.
Załóż konto
EnglishDeutschРусскийFrançaisEspañol中国
 

Poradnik RAID - teoria, budowa, naprawa i testy RAID 0, 1, 5, 10

Eversor | 27-01-2012 16:58 |

Co zrobić, jeśli wydajność naszych dysków twardych nie jest satysfakcjonująca albo chcielibyśmy wzmocnić bezpieczeństwo przechowywanych danych? Najprostsza odpowiedź to... kupić wydajniejszy bądź bardziej niezawodny dysk! Jednak sytuacja zaczyna się komplikować kiedy zdamy sobie sprawę z faktu, że szybszy i zarazem pewniejszy nośnik może być po prostu poza naszym zasięgiem (np.: 1 TB SSD ;]). Wówczas z pomocą przychodzi RAID i nie mamy na myśli popularnego środka przeciw owadom - mowa o nadmiarowej macierzy dysków niezależnych, ponieważ tak tłumaczy się angielski akronim RAID (Redundant Array of Independent Disks). Właściwie czym jest RAID? Który rodzaj macierzy wybrać? Jak zbudować RAID? Ile dysków potrzeba do poszczególnych typów RAID? No i czy w ogóle gra jest warta świeczki? Na wszystkie pytania postaramy się odpowiedzieć w niniejszym poradniku opisując zasady działania oraz budowę RAID 0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10 i dodatkowo JBOD i RAID 5E, a teorię oczywiście poprzemy testami. Zapraszamy więc do kompendium wiedzy o RAID!

Autor: Eversor - Maciej Sadowski

Macierze RAID to technologia magazynowania danych pozwalająca łączyć wiele fizycznych dysków w jeden, bądź wiele jednostek logicznych. Każda z takich jednostek widoczna jest przez system jako pojedynczy dysk, natomiast forma w jakiej dane rozprowadzane będą na fizycznych nośnikach wchodzących w skład danej macierzy, zależy od jej tak zwanego poziomu. Owe poziomy oznacza się jako cyfry umiejscowione za akronimem RAID np. RAID 0, RAID 10 itp., a każdy z nich zapewnia inny balans między dwoma kluczowymi celami macierzy: zwiększoną niezawodnością i bezpieczeństwem danych oraz wydajnością tj. prędkości zapisu/odczytu.

Najpopularniejsze poziomy macierzy RAID to:

  • RAID 0 (Stripping) - Łączenie dysków znacznie poprawiające wydajność
  • RAID 1 (Mirroring) - Dublowanie dysków (zwykle ograniczone do dwóch)
  • RAID 5 - Macierz RAID 0 ulepszona o dane parzystości (bezpieczeństwo)
  • RAID 10 - Najprościej: Macierz RAID 0 z dwóch macierzy RAID 1

Poza głównym podziałem macierzy RAID ze względu na poziom, istnieje także podział z uwagi na implementację. Wyróżnić tutaj można trzy: programową, sprzętową oraz bazującą na sterownikach/firmware. RAID programowy (Soft RAID) jak sama nazwa wskazuje implementowany jest w formie oprogramowania. Wspierany jest chociażby przez większość systemów operacyjnych np. Windows 7 w wersji Professional umożliwia nam tworzenie macierzy RAID 0, RAID 1 oraz JBOD, a wersja serwerowa ponadto wspiera RAID 5. Najistotniejszymi zaletami tego typu macierzy jest m.in. standardowy format zapisu danych (często otwarty), co pozwala na migracje na inne systemy wspierające dany standard. Dodatkowo taki RAID jest niezależny od posiadanego sprzętu i pozwala na mieszanie standardów nośników (np. SATA, SCSI, USB) w obrębie jednej macierzy. Wadami może być wydajność szczególnie poziomów wymagających skomplikowanych obliczeń (np. RAID 6), które wykonuje CPU, oraz fakt iż partycja startowa systemu nie powinna (lub wręcz nie może) znajdować się w obrębie macierzy.

Niemożność uruchamiania systemu operacyjnego z macierzy programowej naprawia implementacja w formie kontrolera sprzętowego. RAID sprzętowy wszystkie obliczenia wykonuje na dedykowanym wyspecjalizowanym procesorze co poprawia jego wydajność. Macierze tworzone na dedykowanych kontrolerach są całkowicie przezroczyste dla systemu. Czasem pozwalają na łączenie nośników różnego standardu, a droższe modele posiadają także pamięć podręczną wykorzystywaną do poprawy wydajności. Pamięć ta może być zabezpieczona przez moduły bateryjne chroniące przed utratą zapisywanych danych w przypadku zaniku zasilania. Niektóre kontrolery można także doposażyć w moduły poprawiające wydajność IOPS, co dyktowane jest coraz popularniejszym łączeniem w macierze dysków SSD. Jako wadę można podać format zapisu danych, który nie tylko potrafi różnic się od producenta do producenta, ale nawet od kontrolera do kontrolera, co poważnie zawęża metody ratowania danych w przypadku uszkodzenia kontrolera. Drugą poważniejszą wadą jest koszt - dedykowane kontrolery są drogie, zwłaszcza modele z pamięcią podręczną i zabezpieczeniem bateryjnym.

Ostatnia forma implementacji RAID jest swego rodzaju mieszanką wcześniejszych dwóch rozwiązań. Fake RAID jak się je popularnie nazywa, to wszelkiej maści obecne na płytach głównych, ale też i tanich dedykowanych kartach rozszerzeń "kontrolery RAID". Kontrolery te pozbawione są jednak dedykowane procesora, tak więc wszelkie obliczenia jak chociażby parzystość w RAID 5 wykonywane są przez jednostkę centralną komputera. Najczęściej są to zwykłe kontrolery dysków doposażone o specjalny firmware odpowiadający za zarządzanie macierzami. System operacyjny do współpracy z takim kontrolerem wymaga jednak sterowników. Wszystkie powyższe aspekty można wrzucić do worka wad tego typu RAID. Zalety to koszt w porównaniu do RAID sprzętowego i zależnie od posiadanej formy RAID programowego - większa liczba dostępnych poziomów. Jako zaletę można także podać możliwość uruchamiania systemu z takich macierzy, oczywiście jeśli do naszego systemu znajdziemy odpowiednie sterowniki. W przypadku Windowsa dopłata do droższej wersji pozwalającej na korzystanie z programowego RAID może być większa, niż dopłata do wyższego modelu płyty głównej wspierającej Fake RAID.

Warto także wspomnieć o tak zwanych Hot-Spares, czyli wykorzystywanych przez RAID sprzętowy i programowy zapasowych dyskach. Nośniki takie są nieaktywne aczkolwiek włączone w strukturę, dzięki czemu w przypadku wykrycia uszkodzenia dysku macierzy z nadmiarowością np. RAID 5 dysk uszkodzony może być od razu zastąpiony zapasowym i kontroler może przejść do natychmiastowej odbudowy macierzy. Dyski hot-spare w zależności od kontrolera mogą być globalne tj. wykorzystywane przez wszystkie utworzone nań macierze, albo dedykowane danej macierzy. Istotnym faktem jest nie mylenie macierzy nadmiarowych RAID z kopiami bezpieczeństwa, ponieważ choćby w pożarze uszkodzeniu mogą ulec wszystkie dyski wchodzące w skład danej macierzy. Jedynym ratunkiem w takim wypadku jest kopia bezpieczeństwa znajdująca się najczęściej w bezpiecznym odseparowanym miejscu (np. na serwerze zdalnym).

Na następnych stronach omówimy sporą część dostępnych poziomów macierzy RAID, a wspomnimy także o niebędącym stricte macierzą RAID poziomie JBOD. Następnie przejdziemy do zaprezentowania sposobów tworzenia, edycji i naprawy macierzy na trzech różnych implementacjach: programowej w wykonaniu Windows 7 Pro, fake RAID w formie kontrolera SB950 na platformie AMD oraz sprzętowej w postaci kontrolera dedykowanego Adaptec 6405. Artykuł zakończymy opisaniem platformy testowej i wykonanej na niej sporej liczbie testów w kilku aplikacjach, przy pomocy których postaramy się odpowiedzieć na takie zagadnienia jak opłacalność zakupu kilku mniejszych sparowanych w RAID SSD kontra większy brat, czy macierz z klasycznych dysków HDD przeciwko dyskowi SSD.

Twoja ocena publikacji:
0
Liczba komentarzy: 21

Komentarze:

x Wydawca serwisu PurePC.pl informuje, że na swoich stronach www stosuje pliki cookies (tzw. ciasteczka). Kliknij zgadzam się, aby ta informacja nie pojawiała się więcej. Kliknij polityka cookies, aby dowiedzieć się więcej, w tym jak zarządzać plikami cookies za pośrednictwem swojej przeglądarki.