Организация raid – массивов

Часто возникает вопрос: как восстановить информацию, если жесткий диск физически запорчен? Как ускорить процесс ввода-вывода с жесткого диска свыше его максимальной физической скорости?

Эти проблемы помогает решить организация RAID- массивов из нескольких физических дисков.

Всего существует 7 вариантов RAID- массивов:

RAID-0 ( простое чередование блоков)

Этот массив состоит из любого числа физических дисков ( от 2 до 32). Он используется для ускорения операций ввода-вывода и не содержит избыточной информации для восстановления. Ускорение достигается за счет параллельного чтения(записи) с нескольких дисков нескольких блоков одного файла. Параллельное чтение возможно только при подключении дисков к разным контроллерам. Так для IDE –дисков это подключение к Secondary и Primary контроллерам, а SCSI –диски могут работать все параллельно. Для возможности одновременного чтения – записи нескольких блоков файла система делит файл на блоки ( по 64Кб) и пишет по 1 блоку поочередно ( параллельно) на все диски: Например, файл разбит на блоки:

1

2

3

4

5

6

7

8

...

1 диск 2 диск 3 диск

1		2		3
4		5		6
7		8		...

RAID-1 ( зеркализация)

Этот массив называют зеркальным. Он создается с помощью полного дублирования информации с одних дисков на другие. При этом дисковое пространство используется только на 50%. Организуется минимум из 2 дисков. В некоторых системах может дублироваться не весь диск целиком, а только его часть. Блоки файла распределяются при этом так:

1 диск		зеркало
1 блок		1 блок
2 блок		2 блок
3 блок		3 блок
...		...

RAID-2 ( код Хэмминга)

Вместо полного дублирования информации, используется запись информации, преобразованной по коду Хэмминга. Она занимает меньше места, но требует дополнительное время для кодирования

основные диски диски с кодом

1		2		3		1'		2'
4		5		6		3'		4'
7		8		...		...		...
...		...

RAID-3 ( бит четности)

Вместо кода Хэмминга используется бит четности. Бит четности – это добавление бита на дополнительном диске так, чтобы в сумме с другими битами( по одному с каждого диска) образовывалось четное количество единиц.

биты информации ( на 3 дисках) бит четности( на 1 диске)

1		0		0	1 0 0 + 1 ->	1	- 2 единицы
0		0		0	0 0 0 + 0 ->	0	- 0 единиц
1		1		0	1 1 0 + 0 ->	0	- 2 единицы
1		1		1	1 1 1 + 1 ->	1	- 4 единицы

RAID-4 ( большие блоки четности на 1 диске)

Он аналогичен RAID-3, но вместо записи отдельных битов выполняется запись на 1-ый диск больших блоков четности ( это ускоряет чтение-запись)

RAID-5 ( чередующиеся блоки четности)

Вместо записи четности на 1 диске, выполняется запись блоков четности поочередно на все диски ( это равномернее распределяет нагрузку при записи-чтении). В схеме заштрихованные блоки – это блоки четности.

1				2
3		4
		5		6
7				8

RAID-6 ( двойные блоки четности)

Все предыдущие RAID позволяли восстанавливать информацию при выходе из строя 1 жесткого диска, но при одновременном выходе из строя 2 дисков – нет. Для восстановления информации сразу для 2 дисков используют двойные блоки четности ( каждый по-разному заштрихован)

				1		2		3
4						5		6
7		8						9

Вопросы на закрепление

• Принцип работы RAID1 ( зеркало) и RAID6 (двойные блоки четности). Их преимущества и недостатки

• Принцип работы RAID4 ( чередование) и RAID5 (чередование с блоком четности). Их преимущества и недостатки.