Само слово RAID читается (рэйд) означает Reduntant array of independent disks –избыточный массив независимых дисков. На данном этапе развития технологий RAID это совокупность программно-аппаратных средств. Если говорить простым языком, то некоторое количество винчестеров (жесткий диск) представляется как один жесткий диск, средствами программных или аппаратных взаимосвязей. Напрашивается вопрос, а для чего он собственно нужен? Основная задача RAID-массива увеличить скорость обмена данных и увеличить надежность хранения, а особенно ценно,когда два этих качества сливаются воедино.
Как работает RAID контроллер
Организация записи данных на RAID-массив. 1.Информация при записи разбивается на n-е количество потоков, каждый поток идет на свой жесткий диск. Благодаря многопоточности мы достигаем высокой степени записи и чтения данных. Но у этого принципа есть один большой минус – при выходе из строя одного из дисков теряется вся информация целиком. 2. Информация записывается на все жесткие диски, т.е. один жесткий диск является копией другого. 3. Использование одного из жестких дисков для хранения данных, с помощью которых RAID без труда сможет восстановить потерянную информацию так называемых «контрольных сумм».
Эти три принципа, которые мы описали выше, могут использоваться в разных сочетаниях, виды сочетаемых принципов – называют уровнями RAID. На данном этапе развития RAID технологий развились 7 уровней архитектуры.
RAID 0 – самый простой из уровней RAID – массивов, характеризуется чередованием или распараллеливанием записи и чтения информации между жесткими дисками в массиве. Информация разбивается на одинаковые блоки и поочередно записываются на первый, затем на второй диски, причем чем больше винчестеров в массиве тем выше скорость обмена. Это явный представитель первого принципа, который мы описывали выше.
Особенности RAID 0: 1.Высокая скорость чтения записи данных 2.Общая емкость массива равна сумме емкостей всех жестких дисков 3.Очень низкая надежность хранения данных. Область применения: быстрая обработка больших объемов информации.
RAID 1 – другая простая архитектура построения массивов. Производиться полностью идентичная запись данных на все жесткие диски. Скорость работы массива немного выше чем у отдельно взятых винчестеров Особенности RAID 1 1. Высокая степень надежности 2. Высокая стоимость 1 мб информации. Область приминения: Хранение и невозможность утери ценной информации.
RAID 2 – этот уровень на практике не используется, так как его описание гласит о массивах, состоящих из 14 или 39 винчестерах. На нем заострять ваше внимание мы не будем.
RAID 3 – массив состоящий минимум из трех дисков. Первые два диска это не что иное как массив RAID 0, в которых запись информации происходит поочередно, а на третий диск записывается код четности. Он нужен для того чтобы контролировать и в случае необходимости восстановить данные с поврежденного жесткого диска. Представим абстракцию, что: х- первый жесткий диск y – второй жесткий диск z – контрольная сумма х и у Получаем уравнение: z=x+y; При поломке жесткого диска х, у нас получается уравнение, которое легко решить: x=z-y, где z контрольная сумма записывающаяся на третий жесткий диск.
При поломке третьего жесткого диска на котором храниться контрольные суммы, система пересчитывает контрольные суммы по данным из первых двух дисков. Особенности RAID 3: 1. Высокая скорость чтения записи данных 2. Высокая степень надежности 3. стоимость сборки дороже, чем у RAID 0 и RAID 1
RAID 4 – практически точная копия массива RAID 3, разница заключается в размерах блоков которые записываются на винчестеры. Такое устройство массива немного увеличивает скорость чтения данных при обращении к массиву, но RAID 4 использует большой объем оперативной памяти, что не хорошо сказывается на общей производительности системы. Соотнося все «за» и «против» компании производители не стали делать ставку на этот уровень RAID массива.
RAID 5 – архитектура построения RAID – массива схожая с RAID 3. В данном случае контрольная сумма данных попарно записываются в каждый из жестких дисков.
Как будут чередоваться блоки данных и четности зависит от RAID контроллера. Именно этот массив из-за его универсальности получил широкое применение в высокопроизводительных и надежных системах.
RAID 6 в данном массиве контрольная сумма вычисляется дважды и копируется сразу на два жестких диска, что дает возможность восстановить информацию при одновременном уничтожении двух жестких дисков из трёх. Особенности RAID 6: 1. Самая высокая надежность 2. Дороговизна данной архитектуры построения RAID массива.
Распространенные в домашних компьютерах составные массивы - MULTI-RAID. Главная их особенность в совмещении двух уровней. RAID 0+1 – чередование нескольких двухдисковых массивов RAID 1. RAID 1+0 – копирование массива RAID 0 на другой такой же. В данных видах мульти массивов идет распределение потоков данных RAID 5+0 (RAID50) – чередование массивов 5 уровня RAID 6+0 (RAID60) – чередование массивов 6 уровня.
Поговорим о Raid контроллерах.
Современные RAID контроллеры поддерживают сразу несколько уровней RAID массивов(0,1,10,5,6,50,60) и несут на своем борту до 8 портов SATA или SCSI. Встроенные в материнские платы контроллеры обычно являются частью чипсета, но могут быть и самостоятельными чипами. В контроллер вшита микропрограмма, которая и осуществляет создание массива. Рассмотрим типичную процедуру создания RAID массива: 1. При первоначальной загрузке компьютера нажимаем сочетание клавиш вызывающее программу настройки RAID. Обычно это ctrl+1. 2. В появившемся меню выбираем пункт «Создать массив» (create array) . 3. Выбираем физические жесткие диски, которые будут являться составными частями RAID массива. 4. Выбираем тип массива из предложенных вариантов. 5. Указываем размер блока чередования (Block size) Иногда контроллер предлагает выбрать из пунктов: - Оптимальный массив для лучшей производительности (создается RAID 0) Optimize array for performance - Оптимальный массив для лучшей безопасности (создается RAID 1) Optimize array for security - Оптимальный массив для составного массива (создается JBOD) Optimize array for capacity. При выборе любого из вышеуказанных пунктов в массиве используется все найденные винчестеры и устанавливаются все настройки по умолчанию.
RAID массив с программной реализацией
Как мы говорили ранее RAID это программно-аппаратная технология. Давайте остановимся на программной реализации и узнаем подробности. В программной реализации RAID формируется из дисков, которые подключаются к контроллеру SATA или IDE (Под SATA и IDE здесь понимается интерфейс взаимосвязи). Данный вид массивов с программным RAID сейчас поддерживается во всех операционных системах от windows XP до Windows 7.
Для того чтобы создать программный массив нам необходимы вспомогательные утилиты (программы): -консоль "управления дисками" -"управление компьютером" - discpart Для преобразования нескольких дисков в RAID массив делаем следующее: 1. Правой кнопкой мыши щелкаем по папке «Мой компьютер» по нужному физическому диску и в контекстном меню выбираем пункт «Преобразовать в динамический диск». После выполнения всех операций операционная система начнет рассматривать диски как обычные динамические тома. 2. Не менее чем из двух динамических томов, на разных жестких дисках можно создать составной том, который в свою очередь включает в себя до 32 динамических дисков. То что у нас получиться будет называться программным RAID 1 3. Чтобы получить программный аналог RAID 0 после преобразования дисков в динамические, выбираем команду «создание чередующихся томов» всё в том же контекстном меню. Все сведения о созданном массиве будут храниться в реестре Windows. Особенности программного RAID: + Возможное создание массива без RAID-контроллера. - Уменьшение быстродействия работы компьютера за счет увидичения потребления ресурсов. Почему теряются данные? Или чем отличается повреждение от разрушения массива. Повреждение данных – как правило возникает при выявленных логических ошибок на составных дисках массива. В этом случае сам RAID контроллер работает стабильно, хотя и может выдавать какие-либо ошибки. О повреждении массива также можно судить, когда RAID говорит Вам о его неформатированности. Физические или логические ошибки это совсем не страшное событие от которых стоит рвать волосы на голове, ведь сам RAID – массив для того и создавался, чтобы сохранить данные в таких ситуациях. Порядок действия здесь прост? - контроллер выдает информацию, о том какой винчестер следует заменить. -мы меняем испорченный винчестер на новый -контроллер после замены диска предлагает включить в массив и воссоздать данные с оставшихся работающих дисков.(команда REBUILD ARRAY) Разрушение массива – почти всегда потеря конфигурационных данных о массиве контроллером. Это более опасная ситуация. Жесткие диски, находившиеся в массиве, обнаруживаются просто как отдельные диски. В утилите «управление дисками» винчестеры показываются с неизвестной файловой системой или неформатированными. Неработающий контроллер ведет к разрушению массива, для RAID 0 это критическая ситуация, здесь есть два пути решения проблемы: 1.Найти полностью аналогичный контроллер. 2. Прибегнуть к помощи программных методов извлечения данных. Первый способ довольно проблематичен, так как найти контроллер выпущенный несколько лет назад в магазине практически невозможно. Итак, если при запуске компьютера, винчестеры из RAID массива отказываются работать, делаем следующее: 1. Читаем что пишет нам контроллер при запуске операционной системы. 2. Читаем что выдает консоль «Управление дисками» 3. Выключаем машину, снимаем жесткие диски из RAID –массива, при этом не забываем пронумеровать или пометить диски, для дальнейшего восстановления массива. 4. Проводим диагностику винчестеров и восстанавливаем доступ к диску. 5. С помощью программ восстанавливаем данные с жестких дисков.(таких как R-studio и File scavenger)
