RAID-массивы

Если в компьютере установлено два и более жестких диска, многие современные чипсеты позволяют объединять их в RAID-массив (Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков). В чипсетах, выпущенных некоторое время назад, поддерживаются только простейшие массивы уровня 0 (Striped или распараллеливание), уровня 1 (Mirrored или зеркалирование) или их комбинация — уровень 0+1 (Striped+Mirrored), часть новых решений предлагает более продвинутые массивы уровня 5 (Striping with parity — чередование с четностью).

Если SATA-контроллер «умеет» работать в режиме ACHI, «горячее» подключение и очередь команд будут доступны и при выборе режима RAID-массива.

В массиве уровня 0 данные распределяются на несколько жестких дисков, таким образом удается увеличить скорость операций чтения-записи (на практике, процентов от тридцати в случае двух дисков и где-то до двух раз в случае четырех дисков). Только следует заметить, что увеличение быстродействия скажется в основном при работе с большими файлами (при обработке видео, графики, звука), а на файлах небольшого размера (а в большинстве операций чтения-записи обращения происходят как раз к небольшим файлам) скорость останется практически на уровне одного диска. При этом в массиве уровня 0 существенно снижается надежность хранения информации, ведь при выходе из строя даже одного диска данные можно считать потерянными. Зато емкость дисков используется в полной мере — суммарный объем массива равен сумме емкостей входящих в него накопителей.

Для простоты будем считать, что в массив объединяются диски одного объема. На практике обычно так и происходит. Более того, в массив рекомендуется объединять диски одной модели и, желательно, с одной и той же версией управляющей программы (firmware). Только так достигаются максимальная производительность и надежность массива.

Массив уровня 1 предусматривает параллельную запись информации на два (и более) жестких диска. Этим повышается надежность ее хранения — если один жесткий диск выйдет из строя, информацию можно будет считать со второго. Учитывая не очень высокую отказоустойчивость современных жестких дисков, это весьма актуальное решение. Другой вопрос, что при этом неэффективно используется емкость дисков — объем массива равен емкости одного накопителя.

Массив уровня 0+1 комбинирует два предыдущих варианта: информация разбивается на два (и более) жестких диска и при этом дублируется на двух (и более) оставшихся. Естественно, для организации такого массива потребуется как минимум четыре диска.

Массив уровня 5 устроен гораздо сложнее. Для каждого блока данных высчитывается контрольная сумма (четность), затем вся информация (включая контрольную сумму) распределяется на несколько входящих в массив жестких дисков. Даже если один из дисков откажет, за счет избыточных данных (контрольной суммы) можно будет восстановить недостающую информацию. Чтобы запись контрольной суммы не стала узким местом, эти данные попеременно записываются на все жесткие диски, входящие в массив. Таким образом обеспечиваются как повышенная надежность хранения, так и более высокая скорость операций чтения-записи. Минимальное число дисков для построения массива уровня 5 — три, объем массива равен сумме емкостей входящих в массив накопителей за исключением одного. Чем больше жестких дисков входят в массив уровня 5, тем выше его скорость и меньше потери объема.

Только не надо надеяться на реализацию всех преимуществ RAID-массива уровня 5 при построении его средствами функционального контроллера чипсета. Поскольку это решение является чисто «софтовым» (все операции по вычислению контрольной суммы ложатся на «плечи» центрального процессора), производительность массива во многом зависит от текущей нагрузки на систему. В этом случае предпочтительнее использовать простые массивы уровней 0, 1 или 0+1.

Стоит отметить и предлагаемую фирмой Intel в своих чипсетах технологию Matrix RAID. Она позволяет использовать один жесткий диск сразу в нескольких массивах. К примеру, можно одновременно создать два массива, используя только два жестких диска: первая половина обоих дисков отводится под производительный массив уровня 0, а вторая половина — под отказоустойчивый массив уровня 1.

Опубликовано 10.12.2008.