeśli jeden z dysków przestanie działać w wyniku awarii, macierz przechodzi w „tryb zdegradowany”. Zdegradowane macierze można przywrócić do normalnego stanu, wymieniając uszkodzony sprzęt. Zdegradowane macierze doświadczają spadku wydajności.
• Synchronizacja (lub transfer rzeczywistych danych) polega na przywróceniu zdegradowanej macierzy. W zależności od konfiguracji i błędu w macierzy RAID synchronizacja odbywa się poprzez kopiowanie danych z istniejące pliki lub obliczając dane według parzystości.
• Tablice zagnieżdżone to grupy macierzy RAID, które można łączyć w większe macierze. Często nadmiarowe macierze (takie jak RAID 1 i RAID 5) są używane do budowy macierzy RAID 0.
• Span to: 1) połączenie dwóch lub więcej dysków w jedno urządzenie logiczne bez zmiany wydajności i nadmiarowości. Ten tryb jest również nazywany liniowym RAID (przykładem jest mdadm); 2) niższe poziomy tablic, które są łączone w celu utworzenia zagnieżdżonej macierzy RAID (na przykład RAID 10).
• Walidacja tablicy to proces odczytu każdego bloku w tablicy w celu wykrycia błędów integralności danych. Pozwala to na identyfikowanie i uzupełnianie brakujących danych na czas.

poziomy RAID

Charakterystyka macierzy RAID zależy od jej poziomu. Rozważ najczęstsze poziomy.

RAID 0

RAID 0 łączy w sobie dwa i więcej urządzeń poprzez przeplatanie danych. Korzyścią jest poprawa wydajności (ze względu na striping danych, odczyty i zapisy mogą zużywać pełną moc każdego urządzenia). W teorii RAID 0 oferuje wydajność pojedynczego dysku pomnożoną przez liczbę dysków (w rzeczywistości wydajność będzie nieco mniejsza). Kolejna zaleta: użyteczna pojemność macierzy to całkowita przepustowość wszystkich dysków składowych.

Wady takiej tablicy:

• Bez przełączania awaryjnego. Awaria jednego dysku spowoduje wyłączenie całej macierzy, wszystkie dane zostaną utracone.
• W przeciwieństwie do innych macierzy, danych RAID 0 nie można odzyskać, ponieważ żaden z komponentów w podzbiorze nie zawiera wystarczającej ilości informacji. Dlatego macierze RAID 0 wymagają ciągłego tworzenia kopii zapasowych danych.

RAID 1

RAID 1 to lustrzana macierz składająca się z dwóch lub więcej dysków. Dane zapisane na takiej tablicy umieszczane są na każdym urządzeniu w grupie. Tym samym każde urządzenie posiada komplet danych, zapewniając redundancję w przypadku awarii jednego z dysków. W macierzy RAID 1 dane będą dostępne tak długo, jak długo w macierzy będzie działać co najmniej jedno urządzenie. Macierz można odbudować poprzez wymianę uszkodzonych dysków. Aby dodać dane na nowe dyski, wystarczy skopiować je ze starych dysków.

Wady RAID 1:

• Podobnie jak w przypadku RAID 0, teoretyczną prędkość odczytu można obliczyć, mnożąc prędkość odczytu pojedynczego dysku przez liczbę dysków w macierzy. Jednak maksymalna teoretyczna wydajność to wydajność najwolniejszego urządzenia w macierzy (ponieważ wszystkie dane są zapisywane na każdym urządzeniu w macierzy).
• Ponadto całkowita pojemność macierzy jest ponownie pojemnością najmniejszego dysku. Zatem macierz RAID 1 złożona z dwóch urządzeń tego samego rozmiaru będzie miała użyteczną pojemność jednego dysku. Dodatkowe dyski mogą zwiększyć liczbę nadmiarowych kopii danych, ale nie zwiększy to ilości dostępnej pojemności.

RAID 5

RAID 5 łączy cechy dwóch poprzednich poziomów. RAID 5 to macierz dyskowa z paskiem i odpornością na uszkodzenia. RAID 5 oblicza kod parzystości dla wszystkich danych przechowywanych w macierzy, dzięki czemu można go użyć do odzyskania danych w przypadku awarii. Dysk otrzymuje blok parzystości zamiast bloku danych.

Zalety RAID 5:

• Podobnie jak inne macierze rozłożone, RAID 5 poprawia wydajność odczytu (ponieważ dane można odczytywać z dowolnego dysku).
• Bloki parzystości umożliwiają pełne odzyskanie danych w przypadku awarii.
• Ponieważ bloki parzystości są rozproszone (niektóre mniej popularne poziomy RAID używają dedykowanego dysku parzystości), każdy dysk ma zrównoważoną ilość informacji o parzystości.
• W przeciwieństwie do macierzy RAID 1, której pojemność jest ograniczona rozmiarem pojedynczego dysku, RAID 5 może zapewnić pewien poziom nadmiarowości przy użyciu tylko jednego miejsca na dysku. Zatem cztery dyski 100G w macierzy RAID 5 dają 300G użytecznej przestrzeni (jeden dysk będzie zajęty przez informacje o parzystości).

Wady RAID 5:

• Podczas obliczania parzystości ogólna wydajność systemu ulega pogorszeniu. Może to mieć wpływ na operacje zapisu.
• Jeśli jeden z dysków ulegnie awarii i cała macierz przejdzie w tryb awaryjny, wydajność odczytu może się zmniejszyć (brakujące dane będą musiały zostać obliczone z pozostałych dysków).
• Po odbudowaniu macierzy poprzez wymianę uszkodzonego dysku każdy dysk musi zostać ponownie odczytany, a zasoby procesora są wykorzystywane do obliczenia i odzyskania brakujących danych. Może to spowodować uszkodzenie pozostałych dysków, czasami powodując dodatkowe awarie, a nawet utratę wszystkich danych.

RAID 6

RAID 6 jest analogiczny do RAID 5, rozłożonej macierzy dyskowej z dwoma dyskami z parzystością. Taka macierz wytrzyma awarię dwóch dysków. Jest to znacząca korzyść ze względu na zwiększoną szansę na awarię dodatkowego dysku podczas odzyskiwania po awarii. Podobnie jak w przypadku innych rozłożonych poziomów RAID, operacje odczytu są zwykle dość szybkie. Ponadto RAID 6 ma wszystkie zalety macierzy RAID 5.

Wady RAID 6:

• Podwójna parzystość tablicy zmniejsza jej pojemność. Oznacza to, że całkowita pojemność macierzy to łączna przestrzeń wszystkich dysków minus dwa dyski.
• Obliczanie danych parzystości w RAID 6 jest bardziej skomplikowane niż w RAID 5, co może skutkować niską wydajnością zapisu.
• RAID 6 ma takie same problemy z degradacją macierzy jak RAID 5 (jednak dodatkowy nadmiarowy dysk zmniejsza ryzyko dodatkowych awarii podczas odbudowy).

Zagnieżdżony RAID 1+0

Tradycyjnie macierz RAID 10 jest uważana za tablicę zagnieżdżoną; zasadniczo jest to macierz RAID 0 składająca się z dwóch lub więcej macierzy RAID 1. Obecnie RAID 10 jest również nazywany RAID 1+0. Zasadniczo ta architektura wymaga co najmniej 4 dysków: RAID 0 jest rozłożony na dwie macierze RAID1, z których każda zawiera co najmniej dwa urządzenia.

Macierze RAID 1+0 zapewniają wysoką wydajność tworzenia kopii lustrzanych RAID 0 i RAID 1 w celu zapewnienia nadmiarowości danych. Ten typ konfiguracji może obsłużyć awarie dysków w dowolnej lustrzanej macierzy RAID 1, o ile przynajmniej jeden dysk pozostaje dostępny.

RAID 10 w mdadm

Macierze Linux (mdadm) oferują własną wersję RAID 10, która ma zalety RAID 1+0, ale nadal ma elastyczność i kilka dodatkowych funkcji.

Podobnie jak RAID 1+0, RAID 10 firmy mdadm obsługuje wiele kopii i rozłożenie danych. Urządzenia takie nie są jednak zamawiane zgodnie z zasadą par lustrzanych: w tym przypadku administrator sam decyduje o liczbie kopii, które zostaną zapisane w macierzy. Dane są fragmentowane i zapisywane w macierzy w wielu przypadkach, przy czym każda kopia fragmentu jest zapisywana na innym urządzeniu fizycznym. Efektem końcowym jest taka sama liczba kopii, ale tablica nie jest ograniczona w zagnieżdżaniu.

Taka tablica ma szereg zalet.

• Jest niezależny od macierzy użytych do jego złożenia, co pozwala na nieparzystą liczbę dysków.
• Minimalna liczba dysków jest zmniejszona do 3.
• Możesz także ustawić liczbę kopii danych.

Zarządzanie macierzami staje się łatwiejsze.

Po przejściu SCSI na szyny szeregowe, profesjonalne i półprofesjonalne kontrolery RAID znacznie się zmieniły. Równoległy interfejs SCSI zapewnia przepustowość do 320 MB/s, która jest dzielona między wszystkie urządzenia podłączone do magistrali za pomocą drogiego i kapryśnego kabla. Natomiast interfejs Serial Attached SCSI (SAS) obsługuje 300 MB/s na port, kable multi-link lub single-link, redundantne łącza, urządzenia zewnętrzne i wewnętrzne. Kontrolery są również kompatybilne z interfejsem SATA, co oznacza, że ​​można używać zarówno dysków SATA o dużej pojemności, jak i wydajnych dysków twardych SAS. Wreszcie przejście z PCI-X na PCI Express jest w pełnym rozkwicie. Uważamy, że nadszedł czas, aby przyjrzeć się czterem kontrolerom RAID dla serwerów klasy podstawowej.

Wielu użytkowników wciąż zastanawia się, czy warto kupić oddzielny kontroler RAID, biorąc pod uwagę wydajne zintegrowane rozwiązania SATA, takie jak Intel ICH9R, które można znaleźć w wielu topowych płytach głównych, takich jak Asus P5K-WS (chipset P35 z PCI-X) lub P5K64-WS ( cztery gniazda PCI Express). Ponieważ producenci wyposażają swoje najlepsze modele w wysokiej jakości regulatory napięcia i najlepsze komponenty, różnica w jakości między wysokiej klasy płytą główną do komputerów stacjonarnych a produktem serwerowym z niższej półki dotyczy tylko zestawu funkcji. Z sześcioma portami SATA/300 na takiej płycie głównej, zaawansowanymi funkcjami zarządzania RAID oraz dwu- lub czterordzeniowym procesorem, który zajmie się również obliczaniem informacji o nadmiarowości RAID 5, po co kupować drogi zewnętrzny kontroler RAID?

Zintegrowane rozwiązania, takie jak to, prawdopodobnie dobrze sprawdziłyby się na serwerze małej grupy roboczej, gdzie macierz jest wymagana do przechowywania danych projektu, informacji o użytkownikach i aplikacji, ale wraz ze wzrostem obciążenia ograniczenia pojawią się bardzo szybko. Jeśli potrzebujesz bardziej złożonych poziomów RAID, takich jak RAID 50 lub 60, wbudowane rozwiązania będą mało przydatne. Lub, powiedzmy, jeśli nagle musisz podłączyć więcej niż sześć dysków twardych, będziesz musiał przełączyć się na inny kontroler. A jeśli potrzebujesz uruchomić macierz w urządzeniu zewnętrznym lub potrzebujesz pełnego zakresu funkcji zarządzania dyskami twardymi, jedynym wyborem pozostaje SAS, starsze rozwiązania SCSI lub inne zastrzeżone technologie.

Zdecydowanie nie polecamy własnych technologii producentów, które ograniczają wybór sterownika i sprzętu. Wszystkie niezbędne informacje o Serial Attached SCSI podano w artykule Testy dysku twardego i kontrolera SAS: dni SCSI są policzone w tym części interfejsów, kable, opcje rozszerzeń, sprzęt, dyski twarde, adaptery hosta itp. Najnowsza generacja dysków SAS zapewni znacznie lepszą wydajność niż modele SATA, ale kompatybilność i elastyczność SATA to dobry powód, aby użyć zunifikowanego kontrolera RAID w swoim systemie.

Czy potrafisz rozróżnić? Górne złącze to SATA, a dolne należy do dysku Seagate Savvio SAS.

Połączenia SAS i SATA to przełączanie punkt-punkt w trybie pełnego dupleksu, co oznacza, że ​​nie ma potrzeby przypisywania każdemu urządzeniu innego identyfikatora ani kończenia magistrali. Dane dotyczące połączenia mogą być przesyłane i odbierane w tym samym czasie. SAS i SATA można podłączać podczas pracy. Przyspieszenie protokołów równoległych, takich jak Ultra320 SCSI, wymagało albo szerszej magistrali, co skutkowało większą liczbą przewodów, albo wyższych częstotliwości zegara, ale problemów z opóźnieniem sygnału. Szeregowe połączenia punkt-punkt można po prostu udostępniać. W rzeczywistości SAS stosuje tę zasadę tylko wtedy, gdy kilka połączeń SAS jest połączonych razem w celu połączenia zewnętrznych przystawek.

Istnieje tylko jedna mechaniczna różnica między SAS i SATA: oba interfejsy wykorzystują ten sam układ danych i zasilania, ale SATA ma dwa fizycznie oddzielne złącza. SAS ma podłączone oba złącza, to znaczy można podłączyć dysk twardy SATA do kontrolera SAS, ale nie będzie można podłączyć dysku SAS do kontrolera SATA za pośrednictwem złącza SATA (SFF 8482). Działanie dysków twardych SATA na kontrolerze SAS jest możliwe, ponieważ protokół Serial ATA jest mniej skomplikowany i po prostu tuneluje się do SAS podczas transmisji. Dzięki szerokim zunifikowanym złączom SAS fizyczne połączenie jest bardzo niezawodne, złącza nie mogą przypadkowo wypaść. Głównym powodem niewielkiej różnicy w obu złączach jest rozszerzony zestaw funkcji SAS, którego nie znajdziesz w kontrolerach SATA: SAS obsługuje połączenia z dwoma portami, zapewniając nadmiarową łączność z dyskiem twardym (niezbędna opcja w przypadku wysokiej klasy pamięci masowej) i obsługuje tak zwane ekspandery (ekspandery) do rozbudowy urządzeń pamięci masowej, podobnie jak przełącznik sieciowy obsługuje wielu klientów.

Pod względem wydajności różnica między tymi dwoma interfejsami jest niewielka. Serial ATA 2.5 zapewnia maksymalną przepustowość 3 Gb/s na port przy kodowaniu 8/10 bitów, co daje 2,4 Gb/s lub 300 MB/s na port do przesyłania danych. To samo dotyczy SAS, choć w planach są interfejsy 6 i 12 Gb/s, co da przepustowość na poziomie 600 i 1200 MB/s na port.

SAS po lewej, SATA po prawej.

Złącze Mini SAS 4i (SFF-8087) służy do grupowania portów SAS (zwykle cztery).

Trendy w dyskach twardych: nadchodzą modele 2,5-calowe

Głównym powodem, dla którego dyski 3,5-calowe nadal dominują w branży profesjonalnej, jest ich rozmiar fizyczny, który idealnie pasuje do szerokich kabli SCSI. Jednak mniejszy format 2,5-calowy jest znacznie bardziej atrakcyjny, ponieważ łączy wysokie prędkości wrzeciona z mniejszym obciążeniem. na elementach ze względu na mniejszą średnicę obracających się płyt. Ale złożone interfejsy SCSI nie mogły przeniknąć do świata 2,5". Interfejs SAS zmienił sytuację: złącze SFF 8484 umożliwia podłączenie dysków 2,5" lub 3,5" za pomocą protokołów SAS lub SATA. 2,5-calowy format bardziej atrakcyjny dla wysokiej wydajności pamięci masowej, ponieważ można zwiększyć gęstość dysków, zwiększając przepustowość i IOPS. Jednocześnie 2,5-calowe dyski twarde zużywają znacznie mniej energii niż modele 3,5-calowe. Zużycie energii staje się poważnym problemem w profesjonalnych środowiskach i centrach danych, gdzie używa się dziesiątek, setek, a nawet tysięcy dysków twardych, które muszą być nie tylko zasilane, ale także chłodzone, co również wymaga dużej ilości energii. Z tego jest całkiem jasne, że siłą napędową 2,5-calowego formatu jest cena.

Linia Savvio firmy Seagate była pierwszym sektorem 2,5-calowych dysków twardych klasy korporacyjnej, który odniósł sukces komercyjny. Dyski Savvio 10K.2 zastąpiły pierwsze modele 10K.1, a dyski Savvio 15K.1 należą do najwydajniejszych modeli SAS na rynku. uzyskać osiem dysków twardych Savvio 15K.1 na czas, więc zdecydowaliśmy się pozostać przy ośmiu modelach Savvio 10K.2. Obecnie dostępne są opcje 73 GB i 146 GB. Zdecydowaliśmy się na mniejszy rozmiar, aby nasze testy przebiegały w rozsądnej ilości czas. Dyski twarde są wyposażone w 16 MB pamięci podręcznej, wykorzystują jeden wafel 2,5" i interfejs SAS 3 Gb/s. Podobnie jak inne dyski klasy korporacyjnej, objęte są pięcioletnią gwarancją.

A co z modelami 3,5-calowymi?

Nie umrą, ale 3,5-calowe dyski twarde SAS będą stopniowo wypierane z sektora korporacyjnego o wysokiej wydajności, ustępując miejsca modelom o rozmiarze 2,5 cala. Jeśli chodzi o dużą pojemność, modele SATA 7200 obr./min pozostają najlepszym kompromisem między wydajnością a pojemnością, osiągnęły już 1 TB na dysk twardy, podczas gdy modele SAS i SCSI 10 000 obr./min wciąż utrzymują 300 GB. Aby sprostać potrzebom pamięci masowej w przedsiębiorstwach, wszyscy główni producenci dysków twardych oferują dyski SATA zatwierdzone do pracy 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, z pięcioletnią gwarancją. Dobre przykłady są Seagate Barracuda ES, Hitachi UltraStar A7K1000 lub E7K500 lub Western Digital RAID Edition (RE).

Oprogramowanie układowe: 5.2.0 Kompilacja 12415.

Pierwszym testowanym przez nas kontrolerem RAID był Adaptec RAID 3805. Firma ta odróżnia produkty podstawowe od rozwiązań z wyższej półki, ale numeracja modeli wymaga wyjaśnienia. Każdy produkt, który zaczyna się od cyfry „3”, tak jak w tym przypadku, to ujednolicony model SAS/SATA z 3 Gb/s na port. Druga cyfra wskazuje liczbę dostępnych portów, tj. cztery dla RAID 3405, osiem dla RAID 3805 lub 16 dla RAID 31605. Jeśli liczba dysków poprzedzona jest cyfrą „0”, oznacza to, że kontroler obsługuje zewnętrzne złącza. Ostatnią cyfrą może być „0” lub „5”, gdzie „0” oznacza obsługę macierzy RAID przez hosta, a „5” oznacza akcelerację sprzętową RAID 5 i RAID 6. Wszystkie zunifikowane kontrolery korzystają z interfejsu PCI Express, więc modele PCI-X pozostał w przeszłości. Nawiasem mówiąc, nie należy mylić RAID 3805 z RAID 3085, gdzie ten ostatni jest zewnętrzną kartą z szybszym procesorem IOP.

RAID 3805 to nowoczesny model z ośmioma portami SAS i akceleracją sprzętową RAID dla interfejsu PCI Express. Produkt jest pozycjonowany na poziomie początkowym/średnim i może być używany pod wieloma systemami operacyjnymi, w tym wszystkimi wersjami Windows począwszy od Windows 2000, a także Red Hat i SuSe Linux, Novell Netware, SCO Open Server, Sun Solaris , FreeBSD, UnixWare i VMware ESX Server. Kontroler do obliczania operacji XOR wykorzystuje procesor Intel 80333 o częstotliwości 500 MHz i jest wyposażony w 128 MB pamięci DDR2 z ECC. Dzięki niskoprofilowej obudowie i dwóm złączom SFF 8487, z których każde zapewnia cztery porty w jednym fizycznym połączeniu, macierz RAID 3805 można zainstalować w kompaktowych serwerach 1U wyposażonych w gniazdo x4 PCI Express.

Adaptec obsługuje RAID 0, 1, 1E (podobnie jak RAID 10), 5, 5EE (z funkcją Hot Spare), 6, 10, 50, 60 i JBOD, dając administratorom pewną elastyczność. Jeśli chodzi o funkcje, lista jest długa, w tym wszystkie typowe funkcje RAID — zwiększanie pojemności online, migracja poziomu RAID, szybka inicjalizacja/w tle, obsługa „natywnej” kolejki poleceń (NCQ), różne tryby określania dysków zapasowych/zapasowych ( global/dedicated/pooled ), praca z przystawkami poprzez dostęp do SCSI Fault-Tolerant Enclosure (SAFTE), opóźniony czas uruchamiania itp. Wśród interesujących funkcji zwracamy uwagę na tak zwaną „copyback hot spare”, która po wymianie uszkodzonego dysku twardego zamienia nowy dysk twardy na ten sam. Nie musisz więc zmieniać etykiet dysków w przystawce. W poniższej tabeli porównaliśmy funkcje trzech kontrolerów.

Pakiet zawiera kontroler, niskoprofilową osłonę gniazda, wielojęzyczną instrukcję szybkiej instalacji, płytę CD z oprogramowaniem oraz dwa czteroportowe kable Mini SAS do SATA/SAS SFF 8487 i SFF 8484. Dostępny jest opcjonalny moduł baterii, który umożliwia aby zapisać dane z pamięci podręcznej w pamięci RAM po utracie zasilania. Firma zdecydowała się nie sprzedawać pakietu Advanced Data Protection (obsługa RAID 6 i dodatkowe funkcje) jako opcjonalnej aktualizacji. Ale kopia zapasowa migawki będzie dostępna tylko po zakupie klucza rejestracyjnego. Kontroler RAID objęty jest trzyletnią gwarancją.

W momencie publikacji Adaptec RAID 3805 kosztuje 600 USD.

Atto wypuszcza dwa kontrolery PCI Express SAS/SATA RAID 5: R380 z dwoma zewnętrznymi portami na cztery dyski każdy oraz R348 z jednym portem na cztery zewnętrzne dyski (SFF 8088) i dwoma portami do obsługi do ośmiu wewnętrznych dysków twardych (SFF 8087). Możesz jednak użyć maksymalnie ośmiu portów, licząc wewnętrzne i zewnętrzne. Według strony internetowej Atto ta funkcja jest wyjątkowa. Zdecydowaliśmy się przetestować R348, ponieważ jest bardziej elastyczny niż R380.

Najpierw negatywy: ten kontroler nie obsługuje RAID 6 i nie ma tak szerokiej obsługi systemu operacyjnego, jak modele Adaptec. Ponadto jest objęty dwuletnią gwarancją, chociaż Adaptec, ICP i Ciprico/Raidcore dają trzy lata. Powiedziano nam również, że domyślne ustawienia kontrolera mogą nie zapewniać optymalnej wydajności, ale niestety dopiero po zakończeniu testów. Funkcja o nazwie „RGSSpeedRead” umożliwia odczyt z wyprzedzeniem z macierzy RAID, ale musi być włączona za pośrednictwem interfejsu poleceń. Krótki opis tej funkcji znaleźliśmy na ostatnich stronach instrukcji. Nie zdążyliśmy powtórzyć wszystkich testów, ale po włączeniu „RGSSpeedRead” prędkość odczytu naprawdę wzrasta. Szkoda, że ​​Atto nie włączył tej funkcji fabrycznie. Lub nie poświęcił osobnego rozdziału instrukcjom optymalizacji wydajności. R348 ma interfejs Java, który jest łatwy w użyciu, ale nie zapewnia wielu opcji. Nie rozumiemy również, dlaczego użytkownicy powinni być zobowiązani do zarejestrowania się w Atto przed pobraniem czegokolwiek.

Podobnie jak inne kontrolery, Express SAS R348 to niskoprofilowa karta PCI Express z ośmioma liniami PCIe. Ale w przeciwieństwie do kart Adaptec i ICP, ma 256 MB pamięci DDR2 z obsługą ECC. Ponadto zastosowano mocniejszy procesor XScale IOP 348 o częstotliwości 800 MHz. Dało to dobre, choć nie rewelacyjne wyniki w testach I/O.

Jeśli chodzi o funkcje, kontroler Atto RAID obsługuje wszystkie główne tryby RAID: 0, 1, 10, 5, 50. Może pracować w trybie JBOD, a nawet w RAID 4, który przechowuje wszystkie informacje o nadmiarowości na jednym dysku twardym. Ale w przeciwieństwie do RAID 3, RAID 4 tworzy większe bloki paskowe niż bloki jednobajtowe, jak RAID 3, dając RAID 4 wzrost wydajności w stosunku do RAID 3. Poziomy RAID 6 i 60 nie są jeszcze obsługiwane, ale Atto obiecuje, że zostaną wkrótce dodane . To samo dotyczy opcjonalnej baterii, która nie jest jeszcze dostępna. Obsługiwane są systemy Windows Server 2003, Windows 2000, Windows XP i Windows Vista, Max OS X 10.4 oraz trzy różne dystrybucje Linuksa, ale Solaris, FreeBSD i Netware są wykluczone z listy.

Wersja oprogramowania: 5.2.0 Kompilacja 12415.

Ten produkt jest technicznie identyczny z Adaptec RAID 3805, głównie dlatego, że ICP Vortex jest częścią grupy firm Adaptec. Próbka, którą otrzymaliśmy, nie obsługiwała RAID 6 i funkcji „copyback”, co było spowodowane przestarzałym oprogramowaniem. Aktualizacja dodała obsługę RAID 6 i „copyback spare”. Istnieje jednak zasadnicza różnica między Adaptec RAID 3805 a ICP 5085BL: ICP wykorzystuje szybszy procesor IOP333 o częstotliwości 800 MHz, podczas gdy Adaptec RAID 3805 działa z częstotliwością 500 MHz. ICP wykorzystuje 256 MB pamięci podręcznej DDR2 z obsługą ECC, podczas gdy Adaptec jest ograniczony do 128 MB. W efekcie uzyskujemy wyższą wydajność w testach w RAID 5. Zestaw funkcji, oprogramowanie i zawartość opakowania są identyczne jak w przypadku kontrolera Adaptec.

Wersja oprogramowania: 3.0.0.

Nasze pierwsze spotkanie z kontrolerami Raidcore miało miejsce w 2003 roku i okazało się to bardzo imponujące: kontroler hosta wykorzystuje architekturę o nazwie Fulcrum, która pozwala na tworzenie potężnych kontrolerów RAID, niezależnych od poziomu sprzętowego. Dzięki temu Raidcore jako jedna z pierwszych firm zaoferowała rozwiązania wspierające dystrybucja macierzy RAID na wiele kontrolerów. Stało się to możliwe dzięki specjalnej logice działającej na maszynie hosta. Ale jest też wada - wszystkie obliczenia informacji o nadmiarowości muszą być wykonywane przez centralne procesory systemu hosta, chociaż dzisiaj, wraz z pojawieniem się procesorów dwu- i czterordzeniowych, nie jest to już tak dotkliwy problem.

Nowoczesne rozwiązania Raidcore promowane są przez firmę Ciprico. Linia RC5000 obejmuje cztery różne modele: dwie niskoprofilowe karty z czterema i ośmioma portami oraz dwie karty o pełnej wysokości z 12 i 16 portami. Liczba „8” oznacza po prostu obecność ośmiu portów, modele 5100 wykorzystują interfejs PCI-X, a 5200 - PCI Express x1 lub x4. Ciprico jako jedyny producent udostępnia kontrolery typu spanning, co pozwala na tworzenie dużych macierzy RAID na kilku (a nawet różnych) kontrolerach Raidcore. Lista funkcji jest bardziej kompletna niż w przypadku Adaptec/ICP lub Atto, w tym roaming dysku (przenoszenie dysków twardych do dowolnego portu dowolnego kontrolera), elastyczny dysk zapasowy (dedykowany/globalny/rozproszony), dzielenie kopii lustrzanych, ukrywanie macierzy (ukrywanie macierzy), itp.

Raidcore nie obsługuje jeszcze podwójnych nadmiarowych macierzy RAID 6 lub RAID 60, ale obsługuje RAID 0, 1, 10, JBOD, 5, 50, 1n i 10n. Sterowniki są dostępne dla wszystkich popularnych wersji systemów Windows, Red Hat, Suse i Fedora Linux. Novell Netware, Sun Solaris i inne systemy operacyjne nie są obsługiwane. Ciprico daje trzyletnią gwarancję, a oprogramowanie sterujące jest bardzo logiczne i wydajne. Wydajność RC5252-8 okazała się dobra, chociaż w dużej mierze zależy od systemu hosta. W naszym przypadku pojedynczy dwurdzeniowy procesor Xeon (rdzeń Nocona) o taktowaniu 3,6 GHz był dobrym wyborem. Jednak każdy dwurdzeniowy Xeon 5200 (Woodcrest lub Clovertown) zapewni jeszcze lepszą wydajność.

Wyniki testu

Czas inicjalizacji RAID

Użyliśmy ośmiu dysków Seagate Savvio 10K.2 i ustaliliśmy, ile czasu zajęło kontrolerom utworzenie macierzy RAID 5 lub RAID 6.

Całkiem zrozumiałe, że najszybsze były kontrolery z najszybszymi procesorami XOR. Jednak wszystkie kontrolery obsługują inicjalizację w tle, co zmniejsza wydajność, ale pozwala na natychmiastowe użycie macierzy.

Obniżona przepustowość RAID 6

Wszystkie cztery kontrolery są bardzo wydajne i zapewniają wysoką wydajność pamięci masowej oraz szeroki zakres funkcji, które umożliwiają tworzenie elastycznych i wydajnych macierzy dla serwerów klasy średniej i podstawowej. Wszystkie kontrolery mają osiem portów SAS, ale można do nich również podłączyć dyski SATA, w tym mieszane opcje SAS / SATA. Za pomocą ekspanderów SAS (ekspandera) można podłączyć więcej dysków twardych. Naszym zdaniem cztery recenzowane kontrolery nadają się do podłączenia do 12 dysków twardych, ponieważ większość modeli jest przeznaczona do wewnętrznych dysków twardych. Jeśli chcesz podłączyć akcesoria zewnętrzne, zwróć uwagę na modele z zewnętrznymi portami Mini-SAS.

Kontroler ICP 5085BL jest bardzo zbliżony do Adaptec RAID 3805, ale zapewnia lepszą wydajność dzięki szybszemu procesorowi XOR i dwukrotnie większej pamięci podręcznej. Jednak cena jest nieco wyższa: zalecane 650 USD zamiast 575 USD za Adaptec RAID 3805. Obie karty oferują imponujący zakres funkcji i są dostarczane z pełnym zestawem oprogramowania, które znacznie się poprawiło w ostatnich latach. Nie zapominajmy, że Adaptec to jeden z największych graczy na rynku profesjonalnych pamięci masowych. Atto kosztuje 1095 USD za swój kontroler, a za tę cenę otrzymasz mniej funkcji RAID (z wyjątkiem obsługi RAID 4) i będziesz musiał wykonać dodatkowe dostrojenie kontrolera, aby działał szybciej. Wszystko w porządku, ale przy ustawieniach domyślnych funkcja przyspieszająca czytanie jest wyłączona. Kontroler dobrze radzi sobie ze starszą macierzą RAID 5, ponieważ wydajność zapisu nie spada tak jak w przypadku innych produktów.

Raidcore dostarcza najbardziej funkcjonalne oprogramowanie, które wynika z innej architektury: jest powiązane z maszyną hosta i zależy od jej wydajności. Niestety, Raidcore nie obsługuje jeszcze RAID 6 (podobnie jak Atto), ale możesz rozdzielić macierze RAID na wiele kontrolerów Raidcore, a wydajność operacji we/wy na naszym 2-gniazdowym serwerze Xeon była doskonała. Szybkości transferu danych również były wysokie, ale inne kontrolery zwykle pokonują Raidcore w tej dyscyplinie.

Jeśli nie masz nic przeciwko, aby kontroler ładował serwer hosta obliczeniami XOR, a lista obsługiwanych systemów operacyjnych Ci odpowiada, model Ciprico/Raidcore zapewni doskonały stosunek jakości do ceny. Jednak Adaptec daje lepsze osiągi w wielu obszarach, a cena 575 dolarów też jest całkiem rozsądna.

W Internecie jest wiele artykułów opisujących RAID. Na przykład ten opisuje wszystko bardzo szczegółowo. Ale jak zwykle nie ma wystarczająco dużo czasu, aby przeczytać wszystko, więc potrzebujesz czegoś krótkiego, aby zrozumieć - czy jest to konieczne, czy nie, i co jest lepsze w odniesieniu do pracy z DBMS (InterBase, Firebird lub coś innego - to naprawdę nie ma znaczenia). Na twoich oczach - właśnie taki materiał.

W pierwszym przybliżeniu RAID to połączenie dysków w jedną macierz. SATA, SAS, SCSI, SSD - to nie ma znaczenia. Co więcej, prawie każda normalna płyta główna obsługuje teraz możliwość zorganizowania SATA RAID. Przejrzyjmy listę tego, czym są macierze RAID i dlaczego są. (Od razu zaznaczę, że w RAID trzeba łączyć identyczne dyski. Łączenie dysków różnych producentów, tego samego, ale różnych typów, czy różnej wielkości to rozpieszczanie osoby siedzącej przy domowym komputerze).

RAID 0 (paskowy)

Oczywiście RAID 0 zapewnia wzrost wydajności dzięki pasowaniu odczytu/zapisu.

RAID 0 jest często używany do przechowywania plików tymczasowych.

RAID 1 (dublowanie)

W przypadku awarii należy dokładnie sprawdzić, który dysk uległ awarii. Najczęstszym przypadkiem utraty danych na RAID 1 są nieprawidłowe działania podczas odzyskiwania (niewłaściwy dysk jest określany jako „cały”).

Co do wydajności - przy zapisie zysk wynosi 0, przy odczycie możliwe nawet 1,5 raza, gdyż odczyt można wykonać "równolegle" (po kolei z różnych dysków). W przypadku baz danych przyspieszenie jest niewielkie, natomiast przy równoległym dostępie do różnych (!) części (plików) dysku przyspieszenie będzie absolutnie dokładne.

RAID 1+0

RAID 2-3-4

RAID 5

Powszechnie mówi się, że „RAID5 wykorzystuje niezależny dostęp do dysków, dzięki czemu żądania kierowane do różnych dysków mogą być wykonywane równolegle”. Należy pamiętać, że mówimy oczywiście o równoległych żądaniach I / O. Jeśli takie żądania są wysyłane sekwencyjnie (w SuperServer), to oczywiście nie uzyskasz efektu równoległości dostępu na RAID 5. Oczywiście RAID5 da wzrost wydajności, jeśli macierz będzie współpracować z systemem operacyjnym i innymi aplikacjami (na przykład będzie zawierała pamięć wirtualną, TEMP itp.).

Ogólnie rzecz biorąc, RAID 5 był najczęściej używaną macierzą dyskową do pracy z DBMS. Teraz taką macierz można zorganizować również na dysku SATA x, a okaże się to znacznie tańsze niż na SCSI. Możesz zobaczyć ceny i kontrolery w artykułach
Ponadto należy zwrócić uwagę na wielkość kupowanych dysków - na przykład w jednym z wymienionych artykułów RAID5 składa się z 4 dysków o pojemności 34 gigabajtów, podczas gdy pojemność „dysku” wynosi 103 gigabajty.

Testowanie pięciu kontrolerów SATA RAID —

Jeśli jesteś zainteresowany tym artykułem, prawdopodobnie napotkałeś lub spodziewasz się wkrótce napotkać na swoim komputerze jeden z następujących problemów:

- wyraźnie brakuje fizycznej objętości dysku twardego, jako pojedynczego dysku logicznego. Najczęściej ten problem występuje podczas pracy z dużymi plikami (wideo, grafika, bazy danych);
- ewidentnie niewystarczająca wydajność dysku twardego. Najczęściej ten problem występuje podczas pracy z nieliniowymi systemami do edycji wideo lub gdy duża liczba użytkowników jednocześnie uzyskuje dostęp do plików na dysku twardym;
- oczywiście niewystarczająca niezawodność dysku twardego. Najczęściej ten problem pojawia się, gdy trzeba pracować z danymi, które nigdy nie mogą zostać utracone lub które muszą być zawsze dostępne dla użytkownika. Smutne doświadczenie pokazuje, że nawet najbardziej niezawodny sprzęt czasami się psuje i to z reguły w najmniej odpowiednim momencie.

Co to jest „RAID”?

W powyższym artykule zdefiniowano pięć typów (poziomów) macierzy dyskowych: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Każdy typ zapewniał odporność na awarie, a także inne zalety w porównaniu z pojedynczym napędem. Wraz z tymi pięcioma typami popularna stała się również nieredundantna macierz dyskowa RAID-0.

Jakie są poziomy RAID i który wybrać?

Ponieważ macierz RAID-0 nie jest nadmiarowa, awaria jednego dysku powoduje awarię całej macierzy. Z drugiej strony RAID-0 zapewnia maksymalną szybkość wymiany i efektywne wykorzystanie przestrzeni dyskowej. Ponieważ RAID-0 nie wymaga skomplikowanych obliczeń matematycznych ani logicznych, koszty jego wdrożenia są minimalne.

Zakres: aplikacje audio i wideo wymagające szybkiego ciągłego przesyłania danych, którego nie może zapewnić pojedynczy dysk. Na przykład badania przeprowadzone przez firmę Mylex w celu określenia optymalnej konfiguracji systemu dyskowego dla stacji do nieliniowej edycji wideo pokazują, że w porównaniu z pojedynczym dyskiem, dwudyskowa macierz RAID-0 daje 96% wzrost szybkości zapisu/odczytu z trzech dysków - o 143% (wg testu Miro VIDEO EXPERT Benchmark).
Minimalna liczba dysków w macierzy „RAID-0” to 2.

RAID-1. Bardziej znany jako „Mirroring”, jest to para dysków, które zawierają te same informacje i tworzą jeden dysk logiczny:

Nagrywanie odbywa się na obu dyskach w każdej parze. Jednak dyski w parze mogą wykonywać jednoczesne odczyty. W ten sposób „odbicie lustrzane” może podwoić prędkość odczytu, ale prędkość zapisu pozostaje taka sama. RAID-1 ma 100% redundancję, a awaria jednego dysku nie powoduje awarii całej macierzy - kontroler po prostu przełącza operacje odczytu/zapisu na pozostały dysk.
RAID-1 zapewnia najwyższą wydajność spośród wszystkich typów macierzy nadmiarowych (RAID-1 - RAID-5), zwłaszcza w środowisku wielu użytkowników, ale najgorsze wykorzystanie miejsca na dysku. Ponieważ RAID-1 nie wymaga skomplikowanych obliczeń matematycznych ani logicznych, koszty jego wdrożenia są minimalne.
Minimalna liczba dysków w macierzy „RAID-1” to 2.
Wiele macierzy RAID-1 można połączyć w RAID-0, aby zwiększyć szybkość zapisu i zapewnić niezawodność danych. Ta konfiguracja nazywana jest „dwupoziomową” macierzą RAID lub RAID-10 (RAID 0+1):

Minimalna liczba dysków w macierzy „RAID 0+1” to 4.
Zakres: tanie macierze, w których najważniejsza jest niezawodność przechowywania danych.

RAID-2. Dystrybuuje dane w paskach wielkości sektorów na grupę dysków. Niektóre dyski są przeznaczone do przechowywania ECC (Error Correction Code). Ponieważ większość dysków domyślnie przechowuje kody ECC dla poszczególnych sektorów, RAID-2 ma niewielką przewagę nad RAID-3 i dlatego nie jest powszechnie stosowany.

RAID-3. Podobnie jak w przypadku RAID-2, dane są rozłożone na paski o wielkości jednego sektora, a jeden z dysków w macierzy jest przeznaczony do przechowywania informacji o parzystości:

RAID-3 opiera się na kodach ECC przechowywanych w każdym sektorze do wykrywania błędów. W przypadku awarii jednego z dysków, zapisane na nim informacje można odtworzyć, obliczając wyłączne OR (XOR) z informacji na pozostałych dyskach. Każdy wpis jest zwykle dystrybuowany na wszystkie dyski, więc ten typ macierzy jest dobry dla aplikacji intensywnie korzystających z dysków. Ponieważ każda operacja wejścia/wyjścia ma dostęp do wszystkich dysków w macierzy, RAID-3 nie może wykonywać wielu operacji jednocześnie. Dlatego RAID-3 jest dobry dla jednego użytkownika, jednozadaniowego środowiska z długimi zapisami. Do pracy z krótkimi nagraniami wymagana jest synchronizacja rotacji dysków, ponieważ w przeciwnym razie spadek kursu wymiany jest nieunikniony. Jest rzadko używany, ponieważ. przewyższa RAID-5 pod względem wykorzystania miejsca na dysku. Wdrożenie jest kosztowne.
Minimalna liczba dysków w macierzy „RAID-3” to 3.

RAID-4. RAID-4 jest identyczny z RAID-3, z wyjątkiem tego, że rozmiar paska jest znacznie większy niż jeden sektor. W takim przypadku odczyt odbywa się z jednego dysku (nie licząc dysku, który przechowuje informacje o parzystości), więc jednocześnie można wykonać wiele odczytów. Ponieważ jednak każda operacja zapisu musi aktualizować zawartość dysku z parzystością, nie można wykonać wielu operacji zapisu w tym samym czasie. Ten typ macierzy nie ma zauważalnych zalet w porównaniu z macierzą RAID-5.
RAID-5. Ten typ tablicy jest czasami nazywany „rotującą tablicą parzystości”. Ten typ macierzy z powodzeniem przezwycięża wadę właściwą dla RAID-4 - niemożność jednoczesnego wykonywania wielu operacji zapisu. Ta macierz, podobnie jak RAID-4, wykorzystuje paski duże, ale w przeciwieństwie do RAID-4 informacje o parzystości są przechowywane nie na jednym dysku, ale na wszystkich dyskach kolejno:

Operacje zapisu uzyskują dostęp do jednego dysku z danymi, a do drugiego z informacjami o parzystości. Ponieważ informacje o parzystości dla różnych pasków są przechowywane na różnych dyskach, możliwe jest wykonanie wielu jednoczesnych zapisów tylko w rzadkich przypadkach, gdy dane lub paski parzystości znajdują się na tym samym dysku. Im więcej dysków w macierzy, tym rzadziej położenie pasków informacji i parzystości jest zbieżne.
Zakres: niezawodne macierze o dużej objętości. Wdrożenie jest kosztowne.
Minimalna liczba dysków w macierzy „RAID-5” to 3.

RAID-1 czy RAID-5?
W porównaniu z RAID-1, RAID-5 wykorzystuje miejsce na dysku bardziej ekonomicznie, ponieważ nie przechowuje „kopii” informacji dla redundancji, ale numer kontrolny. Dzięki temu w RAID-5 można połączyć dowolną liczbę dysków, z których tylko jeden będzie zawierał nadmiarowe informacje.
Jednak wyższą efektywność wykorzystania przestrzeni dyskowej uzyskuje się kosztem niższego kursu wymiany informacji. Podczas zapisywania informacji w RAID-5 należy za każdym razem aktualizować informacje o parzystości. Aby to zrobić, musisz określić, które bity parzystości uległy zmianie. Najpierw odczytywane są stare informacje, które mają zostać zaktualizowane. Informacje te są następnie poddawane operacji XOR z nowymi informacjami. Wynikiem tej operacji jest maska ​​​​bitowa, w której każdy bit =1 oznacza, że ​​informację o parzystości na odpowiedniej pozycji należy zastąpić wartością. Następnie zaktualizowane informacje o parzystości są zapisywane w odpowiednim miejscu. Dlatego dla każdego żądania programu dotyczącego zapisu informacji RAID-5 wykonuje dwa odczyty, dwa zapisy i dwa operacje XOR.
Bardziej efektywne wykorzystanie miejsca na dysku (blok parzystości jest przechowywany zamiast kopii danych) wiąże się z kosztami: wygenerowanie i zapisanie informacji o parzystości zajmuje dodatkowy czas. Oznacza to, że prędkość zapisu na RAID-5 jest niższa niż na RAID-1 w stosunku 3:5 lub nawet 1:3 (czyli prędkość zapisu na RAID-5 wynosi od 3/5 do 1/3 prędkość RAID-1). Z tego powodu tworzenie RAID-5 w oprogramowaniu nie ma sensu. Nie można ich również zalecać w przypadkach, gdy krytyczna jest szybkość zapisu.

Jak wdrożyć RAID - programowo czy sprzętowo?

- wyspecjalizowany kontroler uwalnia CPU od podstawowych operacji z RAID, a wydajność kontrolera jest tym bardziej zauważalna, im wyższy poziom skomplikowania RAID;
- kontrolery z reguły są wyposażone w sterowniki, które pozwalają stworzyć RAID dla prawie każdego popularnego systemu operacyjnego;
- wbudowany BIOS kontrolera oraz dołączone do niego programy sterujące pozwalają administratorowi systemu w łatwy sposób podłączać, odłączać lub wymieniać dyski wchodzące w skład RAID, tworzyć kilka macierzy RAID, nawet o różnych poziomach, monitorować stan macierzy dyskowej itp. W przypadku „zaawansowanych” kontrolerów operacje te można wykonywać „w locie”, tj. bez wyłączania jednostki systemowej. Wiele operacji można wykonać w trybie „ tło", tj. bez przerywania bieżącej pracy, a nawet zdalnie, tj. z dowolnego (oczywiście, jeśli masz dostęp) miejsca pracy;
- kontrolery mogą być wyposażone w pamięć buforową ("cache"), która przechowuje kilka ostatnich bloków danych, co przy częstym dostępie do tych samych plików może znacznie zwiększyć szybkość działania systemu dyskowego.

Jak wybrać model kontrolera RAID?

Kontroler Ultra (Ultra Wide) SCSI firmy Mylex KT930RF (KT950RF).
Zewnętrznie ten kontroler nie różni się niczym od zwykłego kontrolera SCSI. Cała „specjalizacja” znajduje się w BIOS-ie, który jest niejako podzielony na dwie części - „Konfiguracja SCSI” / „Konfiguracja RAID”. Pomimo niskiego kosztu (poniżej 200 USD) ten kontroler ma dobry zestaw funkcji:

- Łączenie do 8 dysków w RAID 0, 1 lub 0+1;
- wsparcie gorący zapas wymienić „w locie” uszkodzony dysk;
- możliwość automatycznej (bez ingerencji operatora) wymiany uszkodzonego napędu;
- automatyczna kontrola integralności i tożsamości (dla RAID-1) danych;
- obecność hasła dostępu do BIOS-u;
- program RAIDPlus dostarczający informacji o stanie dysków w RAID;
- sterowniki dla DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0

Połączone szybkimi kanałami i postrzegane przez system zewnętrzny jako całość. W zależności od rodzaju zastosowanej macierzy może ona zapewniać różne stopnie odporności na awarie i wydajność. Służy zwiększeniu niezawodności przechowywania danych i/lub zwiększeniu szybkości odczytu/zapisu informacji (RAID 0).

Skrót RAID pierwotnie oznaczał „nadmiarową macierz niedrogich dysków” („nadmiarowa (nadmiarowa) macierz niedrogich dysków”, ponieważ były one znacznie tańsze niż pamięć RAM). W ten sposób RAID został wprowadzony przez jego twórców, Davida A. Pattersona, Gartha A. Gibsona i Randy'ego H. Katza w 1987 roku. Z czasem RAID zaczęto rozszyfrowywać jako „nadmiarową macierz niezależnych dysków” („nadmiarowa (nadmiarowa) macierz niezależnych dysków”), ponieważ macierze musiały wykorzystywać i drogi sprzęt(Niedrogie dyski oznaczały dyski do komputera).

(+) : Ma wysoką niezawodność - działa tak długo, jak działa przynajmniej jeden dysk w macierzy. Prawdopodobieństwo awarii dwóch dysków jednocześnie jest równe iloczynowi prawdopodobieństw awarii każdego dysku. W praktyce w przypadku awarii jednego z dysków należy podjąć pilne działania - ponownie przywrócić redundancję. W tym celu przy dowolnym poziomie RAID (oprócz zera) zaleca się stosowanie dysków typu hot-spare. Zaletą tego podejścia jest utrzymanie stałej dostępności.

(-) : Wadą jest to, że trzeba zapłacić koszt dwóch dysków twardych, uzyskując użyteczną pojemność tylko jednego dysku twardego.

RAID 1+0 i RAID 0+1

Mirror na wielu dyskach - RAID 1+0 Lub RAID 0+1. RAID 10 (RAID 1+0) odnosi się do opcji, w której dwa lub więcej RAID 1 są połączone w RAID 0. RAID 0+1 może oznaczać dwie opcje:

RAID 2

Tablice tego typu bazują na wykorzystaniu kodu Hamminga. Dyski dzielą się na dwie grupy: dla danych i dla kodów korekcji błędów, a jeśli dane są przechowywane na dyskach, to dyski są potrzebne do przechowywania kodów korekcji. Dane rozdzielane są na dyski przeznaczone do przechowywania informacji, tak samo jak w RAID 0, tj. są one podzielone na małe bloki w zależności od liczby dysków. Pozostałe dyski przechowują kody korekcji błędów, zgodnie z którymi w przypadku awarii dysku twardego możliwe jest odzyskanie informacji. Metoda Hamminga jest od dawna stosowana w pamięciach ECC i pozwala korygować pojedyncze błędy oraz wykrywać błędy podwójne w locie.

Godność RAID 2 ma poprawić szybkość operacji dyskowych w porównaniu do wydajności pojedynczego dysku.

niekorzyść Macierz RAID 2 polega na tym, że minimalna liczba dysków dla których ma sens jej użycie to 7. Jednocześnie potrzebna jest struktura o prawie dwukrotnie większej liczbie dysków (dla n=3 dane będą przechowywane na 4 dyskach ), więc ten typ tablicy nie jest powszechnie używany. Jeśli dysków jest około 30-60, przekroczenie wynosi 11-19%.

RAID 3

W macierzy dysków RAID 3 dane są dzielone na porcje mniejsze niż sektor (dzielone na bajty) lub bloki i dystrybuowane na dyskach. Inny dysk służy do przechowywania bloków parzystości. W RAID 2 do tego celu wykorzystano dysk, ale większość informacji na dyskach kontrolnych wykorzystano do korygowania błędów w locie, podczas gdy większość użytkowników zadowala się prostym odzyskiwaniem informacji w przypadku awarii dysku, np. których jest wystarczająco dużo informacji, aby zmieściły się na jednym dedykowanym dysku twardym.

Różnice między RAID 3 a RAID 2: brak możliwości korekcji błędów w locie i mniejsza redundancja.

Zalety:

• szybki odczyt i zapis danych;
• Minimalna liczba dysków do utworzenia macierzy to trzy.

Wady:

• tablica tego typu nadaje się tylko do pracy jednozadaniowej z dużymi plikami, ponieważ czas dostępu do oddzielnego sektora podzielony przez dyski jest równy maksymalnemu okresowi dostępu do sektorów każdego z dysków. Dla bloków o małych rozmiarach czas dostępu jest znacznie dłuższy niż czas odczytu.
• duże obciążenie dysku kontrolnego, w efekcie którego jego niezawodność znacznie spada w porównaniu z dyskami przechowującymi dane.

RAID 4

RAID 4 jest podobny do RAID 3, ale różni się tym, że dane są podzielone na bloki, a nie bajty. W ten sposób udało się częściowo „wygrać” problem niskiej szybkości przesyłania danych o niewielkiej wartości. Zapisy są powolne ze względu na fakt, że parzystość dla bloku jest generowana podczas zapisów i zapisywana na jednym dysku. Spośród szeroko rozpowszechnionych systemów pamięci masowej, RAID-4 jest używany na urządzeniach pamięci masowej NetApp (NetApp FAS), gdzie jego wady zostały skutecznie wyeliminowane dzięki obsłudze dysków w specjalnym trybie zapisu grupowego, określonym przez wewnętrzny system plików WAFL używany na urządzeniach.

RAID 5

Główną wadą poziomów RAID od 2 do 4 jest niemożność wykonywania operacji zapisu równoległego, ponieważ do przechowywania informacji o parzystości używany jest oddzielny dysk parzystości. RAID 5 nie ma tej wady. Bloki danych i sumy kontrolne są cyklicznie zapisywane na wszystkich dyskach w macierzy, nie ma asymetrii w konfiguracji dysków. Sumy kontrolne są wynikiem operacji XOR (wyłącznej lub). Xor posiada funkcję stosowaną w RAID 5, która umożliwia zastąpienie dowolnego operandu wynikiem, a poprzez zastosowanie algorytmu xor, w rezultacie uzyskaj brakujący operand. Na przykład: axor b = c(Gdzie A, B, C- trzy dyski z tablicy rajdowej), if A odmówi, możemy go dopaść, stawiając go na swoim miejscu C i wydawszy xor między C I B: xor b = a. Ma to zastosowanie niezależnie od liczby operandów: a xor b xor c xor d = e. Jeśli to się nie powiedzie C Następnie mi zajmuje jego miejsce i xor w efekcie otrzymujemy C: a xor b xor e xor d = do. Ta metoda zasadniczo zapewnia odporność na błędy w wersji 5. Do zapisania wyniku xor potrzebny jest tylko 1 dysk, którego rozmiar jest równy rozmiarowi każdego innego dysku w rajdzie.

(+) : RAID5 stał się powszechny, głównie ze względu na jego opłacalność. Rozmiar macierzy dyskowej RAID5 jest obliczany przy użyciu wzoru (n-1)*hddsize, gdzie n to liczba dysków w macierzy, a hddsize to rozmiar najmniejszego dysku. Na przykład dla tablicy składającej się z 4 dysków o pojemności 80 gigabajtów całkowity wolumin wyniesie (4 - 1) * 80 = 240 gigabajtów. Dodatkowe zasoby są wydawane na zapisywanie informacji na woluminie RAID 5, a wydajność spada, ponieważ wymagane są dodatkowe obliczenia i operacje zapisu, ale podczas odczytu (w porównaniu z oddzielnym dyskiem twardym) następuje zysk, ponieważ strumienie danych z kilku dysków macierzowych mogą być przetwarzane równolegle.

(-) : Wydajność RAID 5 jest zauważalnie niższa, szczególnie w przypadku operacji zapisu losowego (zapis w przypadkowej kolejności), w których wydajność spada o 10-25% w porównaniu z wydajnością RAID 0 (lub RAID 10), ponieważ wymaga więcej operacji na dysku ( każda operacja zapisu serwera jest zastępowana na kontrolerze RAID przez trzy operacje - jedną operację odczytu i dwie operacje zapisu). Wady RAID 5 pojawiają się, gdy jeden z dysków ulegnie awarii - cały wolumin przechodzi w tryb krytyczny (degradacja), wszystkim operacjom zapisu i odczytu towarzyszą dodatkowe manipulacje, wydajność gwałtownie spada. W tym przypadku poziom niezawodności sprowadza się do niezawodności RAID-0 przy odpowiedniej liczbie dysków (czyli n razy mniejszej niż niezawodność pojedynczego dysku). Jeśli awaria wystąpi przed całkowitym przywróceniem macierzy lub wystąpi nieodwracalny błąd odczytu na co najmniej jednym dysku więcej, wówczas macierz zostanie zniszczona, a danych na niej nie będzie można odtworzyć konwencjonalnymi metodami. Należy również wziąć pod uwagę, że proces RAID Reconstruction (odzyskiwanie danych RAID z powodu nadmiarowości) po awarii dysku powoduje intensywne odczyty z dysków przez wiele godzin nieprzerwanie, co może spowodować awarię któregokolwiek z pozostałych dysków w tym co najmniej chroniony okres działania RAID, a także do wykrywania niewykrytych wcześniej błędów odczytu w zimnych macierzach danych (dane, do których nie ma dostępu podczas normalnej pracy macierzy, dane zarchiwizowane i nieaktywne), co zwiększa ryzyko niepowodzenia podczas odzyskiwania danych. Minimalna liczba używanych dysków to trzy.

RAID 5EE

Uwaga: Nieobsługiwany przez wszystkie kontrolery RAID poziomu 5EE jest podobny do RAID-5E, ale oferuje więcej efektywne wykorzystanie zapasowy dysk i szybszy czas odzyskiwania. Podobnie jak RAID poziomu 5E, ten poziom RAID tworzy wiersze danych i sum kontrolnych na wszystkich dyskach w macierzy. Macierz RAID-5EE poprawiła bezpieczeństwo i wydajność. W przypadku korzystania z RAID poziomu 5E pojemność woluminu logicznego jest ograniczona pojemnością dwóch fizycznych dysków twardych w macierzy (jeden do sterowania, drugi do tworzenia kopii zapasowych). Dysk zapasowy jest częścią macierzy RAID poziomu 5EE. Jednak w przeciwieństwie do RAID poziomu 5E, w którym dysk zapasowy jest niepartycjonowany, RAID poziomu 5EE ma bloki sumy kontrolnej wstawione do dysku zapasowego, jak pokazano w poniższym przykładzie. Pozwala to na szybką odbudowę danych w przypadku awarii dysku fizycznego. Przy tej konfiguracji nie będziesz mógł używać go z innymi macierzami. Jeśli potrzebujesz zapasowego dysku dla innej macierzy, powinieneś mieć inny zapasowy dysk twardy. RAID poziomu 5E wymaga co najmniej czterech dysków i, w zależności od poziomu oprogramowania układowego i pojemności, obsługuje od 8 do 16 dysków. RAID poziomu 5E ma określone oprogramowanie układowe. Uwaga: w przypadku RAID poziomu 5EE można używać tylko jednego woluminu logicznego na macierz.

Zalety:

• 100% ochrona danych
• Duża fizyczna pojemność dysku w porównaniu z RAID-1 lub RAID-1E
• Większa wydajność niż RAID-5
• Szybsze odzyskiwanie RAID niż RAID-5E

Wady:

• Niższa wydajność niż RAID-1 lub RAID-1E
• Obsługa tylko jednego woluminu logicznego na macierz
• Brak możliwości współdzielenia dysku zapasowego z innymi macierzami
• Nie wszystkie obsługiwane kontrolery

RAID 6

RAID 6 - podobny do RAID 5, ale ma wyższy stopień niezawodności - pojemność 2 dysków jest przydzielana na sumy kontrolne, 2 sumy są obliczane przy użyciu różnych algorytmów. Wymaga mocniejszego kontrolera RAID. Zapewnia działanie po jednoczesnej awarii dwóch dysków - ochrona przed wielokrotnymi awariami. Do zorganizowania macierzy wymagane są co najmniej 4 dyski. Zazwyczaj użycie RAID-6 powoduje spadek wydajności grupy dysków o około 10-15% w porównaniu do RAID-5, co jest spowodowane dużą ilością przetwarzania przez kontroler (konieczność obliczania drugiej sumy kontrolnej, a także odczyt i przepisać więcej bloków dysku przy każdym zapisie). blok).

RAID 7

RAID 7 — zarejestrowany znak towarowy przez Storage Computer Corporation, nie jest oddzielnym poziomem RAID. Struktura tablicy jest następująca: dane są przechowywane na dyskach, jeden dysk służy do przechowywania bloków parzystości. Zapis na dyskach jest buforowany przy użyciu pamięci RAM, sama macierz wymaga obowiązkowego zasilacza UPS; w przypadku awarii zasilania dane ulegają uszkodzeniu.

RAID 10

Schemat architektury RAID 10

RAID 10 to lustrzana macierz, która zapisuje dane sekwencyjnie na wielu dyskach, podobnie jak RAID 0. Ta architektura to macierz RAID 0, której segmentami są macierze RAID 1 zamiast pojedynczych dysków.W związku z tym macierz tego poziomu musi zawierać co najmniej 4 dyski. RAID 10 łączy wysoką odporność na uszkodzenia i wydajność.

Obecne kontrolery domyślnie używają tego trybu dla RAID 1+0. Oznacza to, że jeden dysk jest głównym, drugi jest lustrem, dane są z nich odczytywane jeden po drugim. Teraz możemy uznać, że RAID 10 i RAID 1+0 to po prostu różne nazwy dla tej samej metody dublowania dysku. Twierdzenie, że RAID 10 jest najbardziej niezawodną opcją przechowywania danych jest błędne, ponieważ pomimo tego, że dla tego poziomu RAID możliwe jest zachowanie integralności danych w przypadku awarii połowy dysków, to w przypadku awarii dwóch z nich macierz ulega nieodwracalnemu zniszczeniu .dyski, jeśli znajdują się w tej samej parze lustrzanej.

Macierze RAID w coraz większym stopniu stają się integralną częścią komputera osobistego, podobnie jak serwer. Jest ku temu wiele powodów: w ciągu ostatnich kilku lat dyski twarde rozwinęły się technologicznie: zmieniły kilka interfejsów z ATA / 33 na SATA 300, wzrosła ilość pamięci podręcznej, a technologia zapisu prostopadłego radykalnie obniżyła koszty jednego gigabajta pojemności HDD. Jedno pozostaje niezmienne – niezawodność dysków twardych. I choć dziś producenci gwarantują dyski twarde do komputerów stacjonarnych nawet na 5 lat, a deklarowany czas między awariami to nawet 136 lat (1,2 miliona godzin), nikt nie gwarantuje, że dysk twardy nigdy nie ulegnie awarii. Badania pokazują, że dyski twarde bardzo często psują się w ciągu pierwszych trzech miesięcy użytkowania — najbardziej nikczemne, gdy użytkownik jest tak pewny zupełnie nowego, szybkiego dysku twardego.

Badanie przeprowadzone przez Google wyraźnie pokazuje niezawodność nowoczesnych dysków twardych. Poniżej przedstawiamy wykres prawdopodobieństwa awarii dysku twardego w zależności od jego żywotności i obciążenia. Możesz w pełni zapoznać się z badaniami Google i nabrać pesymizmu, pobierając raport w języku angielskim w formacie .pdf.

Prawdopodobieństwo awarii dysku twardego w zależności od jego wieku

Prawdopodobieństwo awarii dysku twardego w zależności od jego obciążenia

Najłatwiejszym sposobem na zwiększenie niezawodności danych jest użycie lustrzanej macierzy RAID 1. W takim przypadku dwa dyski twarde działają jak jeden, powielając wzajemnie swoją zawartość. Instalując dwa dyski w RAID 1, tracisz dwukrotnie większy wolumen (uzyskaj wolumen jednego dysku twardego), ale jeśli któryś z nich ulegnie awarii, system będzie nadal działał, a Ty będziesz miał czas na tworzenie kopii zapasowych i wymianę dysków twardych. Muszę powiedzieć, że technologia RAID 1 jest stara jak świat, ale dopiero teraz jest coraz bardziej rozpowszechniona w domowych komputerach. A oto powody:

Nowoczesne dyski twarde są na tyle tanie, że można umieścić 2 dyski twarde zamiast jednego w zwykłym komputerze domowym.

Większość użytkowników ma wystarczającą głośność i jeden dysk twardy o wartości 80 USD

Nowoczesne dyski twarde są wystarczająco szybkie, aby wymienić szybkość na niezawodność.

Nowoczesne dyski twarde wciąż nie są niezawodne

Oczywiście terminowa kopia zapasowa pozwala uniknąć zbędnych wydatków na tworzenie macierze RAID, ale możesz tworzyć kopie zapasowe dużych dysków twardych na przykład na tych samych dużych dyskach twardych. Ponadto, jeśli główny dysk ulegnie awarii, będziesz tracić czas na przywracanie danych z archiwum. Korzystanie z RAID 1 w żaden sposób nie zwalnia użytkownika z tworzenia kopii zapasowych, gdyż. macierz nadal pozostaje niezabezpieczona przed działaniami użytkownika i awariami oprogramowania (wirusy, ataki hakerów itp.), ale w przypadku awarii jednego z chronionych dysków twardych komputer będzie kontynuował pracę na drugim dysku twardym.

Ale nadal nie wszystkie płyty główne obsługują RAID. Jeśli posiadasz taką płytę główną, jeśli na płycie brakuje już portów do podłączenia kilku dodatkowych dysków lub chcesz użyć kontrolera, aby w łatwy sposób rozbudować płytę główną, staniesz przed wyborem modelu kontrolera RAID.

RAID 1 - optymalny wybór dla domu

Konwencjonalnie kontrolery RAID można podzielić na dwa rodzaje: kontrolery w pełni sprzętowe i hosta, półprogramowe. Te pierwsze wyróżniają się obecnością własnego procesora, o częstotliwości dochodzącej do 800 MHz (a w przyszłości jeszcze wyższej), na której spoczywa cały ciężar obsługi macierzy. Moc tego procesora jest pożądana w macierzach RAID 5, RAID 50, RAID 6 i RAID 60. To nie jest nasz przypadek. Kontrolery RAID do użytku domowego mają zwykle 2 lub 4 porty. Pozwala to na zbudowanie na nich macierzy poziomów 0, 1, 10 i 5, ostatnie dwa na kontrolerach 4-portowych. Zastanów się, dlaczego odrzucamy wszystkie typy z wyjątkiem jednego.

RAID 0 - łączy dyski twarde w obwód szeregowy. Jeśli któryś z nich się zepsuje, tracisz dane w tablicy. Z każdym dodanym dyskiem twardym do macierzy spada niezawodność rozwiązania. Macierz RAID 0 jest w połowie tak niezawodna jak dysk twardy 1.

RAID 10 - łączy cztery dyski twarde: dwa szeregowo i dwa równolegle. Jest uważany za niezawodny, podobnie jak RAID 1, ale wymaga 4 dysków. W rezultacie otrzymujesz wolumin równy sumie dwóch dysków twardych. Ale czy on naprawdę jest taki niezawodny? Jeśli dwa szeregowe łańcuchy dwóch dysków twardych działają równolegle, na ile jest to niezawodne? RAID 10 pozwala na awarię dwóch dysków. Dzięki strukturze A1B1+A2B2 wytrzymuje następujące kombinacje awarii: A1, B1, A2, B2, A1B1, A1B2, A2B1, A2B2. Ale pozostają dwie śmiertelne kombinacje: A1A2 i B1B2, a także jakakolwiek awaria 3 dysków. Prawdopodobieństwo jednoczesnej awarii dwóch dysków A1A2 lub B1B2 jest dwa razy większe, niż gdyby macierz składała się z dwóch dysków. Dlatego paranoja triumfuje i porzucamy RAID 10.

RAID 5 - wymaga dużej mocy obliczeniowej, minimum trzech dysków, a jednocześnie może wytrzymać awarię tylko jednego dysku. Dając przewagę objętościową, ma tendencję do „kruszenia się”, szczególnie w przypadku kontrolerów półprogramowych. To zbyt złożona technologia, aby można było zaufać kontrolerowi za 50 USD. Być może istnieją tysiące przykładów udanego wdrożenia niezawodnego RAID 5 na tanich kontrolerach, ale ta sama liczba wiadomości na forach krzyczących „save, RAID 5 się kruszy” wystarczy do paranoi.

Okazuje się, że najprostszą i najbardziej niezawodną z niedrogich macierzy jest macierz RAID 1. Jej realizacja nie wymaga tak wielu zasobów jak RAID 5. Można ją zaimplementować na dwóch dyskach. Nie wymaga przebudowy struktury dysku, więc w takim przypadku dysk twardy można wyciągnąć z macierzy i podłączyć bezpośrednio do płyty głównej, nawet do innego komputera. Wszystkie kontrolery RAID obsługują RAID 1, a takie rozwiązania są czasami kilkukrotnie tańsze niż jeden dysk twardy.

Ale tworząc RAID 1 musimy być przygotowani na to, że prędkość macierzy spadnie w porównaniu z pojedynczym dyskiem, wzrośnie obciążenie procesora, a objętość macierzy będzie równa objętości jednego z dwóch dyski twarde.

Jeśli przejrzycie cenniki sklepów komputerowych w poszukiwaniu kontrolerów RAID, przekonacie się, że trudno znaleźć stare, dobre rozwiązania HighPoint, Adaptec, a nawet Promise. Nowy świat przyniósł zmiany i teraz mamy takie marki jak Orient, Tekram i STLab.

Testujemy następujące modele kontrolerów RAID:

Orient S-822R (SiI3112), PCI, 2x SATA

Tekram TR-824 (SiI 3114), PCI, 4xSATA

Orient V-802R (VIA VT6421A), PCI, 2xSATA, 1xPATA

Orient S3132 RAID (SiI3132), PCI Express 1x, 2+2 SATA

STLab A-341 (SiI3132), PCI Express 1x, 2x SATA + 2x E-SATA

Cztery kontrolery na chipach Silicon Image, jeden - na chipie VIA, trzy - z interfejsem PCI, dwa - z nowszym PCI Express 1x. A my dopiero będziemy mieli okazję sprawdzić, w jaki sposób nowa magistrala PCI Express 1x zapewnia przewagę nad PCI 2.3.

Wszystkie kontrolery mają własny BIOS i umożliwiają rozruch z macierzy RAID

Wszystkie kontrolery są dostarczane z kablami Serial ATA

Wszystkie kontrolery są dostarczane z zasilaczami PCPlug-SATA

Wszystkie kontrolery obsługują tryb JBOD, który umożliwia korzystanie z dysków twardych pojedynczo, bez organizowania macierzy RAID

Żaden ze sterowników nie posiada listwy niskoprofilowej do montażu w obudowach niskoprofilowych.

Konfiguracja testowa:

Intel Pentium D 820 (2,8 GHz)

2x512 MB DDR2 PC5300

2xSamsung HD161HJ 160 GB

Do testów wzięliśmy dwa dyski twarde Samsung HD161HJ. Dyski te mają pojemność 160 GB, 8 MB pamięci podręcznej, interfejs SATA 300 i prędkość wrzeciona 7200 obr./min. Obsługuje NCQ, co przyniesie korzyści podczas pracy z kontrolerami obsługującymi Native Command Queing. Ogólnie rzecz biorąc, zwykły nowoczesny niedrogi dysk. Podczas testowania dysk twardy został sformatowany w systemie plików NTFS z sektorem o rozmiarze 64 KB.

Dla każdego urządzenia podamy wyniki testów, a następnie podsumujemy końcowe porównanie. Oto, co jeden dysk twardy Samsung HD161HJ pokazał w testach CrystalMark 2.1, HDTach 2.61, SiSoft Sandra XII i PCMark05. Kliknij na diagram, aby powiększyć.

Zainteresowani mogą zobaczyć wyniki jednego dysku, a my przejdziemy do pierwszego kontrolera RAID, Orient S-822R.

Orient S-822R

Przed nami dwukanałowy kontroler Serial ATA RAID oparty na układzie Silicon Image SiI3112. Niskoprofilowa czerwona tablica ze standardowym metalowym prętem. Po średnim koszcie 19$ , jest to bardzo popularne rozwiązanie dla tych, którzy potrzebują kontrolera RAID z interfejsem PCI.

Jest to dość stary układ, obsługuje standard Serial ATA 1,5 Gbps (SATA 150), dlatego nowoczesne dyski twarde z interfejsem SATA 300 należy w razie problemów z kompatybilnością przełączyć w tryb SATA 150. Na niektórych dyskach odbywa się to za pomocą zworek, na niektóre - przez oprogramowanie, automatycznie . W naszym przypadku zmiana interfejsu dysku twardego nie była wymagana - wszystko działało automatycznie.

Układ Silicon Image SiI3112 obsługuje interfejs PCI 32-bit/66 MHz, co pozwala mu przesyłać dane do mostka południowego z prędkością do 266 Mb/s, oczywiście jeśli płyta główna obsługuje ten tryb magistrali PCI.

Na płytce znajduje się układ ST39SF010A, pamięć EEPROM Flash wielokrotnego zapisu o pojemności 1 Mbit. Przy obecnych tendencjach do instalowania chipów bez możliwości ponownego zapisu na kontrolerach, płyta Orient S-822R wydaje się preferowana.

Z BIOS-u kontrolera można utworzyć macierz RAID poziomu 0 lub 1, a także możliwe jest zapisanie danych na pierwszym dysku. Możesz także sformatować dyski na niskim poziomie w przypadku uszkodzonych sektorów, a także odbudować macierz. Brakuje, być może, funkcji sprawdzania zgodności dysków w tablicy. Jeśli macierz uległa zniszczeniu, po włożeniu nowego dysku odbudowa odbywa się w tle bez zakłócania pracy.

Utworzenie macierzy RAID 1 bez przechowywania danych na dyskach, na przykład na nowych komputerach, zajmuje tylko kilka sekund. Następnie możesz pracować z dyskiem logicznym.

Biorąc pod uwagę niski koszt i możliwość flashowania BIOS-u, jest to najbardziej prawdopodobny kontroler RAID dla 2 dysków SATA w komputerze domowym. A następny model jest logiczną kontynuacją poprzedniego.

Tekram TR-824

Kontroler znanej marki oparty na układzie Silicon Image SiI3114, obsługuje do 4 dysków twardych z interfejsem SATA. Dzięki obsłudze czterech dysków pozwala na tworzenie macierzy RAID 0, RAID 1, RAID 10, a także RAID 5. Kontroler ten jest również ograniczony w obsłudze dysków SATA 150 i obsługuje również magistralę PCI 32-bit/ magistrala 66MHz.

Obsługa do czterech dysków umożliwia tworzenie konfiguracji z dyskami typu „hot swap”, Hot Spare, które pozostają bezczynne w komputerze do momentu awarii jednego z dysków w macierzy RAID. Gdy tylko to nastąpi, dysk Hot Spare jest podłączany do macierzy zamiast uszkodzonego, po czym macierz jest odbudowywana. Hot Spare jest aktywnie wykorzystywany w konfiguracjach wielodyskowych, w macierzach RAID 5 i RAID 6, gdzie po awarii jednego dysku twardego obciążenie pozostałych gwałtownie wzrasta, co może doprowadzić do ich awarii.

W domu czas działania macierzy RAID w stanie zdegradowanym nie jest tak ważny jak w serwerach, a my już rozważaliśmy powody, dla których odrzucamy RAID 5. A w przypadku RAID 1 dyski z możliwością wymiany podczas pracy są istotne tylko wtedy, gdy użytkownikowi bardziej zależy na danych (czytaj zaburzenia paranoiczne).

Ale możliwość zbudowania RAID 10 lub podłączenia czterech dysków może być wymagana przez tych użytkowników, którzy potrzebują zwiększonej wydajności systemu dyskowego o wyższej niezawodności niż RAID 0 i którzy są gotowi zainstalować w tym celu 4 dyski twarde w komputerze.

Kontroler Tekram TR-824 posiada złącza do podłączenia czterech wskaźników LED, dodatkowo wskaźniki są zainstalowane pod każdym portem S-ATA. Jest to bardzo wygodne, ponieważ nie każdy podstawowy kontroler RAID powoduje miganie wskaźnika dysku twardego na obudowie komputera.

Kontroler ma flashowalny układ pamięci flash Winbond, którego dokładnej modyfikacji nie udało się odczytać - naklejka wymazała wszystkie napisy.

Obsługa 4 kanałów sprawia, że ​​ten kontroler jest najdroższy w naszym porównaniu - 45$ . A żeby zdać sobie sprawę z jego zalet, będziesz musiał wydać dwa razy więcej na dyski twarde - nie każdy użytkownik jest gotowy na tak duże inwestycje w podsystem dyskowy komputera.

Kolejny kontroler pozwala również na podłączenie 4 dysków, ale jest bardziej interesujący dla tych, którzy mają w systemie zainstalowane zarówno dyski twarde SATA, jak i IDE.

Orienta V-802R

Chipy VIA są rzadko stosowane w kontrolerach RAID, ale umożliwiają tworzenie uniwersalnych rozwiązań do łączenia starych dysków IDE i nowych dysków SATA. Uderzającym tego przykładem jest kontroler Orient V-802R oparty na układzie VIA Vectro VT6421A. Ten kontroler RAID ma dwa porty SATA 150 i jeden port ATA133/100/66.

I chociaż nie można połączyć dysków twardych SATA i IDE w jedną macierz RAID, ten kontroler jest bardzo przydatny dla tych, którzy nie mają gdzie podłączyć starych dysków twardych. Rzeczywiście, nowoczesne płyty główne często mają tylko jedno złącze IDE do podłączania napędów DVD.

Kontroler Orient V-802R obsługuje również magistralę PCI 2x, zapewniając transfer danych do 266 Mb/s na kompatybilnych płytach głównych.

Na płycie znajduje się układ pamięci flash WinBond W49V002AP, który można ponownie flashować, dzięki czemu w razie potrzeby można przesyłać aktualizacje do pamięci EEPROM.

BIOS kontrolera ma pewną funkcję automatyczne tworzenie array, co uratuje użytkownika przed zbędnymi gestami. Chociaż proces łączenia dysków w macierze nie jest trudny do nazwania językiem, trudno nam powiedzieć, czy jest łatwiejszy dla układów VIA czy Silicon Image.

Oczywiście kompatybilność ze starymi dyskami jest dobra, ale kiedy kontroler dla 2 urządzeń SATA i 2 urządzeń IDE kosztuje tylko 14$ - to jest po prostu w porządku, ale postęp nie stoi w miejscu, a dla tych, którzy wybierają kontroler RAID do nowoczesnego komputera, następujące dwa modele.

Orient S3132 RAID i STLab A-341

Te dwa kontrolery RAID to przykład nowoczesnego podejścia do projektowania urządzeń. Po pierwsze wykorzystują najnowocześniejszy układ Silicon Image SiI3132, a po drugie mają interfejs PCI Express 1x, więc znajdzie się coś do wykorzystania portów na płycie głównej, na które wciąż jest małe zapotrzebowanie. Po trzecie, są na tyle kompaktowe, że wpływają na przepływ powietrza w obudowie w mniejszym stopniu niż inne. I w końcu są podobni, jak bracia bliźniacy, ale znajdziemy w nich różnice.

Chip Silicin Image SiI3132 obsługuje dwa urządzenia SerialATA 300 po jednej stronie i magistralę PCI Express 1x po drugiej, zapewniając szybkość transferu magistrali interfejsu do 2,5 Gb/s (312 Mb/s). Jest to już poważna aplikacja dla nowoczesnych macierzy RAID, których prędkość nie jest ograniczona wolnym interfejsem. Ten układ obsługuje NCQ, co stawia go w lepszej pozycji podczas korzystania z płyt obsługujących tę technologię.

Przed nami dwa kontrolery zbudowane na referencyjnej konstrukcji: po lewej - STLab A-341, po prawej - Orient S3132 RAID. Zewnętrznie są bardzo podobne i jak widać na zdjęciach, każda płytka ma cztery porty: dwa zewnętrzne i dwa wewnętrzne.

Ponieważ sam układ SiI3132 obsługuje tylko dwa urządzenia SATA 300, możesz wykorzystać tylko połowę portów na płycie, które, zewnętrzne lub wewnętrzne - ustawiasz zworkami.

Ponadto zewnętrzne porty kontrolera STLab A-341 są zgodne ze standardem ESATA w zakresie połączeń zewnętrzne dyski twarde z tym interfejsem, podczas gdy Orient SiI3132 RAID ma dostępne z zewnątrz zwykłe porty SATA, do których można podłączyć urządzenia ESATA tylko poprzez zakupioną oddzielnie przejściówkę.

Kontroler STLab A-341 posiada chip EON EN29LV040A FLASH, który można zablokować do zapisu lub kasowania, aby użytkownik nie mógł kupić tańszego podobnego. kontroler SATA bez obsługi RAID i dodaj ją, flashując BIOS. W naszym przypadku był właśnie taki zablokowany BIOS - program odmówił ponownego flashowania. Płyta Orient S3132 RAID posiada układ flash Winbond W27E010P, który nie posiada takiego zabezpieczenia, co jest zdecydowanie dobre, bo. w przypadku wyjścia nowe oprogramowanie dla kontrolera można go zaktualizować.

BIOS kontrolerów jest taki sam i jest identyczny z tym zastosowanym w Orient S-822R. Pozwala na tworzenie RAID 1, RAID 0 i JBOD. Właściwie, jak wspomniano wcześniej.

Kontrolery instaluje się w systemie w ten sam sposób, interfejs PCI Express 1x nie wpływa w żaden sposób na proces instalacji - można uruchomić system z macierzy zbudowanej na tym kontrolerze. Jeśli tylko sterowniki zostały zainstalowane w systemie operacyjnym.

Kontroler STLab A-341 kosztuje ok 23$ , podczas gdy model Orient S3132 RAID to ok 21$ . W związku z tym, jeśli nie ma potrzeby korzystania z zewnętrznych urządzeń eSATA, a płyta jest brana specjalnie pod domowy RAID 1, czy trzeba dopłacać?

Wyniki testu RAID Orient S3132:

Wyniki testu STLab A-341:

Cóż, sprawdziliśmy i przetestowaliśmy wszystkie kontrolery, teraz nadszedł czas na zebranie wszystkich wyników i wyciągnięcie wniosków.

Wyniki testu

Zanim więc podsumujemy wyniki na ogólnych diagramach, przypomnijmy jeszcze raz naszą testową konfigurację.

Konfiguracja testowa:

Intel Pentium D 820 (2,8 GHz)

2x512 MB DDR2 PC5300

Windows XP SP2 na Maxtor DiamondMax 9 80Gb

2xSamsung HD161HJ 160 GB

W trybie testowym jednego dysku twardego, dysk twardy był podłączony do portu SATA most południowy płyta główna.

Kryształowy znak dysku

W teście CrystalDisk Mark 2.1 zastosowano ustawienia domyślne: rozmiar tabeli testowej to 50 MB, po 5 przebiegów każdego testu.

Pierwszy test daje bardzo ciekawe wyniki - na kontrolerach STLab A-341 i Orient S3132 zapis sekwencyjny daje lepsze wyniki niż odczyt sekwencyjny. Ponieważ w żadnym przypadku nagrywanie nie przekracza prędkości pojedynczego dysku, możemy śmiało powiedzieć, że algorytm nagrywania jest bardzo dobrze debugowany. Ale podczas czytania wygrywają kontrolery Orient V-802R oparte na chipie VIA i Orient S-822R oparte na chipie Silicon Image S3112.

W przypadku przypadkowego zapisu sytuacja z kontrolerami PCI express się powtarza, ale rozwiązanie na chipie VIA nie daje już żadnych korzyści.

Wraz ze zmniejszaniem się wielkości bloku sytuacja ze sterownikami staje się bardziej liniowa, a różnicę odczytów można przypisać błędowi pomiaru. Można powiedzieć, że tutaj RAID 1 nie wpływa w żaden sposób na szybkość podsystemu dyskowego.

HDTach 2.61

Test HDTach 2.61 jest interesujący przede wszystkim ze względu na swoje schematy, które mogliście już zobaczyć w naszym opisie każdego kontrolera. Tutaj przedstawiamy wartości minimalne, maksymalne i średnie.

Co ciekawe, jest to pojedynczy dysk, który pokazuje minimalną wartość prędkości, kontroler na chipie VIA nieco go przewyższa. Ale jeśli weźmiemy pod uwagę średnie wartości podczas czytania, wszystkie kontrolery mają w przybliżeniu taką samą prędkość.

Podczas nagrywania ponownie najlepsze wyniki pokazują kontrolery z interfejsem PCI Express. Wygrywają około 10% reszty i tracą tyle samo na jednym krążku. Ale ich minimalna prędkość zapisu jest dwa razy większa niż w przypadku pojedynczej płyty. A Orient V-802R zdecydowanie wygląda jak outsider w tym teście, 4-portowy Tekram nie jest mu daleko.

Biorąc pod uwagę, że losowy czas dostępu kontrolerów różni się pod względem błędu, warto przyjrzeć się obciążeniu procesora. Jak pokazuje HDTach 2.61, większość kontrolerów nie obciąża zbytnio systemu. I tylko sterowniki z VIA są bardziej żarłoczne. Przypomnę, że nasz procesor to Pentium D 820 o częstotliwości 2,8 GHz.

SiSoft Sandra XII

Test Sandry powinien wyraźnie pokazać nam ograniczenia interfejsu podczas korzystania z buforowania.

Tak, odczyt buforowany pokazuje przewagę magistrali PCI Express 1x nad przestarzałym PCI. Ale sekwencyjne i losowe odczyty pokazują w przybliżeniu takie same wyniki dla wszystkich konfiguracji testowych.

W testach pisemnych możemy jedynie zauważyć przewagę kontrolerów Orient S3132 RAID i STLab A-341 nad innymi. Kontroler Orient V-802R ponownie pokazuje najniższe wyniki.

Ale fakt, że czas dostępu na kontrolerach RAID okazuje się krótszy niż na jednym dysku, wskazuje na kompetentną realizację pracy z dwoma dyskami. I znowu Silicon Image SiI3132 wygrywa, podczas gdy VIA VT6421A przegrywa. A kontroler Orient S-822R po raz drugi pokazuje niski czas dostępu. Najwyraźniej jest to w oprogramowaniu.

PCMark05

Test PCMark05 jest bardziej interesujący dla użytkowników domowych, ponieważ podczas pracy z podsystemem dyskowym pokazuje wyniki pracy w rzeczywistych zadaniach - ładowanie systemu Windows XP, uruchamianie programu itp. Zobaczmy, co tutaj daje RAID 1.

W testach, które emulują rzeczywiste zadania, RAID 1 pokazuje swoje zalety w porównaniu z pojedynczym dyskiem. Być może dlatego, że kontroler obsługuje NCQ lub odczytuje informacje z dwóch dysków jednocześnie. Ciekawe jest też to, że Tekram TR-824 prezentuje się tu bardzo słabo.

A ostatni wykres w pełni potwierdza wszystkie wcześniejsze wnioski.

wnioski

Jeśli uznasz, że dane przechowywane na komputerze są droższe niż drugi dysk twardy i kontroler RAID, warto zabezpieczyć się instalując macierz RAID 1. Jak się przekonaliśmy, jest to proste, szybkie, niedrogie i gwarantuje poświęcenie tylko miejsca na dysku systemowym, a prędkość może być nawet wyższa niż w przypadku pojedynczego dysku twardego. Najważniejsze, aby nie popełnić błędu przy wyborze kontrolera RAID.

Wśród testowanych przez nas kontrolerów najlepiej sprawdziły się rozwiązania oparte o układ Silicon Image SiI3132. To nowoczesne rozwiązanie obsługujące interfejs SATA 300, NCQ oraz magistralę PCI Express 1x. Bazujący na tym chipie model Orient S3132 RAID wygrywał w większości tekstów. Ponieważ wybieramy kontroler do macierzy RAID, który zapewnia zwiększoną niezawodność, nie ma dla nas znaczenia, że ​​może przełączać porty z wewnętrznych na zewnętrzne. Co ważniejsze, ta płyta ma normalny BIOS z możliwością flashowania, który umożliwi przyszłe aktualizacje oprogramowania układowego kontrolera.

Dzięki niskiej cenie Orient S3132 RAID jest najlepszym wyborem dla dzisiejszego komputera domowego.

Jeśli potrzebujesz użyć starych dysków IDE i użyć dysków S-ATA, kontroler Orient V-802R będzie świetnym zakupem. Choć nie pokazywał rekordów prędkości, zapewnia niezbędną wszechstronność i obsługę czterech urządzeń.

Tekram TR-824 nie okazał się tak godny w testach, jak oczekiwano. Ten model warto kupić tylko wtedy, gdy zdecydujesz się zainstalować macierz RAID 10 lub RAID 1 + Hot Spare. Oznacza to, że dla więcej niż dwóch dysków twardych. W naszym konkretnym pytaniu Tworzenie RAID-ów 1 to ewidentny outsider: cena wysoka, a prędkość wszędzie poza testem z buforem w Sandrze XII nie idzie w parze z kosztami.

Orient S-822R to dziwna opcja. W przypadku starszych komputerów bez PCI Express i SATA, gdzie trzeba zainstalować nowe dyski twarde, bardziej przystępny cenowo V-802R, który ma również Wsparcie IDE. W przypadku komputerów wprowadzonych na rynek w ciągu ostatnich kilku lat lepiej nadaje się model S3132 RAID. Chyba, że ​​port IDE wyraźnie nie jest potrzebny, ale na płycie głównej nie ma złącza PCI Express.

Niezależnie od tego, który kontroler wybierzesz, pamiętaj, że często montujemy dyski twarde z tej samej partii w macierzy RAID 1, pracują one w tych samych warunkach iz takim samym obciążeniem. Więc jeśli jeden dysk twardy ulegnie awarii, oba będą wymagały wymiany - prawdopodobieństwo uszkodzenia drugiego dysku twardego jest bardzo wysokie. Ale najprawdopodobniej będziesz miał czas, aby zapisać dane i odbudować macierz na nowych dyskach, unikając utraty ulubionych zdjęć i niepotrzebnych kłopotów. Cokolwiek to jest, nie zapomnij zrobić kopie zapasowe, ponieważ nikt nie jest odporny na zły splot okoliczności.

Dziękujemy Elenie Nikołajewej, szefowej działu marketingu firmy Orient, za udostępnienie sprzętu.

JAK WYŁĄCZONY
03/03.2008

Po przejściu SCSI na szyny szeregowe, profesjonalne i półprofesjonalne kontrolery RAID znacznie się zmieniły. Równoległy interfejs SCSI zapewnia przepustowość do 320...

Po przejściu SCSI na szyny szeregowe, profesjonalne i półprofesjonalne kontrolery RAID znacznie się zmieniły. Równoległy interfejs SCSI zapewnia przepustowość do 320...