Know-how, előadás, konfiguráció és tervezés a bemeneti-kimeneti alrendszerben

A RAID 5 egy olyan meghibásodásmentes RAID szint, amelyen az adatok védelme egyenlő. A RAID minden csíkja a réteg egyik lemezén tárolt paritásvezérlést hoz létre. A RAID rétegben lévő más lemezekkel kombinálva a paritásinformáció használható bármelyik merevlemezről származó adatok létrehozására. Ezért a RAID 5 tömbök ellenállnak a tömbben lévő egyik merevlemez hibájának. A paritással kapcsolatos információk a RAID tömb összes lemezén egymás után kerülnek elosztásra (5.11. Ábra).

A RAID 5 előnye, hogy a RAID szint használatakor rendelkezésre álló lemezterület (n-1) * (egy lemezmenü), ahol n egyenlő a tömbben lévő lemezek számával. Így a 10 lemezből álló RAID 5 tömb olyan mennyiségű, mint a 9 lemezeké, ami gazdaságos és egyúttal hibatűrő megoldást jelent.

Sajnos, a RAID 5 tömböknek vannak hátrányai a teljesítményhez. A paritásvezérléssel kapcsolatos információk feldolgozása további terhelést eredményez a számítógépen. Ha adatokat ír a RAID 5 tömbre, akkor mind a céllemez adatrétegét, mind a réteget a paritással kapcsolatos információkkal kell olvasnia, majd újra kell számítani a paritásinformációt, majd mindkét adatréteget meg kell írni. Így látható, hogy a RAID 5 tömbre való írás ténylegesen négy fizikai I / O műveletet eredményez.

Paritás a RAID 5 tömbökben

A RAID 5 tömbökben az egyes merevlemez-meghajtók mindegyik rétegére paritásbit hozható létre. A paritási bit egy további adatelem, amely miatt az adatkészletből létrehozott bitek bittel rendelkeznek, lehetővé válik, hogy más biteket találjunk meg az adatkészletből. A paritásbitet az alábbiak szerint hozzuk létre: az összes többi bit összeadódik, majd meg kell határoznunk, hogy mekkora értéknek kell lennie egyenlő (vagy páratlan) szám eléréséhez. A paritás bit, a maradék bitekkel kombinálva, alkalmazható az elveszett bit értékének visszanyerésére.

Elemezzük példaként a paritás munkáját. Példánkban feltételezzük, hogy a RAID 5 rendszer öt lemezmeghajtót tartalmaz.

Minden lemezmeghajtó lényegében több bitből áll, a lemezréteg kezdetétől a végéig. A paritásbit az egyes merevlemezek bitértékétől függően hozható létre.

Példánkban feltételezzük, hogy a paritásellenőrzésnek biztosítania kell, hogy a bitek összege egyenletes legyen; az összes bit összegének 0-nak kell lennie (a modul 2 hozzáadását jelenti, vagyis a bitek hozzáadásának egyenletesnek kell lennie.) Ha az első bit az első lemez egyenlő 0, az első bit a második korong értéke 1, az első bit a harmadik lemez 1, az első bit a negyedik lemez 1, paritásbitje ezeket a biteket kell beállítani, hogy 1-től kiegészíteni ezeket a biteket páros számú ( lásd 5.2 táblázat).

5.2. Táblázat. Példa a RAID tömb paritására

A paritásvezérlést úgy kell érteni, mint az egyes bitekre alkalmazott műveleteket. Bár a lemezréteg sok bitet tartalmaz, az egyes bitekre vonatkozó paritásvezérlés visszaállítja az összes adatot. Az 1. táblázatban felsorolt ​​paritásbitek. 5.2. valójában az adatrétegeket alkotó egyedi bitek alkotják. Annak ellenére, hogy a merevlemez-meghajtók 64 kB vagy annál nagyobb méretű adatokkal vannak felosztva, de a paritásvezérlés az egyes bitek szintjén végezhető el. Tény, hogy a paritásvezérlést az eddig leírtnál összetettebb algoritmusokkal számoljuk.

Tegyük fel, hogy a 3-as lemez megszakadt. Ebben az esetben a paritási bit a többi lemez bitjeivel együtt felhasználható a 3 lemez hiányzó bitjének visszanyerésére, mivel összegüknek ki kell egészíteniük a 3 tárcsának ismeretlen bitet egy páros számmal.

Adatok generálása a paritáshoz

Amint azt ebben a fejezetben kifejtettük, a RAID 5 tömbökben használt paritásadatok bitekből állnak, amelyek kiegészítik az összes lemezmeghajtás bitjeinek kezdetétől egyenlő távolságban lévő pókerszámot. Természetesen te is érted, hogy nem lenne praktikus, ha a tömbvezérlő az egyes I / O műveletek során minden lemezmeghajtóról adatokat olvashat. Ez nem lenne hatékony és lassú.

Ha létrejön egy RAID 5 tömb, az adatok nullázásra kerülnek, és a paritás bitek létrejönnek. Ennek eredményeképpen egy adathordozó nélküli lemezmeghajtókészletet hozunk létre, de teljes paritásbit-készlettel.

Ettől a ponttól kezdve, amikor az adatokat a merevlemezre írják, az adatlemezről és a paritáslemezről származó adatokat be kell olvasni. Az új adatokat össze kell hasonlítani a régi adatokkal, és ha bármely adatbitje megváltozott, akkor ennek a bitnek a paritásadatait szintén módosítani kell. Ez az ellenőrzés a kizárólagos vagy logikai művelet (XOR, exkluzív OR) használatával történik, ezért csak az adatlemezről és a paritáslemezről kell adatokat olvasnia, és nem a tömb összes meghajtójából. Amint a leírt művelet a paritásadatok változásainak kiszámításához befejeződik, a rekordot mindkét lemezen meg kell tenni, mert A paritásvezérlő adatokkal végzett művelet befolyásolja a teljes adatréteget. Így a RAID 5 kötet mindegyik bejegyzését négy fizikai I / O művelet hajtja végre: két olvasatot (az egyiket az adatlemezről olvassuk le, a másik pedig a paritáslemezről olvas) és két bejegyzést (az adatokat és a paritásadatokat) . De a RAID 5 tömbökben az egyenletes paritás adatok egyenletesen oszlanak meg az összes merevlemezen, ezért a meghajtók egyenetlen eloszlásúak lesznek.

Ajánlások a RAID 5 használatához

Mivel a RAID 5 tömbre történő írásra további I / O szükséges, ez a RAID szint ajánlott elsősorban az olvasáshoz használt lemezmennyiségekhez. Mivel a paritásadatok egyenletesen vannak elosztva a tömbben lévő összes lemezen, az összes lemezt olvasási műveletekhez használják. Ezekre a tulajdonságokra tekintettel a következő javaslatok tehetők:

• Használja a RAID 5-et a csak olvasható kötetekre. Azon lemezek mennyisége, amelyek írási műveletei meghaladják az I / O mennyiség 10% -át, nem szabad RAID 5 -ként végrehajtani.
• A RAID 5 kötet írási gyorsítótárazása Mivel a RAID 5 írása nem teljes, amíg két olvasás és két bejegyzés befejeződik, az írási válaszidőt az írási gyorsítótár használatával lehet lerövidíteni. (Az írási gyorsítótár használatával feltétlenül használja az akkumulátort a folyamatos áramellátás érdekében.) De meg kell jegyezni, hogy ha az írási adatfolyam meghaladja a lemezek írási teljesítményét, akkor a rekord gyorsítótárazása nem segít. Mindenesetre ne lépje túl a lemezek sávszélességét.

Amint láthatja, a RAID 5 gazdaságos megoldás, de a teljesítményével fizetni. És mekkora lehet ez az ár, az előadás további anyagából megtudhatja.

A RAID 10 a RAID 0 és a RAID 1 kombinációja. A RAID 10-ben tükrözi a lemezek adatrétegeinek tükrözését. Minden egyes lemezhez duplikátum jön létre, de minden lemez csak az összes adat egy részét tartalmazza (5.12. Ábra). Ez a RAID szint hibatűrést biztosít, mint a RAID 1, valamint a kényelem és a teljesítmény, mint például a RAID 0.

Ábra. 5.12. RAID 10

Mint a RAID 1 esetében, mindegyik RAID 10 írási művelethez két fizikai I / O műveletre van szükség - egy tükrözött páronként egy írási művelet. Ezért, amikor megszámlálásából input-output műveletek alapján egyetlen lemezre, a rekordok száma meg kell szorozni 2. RAID tömbök 1, RAID 10 egy írási művelet nem tekinthető teljesnek, amíg a két bejegyzés feltételek teljesülnek, akkor növelheti a késleltetési idő felvételt. Ugyanúgy, mint a RAID 1 esetében, a legtöbb vezérlő támogatja a RAID 10 párhuzamos keresését.

A RAID 10 nagyfokú hibatűrést biztosít. Tény, hogy a tömb akkor is működik, ha egynél több lemez sikertelen. Természetesen az olyan meghajtók hibája, amelyek része egy tükrözött párnak, adatvesztést eredményez. Ha a különböző tükörpárokba foglalt lemezek különböző felszerelési állványokra vannak szerelve, akkor az egész rack-meghibásodás sem vezet adatvesztéshez.

Ajánlások a RAID 10 használatához

A RAID 10 nagy teljesítményt és nagyfokú hibatűrést biztosít. A RAID 10 szintet akkor kell használni, ha nagy volumenű munkákkal dolgozik, amelyeknél az írási műveletek az I / O műveletek teljes mennyiségének több mint 10% -át teszik ki. A következő ajánlásokat adhatja meg a RAID 10 használatához:

• Használja a RAID 10-et, ha az írási műveletek a RAID tömb összes I / O-jének 10% -át teszik ki.
• Használja a RAID 10-et, ha a teljesítmény kritikus. Mivel a RAID10 adatcsomagot használ, kiváló teljesítményed lesz.
• RAID 10 kötet esetén használjon írási gyorsítótárat. Mivel a RAID 10 írása mindaddig nem fejeződik be, amíg mindkét írási művelet végrehajtásra kerül, az írási idő csökkenthető a gyorsítótár használatával. A gyorsítótárba írás csak akkor biztonságos, ha az akkumulátort a gyorsítótár védelme érdekében folyamatosan táplálja.

A RAID 10 szint a legjobb hibatűrő megoldás, jó adatvédelmet és nagy teljesítményt nyújt, de a költségek is magasak. Duplán kell vásárolnia a lemezeket a RAID 0-hoz képest. Ha a kötetet elsősorban az adatok olvasására használják, akkor RAID 5-et használhat.