Избыточные дисковые подсистемы RAID

В основе средств обеспечения отказоустойчивости дисковой памяти лежит общий для всех отказоустойчивых систем принцип избыточности, и дисковые подсистемы RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks, дословно — «избыточный массив недорогих дисков») являются примером реализации этого принципа.

Идея технологии RAID-массивов состоит в том, что для хранения данных используется несколько дисков, даже в тех случаях, когда для таких данных хватило бы места на одном диске. Организация совместной работы нескольких централизованно управляемых дисков позволяет придать их совокупности новые свойства, отсутствовавшие у каждого диска в отдельности.

RAID-массив может быть создан на базе нескольких обычных дисковых устройств, управляемых обычными контроллерами, в этом случае для организации управления всей совокупностью дисков в операционной системе должен быть установлен специальный драйвер.

Различают несколько вариантов RAID-массивов, называемых также уровнями:

RAID-0, RAID-1, RAID-2, RAID-3, RAID-4, RAID-5 и некоторые другие.

При оценке эффективности RAID-массивов чаще всего используются следующие критерии:

• степень избыточности хранимой информации (или тесно связанная с этим критерием стоимость хранения единицы информации);

• производительность операций чтения и записи;

В логическом устройстве RAID-0 общий для дискового массива контроллер при выполнении операции записи расщепляет данные на блоки и передает параллельно на все диски. Первый блок на первый диск, второй — на второй и т.д.

Уровень RAID-0 не обладает избыточностью данных, а значит, не имеет возможности повысить отказоустойчивость. Если при считывании произойдет сбой, то данные будут безвозвратно испорчены.

Уровень RAID-1 реализует подход, называемый зеркальным копированием (ntirmring). Логическое устройство в этом случае образуется на основе одной или нескольких пар дисков, в которых один диск является основным, а другой диск (зеркальный) дублирует информацию, находящуюся на основном диске.

При внесении изменений в данные, расположенные на логическом устройстве RAID-1, контроллер (или драйвер) массива дисков одинаковым образом модифицирует и основной, и зеркальный диски. Удвоение количества операций записи снижает, хотя и не очень значительно, производительность дисковой подсистемы, поэтому во многих случаях наряду с дублированием дисков дублируются и их контроллеры. Такое дублирование (duplexing) помимо повышения скорости операций записи, обеспечивает большую надежность системы — данные на зеркальном диске останутся доступными не только при сбое диска, но и в случае сбоя дискового контроллера.

Уровень RAID-2 расщепляет данные побитно: первый бит записывается на первый диск, второй бит — на второй диск и т. д. Отказоустойчивость реализуется в RAID-2 путем использования для кодирования данных корректирующего кода Хэмминга, который обеспечивает исправление однократных ошибок и обнаружение двукратных ошибок. Избыточность обеспечивается за счет нескольких дополнительных дисков, куда записывается код коррекции ошибок.

В массивах RAID-3 используется расщепление (stripping) данных на массив ков с выделением одного диска на весь набор для контроля четности. То есть, если имеется массив из N дисков, то запись на N-1 из них производится параллельно побайтным расщеплением, а N-й диск используется для записи контроль» информации о четности. Диск четности является резервным. Если какой-либо выходит из строя, то данные остальных дисков плюс данные о четности резервного диска позволяют не только определить, какой из дисководов массива вышел из строя, но и восстановить утраченную информацию. Это восстановление выполняться динамически, по мере поступления запросов, или в результате выполнения специальной процедуры восстановления, когда содержимое отказавшего диска заново генерируется и записывается на резервный диск.

Уровень RAID-3 позволяет выполнять одновременное чтение или запись данных на несколько дисков для файлов с длинными записями, однако следует подчеркнуть, что в каждый момент выполняется только один запрос на ввод-вывод, то есть RAID-3 позволяет распараллеливать ввод-вывод в рамках только одного процесса. Таким образом, уровень RAID-3 повышает как надежность, так и скорость обмена информацией.

Организация RAID-4 аналогична RAID-3, за тем исключением, что данные распределяются на дисках не побайтно, а блоками. За счет этого может происходить независимый обмен с каждым диском. Для хранения контрольной информации также используется один дополнительный диск.

В уровне RAID-5 используется метод, аналогичный RAID-4, но данные о контроле четности распределяются по всем дискам массива. При выполнении операции записи требуется в три раза больше оперативной памяти. Каждая команда записи инициирует ту же последовательность «считывание—модификация—запись» в нескольких дисках, как и в методе RAID-4. Наибольший выигрыш в производительности достигается при операциях чтения. Поскольку информация о четности может быть считана и записана на несколько дисков одновременно, скорость записи по сравнению с уровнем RAID-4 увеличивается.

Кроме рассмотренных выше имеются еще и другие варианты организации совместной работы избыточного набора дисков, среди них можно особо отметить технологию RAID-10, которая представляет собой комбинированный способ, при котором данные «расщепляются» (RAID-0) и зеркально копируются (RAID-1) без вычисления контрольных сумм. Обычно две пары «зеркальных» массивов объединяются и образуют один массив RAID-0. Этот способ целесообразно применять при работе с большими файлами.

1. BIOS – базовая система ввода – вывода, хранится и записывается в ПЗУ и управляет внешними устройствами, тестирует оборудование, инициирует загрузку ОС. Является компонентом любой операционной системы.

2. Системные файлы – IO.SYS, MSDOS.SYS, содержат программы MS DOS, которые постоянно находятся в оперативной памяти. Файл IO.SYS является дополнением к функциям BIOS. MSDOS.SYS реализует основные высокоуровневые услуги DOS.

3. Драйверы – это специальные программы, которые позволяют подключать новое и нестандартное оборудование.

4. Внешние команды – это программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных файлов. Эти программы выполняют действия обслуживающего характера.

5. COMMAND.COM - командный процессор, который запускает программы на выполнение, а некоторые команды он выполняет сам. Такие команды называются внутренними.

6. Загрузчик DOS –программа, которая загружает в память системные файлы. Эта программа находится в первом секторе загрузочного диска.

Начальная загрузка выполняется автоматически в случаях:

1. Программа - загрузчик проверяет наличие системных файлов в корневом каталоге загрузочного диска.

2. Программа – загрузчик считывает в память системные файлы.

3. Если в корневом каталоге загрузочного диска есть файл сжатых дисков DBLSPASE.BIN, то он загружается.

4. Из корневого каталога загрузочного диска читается файл конфигурации системы CONFIG.SYS и в соответствии с указаниями этом файле, загружаются драйверы.

5. Из корневого каталога загрузочного диска читается командный процессорCOMMAND.COM и передается ему управление. Если он отсутствует, то сообщение об ошибке.

6. Командный процессор выполняет командный файл AUTOEXEC.BAT, если этот файл есть на загрузочном диске. В файле AUTOEXEC.BAT указываются программы и команды, выполняемые при каждом запуске ПК. После выполнения этого файлы на экран выводится приглашение DOS, например, C:\>.

dir [диск:][путь\][имя_файла][/р] [/w] - выдача оглавления каталога, где

/w – вывод только имен файлов и подкаталогов;

md [диск:]путь\ - создание каталога. Например, md my;

rd [диск:]путь\ - удаление пустого каталога. Например, rd my;

сору [диск:][путь\]имя_файла1 [диск:][путь\] имя_файла2 - копирование файлов;

copy con имя_файла - создание небольшого текстового файла, F6 - сохранение файла;

ren старое_имя новое_имя - изменение имени файлов

del [диск:][путь\]имя_файла – удаление файла;

type [диск:][путь\]имя_файла – вывод содержимого файла на экран;

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: