R

RAID

Bez ohľadu na to, aké pevné disky máte, určite majú svoje obmedzenia: sú príliš malé, sú príliš pomalé, alebo sú príliš nespoľahlivé. Všetky tieto obmedzenia možno čiastočne riešiť vytváraním diskových polí. Diskové polia môžu byť hardvérové, t.j. implementované radičom pevných diskov, alebo softvérové, ovládané programom pracujúcim nad tradičným spôsobom pripojenými pevnými diskami.

RAID - Redundant Array of Independent Disks - čo by sa dalo voľne preložiť ako pole nezávislých pevných diskov, ktoré zabezpečujú redundantné uloženie údajov. Písmeno I v skratke sa niekedy interpretuje ako Inexpensive (t.j. lacný), čo vzniklo z toho, že vytváraním diskových polí možno získať výkonnosť a kapacitu na ukladanie údajov relatívne lacným spôsobom. Existujú rôzne druhy diskových polí. Pre každý druh je charakteristický spôsob usporiadania pevných diskov v ňom, miera bezpečnosti (redundancie) uložených údajov a rýchlosť zápisu údajov a rýchlosť ich čítania. Typy diskových polí sa označujú číslami a niektoré typy majú aj svoje zaužívané slovné označenia.

    JBOD - (Just Bunch of Disks) zväzok diskov - Menšie pevné disky sa zreťazia a vytvoria jeden veľký disk, ktorého kapacita je súčtom kapacít jednotlivých diskov. Kapacity jednotlivých pevných diskov, z ktorých je zväzok zložený, sa môžu navzájom líšiť. Tento spôsob vytvorenia diskového poľa nezabezpečuje žiadnu redundanciu uloženia údajov. Rýchlosť zápisu aj čítania údajov sa môže zvýšiť, ak na diskové pole pristupuje súčasne viacero procesov, pretože existuje určitá pravdepodobnosť, že jednotlivé procesy budú pristupovať na také časti diskového poľa, ktoré ležia na rozličných pevných diskoch.

    RAID 0 - Je určené na vytvorenie jedného veľkého disku, ktorého kapacita sa rovná dvojnásobku kapacity menšie z nich, teda nie súčet kapacít jednotlivých diskov pri zväzku diskov. Na rozdiel od jednoduchého zväzku diskov diskové pole RAID 0 - nazývané tiež pruhované pole (z anglického striped) - rozdeľuje zápisy na disk tak, že údaje rozdeľuje na malé časti, a tieto cyklicky zapisuje na jednotlivé disky v poli; preto veľkosti jednotlivých diskov sa používajú rovnaké. Pruhovaním (stripovaním) sa dosahuje zvýšenie rýchlosti zápisu aj čítania údajov. Zároveň však z takéhoto spôsobu zápisu údajov vyplýva, že ak dôjde k poškodeniu ktoréhokoľvek z diskov v diskovom poli RAID 0, dôjde ku strate všetkých údajov. Na vytvorenie takéhoto diskového poľa sú potrebné aspoň dva pevné disky. Čím je diskov viac, tým väčší zisk výkonnosti možno dosiahnuť, tým je však vyššia aj možnosť zlyhania celého poľa, pretože toto obsahuje viac elementov, ktoré môžu zlyhať.

    RAID 1 - skutočný RAID; redundancia údajov je zabezpečená tzv. zrkadlením (z anglického mirroring), čo znamená, že kópie tých istých údajov sa ukladajú na všetky pevné disky v diskovom poli. Z toho vyplýva požiadavka, že všetky disky v diskovom poli musia mať rovnakú veľkosť. Veľkosť celého diskového poľa je rovnaká, ako veľkosť jedného pevného disku v poli. Redundancia údajov tak môže byť pri diskovom poli RAID 1 veľmi vysoká, využitie kapacity dostupných pevných diskov je však veľmi neefektívne. Rýchlosť zápisu je mierne pomalšia ako bez použitia diskového poľa, pretože údaje sa musia zapísať na každý pevný disk (zápis však prebieha paralelne). Rýchlosť čítania je vyššia ako bez použitia diskového poľa, pretože rozličné časti údajov sa môžu čítať z rozličných pevných diskov v poli. Na vytvorenie diskového poľa RAID 1 sú potrebné aspoň dva pevné disky. Čím je diskov viac, tým je redundancia uloženia údajov vyššia údajov vyššia - diskové pole bude možné používať, pokiaľ v ňom bude aspoň jeden fungujúci pevný disk.

    RAID 0+1 - Diskové pole využívajúce výhody diskových polí RAID 0 a RAID 1. Pevné disky v tomto poli sú organizované tak, že tvoria niekoľko diskových polí typu RAID 0 rovnakej veľkosti a tieto polia sú spojené do jedného diskového poľa typu RAID 1. Je tak zabezpečená redundancia uloženia údajov a rovnako je aj zvýšená výkonnosť čítania a zápisu údajov. Na vytvorenie diskového poľa tohto typu sú teda potrebné minimálne štyri pevné disky, z ktorých dve dvojice diskov tvoria dve diskové polia typu RAID 0 a tieto dve polia sú spojené do diskového poľa typu RAID 1. Výsledná kapacita je potom polovica so súčtu kapacít všetkých použitých pevných diskov. Diskové pole typu RAID 0+1 sa používa v prípade, ak systém na vytváranie softvérových diskových polí (alebo radič hardvérového diskového poľa) neumožňuje vytvárať diskové polia typu RAID 5, pretože diskové pole typu RAID 5 umožňuje efektívnejšie využiť kapacitu štyroch (a viacerých) pevných diskov ako RAID 0+1.

    RAID 5 - Toto diskové pole zabezpečuje redundantné uloženie údajov, pričom dostupnú diskovú kapacitu pevných diskov zapojených v poli využíva čo možno najlepšie. Údaje sa pri zápise rozdeľujú na časti, ktoré sa cyklicky zapisujú na jednotlivé pevné disky (podobne ako pri diskovom poli RAID 0), pričom na jeden z diskov sa zapisuje paritný blok údajov zapísaných na ostatné disky. Ak dôjde k výpadku disku, na ktorom je uložený údajový blok, je možné tento blok vypočítať z ostatných údajových blokov a paritného bloku. Ak dôjde k výpadku disku, na ktorom je uložený paritný blok, je možné paritu vypočítať a obnoviť z pôvodných údajových blokov. Na realizáciu diskového poľa typu RAID 5 sú potrebné aspoň tri pevné disky. (Teoreticky možno vytvoriť diskové pole typu RAID 5 na dvoch diskoch, ale toto riešenie by bolo ekvivalentné použitiu diskového poľa typu RAID 1, pretože v prípade diskového poľa typu RAID 5 na dvoch diskoch by na jednom z diskov boli uložené samotné údaje a na druhom ich binárny doplnok - parita.) Veľkosti pevných diskov v poli musia byť rovnaké. Kapacita diskového poľa sa rovná súčtu kapacít pevných diskov v poli okrem disku, na ktorom sú uložené paritné bloky. (V skutočnosti sú paritné bloky rozložené na všetkých diskoch, z hľadiska dosiahnutej kapacity diskového poľa to ale vyzerá, akoby bola strata na diskovej kapacite rovná práve kapacite jedného disku v poli.) Rýchlosť vstupno-výstupných operácií nad diskovým poľom typu RAID 5 je ovplyvnená potrebou výpočtu parity; táto potreba vstupno-výstupné operácie spomaľuje. Naopak, údaje sú zapisované a čítané paralelne z viacerých diskov, čo na druhej strane na rýchlosť vplýva pozitívne.

Pevné disky - nech už sú akokoľvek rýchle - sú takmer vždy úzkym miestom výpočtového systému. Zatiaľ čo pevné disky s rozhraním SCSI sú pre budovanie softvérových diskových polí viac-menej bezproblémové (na jeden radič možno pripojiť väčšie množstvo pevných diskov , pričom prístup k nim môže byť úplne paralelný využívajúc priepustnosť SCSI zbernice pre všetky disky rovnako), pevné disky s rozhraním IDE majú mnohé obmedzenia: k jednému radiču možno pripojiť najviac dva pevné disky a priepusnosť zbernice sa pri prístupe k dvom pevným diskom pripojeným na jeden IDE radič medzi tieto disky delí. Na matičných doskách bývajú zvyčajne dva, len zriedkakedy štyri IDE radiče. Pre budovanie diskových polí z pevných diskov s rozhraním IDE z uvedeného vyplývajú určité nezanedbateľné obmedzenia: Pevné disky s rozhraním IDE, z ktorých sa skladá diskové pole, by mali byť umiestnené každý na samostatnom IDE radiči. To znamená, že možno vytvoriť iba diskové pole z dvoch pevných diskov. Ak matičná doska počítača triedy PC disponuje štyrmi IDE radičmi, je pravdepodobné, že na dvoch z nich možno vytvoriť hardvérové diskové pole typu RAID 0, RAID 1 a možno aj RAID 0+1. Ak matičná doska disponuje iba dvomi IDE radičmi, nemožno efektívne vytvoriť diskové pole typu RAID 5, pretože toto vyžaduje minimálne tri nezávislé disky, ako bolo vysvetlené vyššie. Samozrejme, je možné urobiť diskové pole aj z pevných diskov, ktoré sú pripojené na tom istom IDE radiči, ale výsledkom bude diskové pole, ktoré bude značne pomalé. Toto riešenie ma význam v prípade jednoduchého zreťazenia diskov, kedy sa optimalizácia rýchlosti pri prístupe na diskové pole môže dosiahnuť iba v prípade, že viacero procesov pristupuje na rozličné časti poľa, ktoré ležia na rozličných pevných diskoch pripojených na rozličných IDE radičoch, alebo v prípade, keď prvoradou požiadavkou je zabezpečenie redundantného uloženia údajov pomocou zrkadlenia diskov, ale nie je iná možnosť, ako tieto disky pripojiť na rovnaký IDE radič - toto riešenie však bude extrémne pomalé. Rovnako veľmi pomalé bude diskové pole typu RAID 5 zložené napr. z troch pevných diskoch pripojených na dvoch IDE radičoch.


Čo sa týka výberu disku pre RAID 0, optimalizovaný na výkon, používajte výkonné disky. Nekombinujte starý alebo pomalý disk s novým a rýchlym - degradujete tak výkon. Ak použijete disky s rovnakými kapacitami, určite nebudete mať nečakané problémy..

Pre  RAID 1, zameraný na bezpečnosť ukladaných dát, používajte disky rovnakej kapacity. Nemôžete použiť menší zrkadliaci disk, pretože sa naň primárny nezmestí (nedokáže sa tam duplikovať). Je zbytočné aby disk určený na duplikovanie bol väčší ako primárny, nakoľko by bol nevyužitý.

Čo sa týka nastavenia BIOSu pred inštalovaním operačného systému na diskové pole RAID musíte najskôr radiču "povedať", ako chcete disky spojiť. Ak už operačný systém máte nainštalovaný nemusíte ho preinštalovávať, pridajte do systému potrebné disky, ktoré chcete nejakým spôsobom spojiť, použite priložený softvér a tak sa vyhnete nastavovaniu parametrov v BIOSe radiča.

Nasledujúci článok: RDBS

EKOBIT consulting, s.r.o.

Veterná 430/14
058 01 Gánovce - Filice
 

Telefón:
+421 905 292 410