Ha en fin dag alle sammen. Vi fortsetter å dykke inn i en verden av maskinvare. Alle vet at en datamaskin har en harddisk som kan sammenlignes med menneskelig hukommelse – den lagrer all informasjonen som er der. Disse enhetene blir raskere for hver generasjon og er i stand til å lagre mer og mer data.

Men som før risikerer en betydelig del av disse enhetene å miste informasjon. Mens en betydelig del harddisk på grunn av enheten er den ikke i stand til å skrive og lese den registrerte informasjonen raskt nok.

Dataoverføringshastigheten påvirker ytelsen til hele datamaskinen. Uansett hvor kraftig fyllingen er, begrenser hastigheten på diskoperasjonen denne kraften. Finnes det måter å øke feiltoleransen og øke hastigheten på en eller annen måte? Ja, det finnes, og disse teknologiene har blitt oppfunnet i lang tid.

Hva er RAID-arrays for?

Ordet "array" betyr en viss opphopning av objekter av samme type, eller informasjon. En hylle med bøker om et bestemt emne kan kalles en matrise. Det samme gamle arkivskapet laget av trebokser.

Ideen er lik - ta ikke én harddisk, men to eller flere. Ved å bruke ulike teknologiske løsninger er det mulig å oppnå en økning i hastigheten på å lese en post på en disk, for å øke feiltoleransen.

Dette gjelder spesielt for serversystemer, systemer som arbeider med store databaser, hvor hastigheten på skriving/lesing til disk er kritisk. RAID-arrayer er designet for å forbedre systemytelsen.

Samtidig er det bra at systemet fortsatt vil være preget av pålitelighet og feiltoleranse. I praksis hender det at når en av diskene svikter, endres den, systemet gjenopprettes. Alt avhenger av hva slags array du skal bruke.

Mange vil bli overrasket, men tilbake i 1987 introduserte David Peterson og teamet hans en "sikkerhetskopi av rimelige disker", sannsynligvis fordi harddisker- dette er generelt sett ikke så billige enheter ... Slik er forkortelsen dechiffrert i dag PLYNDRINGSTOKT"redundant rekke uavhengige disker"

Hvordan skiller raid-arrayer seg fra hverandre?

Det er to hovedforskjeller. Den første forskjellen er antall harddisker som brukes i arrayet. Du kjøper to (eller flere disker) og koble dem til datamaskinen samtidig.

Du kan koble til så mange du har på hovedkortkontaktene for tilkobling. Strømforsyningen til datamaskinen er også verdt å være oppmerksom på. Strømmen og antallet strømkontakter for tilkobling må kanskje økes.

Basert på dette kan du allerede vurdere hvilke arrayer datamaskinens hovedkort kan støtte. Vi kan si at alle mer eller mindre moderne hovedkort støtter bruken PLYNDRINGSTOKT. Men bærbare datamaskiner - nei, det er bare én harddisk uten alternativer.

Den andre forskjellen er teknologiene som brukes når man skriver og leser data. En harddisk er et magnetisk medium. Det vil si at informasjon tas opp på den på samme måte som på en gammel båndopptaker.

Selvfølgelig har teknologien endret seg. Jeg hadde en datamaskin på 90-tallet" Område", der som " harddisk» Det ble brukt en kassettkassett og en tilkoblet båndopptaker.

Spillet ble spilt inn på kassett. Før du spiller, var det først nødvendig å "lytte" til kassetten - dette er hvordan spillet ble lastet inn på denne datamaskinen. Jeg så en lignende ting nylig... ZX Spectrum, jobber fortsatt. Det var tider…

Og i dag brukes arrays av solid-state-harddisker allerede aktivt. Harddisken har blitt enda «hardere». Prinsippet for arbeidet deres er som for en stor flash-stasjon. Informasjon registreres ikke "på en plate", men i mikrokretsene til enheten.

Hastigheten på dataoverføring, lesing og skriving i slike enheter er mange ganger høyere enn for konvensjonelle. Og bruke dem inn PLYNDRINGSTOKT array øker systemytelsen ytterligere. Men foreløpig er en slik plate priset som to eller tre vanlige.

Typer og formål med raid-arrayer

La oss fortsette med teknologi. Teknologier for oppretting av matriser er også forskjellige. Du kan bruke de tilgjengelige harddiskene på forskjellige måter. La oss gå direkte til eksisterende standarder PLYNDRINGSTOKT. Det er grunnleggende standarder, og deres kombinasjoner. I dag vil jeg bare snakke om det grunnleggende.

RAID-0. Det rimeligste og enkleste alternativet, for eksempel fra to disker med samme volum. Data skrives sammenflettet. Informasjonen deles inn i like deler og deretter skrives en del til en disk, neste del til en annen, og så videre etter tur.

Hastigheten på å lese posten øker i vårt tilfelle med en faktor to. Hvis det er tre disker i arrayet, så tre ganger osv. Data med dette array-alternativet blir ikke sikkerhetskopiert.

Sannsynligheten for tap av data hvis en av diskene svikter dobles også. Jeg har en datamaskin med to stasjoner i RAID0. Pluss separat én disk hvor kopien av systemet kastes av daglig. Så jeg bestemte meg for å bruke ekstra midler.

RAID1. I dette alternativet kan du bruke to eller flere disker som er hele eksemplarer hverandre (speil). Her er skrivehastigheten til disk den samme som vanlig, selv om disse dataene skrives umiddelbart til alle disker parallelt.

Hvis en av diskene svikter, vil systemet fungere. Etter å ha erstattet en defekt disk, gjenopprettes informasjonen på den nye disken i henhold til programmet.

Du kan bygge et "speil" av tre disker. Følgelig reduseres sannsynligheten for feil med en faktor på tre, og lesehastigheten øker. Men her taper vi, mister diskplass - en rekke av to (eller tre) disker oppnås når det gjelder volum som en vanlig.

RAID2. Denne ordningen er klokere enn de forrige, den kombinerer prinsippet RAID-0(minst to disker brukes til data). Og på resten blir feilrettingskoder registrert, ved hjelp av hvilke du kan gjenopprette informasjon i tilfelle feil. Dessuten oppstår feilretting under driften av systemet. Problemet er at det trengs ganske mange korrigeringsdisker. Det er ingen parallell oppføring.

RAID3 Arrayen kan lages på et minimum - fra tre disker. Igjen, som i RAID-0 to eller flere stasjoner brukes til å lagre data. Dessuten er dataene delt inn i små porsjoner - byte og blir registrert. Den tredje disken brukes også som en kontrolldisk; informasjon om paritetsblokker skrives til den.

Denne disken har stort press, av denne grunn er det i fare for å mislykkes. Datalesehastigheten synker hvis arbeidet ikke er det store filer og ved multitasking - dataene er spredt i små porsjoner, det tar mer tid å lese dem.

RAID4 skiller seg fra den forrige bare ved at dataene er delt inn i datablokker, og ikke i byte. Lesehastigheten er litt økt. Det brukes også kontrollskiver, som i 2 og 3 standarder. Ingen parallell opptak .

RAID5 En interessant og økonomisk kombinasjon. Det er ingen kontrollplater. Minimum antall disker er tre. Data skrives til disker syklisk. For eksempel skrives én fil til alle disker samtidig.

Og kontrollsummen beregnes også og skrives til alle disker ved hjelp av en spesiell algoritme. Ved skade beregnes de manglende dataene fra kontrollsummene og informasjonen gjenopprettes fra nabodisker.

Samtidig sikres høye lese- og skrivehastigheter, siden disse operasjonene utføres parallelt på tvers av alle disker. Etter hvert som antall disker øker, øker feiltoleransen. Ulempen er at systemet er tregt til å komme seg ved skade. Det er en økt risiko for array-stasjonsfeil under datagjenoppretting.

RAID6 skiller seg fra forrige versjon ved tilstedeværelsen av kontrolldisker. Tre kontrolldisker er koblet til to datadisker. Registrering utføres etter en spesiell kode. Forbedret pålitelighet, men noe redusert ytelse i forhold til RAID 5.

Så, går vi litt over de grunnleggende standardene, ser vi at det bare er to "verdige" alternativer, disse er RAID0 Og RAID1 En av dem gir høyest hastighet, den andre - høy pålitelighet. Resten av basisstandardene er kompromisser mellom hastighet og pålitelighet.

Og du må velge etter dine behov. Hovedformålet med arrays er å øke hastigheten og feiltoleransen i prosessen. Det er også vanlige kombinasjoner av grunnleggende alternativer. En av disse er standarden RAID 1.0.

RAID 1.0 (1+0) Hvis du har ideer til å distribuere, for eksempel en 1c-server eller en annen databaseserver, så kombinasjonen RAID 1.0 hva trenger du. Du må bruke minst 4 (eller åtte) stasjoner i arrayet.

Dette er dyrt, men det rettferdiggjør kostnadene ved å gi en høy hastighet på lesing og skriving av data til disker, som i ordningen RAID0. Det er et speil for hver datadisk, som i diagrammet RAID1.

Hvilke harddisker (harddisker) kan kobles til RAID

Først av alt - åpenbart riktig. Før du kobler til, må du sjekke med S.M.A.R.T-disken hvis du er i tvil. Disker med en nedbrytende overflate bør aldri kobles til.

Ellers kan det vise seg at belastningen på den ene disken er større enn på den andre. Aldri koblet til PLYNDRINGSTOKT plater i forskjellige størrelser. Jeg antar en del diskplass tapt og vil ikke bli brukt.

Nye stasjoner kan variere i strømforbruk, hastighet, størrelse bufferminne og formål. Det er svært ønskelig at alle disse indikatorene er like. Det kan skje at den svakeste disken vil bremse hele pakken på grunn av lavere ytelse.

Generelt, ta nye og identiske. Det mest avanserte og kostbare alternativet i dag er å kombinere til PLYNDRINGSTOKT rekke solid state-harddisker. Hvis du skal oppgradere serveren i denne retningen, må du ta spesielle serverversjoner av slike enheter.

Når dette skrives, er Intel fortsatt den ledende produsenten av SSD-er (i vårt marked) for serveren. Prisen på enhetene deres er høy, men du kan ikke gå galt med kvaliteten. Selv en produsent som Hitachi kan ennå ikke skryte av et spesielt utvalg av SSD-enheter for servere, ifølge i det minste vi har.

La oss starte i det små: "RAID-array" eller i vanlige folk "RAID", hva er det?

PLYNDRINGSTOKT er en forkortelse som står for "Redundant Array of Independent Disks", som er oversatt til russisk som "redundant (redundant) array of independent disks".
Enkelt sagt er en "RAID-array" en samling av fysiske HDD-stasjoner til en logisk.
logisk stasjon- Dette, konvensjonell HDD disken er delt inn i flere logiske. Vanligvis brukes dette i stasjonære datamaskiner, flere er laget av en.
Som nevnt ovenfor kan en vanlig fysisk disk deles inn i flere logiske. I "RAID" skjer alt omvendt - flere HDD-disker er installert i koblingselementet (hvor de skal lagres), og da oppfatter operativsystemet alle HDD-disker som én. det vil si at operativsystemet er 100 % sikkert på at kun én fysisk disk er koblet til det.

Hva er RAID-arrayene, det er bare 2 typer, maskinvare og programvare:

1) Maskinvare RAID- er vanligvis opprettet før operativsystemet lastes ved hjelp av spesialiserte verktøy installert (kablet) i "RAID-kontrolleren" - noe sånt som "BIOS". Etter slik behandling, når du kobler til RAID-arrayet, ser operativsystemet på installasjonsstadiet HDD-stasjonene dine som én.

2) Programvare RAID- opprettes ved å koble HDD-stasjoner til et hvilket som helst operativsystem. dvs. mens du kobler til HDD-stasjoner, oppdager den flere fysiske stasjoner og og bare ved hjelp av operativsystemet, ved hjelp av programvare, HDD-stasjoner er kombinert til én matrise. Selve operativsystemet vil ikke være plassert på selve "RAID-arrayet", siden det er installert før arrayet opprettes.

"Hva er den til?"- du har et spørsmål! Svaret er enkelt: for å øke hastigheten på lesing og skriving av data eller for å forbedre sikkerhet og feiltoleranse.
La oss ta en titt på hvordan en "RAID-array" øker ytelsen og sikkerheten for dataene dine?" - for å svare på dette spørsmålet vil vi se på de forskjellige typene "RAID-arrays", hvordan de dannes og hva som kommer ut av det.

Tenk på "RAID-0":

Mer enn én HDD er kombinert til én ved hjelp av seriell tilkobling, hvoretter volumene summeres d.v.s. - hvis vi tar flere HDDer, hver med en kapasitet på "500Gb" og lager "RAID-0" fra dem, vil operativsystemet behandle de installerte HDDene som én, oppsummere dem, hvorfra vi får en HDD med en kapasitet på 1000 Gb (1 Tb) . Etter at diskene er slått sammen til én matrise, vil lese- og skrivehastigheten til stasjonen være dobbelt så høy som for diskene separat.

Eksempel- en database som ligger på to fysiske HDDer, hvorav den ene brukeren kun vil lese data, mens den andre brukeren vil skrive data til en annen HDD, og ​​de vil gjøre alt dette samtidig. Men hvis databaseplasseringen bare er på én disk, vil harddisken selv lese eller skrive fullstendig forskjellige brukere vil kjøre sekvensielt til programvaren. "RAID-0"-arrayet vil gi muligheten til å lese og skrive parallelt. Når det gjelder hastighet, kan vi konkludere - hvor mange HDD-disker er det i RAID-0-arrayet ditt, multipliser Ito-tallet med eksisterende hastighet(med den hastigheten vil RAID-0 fungere raskere for deg) - hele avhengigheten til matrisen er proporsjonal - HDD-hastighet krav øker N ganger, hvor N = antall installerte HDD-er i arrayet.

RAID-0-arrayet har bare én ulempe, dette minuset dekker alt, til og med fordelene ved bruken - det er ingen feiltoleranse i RAID-0-arrayet. Problemet er at hvis en av de fysiske harddiskene som er installert i arrayet mislykkes, dør hele arrayen.
Det er en gammel vits om dette: "Hva betyr "0" i en RAID-0? - mengden informasjon som gjenopprettes etter at arrayen dør!" (men ikke gøy i det hele tatt hvis det er noe veldig viktig).

Deretter vurderer "RAID-1"-arrayen:

Flere eller flere HDD-stasjoner kombineres til én ved å installere i en spesialisert matrise, dvs. hvis vi tar flere HDD-disker med en kapasitet på 500 GB og lager en RAID-1-array av dem, operativsystemet vil behandle det som en enkelt 500 GB-array.
Lese- og skrivehastigheten til "RAID-1"-matrisen vil være nøyaktig den samme som for en enkelt HDD, fordi lesing og skriving vil bli utført umiddelbart på begge harddiskene samtidig.
RAID-1-arrayet vil ikke øke ytelseshastigheten, men du er utstyrt med feiltoleranse, hvis en av HDD-diskene svikter, vil den andre HDD-disken ha en fullstendig sikkerhetskopi (sikkerhetskopi) av informasjon. I tilfelle sletting av data fra arrayet med hensikt, skjer slettingen fra begge diskene samtidig!

Deretter vurderer arrayet "RAID-5":

Mest av trygge alternativer RAID-5. Fylling av arrayet med informasjon beregnes i henhold til formelen "(N - 1) * DiskSize", der N er antall HDDer i arrayet, og forkortelsen "DiskSize" er volumet til hver installert HDD, dvs. når vi lager en matrise av "RAID-5"-versjonen fra 3 HDD-disker, som hver har en kapasitet på 500 GB, vil vi få en matrise med en minnekapasitet på 1000 Gb 1 terabyte.

Essensen av RAID-5-arrayet er som følger - flere harddisker er kombinert til "RAID-0", og den tredje harddisken (som ikke tas i betraktning) vil bli lagret, la oss kalle det "sjekksum" - dette er informasjon beregnet på å gjenopprette en av diskene i arrayet , i tilfelle hans død. RAID-5-matrisen har en litt lavere skrivehastighet, siden det er en liten mengde tid brukt på å beregne og skrive det mottatte beløpet til ekstra disk, og lesehastigheten forblir den samme som i "RAID-0"-matrisen.
Hvis det skjer at en av dine RAID-5-harddisker svikter, vil lese- og skrivehastigheten umiddelbart falle kraftig, siden alle pågående operasjoner er ledsaget av ytterligere manipulerende handlinger.

Faktisk blir RAID-5 til RAID-0, og hvis du ikke tar deg av gjenopprettingen av RAID-arrayet i tide, er det en betydelig risiko for å miste data fullstendig.
Parallelt med "RAID-5"-arrayet er det mulig å bruke en "Spare-disk" - en reservedisk. Under stabil drift av RAID-arrayet brukes ikke reservedisken og er i hvilemodus. Men i tilfelle en kritisk situasjon, gjenopprette fra sikkerhetskopi"RAID array" starter kl automatisk modus- informasjon fra den skadede harddisken vil bli gjenopprettet til reserveharddisken ved hjelp av kontrollsummer, som er plassert på en separat harddisk.
"RAID-5"-arrayen er vanligvis opprettet fra minst tre HDD-er og vil hjelpe til med å lagre dataene dine kun fra enkeltfeil som har oppstått. Med samtidig opptreden av forskjellige feil på forskjellige harddisker, vil ikke RAID-5-arrayet lagre.

Deretter "RAID-6"-arrayen:

Den har forbedrede muligheter sammenlignet med "RAID-5"-arrayen. Generelt er essensen av arbeidet det samme som med RAID-5-arrayet, bare kontrollsumberegningen vil ikke finne sted på en HDD-disk, men på to HDD-disker, og alle kontrollsum-tellingene er fullført forskjellige algoritmer, som bidrar til en betydelig økning i feiltoleransen for hele "RAID-arrayen" som helhet. RAID-6-arrayet er hovedsakelig satt sammen fra 4 harddisker. Formelen som brukes til å beregne størrelsen på array-minnet er som følger -- (N - 2) * DiskSize, der N er antall HDDer installert i arrayet, og "DiskSize" er minnestørrelsen til hver HDD, dvs. når du oppretter en "RAID-6"-gruppe med fem HDD-disker med en nominell verdi på 500 GB, vil totalen være en matrise på 1500 Gb (1,5 Tb-terabyte) i størrelse.
Hastigheten til "RAID-6"-matrisen under skriving vil være lavere enn for "RAID-5"-matrisen med omtrent 10-15 %, nedgangen i hastighet skyldes den ekstra tiden brukt på beregningen med registrering av sjekksummer.

Array "RAID-10":

Det blir noen ganger referert til som "RAID 0+1" eller "RAID 1+0", som er en kombinasjon av "RAID-0 og RAID-1". Gitt matrise vanligvis opprettes minimum fire HDD-disker: på den første partisjonen "RAID-0" og på den andre "RAID-0" for å øke hastigheten på lesing og skriving, vil de være plassert i speilet til hverandre. array "RAID-1" - dette er nødvendig for å forbedre motstandskraften. RAID-10-arrayet var i stand til å kombinere fordelene med de to første alternativene - som fulgte hastigheten og feiltoleransen.

"RAID-50"-arrayen er en analog av "RAID-10", som er en symbiose av "RAID-0 og RAID-5" - faktisk er den satt sammen som en "RAID-5"-array, bare de bestanddelene som er inkludert i det vil ikke fysisk HDD disker, og den vil bestå av arrays av "RAID-0"-planen. Dermed vil RAID-50-arrayet gi deg bemerkelsesverdig lese-skriveytelse og bidra til robustheten og påliteligheten til RAID-5.

Deretter "RAID-60"-arrayen:

Det samme prinsippet: faktisk er dette "RAID-6", satt sammen fra flere "RAID-0"-arrayer.
Det finnes andre kombinasjoner av arrays, for eksempel - "RAID 5+1 / RAID 6+1" - faktisk ligner de på "RAID-50 / RAID-60" med den forskjellen at basen til array-elementene deres ikke er "RAID-0" som de andre, og arrayspeiler "RAID-1".

Forstå kombinerte RAID-arrayer:

Faktisk matriser som "RAID-10" / "RAID-50" / "RAID-60" og "RAID X + 1"- disse er direkte arvinger av grunnleggende arrays som - "RAID-0" / RAID-1 / RAID-5 og RAID-6 - de brukes hovedsakelig til å øke enten lese- eller skrivehastighet eller for å øke feiltoleransen, ved å bruke standardfunksjonaliteten til grunnleggende , standard typer RAID-arrayer.

Hvis vi vurderer fra et praktisk synspunkt og diskuterer bruken av noen "RAID-arrays" i livet, så er alt logisk ganske enkelt:

1) RAID-0-array i sin rene form brukes ikke (i det hele tatt!);
2) "RAID-1" arrayen brukes hovedsakelig der lese- eller skrivehastighet ikke er spesielt viktig, men det kreves feiltoleranse i større grad - for eksempel: det er veldig bra å installere ulike operativsystemer på RAID-1 array. I dette tilfellet får ingen tilgang til harddiskene bortsett fra operativsystemet, hastigheten på selve harddiskene er tilstrekkelig for drift, feiltoleranse er sikret;
3) RAID-5 vi installerer det der hastighet med feiltoleranse er nødvendig, men det er ingen måte å kjøpe flere HDD-disker eller hvis det er behov for å gjenopprette matriser hvis det oppstår skade, samtidig som vi sikrer at driften av selve matrisen ikke stopper - i dette tilfellet , Reservedisker (reserve) vil hjelpe.
4) Typisk bruk av en RAID-5-matrise:
I datalager eller som de også kalles NAS-server;
5) "RAID-6"-array:
Den brukes der det er en trussel om at flere HDD-stasjoner i arrayet kan svikte samtidig. I praksis er det praktisk talt ikke noe slikt, om ikke annet enn blant paranoider;
6) "RAID-10"-array:
Brukes der fart er nødvendig raskt arbeid og for å være trygg. Dessuten er hovedretningen i bruken av RAID-10-arrayen databaseservere og filservere.

Det er i grunnen alt jeg ønsket å finne ut hva som er hva og hvorfor!

Alle moderne hovedkort er utstyrt med en integrert RAID-kontroller, og toppmodeller de har til og med flere integrerte RAID-kontrollere. Hvor mye integrerte RAID-kontrollere etterspørres av hjemmebrukere er et eget spørsmål. I alle fall gir et moderne hovedkort brukeren muligheten til å lage en RAID-array fra flere disker. Imidlertid vet ikke alle hjemmebrukere hvordan man lager en RAID-array, hvilket array-nivå de skal velge, og har generelt en dårlig ide om fordeler og ulemper ved å bruke RAID-arrayer.
I denne artikkelen gir vi en rask guide for å lage RAID-arrayer på hjemme-PCer og spesifikt eksempel La oss demonstrere hvordan du uavhengig kan teste ytelsen til en RAID-array.

skapelseshistorie

Begrepet "RAID-array" dukket opp første gang i 1987, da amerikanske forskere Patterson, Gibson og Katz fra University of California, Berkeley, i sin artikkel "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID") beskrev hvordan du på denne måten kan kombinere flere billige harddisker til en enkelt logisk enhet på en slik måte at resultatet er økt systemkapasitet og hastighet, og feil individuelle disker førte ikke til svikt i hele systemet.

Mer enn 20 år har gått siden publiseringen av denne artikkelen, men teknologien for å bygge RAID-matriser har ikke mistet sin relevans i dag. Det eneste som har endret seg siden den gang er dekodingen av akronymet RAID. Faktum er at RAID-arrayer i utgangspunktet ikke ble bygget på billige disker i det hele tatt, så ordet Inexpensive (billig) ble endret til Independent (uavhengig), som var mer sant.

Driftsprinsipp

Så, RAID er en redundant rekke uavhengige disker (Redundant Arrays of Independent Discs), som er betrodd oppgaven med å gi feiltoleranse og forbedre ytelsen. Feiltoleranse oppnås gjennom redundans. Det vil si at deler av diskplasskapasiteten tildeles til tjenesteformål, og blir utilgjengelig for brukeren.

Forbedring av ytelsen til diskundersystemet er gitt samtidig arbeid flere disker, og i denne forstand, jo flere disker i arrayet (opp til en viss grense), jo bedre.

Stasjoner i en matrise kan deles med enten parallell eller uavhengig tilgang. Ved parallell tilgang er diskplass delt inn i blokker (striper) for dataopptak. På samme måte er informasjon som skal skrives til disk delt inn i de samme blokkene. Ved skriving skrives individuelle blokker til forskjellige disker, og flere blokker skrives til forskjellige disker samtidig, noe som fører til økt ytelse i skriveoperasjoner. Nødvendig informasjon leses også i separate blokker samtidig fra flere disker, noe som også bidrar til ytelsesvekst proporsjonalt med antall disker i arrayet.

Det skal bemerkes at den parallelle tilgangsmodellen implementeres bare under forutsetning av at størrelsen på dataskriveforespørselen er større enn størrelsen på selve blokken. Ellers er det praktisk talt umulig å skrive flere blokker parallelt. Se for deg en situasjon der størrelsen på en enkelt blokk er 8 KB, og størrelsen på en dataskriveforespørsel er 64 KB. I dette tilfellet kuttes kildeinformasjonen i åtte blokker på 8 KB hver. Hvis det er en rekke med fire disker, kan fire blokker, eller 32 KB, skrives samtidig om gangen. I dette eksemplet vil åpenbart skrivehastigheten og lesehastigheten være fire ganger høyere enn når du bruker en enkelt disk. Dette gjelder bare for en ideell situasjon, men forespørselsstørrelsen er ikke alltid et multiplum av blokkstørrelsen og antall disker i matrisen.

Hvis størrelsen på dataene som skal skrives mindre størrelse blokkere, så implementeres en fundamentalt annen modell - uavhengig tilgang. Dessuten kan denne modellen også brukes når størrelsen på dataene som skal skrives er større enn størrelsen på en blokk. Med uavhengig tilgang blir alle data fra en bestemt forespørsel skrevet til en separat disk, det vil si at situasjonen er identisk med å jobbe med en enkelt disk. Fordelen med den uavhengige tilgangsmodellen er at hvis flere skrive- (lese) forespørsler kommer samtidig, vil de alle bli utført på separate disker uavhengig av hverandre. Denne situasjonen er typisk for for eksempel servere.

I samsvar med ulike typer tilgang finnes det ulike typer RAID-arrayer, som vanligvis er preget av RAID-nivåer. I tillegg til typen tilgang, varierer RAID-nivåene i måten redundant informasjon plasseres og dannes på. Redundant informasjon kan enten plasseres på en dedikert disk eller distribueres på alle disker. Det er mange måter å generere denne informasjonen på. Den enkleste av disse er full duplisering (100 prosent redundans), eller speiling. I tillegg brukes feilrettingskoder, samt paritetsberegning.

RAID-nivåer

For tiden er det flere RAID-nivåer som kan betraktes som standardiserte, de er RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 og RAID 6.

Søk også ulike kombinasjoner RAID-nivåer, som lar deg kombinere fordelene deres. Dette er vanligvis en kombinasjon av et slags feiltolerant lag og et nullnivå som brukes for å forbedre ytelsen (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).

Merk at alle moderne RAID-kontrollere støtter JBOD-funksjonen (Just a Bench Of Disks), som ikke er ment for å lage arrays - den gir muligheten til å koble individuelle disker til RAID-kontrolleren.

Det bør bemerkes at RAID-kontrollerne integrert på hovedkort for hjemme-PCer ikke støtter alle RAID-nivåer. RAID-kontrollere med to porter støtter kun nivå 0 og 1, mens RAID-kontrollere med stort nummer porter (for eksempel en 6-ports RAID-kontroller integrert i den sørlige broen til ICH9R / ICH10R-brikkesettet) - også nivå 10 og 5.

I tillegg, hvis vi snakker om hovedkort basert på Intel-brikkesett, implementerer de også Intel Matrix RAID-funksjonen, som lar deg lage RAID-matriser på flere nivåer på flere harddisker samtidig, og tildeler en del av diskplassen for hver av dem.

RAID 0

RAID-nivå 0 er strengt tatt ikke en redundant matrise og gir følgelig ikke datalagringssikkerhet. Likevel gitt nivå brukes aktivt i tilfeller der det er nødvendig å sikre høy ytelse av diskundersystemet. Når du oppretter en RAID-nivå 0-matrise, deles informasjon inn i blokker (noen ganger kalles disse blokkene striper), som skrives til separate disker, det vil si at det opprettes et system med parallell tilgang (hvis, selvfølgelig, blokkstørrelsen tillater det ). Ved å tillate samtidig I/O fra flere stasjoner, gir RAID 0 maksimal dataoverføringshastighet og maksimal effektivitet bruk av diskplass, siden det ikke kreves plass for å lagre kontrollsummer. Implementeringen av dette nivået er veldig enkelt. RAID 0 brukes hovedsakelig i områder hvor det kreves rask overføring av store datamengder.

RAID 1 (speilet disk)

RAID nivå 1 er en to-diskarray med 100 prosent redundans. Det vil si at dataene ganske enkelt er fullstendig duplisert (speilet), på grunn av dette oppnås et veldig høyt nivå av pålitelighet (så vel som kostnad). Merk at lag 1-implementering ikke krever forhåndspartisjonering av disker og data i blokker. I det enkleste tilfellet inneholder to stasjoner samme informasjon og er én logisk stasjon. Når en disk feiler, utfører en annen sine funksjoner (som er helt gjennomsiktig for brukeren). Matrisegjenoppretting pågår enkel kopiering. I tillegg dobler dette nivået hastigheten på lesing av informasjon, siden denne operasjonen kan utføres samtidig fra to disker. En slik ordning for lagring av informasjon brukes hovedsakelig i tilfeller der prisen på datasikkerhet er mye høyere enn kostnadene ved å implementere et lagringssystem.

RAID 5

RAID 5 er en feiltolerant diskarray med distribuert kontrollsumlagring. Ved skriving deles datastrømmen inn i blokker (striper) på bytenivå og skrives samtidig til alle disker i matrisen i syklisk rekkefølge.

Anta at matrisen inneholder n disker og stripestørrelsen d. For hver del av n–1 stripes kontrollsum beregnes s.

Stripe d1 tatt opp på den første platen, stripe d2- på den andre og så videre opp til stripen d n–1, som er skrevet til ( n–1) disken. Neste på n disk skrive sjekksum p n, og prosessen gjentas syklisk fra den første disken som stripen er skrevet på d n.

Opptaksprosess (n–1) striper og deres kontrollsum produseres samtidig for alle n disker.

For å beregne kontrollsummen brukes en bitvis XOR-operasjon på datablokkene som skrives. Ja, hvis det er det n harddisk, d- datablokk (stripe), så beregnes kontrollsummen ved hjelp av følgende formel:

p n = d 1 d2 ... d 1–1.

I tilfelle feil på en disk kan dataene på den gjenopprettes fra kontrolldataene og fra dataene som er igjen på friske disker.

Som en illustrasjon kan du vurdere blokker med fire biter. Anta at det bare er fem disker for lagring av data og skriving av sjekksummer. Hvis det er en sekvens av biter 1101 0011 1100 1011, delt inn i blokker på fire biter, må følgende bitvise operasjon utføres for å beregne kontrollsummen:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

Dermed er kontrollsummen skrevet til disk 5 1001.

Hvis en av diskene, for eksempel den fjerde, feiler, er blokken d4= 1100 vil være uleselig. Imidlertid kan verdien enkelt gjenopprettes fra kontrollsummen og fra verdiene til de gjenværende blokkene ved å bruke samme XOR-operasjon:

d4 = d1 d2d4s 5.

I vårt eksempel får vi:

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

Når det gjelder RAID 5, har alle stasjoner i arrayet samme størrelse Den totale kapasiteten til diskundersystemet som er tilgjengelig for skriving blir imidlertid mindre med nøyaktig én disk. For eksempel, hvis fem disker er 100 GB, er den faktiske størrelsen på matrisen 400 GB fordi 100 GB er tildelt for paritetsinformasjon.

RAID 5 kan bygges på tre eller flere harddisker. Etter hvert som antall harddisker i en matrise øker, reduseres redundansen.

RAID 5 har en uavhengig tilgangsarkitektur som gjør at flere lesinger eller skrivinger kan utføres samtidig.

RAID 10

RAID 10 er en kombinasjon av nivå 0 og 1. Minimumskravet for dette nivået er fire stasjoner. I en RAID 10-matrise med fire stasjoner kombineres de i par til nivå 0-arrayer, og begge disse arrayene kombineres som logiske stasjoner til en nivå 1-array. En annen tilnærming er også mulig: til å begynne med blir diskene kombinert til speilmatriser nivå 1, og deretter de logiske stasjonene basert på disse matrisene til en nivå 0-matrise.

Intel Matrix RAID

De vurderte RAID-arrayene på nivå 5 og 1 brukes sjelden hjemme, noe som først og fremst skyldes de høye kostnadene for slike løsninger. Oftest for hjemme-PCer er det et nivå 0-array på to disker som brukes. Som vi allerede har bemerket, gir ikke RAID-nivå 0 lagringssikkerhet, og derfor sluttbrukere står overfor valget om å bygge en rask, men upålitelig RAID 0-matrise, eller, en dobling av kostnaden for diskplass, en RAID 1-matrise som gir lagringssikkerhet, men som ikke gir en betydelig ytelsesgevinst.

For å løse dette vanskelige problemet har Intel utviklet Intel Matrix Storage Technology, som kombinerer fordelene med Tier 0 og Tier 1-arrayer på kun to fysiske stasjoner. Og for å understreke at denne saken det handler ikke bare om en RAID-array, men om en array som kombinerer både fysiske og logiske disker, i teknologiens navn brukes ordet "matrise" i stedet for ordet "array".

Så, hva er en to-disk RAID-matrise basert på Intel Matrix Storage Technology? Grunntanken er at dersom et system har flere harddisker og et hovedkort med et Intel-brikkesett som støtter Intel Matrix Storage Technology, er det mulig å dele opp diskplassen i flere deler, som hver vil fungere som en egen RAID-array.

Tenk på et enkelt eksempel på en RAID-array med to 120 GB disker. Enhver av diskene kan deles inn i to logiske disker, for eksempel 40 og 80 GB hver. Deretter kan to logiske stasjoner av samme størrelse (for eksempel 40 GB hver) kombineres til en RAID nivå 1-matrise, og de resterende logiske stasjonene til en RAID-nivå 0-matrise.

I prinsippet, ved å bruke to fysiske disker, er det også mulig å lage bare én eller to nivå 0 RAID-matriser, men det er umulig å oppnå bare nivå 1-matriser. Det vil si at hvis systemet bare har to disker, lar Intel Matrix Storage-teknologien deg lage følgende typer RAID-matriser:

• en nivå 0 matrise;
• to matriser på nivå 0;
• nivå 0 matrise og nivå 1 matrise.

Hvis tre harddisker er installert i systemet, kan følgende typer RAID-matriser opprettes:

• en nivå 0 matrise;
• en nivå 5 matrise;
• to matriser på nivå 0;
• to nivå 5 matriser;
• nivå 0 matrise og nivå 5 matrise.

Hvis fire harddisker er installert i systemet, er det i tillegg mulig å lage en RAID-matrise på nivå 10, samt kombinasjoner av nivå 10 og nivå 0 eller 5.

Fra teori til praksis

Hvis vi snakker om hjemmedatamaskiner, så er de mest populære og populære RAID-arrays på nivå 0 og 1. Bruken av RAID-arrays på tre eller flere disker på hjemme-PCer er snarere et unntak fra regelen. Dette skyldes det faktum at kostnadene for RAID-matriser på den ene siden øker proporsjonalt med antall disker som er involvert i den, og på den andre siden, for hjemmedatamaskiner, er kapasiteten til diskmatrisen av største betydning. , og ikke ytelsen og påliteligheten.

Derfor vil vi i det følgende vurdere RAID-arrayer på nivå 0 og 1 basert på kun to disker. Hensikten med vår studie vil være å sammenligne ytelsen og funksjonaliteten til RAID 0 og 1-arrayer basert på flere integrerte RAID-kontrollere, samt å studere avhengigheten av hastighetsegenskapene til en RAID-array av stripestørrelsen.

Faktum er at selv om teoretisk, når du bruker en RAID 0-matrise, bør lese- og skrivehastigheten dobles, i praksis er økningen i hastighetskarakteristikk mye mindre beskjeden og er forskjellig for forskjellige RAID-kontrollere. Det samme gjelder for en RAID nivå 1-array: til tross for at lesehastigheten i teorien burde dobles, er ikke alt i praksis så jevnt.

For vår komparativ testing For RAID-kontrollerne brukte vi et Gigabyte GA-EX58A-UD7 hovedkort. Dette kortet er basert på Intel X58 Express-brikkesettet med ICH10R southbridge, som har en integrert seks-ports SATA II RAID-kontroller som støtter RAID-nivåene 0, 1, 10 og 5 med Intel Matrix RAID-funksjonen. I tillegg er GIGABYTE SATA2 RAID-kontrolleren integrert på Gigabyte GA-EX58A-UD7-kortet, basert på hvilke to SATA-port II med muligheten til å organisere RAID-arrays på nivå 0, 1 og JBOD.

GA-EX58A-UD7-kortet integrerer også Marvell 9128 SATA III-kontrolleren, basert på hvilken to SATA III-porter er implementert med muligheten til å organisere RAID-arrays på nivåene 0, 1 og JBOD.

Dermed har Gigabyte GA-EX58A-UD7-kortet tre separate RAID-kontrollere, på grunnlag av hvilke du kan lage RAID-arrayer på nivå 0 og 1 og sammenligne dem med hverandre. Husk at SATA III-standarden er bakoverkompatibel med SATA II-standarden, så basert på Marvell 9128-kontrolleren som støtter stasjoner med SATA grensesnitt III, kan du også lage RAID-arrayer ved å bruke SATA II-stasjoner.

Teststativet hadde følgende konfigurasjon:

• prosessor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
• hovedkort - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
• BIOS-versjon- F2a;
• harddisker - to disc western Digital WD1002FBYS, en Western Digital WD3200AAKS;
• integrerte RAID-kontrollere:
• ICH10R,
• GIGABYTE SATA2,
• Marvell 9128;
• minne - DDR3-1066;
• minnestørrelse - 3 GB (tre moduler på 1024 MB hver);
• minnedriftsmodus - DDR3-1333, tre-kanals driftsmodus;
• skjermkort - Gigabyte GeForce GTS295;
• strømforsyning - Tagan 1300W.

Testingen ble utført under operativsystemet Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit). operativsystem ble installert på en Western Digital WD3200AAKS-stasjon, som var koblet til SATA II-kontrollerporten integrert i ICH10R sørbroen. RAID-arrayet ble satt sammen på to WD1002FBYS-disker med SATA II-grensesnitt.

For å måle hastighetskarakteristikkene til de opprettede RAID-arrayene brukte vi IOmeter-verktøyet, som er en industristandard for måling av ytelse. disksystemer.

IOmeter-verktøy

Siden vi tenkte på denne artikkelen som en slags brukerveiledning for å lage og teste RAID-matriser, ville det være logisk å starte med en beskrivelse av IOmeter (Input / Output meter)-verktøyet, som, som vi allerede har nevnt, er en slags industristandard for måling av ytelsen til disksystemer. Dette verktøyet er gratis og kan lastes ned fra http://www.iometer.org.

IOmeter-verktøyet er syntetisk deig og lar deg jobbe med ikke-logisk partisjonerte harddisk, takket være hvilken du kan teste disker uavhengig av filstrukturen og redusere påvirkningen fra operativsystemet til null.

Ved testing er det mulig å lage spesifikk modell tilgang, eller "mønster", som lar deg spesifisere utførelsen harddisk spesifikke operasjoner. Ved opprettelse av en spesifikk tilgangsmodell er det tillatt å endre følgende parametere:

• størrelsen på dataoverføringsforespørselen;
• tilfeldig/sekvensiell fordeling (i %);
• distribusjon av lese-/skriveoperasjoner (i %);
• antall individuelle I/O-operasjoner som kjører parallelt.

IOmeter-verktøyet krever ikke installasjon på en datamaskin og består av to deler: selve IOmeter og Dynamo.

IOmeter er en kontrolldel av programmet med en bruker GUI, som tillater å produsere alle nødvendige innstillinger. Dynamo er en lastgenerator som ikke har et grensesnitt. Hver gang du kjører IOmeter.exe, startes Dynamo.exe-lastgeneratoren også automatisk.

For å begynne å jobbe med IOmeter-programmet, kjør bare IOmeter.exe-filen. Dette åpner hovedvinduet til IOmeter-programmet (fig. 1).

Ris. 1. Hovedvinduet til IOmeter-programmet

Det skal bemerkes at IOmeter-verktøyet lar deg teste ikke bare lokale disksystemer (DAS), men også nettverksstasjoner(NAS). For eksempel kan den brukes til å teste ytelsen til serverdiskundersystemet (filserver) ved å bruke flere nettverksklienter. Derfor refererer noen av fanene og verktøyene i IOmeter-verktøyvinduet spesifikt til nettverksinnstillinger programmer. Det er klart at når vi tester disker og RAID-arrayer, vil vi ikke trenge disse funksjonene i programmet, og derfor vil vi ikke forklare formålet med alle fanene og verktøyene.

Så når du starter IOmeter-programmet, vil trestrukturen til alle kjørende lastgeneratorer (Dynamo-forekomster) vises på venstre side av hovedvinduet (i Topology-vinduet). Hver kjørende Dynamo load generator-forekomst kalles en manager. I tillegg er IOmeter-programmet flertrådet og hver enkelt tråd i en Dynamo-belastningsgeneratorforekomst kalles en Worker. Antall løpende arbeidere tilsvarer alltid antallet logiske kjerner prosessor.

I vårt eksempel er det bare én datamaskin med firekjerners prosessor støttende hyper-threading-teknologi, så bare én leder (én forekomst av Dynamo) og åtte (etter antall logiske prosessorkjerner) arbeidere lanseres.

For å teste disker i dette vinduet er det faktisk ikke nødvendig å endre eller legge til noe.

Hvis du markerer datamaskinnavnet i trestrukturen for å kjøre forekomster av Dynamo med musen, så i vinduet mål fanen diskmål alle disker, diskarrayer og andre stasjoner (inkludert nettverksstasjoner) installert på datamaskinen vil vises. Dette er stasjonene som IOmeter-programmet kan arbeide med. Medier kan merkes i gult eller blått. i gult logiske partisjoner av media er merket, og blå - fysiske enheter uten logiske partisjoner opprettet på dem. Den logiske partisjonen kan være krysset ut eller ikke. Faktum er at for at programmet skal fungere med en logisk partisjon, må det først forberedes ved å lage en spesiell fil på den, lik størrelse med kapasiteten til hele den logiske partisjonen. Hvis den logiske partisjonen er krysset ut, betyr dette at partisjonen ennå ikke er klargjort for testing (den vil bli klargjort automatisk ved første testfase), men hvis partisjonen ikke er krysset ut, betyr dette at en fil har allerede blitt opprettet på den logiske partisjonen, helt klar for testing .

Merk at til tross for den støttede muligheten til å jobbe med logiske partisjoner, er det optimalt å teste disker som ikke er partisjonert i logiske partisjoner. Du kan slette en logisk partisjon av en disk veldig enkelt - gjennom snap-in Diskbehandling . For å få tilgang til den, høyreklikk bare på ikonet. datamaskin på skrivebordet og i menyen som åpnes, velg elementet Få til. I det åpne vinduet datamaskinadministrasjon på venstre side, velg Oppbevaring, og i den - Diskbehandling. Etter det, på høyre side av vinduet datamaskinadministrasjon alle tilkoblede stasjoner vises. Ved å høyreklikke på ønsket disk og velge fra menyen som vises Slett volum..., kan du slette den logiske partisjonen på fysisk disk. Husk at når du sletter en logisk partisjon fra en disk, slettes all informasjon på den uten mulighet for gjenoppretting.

Generelt, ved å bruke IOmeter-verktøyet, kan du bare teste tomme disker eller diskarrayer. Det vil si at du ikke kan teste disken eller diskarrayen som operativsystemet er installert på.

Så tilbake til beskrivelsen av IOmeter-verktøyet. I vinduet mål fanen diskmål du må velge disken (eller diskarrayen) som skal testes. Deretter må du åpne fanen Tilgangsspesifikasjoner(Fig. 2), hvor det vil være mulig å bestemme testscenarioet.

Ris. 2. Gå til kategorien Spesifikasjoner i IOmeter-verktøyet

I vinduet Globale tilgangsspesifikasjoner det er en liste over forhåndsdefinerte testskript som kan tilordnes nedlastingsbehandleren. Vi trenger imidlertid ikke disse skriptene, så alle kan velges og slettes (det er en knapp for dette). Slett). Etter det klikker du på knappen Ny for å lage et nytt testskript. I det åpne vinduet Rediger tilgangsspesifikasjon du kan definere et disk- eller RAID-oppstartsscenario.

Anta at vi ønsker å finne ut avhengigheten av hastigheten til sekvensiell (lineær) lesing og skriving av størrelsen på forespørselsblokken for dataoverføring. For å gjøre dette, må vi danne en sekvens med oppstartsskript i modusen sekvensiell lesing på ulike størrelser blokk, og deretter en sekvens av skript for å starte opp i sekvensiell skrivemodus i forskjellige blokkstørrelser. Vanligvis velges blokkstørrelser som en serie, hvor hvert medlem er to ganger det forrige, og det første medlemmet av denne serien er 512 byte. Det vil si at blokkstørrelsene er som følger: 512 byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Det gir ingen mening å gjøre blokkstørrelsen større enn 1 MB for sekvensielle operasjoner, siden med slike store størrelser datablokk, hastigheten på sekvensielle operasjoner endres ikke.

Så la oss lage et sekvensielt leselastningsskript for en blokk på 512 byte.

I felt Navn vindu Rediger tilgangsspesifikasjon skriv inn navnet på nedlastingsskriptet. For eksempel Sequential_Read_512. Lenger inn i feltet Størrelse på overføringsforespørsel sett datablokkstørrelsen til 512 byte. Skyveknapp Prosent tilfeldig/sekvensiell distribusjon(prosentforhold mellom sekvensielle og selektive operasjoner) vi skifter helt til venstre slik at alle operasjonene våre kun er sekvensielle. Vel, glideren , som spesifiserer prosentandelen mellom lese- og skriveoperasjoner, skifter vi helt til høyre slik at alle operasjonene våre er skrivebeskyttede. Andre alternativer i vinduet Rediger tilgangsspesifikasjon ikke nødvendig å endre (fig. 3).

Ris. 3. Vinduet Rediger tilgangsspesifikasjon for å lage et sekvensielt leseinnlastingsskript
med en datablokkstørrelse på 512 byte

Klikk på knappen Ok, og det første skriptet vi opprettet vil vises i vinduet Globale tilgangsspesifikasjoner fanen Tilgangsspesifikasjoner IOmeter-verktøy.

På samme måte må du lage skript for resten av datablokkene, men for å gjøre arbeidet ditt enklere er det lettere å ikke lage et skript hver gang ved å klikke på knappen Ny, og etter å ha valgt det sist opprettede skriptet, trykk på knappen Rediger kopi(rediger kopi). Etter det åpnes vinduet igjen. Rediger tilgangsspesifikasjon med innstillingene til vårt sist genererte skript. I den vil det være nok å endre bare navnet og størrelsen på blokken. Etter å ha gjort en lignende prosedyre for alle andre blokkstørrelser, kan du begynne å generere skript for sekvensielt opptak, som gjøres på nøyaktig samme måte, bortsett fra at glidebryteren Prosent lese/skrive distribusjon, som spesifiserer prosentforholdet mellom lese- og skriveoperasjoner, må flyttes helt til venstre.

På samme måte kan du lage skript for selektiv skriving og lesing.

Etter at alle skriptene er klare, må de tilordnes oppstartsbehandleren, det vil si angi hvilke skript det vil fungere med Dynamo.

For å gjøre dette, sjekker vi igjen det i vinduet topologi datamaskinnavnet er uthevet (det vil si belastningsbehandleren på den lokale PC-en), og ikke en egen Worker. Dette sikrer at belastningsscenarier blir tildelt alle arbeidere samtidig. Neste i vinduet Globale tilgangsspesifikasjoner velg alle belastningsscenarioene vi opprettet og trykk på knappen Legg til. Alle valgte lastescenarier vil bli lagt til vinduet (Fig. 4).

Ris. 4. Tilordne de opprettede belastningsscenarioene til belastningsbehandleren

Etter det må du gå til fanen Testoppsett(Fig. 5), hvor du kan angi utførelsestiden for hvert skript vi opprettet. For dette, gruppen kjøretid angi utførelsestiden for lastescenariet. Det vil være nok å sette tiden lik 3 minutter.

Ris. 5. Innstilling av utførelsestiden for belastningsscenarioet

I tillegg i felten testbeskrivelse du må angi navnet på hele testen. I utgangspunktet, denne fanen har mange andre innstillinger, men for våre oppgaver er de ikke nødvendige.

Etter at alle nødvendige innstillinger er gjort, anbefales det å lagre den opprettede testen ved å klikke på knappen med bildet av en diskett på verktøylinjen. Testen lagres med filtypen *.icf. Deretter kan du bruke det opprettede innlastingsskriptet ved å kjøre ikke IOmeter.exe-filen, men den lagrede filen med filtypen *.icf.

Nå kan du gå direkte til testing ved å klikke på knappen med bildet av flagget. Du vil bli bedt om å navngi testresultatfilen og velge plasseringen. Testresultatene lagres i en CSV-fil, som deretter enkelt kan eksporteres til Excel og ved å sette et filter på første kolonne velges ønskede data med testresultatene.

Under testing kan mellomresultater observeres på fanen resultatvisning, og du kan bestemme hvilket belastningsscenario de tilhører på fanen Tilgangsspesifikasjoner. I vinduet Tildelt tilgangsspesifikasjon kjørende skript vises i grønt, fullførte skript i rødt, og skript som ennå ikke er utført i blått.

Så vi har dekket de grunnleggende teknikkene for å jobbe med IOmeter-verktøyet, som vil være nødvendig for å teste individuelle disker eller RAID-arrayer. Legg merke til at vi ikke har snakket om alle funksjonene til IOmeter-verktøyet, men en beskrivelse av alle funksjonene er utenfor rammen av denne artikkelen.

Opprette en RAID-array basert på GIGABYTE SATA2-kontrolleren

Så vi begynner å lage en RAID-array med to disker ved å bruke GIGABYTE SATA2 RAID-kontrolleren integrert på brettet. Selvfølgelig produserer ikke Gigabyte selv brikker, og derfor er en ommerket brikke fra et annet selskap skjult under GIGABYTE SATA2-brikken. Som du kan se fra INF-filen til driveren, vi snakker om kontrolleren i JMicron JMB36x-serien.

Tilgang til kontrollerinnstillingsmenyen er mulig på stadiet av systemoppstart, som du må trykke på tastekombinasjonen Ctrl + G når den tilsvarende inskripsjonen vises på skjermen. Naturligvis må du først i BIOS-innstillingene definere driftsmodusen til to SATA-porter relatert til GIGABYTE SATA2-kontrolleren som RAID (ellers vil tilgang til RAID-array-konfiguratormenyen være umulig).

Oppsettmenyen for GIGABYTE SATA2 RAID Controller er ganske enkel. Som vi allerede har bemerket, er kontrolleren dual-port og lar deg lage RAID-arrays på nivå 0 eller 1. Gjennom menyen for kontrollerinnstillinger kan du fjerne eller opprette en RAID-array. Når du oppretter en RAID-matrise, er det mulig å spesifisere navnet, velge matrisenivået (0 eller 1), angi stripestørrelsen for RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 eller 4K), og også bestemme størrelsen av matrisen.

Når en matrise er opprettet, er ingen endringer i den mulig. Det vil si at du ikke senere kan endre for den opprettede matrisen, for eksempel nivået eller stripestørrelsen. For å gjøre dette må du først slette matrisen (med tap av data), og deretter opprette den på nytt. Dette er faktisk ikke unikt for GIGABYTE SATA2-kontrolleren. Umuligheten av å endre parametrene til de opprettede RAID-arrayene er en funksjon for alle kontrollere, som følger av selve prinsippet om å implementere en RAID-array.

Når en GIGABYTE SATA2-kontrollerbasert array er opprettet, kan gjeldende informasjon om den sees ved hjelp av GIGABYTE RAID Configurer-verktøyet, som installeres automatisk med driveren.

Opprette en RAID-array basert på Marvell 9128-kontrolleren

Konfigurering av Marvell 9128 RAID-kontrolleren er bare mulig gjennom BIOS-innstillinger Gigabyte-kort GA-EX58A-UD7. Generelt må det sies at menyen til Marvell 9128-kontrollerkonfiguratoren er noe rå og kan villede uerfarne brukere. Imidlertid vil vi snakke om disse mindre feilene litt senere, men for nå vil vi vurdere de viktigste. funksjonalitet Marvell 9128 kontroller.

Så selv om denne kontrolleren støtter SATA III-stasjoner, er den også fullt kompatibel med SATA II-stasjoner.

Marvell 9128-kontrolleren lar deg lage en RAID-array med nivå 0 og 1 basert på to disker. For en nivå 0-matrise kan du spesifisere en stripestørrelse på 32 eller 64 KB, og du kan også angi navnet på matrisen. I tillegg er det et alternativ som Gigabyte Rounding, som trenger en forklaring. Til tross for navnet, i samsvar med navnet på produsenten, har Gigabyte Rounding-funksjonen ingenting med det å gjøre. Dessuten har det ingenting å gjøre med en RAID-nivå 0-matrise, selv om den kan defineres i kontrollerinnstillingene spesifikt for en matrise på dette nivået. Faktisk er dette den første av de manglene ved Marvell 9128-kontrollerkonfiguratoren som vi nevnte. Gigabyte-avrundingsfunksjonen er kun definert for RAID-nivå 1. Den lar deg bruke to stasjoner (for eksempel forskjellige produsenter eller forskjellige modeller) med litt forskjellige kapasiteter for å lage en RAID-nivå 1-array. Funksjonen Gigabyte Rounding setter bare forskjellen i størrelsene på to disker som brukes til å lage en RAID nivå 1-array. I Marvell 9128-kontrolleren lar Gigabyte Rounding-funksjonen deg sette forskjellen i diskstørrelser til 1 eller 10 GB.

En annen ulempe med Marvell 9128-kontrollerkonfiguratoren er at når du oppretter en RAID-nivå 1-array, har brukeren muligheten til å velge stripestørrelse (32 eller 64 KB). Konseptet med stripe er imidlertid ikke definert i det hele tatt for en RAID-nivå 1-array.

Opprette en RAID-array basert på kontrolleren integrert i ICH10R

RAID-kontrolleren integrert i ICH10R southbridge er den vanligste. Som allerede nevnt, har denne RAID-kontrolleren 6-porter og støtter ikke bare opprettelsen av RAID 0- og RAID 1-arrayer, men også RAID 5 og RAID 10.

Tilgang til menyen for kontrollerinnstillinger er mulig på oppstartsstadiet, som du må trykke på tastekombinasjonen Ctrl + I når den tilsvarende inskripsjonen vises på skjermen. Naturligvis må du først definere driftsmodusen til denne kontrolleren som RAID i BIOS-innstillingene (ellers vil tilgang til menyen til RAID-array-konfiguratoren være umulig).

Oppsettmenyen for RAID-kontrolleren er ganske enkel. Gjennom menyen for kontrollerinnstillinger kan du slette eller opprette en RAID-array. Når du oppretter en RAID-matrise, kan du angi navnet, velge matrisenivået (0, 1, 5 eller 10), angi stripestørrelsen for RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 eller 4K), og definere størrelsen på matrisen.

Sammenligning av RAID-ytelse

For å teste RAID-matriser ved å bruke IOmeter-verktøyet, laget vi scenarier for sekvensiell lesing, sekvensiell skriving, selektiv lesing og selektiv skrivebelastning. Størrelsene på datablokkene i hvert belastningsscenario var følgende sekvens: 512 byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.

På hver av RAID-kontrollerne ble det laget et RAID 0-array med alle tillatte stripestørrelser og et RAID 1-array. I tillegg, for å kunne evaluere ytelsesgevinsten ved å bruke en RAID-array, testet vi også en enkelt disk på hver av RAID-kontrollerne.

Så la oss gå til resultatene av testene våre.

GIGABYTE SATA2-kontroller

Først av alt, la oss se på resultatene av testing av RAID-arrays basert på GIGABYTE SATA2-kontrolleren (Figur 6-13). Generelt viste kontrolleren seg å være bokstavelig talt mystisk, og ytelsen var rett og slett skuffende.

Hvis du ser på hastighetsegenskapene til en enkelt disk (uten et RAID-array), så topphastighet sekvensiell lesing er 102 MB/s, og maksimal sekvensiell skrivehastighet er 107 MB/s.

Når du oppretter en RAID 0-matrise med en stripestørrelse på 128 KB, øker den maksimale sekvensielle lese- og skrivehastigheten til 125 MB/s, det vil si en økning på omtrent 22%.

Med en stripestørrelse på 64, 32 eller 16 KB er maksimal sekvensiell lesehastighet 130 MB/s, og maksimal sekvensiell skrivehastighet er 141 MB/s. Det vil si at med de angitte stripestørrelsene øker den maksimale sekvensielle lesehastigheten med 27 %, og den maksimale sekvensielle skrivehastigheten - med 31 %.

Faktisk er dette ikke nok for en nivå 0-array, og jeg vil gjerne at maksimalhastigheten for sekvensielle operasjoner skal være høyere.

Med en stripestørrelse på 8 KB forblir den maksimale hastigheten for sekvensielle operasjoner (lese og skrive) omtrent den samme som med en stripestørrelse på 64, 32 eller 16 KB, men det er åpenbare problemer med selektiv lesing. Når datablokkstørrelsen øker opp til 128 KB, øker den selektive lesehastigheten (som den burde være) proporsjonalt med datablokkstørrelsen. Men med en datablokkstørrelse på mer enn 128 KB, faller den selektive lesehastigheten til nesten null (til omtrent 0,1 MB/s).

Med en stripestørrelse på 4 KB synker ikke bare hastigheten på selektiv lesing med en blokkstørrelse på mer enn 128 KB, men også hastigheten på sekvensiell lesing med en blokkstørrelse på mer enn 16 KB.

Å bruke en RAID 1-array på en GIGABYTE SATA2-kontroller gjør liten forskjell (sammenlignet med en enkelt stasjon) i sekvensiell lesehastighet, men den maksimale sekvensielle skrivehastigheten faller til 75 MB/s. Husk at for en RAID 1-matrise bør lesehastigheten øke, og skrivehastigheten bør ikke reduseres sammenlignet med lese- og skrivehastigheten til en enkelt disk.

Basert på testresultatene til GIGABYTE SATA2-kontrolleren kan bare én konklusjon trekkes. Bruk gitt kontrollerå lage RAID 0- og RAID 1-arrayer gir bare mening hvis alle andre RAID-kontrollere (Marvell 9128, ICH10R) allerede er aktivert. Selv om det er ganske vanskelig å forestille seg en slik situasjon.

Kontroller Marvell 9128

Marvell 9128-kontrolleren viste mye raskere ytelse sammenlignet med GIGABYTE SATA2-kontrolleren (Figur 14-17). Faktisk vises forskjellene selv når kontrolleren fungerer med én disk. Mens GIGABYTE SATA2-kontrolleren har en maksimal sekvensiell lesehastighet på 102 MB/s og oppnås med en datablokkstørrelse på 128 KB, for Marvell 9128-kontrolleren er den maksimale sekvensielle lesehastigheten 107 MB/s og oppnås med en datablokk størrelse på 16 KB.

Når du oppretter en RAID 0-matrise med en stripestørrelse på 64 og 32 KB, øker den maksimale sekvensielle lesehastigheten til 211 MB/s, og sekvensiell skriving - opptil 185 MB/s. Det vil si at med de spesifiserte stripestørrelsene øker den maksimale sekvensielle lesehastigheten med 97 %, og den maksimale sekvensielle skrivehastigheten - med 73 %.

Betydelig forskjell i hastighetsindikatorer Det er ingen RAID 0-array med 32K og 64K stripestørrelser, men 32K stripe foretrekkes da sekvensiell ytelse vil være litt raskere med blokkstørrelse mindre enn 128K.

Når du oppretter en RAID 1-array på Marvell 9128-kontrolleren, er den maksimale sekvensielle operasjonshastigheten nesten uendret sammenlignet med en enkelt stasjon. Så hvis den maksimale sekvensielle operasjonshastigheten for en enkelt disk er 107 MB / s, er den for RAID 1 105 MB / s. Vær også oppmerksom på at for RAID 1 er den selektive lesehastigheten noe redusert.

Generelt bør det bemerkes at Marvell 9128-kontrolleren har gode hastighetsegenskaper og kan brukes både til å lage RAID-arrayer og til å koble enkeltdisker til den.

Kontroller ICH10R

RAID-kontrolleren innebygd i ICH10R viste seg å være den høyeste ytelsen vi noen gang har testet (Figur 18-25). Når den brukes med en enkelt stasjon (uten å lage et RAID-array), er ytelsen faktisk den samme som Marvell 9128-kontrolleren. Maksimal sekvensiell lese- og skrivehastighet er 107 MB og oppnås med en datablokkstørrelse på 16 KB.

RAID-array (Redundant Array of Independent Disks) - tilkobling av flere enheter for å forbedre ytelsen og/eller påliteligheten til datalagring, i oversettelse - en redundant rekke uavhengige disker.

I henhold til Moores lov øker dagens ytelse hvert år (nemlig antall transistorer på en brikke dobles hvert 2. år). Dette kan sees i nesten alle grener av maskinvareindustrien. Prosessorer øker antall kjerner og transistorer, mens de reduserer prosessen, øker RAM frekvensen og gjennomstrømning, SSD-minne forbedrer holdbarheten og lesehastigheten.

Men enkle harddisker (HDDer) har ikke utviklet seg mye de siste 10 årene. Hvordan var standard hastighet 7200 rpm, og slik forble det (ikke tatt i betraktning serverharddisker med omdreininger på 10 000 eller mer). Bærbare datamaskiner har fortsatt sakte 5400 rpm. For de fleste brukere, for å øke ytelsen til datamaskinen, vil det være mer praktisk å kjøpe en SDD, men prisen per 1 gigabyte av slike medier er mye høyere enn for en enkel HDD. "Hvordan øke ytelsen til stasjoner uten å miste mye penger og volum? Hvordan lagre dataene dine eller øke sikkerheten til dataene dine? Det er et svar på disse spørsmålene - en RAID-array.

Typer RAID-arrayer

For øyeblikket finnes det følgende typer RAID-arrayer:

RAID 0 eller "Striping"- en rekke med to eller flere stasjoner for å forbedre den generelle ytelsen. Volumet av raidet vil være totalt (HDD 1 + HDD 2 = Totalt volum), lese-/skrivehastigheten vil være høyere (på grunn av å dele opp posten i 2 enheter), men påliteligheten til informasjonssikkerhet lider. Hvis en av enhetene svikter, vil all informasjon i arrayet gå tapt.

RAID 1 eller "speil"– flere disker kopierer hverandre for å øke påliteligheten. Skrivehastigheten forblir på samme nivå, lesehastigheten øker, påliteligheten øker mange ganger (selv om en enhet svikter, vil den andre fungere), men kostnaden for 1 Gigabyte med informasjon dobles (hvis du lager en matrise med to hdds).

RAID 2 er en matrise bygget på driften av lagringsdisker og feilrettingsdisker. Beregningen av antall HDDer for lagring av informasjon utføres ved å bruke formelen "2^n-n-1", der n er antall korrigeringsharddisker. Denne typen brukes til i stort antall HDD, det minste akseptable antallet er 7, hvor 4 er for lagring av informasjon, og 3 er for lagring av feil. Fordelen med denne typen er økt ytelse sammenlignet med en enkelt disk.

RAID 3 - består av "n-1" disker, hvor n er en disk for lagring av paritetsblokker, resten er lagringsenheter. Informasjonen er delt inn i biter som er mindre enn størrelsen på sektoren (delt i byte), den egner seg godt for arbeid med store filer, hastigheten på lesing av små filer er svært lav. Den er preget av høy ytelse, men lav pålitelighet og smal spesialisering.

RAID 4 - ligner på type 3, men inndelingen er i blokker, ikke byte. Denne løsningen klarte å fikse den lave lesehastigheten til små filer, men skrivehastigheten forble lav.

RAID 5 og 6 - i stedet for en egen disk for feilkorrelasjon, som i tidligere versjoner, brukes blokker som er jevnt fordelt over alle enheter. I dette tilfellet øker hastigheten på lese-/skriveinformasjon på grunn av parallellisering av skriving. minus av denne typen er en langsiktig gjenoppretting av informasjon i tilfelle feil på en av diskene. Under gjenoppretting er det en veldig høy belastning på andre enheter, noe som reduserer påliteligheten og øker feilen på en annen enhet og tapet av alle data i arrayet. Type 6 forbedrer den generelle påliteligheten, men reduserer ytelsen.

Kombinerte typer RAID-arrayer:

RAID 01 (0+1) - To Raid 0-er slås sammen til Raid 1.

RAID 10 (1+0) – RAID 1-diskarrayer brukt i type 0-arkitektur. Det regnes som det mest pålitelige lagringsalternativet, som kombinerer høy pålitelighet og ytelse.

Du kan også lage en matrise fra SSD-stasjoner . I følge 3DNews-testing gir ikke en slik kombinasjon en betydelig økning. Det er bedre å kjøpe en stasjon med et mer effektivt PCI- eller eSATA-grensesnitt

Raid array: hvordan lage

Laget ved å koble til gjennom en spesiell RAID-kontroller. Det er for tiden 3 typer kontroller:

1. Programvare - en matrise emuleres av programvare, alle beregninger utføres av CPU.
2. Integrert - hovedsakelig vanlig på hovedkort (ikke serversegmentet). En liten flis på matten. styre som er ansvarlig for array-emulering, beregninger utføres gjennom CPU.
3. Maskinvare - et utvidelseskort (for stasjonære datamaskiner), vanligvis med et PCI-grensesnitt, har eget minne og dataprosessor.

RAID array hdd: Hvordan lage fra 2 disker via IRST

Datarekonstruksjon

Noen alternativer for datagjenoppretting:

1. I tilfelle en RAID 0- eller 5-feil, kan RAID Reconstructor-verktøyet hjelpe, som vil samle inn tilgjengelig informasjon stasjoner og overskriv den på en annen enhet eller media som et bilde av den tidligere matrisen. Dette alternativet vil hjelpe hvis diskene fungerer og feilen er programvare.
2. Til Linux-systemer mdadm-gjenoppretting (et verktøy for å administrere programvare-raid-matriser) brukes.
3. Maskinvaregjenoppretting bør gjøres via spesialiserte tjenester, fordi uten å vite hvordan kontrolleren fungerer, kan du miste alle dataene og det vil være svært vanskelig eller til og med umulig å returnere dem.

Det er mange nyanser å vurdere når du oppretter et raid på datamaskinen din. I utgangspunktet brukes de fleste alternativene i serversegmentet, hvor stabilitet og datasikkerhet er viktig og nødvendig. Hvis du har spørsmål eller tillegg, kan du legge igjen dem i kommentarfeltet.

Ha en flott dag!

Mange brukere har hørt om et slikt konsept som RAID-diskarrayer, men i praksis er det få som forestiller seg hva det er. Men som det viser seg, er det ikke noe komplisert her. La oss analysere essensen av dette begrepet, som de sier, på fingrene, basert på forklaringen av informasjon for den gjennomsnittlige lekmann.

Hva er RAID-diskarrayer?

Til å begynne med, vurder den generelle tolkningen som tilbys av nettpublikasjoner. Diskarrayer er hele informasjonslagringssystemer som består av en bunt med to eller flere harddisker som tjener enten til å øke hastigheten på tilgang til lagret informasjon eller for å duplisere den, for eksempel når du lagrer sikkerhetskopier.

I en slik bunt har antall harddisker når det gjelder installasjon teoretisk sett ingen begrensninger. Alt avhenger av hvor mange tilkoblinger hovedkortet støtter. Egentlig, hvorfor brukes RAID-diskarrayer? Her er det verdt å ta hensyn til det faktum at i retning av teknologiutvikling (spesifikt med hensyn til harddisker), har de lenge frosset på ett punkt (spindelhastighet på 7200 rpm, cachestørrelse, etc.). Det eneste unntaket i denne forbindelse er SSD-modellene, men de øker også i hovedsak bare volumet. Samtidig i produksjonen av prosessorer eller strimler tilfeldig tilgangsminne mer håndgripelig fremgang. På grunn av bruken av RAID-matriser, utføres en økning i ytelsesgevinsten ved tilgang til harddisker.

RAID-diskmatriser: typer, formål

Når det gjelder selve matrisene, kan de betinget deles i henhold til nummereringen som brukes (0, 1, 2, etc.). Hvert slikt tall tilsvarer ytelsen til en av de deklarerte funksjonene.

De viktigste i denne klassifiseringen er diskmatriser med tallene 0 og 1 (det vil bli klart hvorfor senere), siden hovedoppgavene er tildelt dem.

Når du oppretter arrays med flere harddisker tilkoblet, bør du først bruke BIOS-innstillingene, der SATA-konfigurasjonsdelen er satt til RAID. Samtidig er det viktig å merke seg at de tilkoblede stasjonene må ha helt identiske parametere når det gjelder volum, grensesnitt, tilkobling, cache osv.

RAID 0 (Striping)

Null diskmatriser er iboende designet for å øke hastigheten på tilgangen til lagret informasjon (skrive eller lese). De kan som regel ha fra to til fire harddisker i en bunt.

Men her er hovedproblemet er at når du sletter informasjon på en av diskene, forsvinner den på andre. Informasjon skrives i form av blokker etter tur til hver disk, og økningen i ytelse er direkte proporsjonal med antall harddisker (det vil si at fire disker er dobbelt så raske som to). Men her er tap av informasjon kun forbundet med at blokkene kan plasseres på forskjellige disker, selv om brukeren i samme "Utforsker" ser filene på en vanlig visning.

RAID 1

Diskmatriser med en enkelt betegnelse tilhører kategorien Speiling ( speilrefleksjon) og tjener til å lagre data ved duplisering.

Grovt sett, i denne tilstanden, mister brukeren noe ytelse, men han kan være sikker på at hvis data forsvinner fra en partisjon, vil de bli lagret i en annen.

RAID 2 eller høyere

Matriser nummerert 2 og høyere har et dobbelt formål. På den ene siden er de laget for å registrere informasjon, på den andre siden brukes de til å rette feil.

Med andre ord kombinerer diskarrays av denne typen egenskapene til RAID 0 og RAID 1, men de er ikke spesielt populære blant datavitere, selv om deres arbeid er basert på bruk av

Hva er bedre å bruke i praksis?

Selvfølgelig, hvis datamaskinen er ment å bruke ressurskrevende programmer, for eksempel moderne spill, er det bedre å bruke RAID 0-matriser. viktig informasjon, som må lagres på noen måte, må du henvende deg til RAID 1-arrayer. På grunn av det faktum at bunter med tall fra to og oppover ikke har blitt populære, bestemmes bruken utelukkende av brukerens ønske. Forresten, bruken av null arrays er også praktisk hvis brukeren ofte laster ned multimediefiler til datamaskinen, for eksempel filmer eller musikk med høy bitrate for MP3 eller FLAC.

Ellers må du stole på dine egne preferanser og behov. Det er fra dette at anvendelsen av denne eller den arrayen vil avhenge. Og selvfølgelig, når du installerer en bunt, er det bedre å gi preferanse SSD-stasjoner, fordi sammenlignet med konvensjonelle harddisker de har allerede i utgangspunktet høyere hastigheter når det gjelder skrive- og lesehastigheter. Men de må være helt identiske i sine egenskaper og parametere, ellers vil den tilkoblede kombinasjonen ganske enkelt ikke fungere. Og dette er en av de viktigste betingelsene. Så du må ta hensyn til dette aspektet.