Megérteni a raid 5
Hardveres RAID alrendszer 5 messze a legnépszerűbb általános célú fájl szerverek, a webszerverek és más alkalmazások kapcsolatos adatok tárolására és feldolgozására. Nem csak a termelékenység növelése, valamint javítja az adatok védelmét, de lehet csökkenteni a költségeit ilyen megoldások megőrzésének, illetve javításának alapvető jellemzőit és tulajdonságait.
Hatékony tárolás - fontos feladata a vállalati számítástechnikai környezetben, és számos szervezet a RAID-tömbök szerver, hálózati és internetes adattárolási és feldolgozási alkalmazások a hozzáférhetőség javítása érdekében. RAID technológiák engedheti meg magának az IT-vezetők, hogy kihasználják a kulcsfontosságú teljesítmény és működési jellemzők vezérlők és alrendszerek biztosítják RAID 5 és az I / O processzor, amely enyhíti a CPU megszakítások alatt a „read-modify-write” disk műveleteket.
A végrehajtás a RAID-vezérlők szoftver (pl szoftver), a firmware és a hardver teljesen.
Szoftveres RAID nem igényel speciális hardvert. Minden adatot az a CPU. Ebben az esetben egy szabványos csatlakozó meghajtók. A hátránya az ilyen végrehajtása RAID - további jelentős terhet jelent a processzor, ami csökkenti a feldolgozási időt alkalmazással kérelmek és az operációs rendszer, valamint a CPU kezeli az összes RAID-működés (számítás a XOR elhelyezési adatok és megszakítja feldolgozás ezeket a feladatokat).
Hardver-szoftver RAID megvalósítható IO chip speciális chip (ASIC), amely el tudja végezni művelet XOR. Ebben az esetben része a műveletek működésének biztosítása érdekében a RAID-tömb veszi a chip. Minden más - még mindig a CPU a műveletet végző segítségével a vezető. Szoftver és hardver RAID - lényegében egy produktív alapuló megoldás a CPU rendszer.
Hardveres RAID-vezérlő RAID-alrendszert, amely tulajdonképpen egy független és önálló feladatai és gyakorlatilag nem igényel CPU erőforrásokat műveletek RAID-tömbben. Ebben alrendszer saját BIOS, ami lehet egy meghívást, hogy a rendszer indításakor, saját processzor és a memória, az úgynevezett cache memória vezérlő.
Meghatározása RAID szintek
Számos nagy fajta (az úgynevezett „szint») RAID. Mindegyik egyedülálló tulajdonságainak kombinációja, a két fő, amely - a mértéke az adatvédelem és a teljesítmény. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan RAID 5, úgy véljük, a két kezdeti RAID - „0” és „1”:
RAID 0 (csíkos, csíkos): ezen a szinten RAID biztosít egyidejű olvasási / írási adat blokkok közvetlenül az összes meghajtón a tömb párhuzamosan. Ez a párhuzamos feldolgozás lehetővé teszi, hogy írni és olvasni információt a RAID 0 tömb sokkal gyorsabb, mint egy meghajtót. RAID 0 tipikusan olyan alkalmazásoknál, ahol a feldolgozási sebesség sokkal fontosabb, mint azok épségét, mert nem az egyik meghajtó a tömb összes adat elvész.
RAID 1 (tükör, tükör): Ez a RAID szint replikálja az adatokat egy vagy több meghajtót. RAID 1, RAID 0, ezzel szemben olyan alkalmazásokban használható, ahol az adatvédelmi sokkal fontosabb, mint a teljesítmény. Az esetleges meghibásodása esetén a hajtások egyike, az információ marad teljesen a második. RAID-1 gyorsabb olvasási mint egy meghajtót, de írásban is lassabb. Mivel az operációs rendszer védelme fontos feladat, RAID 1 gyakran használják a csomagtartó a szerver, hogy a tükör meghajtót (ebben az esetben, ha az operációs rendszer és az adatok végzik különböző meghajtó, vagy tömbök).
Hogyan RAID 5
RAID 5 egyesíti a tulajdonságait RAID 0 és RAID 1 Egyrészt, az olvasási és írási műveleteket egyszerre (párhuzamosan) a tömb összes lemezre. Másrészt, meghibásodás esetén az egyik lemez információ nem vész el.
RAID 5 lemeztömb biztosítja az adatok integritását egy térben egyenlő térfogatú kevesebb meghajtó a tömbben. Például, egy sor öt lemezmeghajtók, amelyek kapacitása 72 GB, a rendelkezésre álló kapacitás a tömb lesz 288 GB. Felhasználó által használható kapacitás RAID 5 tömb képlettel számítjuk ki S * (N-1), ahol S - a legkisebb kapacitású tároló eszköz a tömbben, N - meghajtók száma a tömbben.
Meghajtók száma, kapacitásuk és a teljes kapacitás a RAID 5 tömb adatok integritását nem érinti. Továbbá, mivel ez az egyetlen tárolási kapacitása 72 GB védi az összes adatot egy sor öt meghajtók teljes kapacitása 288 GB egy tömbben 15 meghajtók 300 GB, egyetlen meghajtó 300 GB-os képes megvédeni az egész tömb 4.2 TB meghibásodása esetén egy meghajtót.
RAID 5 nyújt hatékony módja az adatok védelme és elérni egy hasonló RAID 0 teljesítmény az olvasás. Ugyanakkor, RAID 5 írási sebessége elérheti a magasabb értékeket, mint az egyetlen meghajtót. Így, mint a RAID 5 hatékonyan védi az adatokat, és növelheti a lemez teljesítményét, ez a legnépszerűbb a mai napig.
Kiszámítása XOR funkciók
Egy meghajtó az adatok védelme érdekében a számos más meghajtók a feltétellel, hogy megy le csak az egyik meghajtó a tömb. XOR egyszerre egy asszociatív és kommutatív művelet, ami azt jelenti, hogy sem a rend, sem az egyesülés az operandusok nem befolyásolja az eredményeket. XOR - szintén művelet, és csak négy lehetséges kombinációja két operandus. Két operandus „igaz” eredményeként XOR, amikor egy és csak egy operandus értéke 1.
Számítási XOR valósul meg dedikált hardver lehet XOR ASIC chip vagy az I / O processzor integrált XOR alkalmassága, hogy jelentősen növeli a teljesítményt RAID-vezérlő. Minden byte tárolt adatok a RAID 5 igényel XOR számításokat. Egy ötlet, hogyan XOR művelet nagyon fontos annak megértéséhez, hogyan RAID 5 alrendszert tudja védeni a nagy mennyiségű adat egy viszonylag kis tárterületet.
Az 1. ábrán, Minden egyes oszlop Dn adatblokkot, az úgynevezett egy csík (szalag, Eng. Csíkkal). Minden csík sor úgynevezett csík (csíkos, Eng. Strip). A RAID 5, paritás adatok rendezett különböző csíkok mindkét hajtás - az úgynevezett paritás forgatás (. Angol „paritás forgatás”). Ez úgy történik, hogy a teljesítmény javítása érdekében: mert paritás kerül kiszámításra és tárolásra minden tranzakció „read-modify-write” elhelyezést, vezetne egy akkumulátort alkotják a szűk, úgynevezett „szűk keresztmetszet”. A kezelés egy ilyen meghajtót kellene tenni, ahányszor gyakran kapcsolatban más meghajtókat a rendszer, hogy hány ilyen meghajtó a rendszerben. Paritás adatokat - Pn, ahol n - száma csík, csak az eredménye XOR művelet minden egyéb adatelemek belül ugyanazon csík. Mivel XOR - asszociatív és kommutatív művelet, az eredmény több operandust megtalálható végrehajtjuk az első XOR bármely két operandust, majd hajtsa végre XOR a művelet következtében, és a következő operandus, és így tovább, minden operandusokon amíg az eredmény érhető el.
1. ábra: Térkép adatok egy tipikus RAID 5 négy meghajtó
A RAID 5 lehetővé teszi a hiba bármelyike meghajtó tömb adatvesztés nélkül. Jellemzően, amikor egy fizikai meghajtó meghibásodik, például meghajtó 3 a 2. ábrán, azt mondta, hogy a tömegek kritikus állapotban (Eng. Degraded). Ebben a helyzetben, a hiányzó adatokat az egyes csík lehet meghatározni teljesítő XOR műveletet az összes többi adat elemeinek csík. Egyszerűen fogalmazva, minden elveszett adatok elem kerül bemutatásra, mint a teljes összeg fennmaradó szalag egy csík. Normál méretű csíkot - 32 KB 128 KB. A 2. ábra egy tömb névleges térfogatú a csík, ahol az egyes elemek jelentése egyetlen bit.
Paritás az első oldalon:
P1 = D1 XOR D2 XOR D3;
P1 kapunk. = D1 XOR D2 = 1;
P1 = P1 intermedier. XOR D3 = 0.
Ezért, P1 = 0.
2. ábra: Térkép adatok RAID 5 négy meghajtó; tömb névleges térfogatú a csík.
Ha a fogadó vezérlő adatokat kér a tömb, amely egy kritikus állapotban, RAID-vezérlő kell először olvassa el az összes rendelkezésre álló adat elemek a szalag, beleértve a paritás. Ezt követően, a XOR ezen elemek. A művelet következtében az elveszett adatokat. Így elérhető, hogy a tömb a meghibásodása esetén az egyik meghajtó nem szakad meg. Azonban, ha nem ebben az időben ki a második merevlemezzel, az adatok menthetetlenül elveszett a teljes tömb.
A legtöbb hardveres RAID-vezérlő tömb automatikusan csökken, amikor a rendelkezésre álló tartalék (hot-spare) meghajtó, visszatérve egy tömböt a normál állapotba. Ezen felül, mint általában, hardveres RAID-vezérlő mellékelt szoftver, amely magában foglalja azt jelenti, hogy értesíti a rendszergazdát, ha hiba történik. Ez lehetővé teszi a rendszergazdák számára a probléma megoldásához, mielőtt a következő meghajtó meghibásodik, és egy sor bemegy a kritikus állapot nélküli automatikus helyreállítás.
Operation "read-modify-write"
A rögzítési művelet a RAID 5 felelős kiszámítására és írás paritás adatokat. Ezt a műveletet gyakran nevezik művelet „read-modify-write”. Bevezetése csík áll négy adatblokkok és egy paritás blokk. Tegyük fel, hogy a gazda meg akarja változtatni egy kis adatblokk zajlanak csak egy csík a csík. RAID-vezérlő nem írhatjuk, hogy a kis adatblokk, és olvassa el kérését teljesíteni kell. Ez a művelet is frissítenie kell a paritás adatok kiszámított XOR műveletet végzünk az egyes szalagok a csík. Így, paritás számítjuk, amikor megváltozik egy vagy több csíkot.
A 3. ábra egy tipikus művelet „read-modify-write”, ahol az adatokat, hogy a fogadó lemezírásokat belül vannak egyetlen sávot csak blokk D5. Operation "read-modify-write" az alábbi lépéseket:
3. ábra Lépésről lépésre: a művelet „read-modify-write” egy RAID 5 tömb négy meghajtó
A 3. ábra példájában, feltételezzük, hogy Dnew = 0, Dold = 1 és Põld = 0. feldolgozási lépés 4 Ezen adatok ad nekünk: 1 XOR 0 XOR 0 = 1. Ez a paritás P. után az eljárás, „read-modifikatsiya- felvétel”, a második sorban a 3. ábrán látható D4 = 1, D5 = 0, P2 = 1, és a D6 = 0.
Ez az optimalizált eljárás teljes mértékben méretezhető. A több olvasási, írási és XOR műveletek függetlenek a meghajtók száma a tömbben. Mivel a meghajtó paritás adatokat részt vesz minden egyes felvételi műveletet (6. és 7. lépést), a paritás adatokat tárolják az összes meghajtón a tömb mozgás közben viszonylag egy csíkot adatblokkok. Ha minden paritás adatok tárolása ugyanazon a fizikai meghajtó a meghajtó válhat a szűk keresztmetszet, „szűk keresztmetszet”, mint már említettük.
Kirakása CPU megszakítás
Megszakítás - egy kérelmet egy rendszer összetevő a CPU időt. I / O megszakítás CPU termel, amikor a tranzakció lebonyolításához. Az alábbiakban egy kis összehasonlítás, amely megszakítja által generált különböző RAID-típusú vezérlők végrehajtását felvétel egy egyszerű tömb RAID 5:
Szoftveres RAID: mivel ebben az esetben a rendszer CPU felelős az elhelyezés adat lemezen, meg kell generálni kérelmet minden olvasási és írási műveletek szükségesek „read-modify-write”. Így, a CPU megkapja a megszakítás alrendszer négy amely két olvasási kérések és két írási (lépéseket 2, 3, 6, és 7. ábra szerinti példa esetében 3).
Hardver-szoftver RAID: ez a megvalósítás generál ugyanazt a négy megszakításokat, hogy a szoftver RAID, hiszen az egyszerűsítés ebben végrehajtása jár a legtöbb esetben csak egy speciális kiszámításához chip működését XOR XOR ASIC.
Hardveres RAID: I / O processzor hardveres RAID alrendszer általában elrejti az összes közbenső olvasási és írási műveletek, és generál egy megszakítást csak egy - a sikeres végrehajtása a tranzakció. I / O processzor elfogja az egyéb megszakítások, felszabadítva a CPU, hogy tudta elvégezni a feladatokat a nem RAID.
alapuló Dell és az Intel