Дисковые массивы RAID (redundant arrays of independent disks) используются в дисковых подсистемах серверов и СХД, к которым предъявляются повышенные требования к отказоустойчивости и производительности.
Массив RAID состоит из нескольких дисков и за счет избыточного числа дисков достигается либо повышение отказоустойчивости (например, RAID 1) либо повышение скорости работы (например, RAID 0), либо некий компромисс между этими показателями.
В зависимости от конфигурации массива, количества дисков и схемы записи информации на диски массивы делятся на уровни, идентифицируемые цифрами 0-9. Наиболее часто используемые массивы – RAID 1 и RAID 5. Массив RAID 1 определяется как зеркальный (mirroring) дисковый массив из двух дисков и часто используется для файловых и веб-серверов. RAID 5 это отказоустойчивый массив независимых дисков с распределенной четностью, часто используемый для серверов баз данных. Для объединения отдельных дисков в массив необходимы специализированные контроллеры RAID. Часто такие контроллеры уже встроены в материнскую плату сервера, как, например в серверах IBM.
Массив RAID 0
Высокопроизводительный дисковый массив, без отказоустойчивости. Представляет собой дисковый массив, в котором данные разбиваются на блоки, и каждый блок записываются (или же считывается) на отдельный диск. Таким образом, операции записи и чтения выполняются одновременно на нескольких дисках. Главное преимущество высокая скорость чтения/записи. Главный недостаток – нет резервирования. Полезная емкость массива равна сумме емкостей всех дисков.Массив RAID 1
Дисковый массив с дублированием (зеркалированием) дисков. Высокопроизводительный дисковый массив, без отказоустойчивости. На все диски массива записывается одинаковая информация, и в случае отказа одного из диска массива, информация будет не только считана с другого диска, но и восстановлена на том диске, на котором она была утеряна. Главное преимущество высокая надежность хранения данных. Главный недостаток – большие потери дискового пространства. Полезная емкость массива равна емкости одного диска.Массив RAID 2
Отказоустойчивый дисковый массив с использованием кодов Хемминга. Коды Хемминга позволяют исправлять одиночные и обнаруживать двойные ошибки. Преимущество – простая реализация, быстрая обработка одиночных ошибок. Недостаток - низкая скорость обработки множественных запросов на чтение и запись, связанная с необходимостью проведения вычислений кодов и большое количество дисков.Массив RAID 3
Отказоустойчивый массив с параллельной передачей данных на все диски и контролем четности на выделенном диске. Поток данных разбиваются на малые блоки побайтно и записываются параллельно на все диски массива кроме выделенного диска, который используется для четности. Использование RAID 3 решает проблему большой избыточности в RAID 2, но не решает низкой производительности при обработке большого числа запросов на чтение и запись.Массив RAID 4
Отказоустойчивый массив независимых дисков и контролем четности на выделенном диске. Данные разбиваются на блоки размером с сектор или несколько секторов диска. Каждый блок данных записывается независимо на отдельный диск и может быть прочитан отдельно. Четность вычисляется при записи и проверяется при чтении для блока или группы блоков. Независимость между блоками повышает производительность передачи небольших объемов данных за счет распараллеливания. Главный недостаток – низкая скорость записи и сложная реализация контроллера RAID. Главное преимущество – высокая скорость чтения.Массив RAID 5
Отказоустойчивый массив независимых дисков с распределенной четностью по всем дискам. Работает аналогично RAID 4, но блоки четности распределяются циклически по всем дискам массива. Это значительно увеличивает производительность записи небольших объемов данных. Главное преимущество – сочетание хорошей скорости чтения и высокой скорости записи. Сложная реализация контроллера RAID.Массив RAID 6
Отказоустойчивый массив независимых дисков с двумя независимыми распределенными схемами четности. Работает аналогично RAID 5, но дополнительно все коды четности дублируются для повышения отказоустойчивости. Таким образом, этот тип массива является устойчивым к двойным отказам. Однако при этом существенно возрастают количество операций обращения к диску. Главное преимущество – высокая отказоустойчивость при достаточно высокой скорости чтения. Главные недостатки – низкая скорость записи и сложность реализации контроллера RAID.Массив RAID 10
Комбинация массивов RAID 1 и RAID 0. Со всеми достоинствами – высокая скорость чтения/записи на любых запросах и высокая надежность за счет дублирования информации. Недостатки – высокая стоимость за счет большого числа дисков и не слишком хорошая физическая масштабируемость. В простейшем случае требуется 4 диска.
Контроллеры RAID для серверов IBM
Для создания дисковых массивов RAID в серверах IBM используются контроллеры семейства ServeRAID.
ServeRAID-8i |
ServeRAID-8k |
ServeRAID-8k-l |
ServeRAID-8s |
|
Поддерживаемые уровни RAID |
0, 1, 1E, 5, 5EE, 6, 10, 50, 60 |
0, 1, 1E, 5, 6, 10 |
0, 1, 10 |
0, 1, 1E, 5, 6, 10, 50 |
Физические диски (максимум на 1 контроллер) | 64 | 64 | 64 | 128 |
Логические диски (максимум на 1 контроллер) | 24 | 24 | 24 | 24 |
Кэш-память контроллера | 256 Мб | 256 Мб | 32 Мб | 256 Мб |
Батарея кэш-памяти | Да | Да | Нет | Да |
Пропускная способность | 3 Гбит/с | 3 Гбит/с | 3 Гбит/с | 3 Гбит/с |
Шина |
PCIx: 64 bit, 66 или133 MHz |
DDR2: 64 bit, 533 MHz |
DDR2: 64 bit, 533 MHz |
PCIe x8, 2.5 Гбит/с |
Внешние порты | Нет | Нет | Нет | 2 |