macierz RAID

Rozległe systemy pamięci
dyskowych
Zapotrzebowanie:
współczesne systemy operacyjne
rozbudowane pakiety oprogramowania
przetwarzanie multimediów
systemy serwerowe
Pojedyncze dyski HDD: setki GB
Jak zrealizować spójny system
plikowy o rozmiarach rzędu TB ?
Macierz dyskowa – RAID
RAID – Redundand Array of Inexpensive Disks
Rozwiązanie RAID polega na zorganizowaniu
wielu fizycznie niezaleŜnych dysków jako
jednego spójnego dysku logicznego.
System RAID jest realizowany sprzętowo i
wymaga odpowiednich konstrukcja płyt głównych.
Dane dysku logicznego podzielone są na bloki (stripes)
i rozłoŜone po dyskach fizycznych, tak aby zwiększyć
szybkość dostępu do danych.
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
...
dysk logiczny
Blok 1
Blok 4
Blok 7
Blok 2
Blok 5
Blok 8
dyski fizyczne
Blok 3
Blok 6
...
RAID 0
Macierz typu RAID 0 polega na utworzeniu
dysku logicznego z dysków fizycznych.
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
...
dysk logiczny
Blok 1
Blok 4
Blok 7
Blok 2
Blok 5
Blok 8
Blok 3
Blok 6
...
dyski fizyczne
Zaleta: maksymalne wykorzystanie przestrzeni dyskowej
Wada: krótszy MTBF (mean time between failure)
RAID 1
Macierz typu RAID 1 polega na utworzeniu
dysku logicznego z dysków fizycznych
i prostą duplikację danych
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
...
dysk logiczny
Blok 1
Blok 3
Blok 2
Blok 4
Blok 5
...
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 5
Blok 4
...
oryginał
kopia
dyski fizyczne
Zaleta: wyŜsze wysokie bezpieczeństwo danych
Wada: wykorzystanie tylko połowy dostępnej przestrzeni
dysków fizycznych
RAID 3 i 4
Macierz typu RAID 3 polega na utworzeniu
dysku logicznego z dysków fizycznych z
wykorzystaniem dysku bitów parzystości
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
...
dysk logiczny
AB
00
01
10
11
XOR
0
1
1
0
Blok 1
Blok 3
Blok 5
Blok 2
Blok 4
Blok 6
xor 1 i 2
xor 3 i 4
xor 5 i 6
dyski fizyczne
Na podstawie bitów parzystości moŜna
odtworzyć dane z dowolnego dysku,
który uległ awarii (fault-tolerant system).
RAID 3 i 4
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
...
A
B
C
D
XOR
Blok 1
Blok i
...
Blok 2
Blok i+1
...
Blok 3
Blok i+2
...
Blok 4
Blok i+3
...
xor 1 i 2
xor 3 i 4
xor 5 i 6
dyski fizyczne
dysk logiczny
ABCD
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
X
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
Operacja XOR na wielu bitach nazywana jest
obliczaniem parzystości, gdyŜ wynik jest równy
0 gdy mamy parzystą liczbę bitów równych 1 i
1 gdy mamy nieparzystą liczbę bitów równych 1.
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
C=0
A=0
D=1
OK
A=?, B=?
RAID 5
Wadą rozwiązania RAID 3 i 4 jest konieczność wykonywania
zapisu parzystości zawsze na tym samym dysku, co powoduje
jego bardziej intensywne wykorzystanie niŜ dysków pozostałych
Zwiększa ryzyko to ryzyko awarii i zmniejsza wydajność transferu.
Blok 1
Blok 2
Blok 3
Blok 4
...
Blok 1
Blok 4
Blok 2
Blok 5
Blok 7
xor 7,8,9
...
xor ...
dysk logiczny
Blok 3
xor 4,5,6
Blok 8
...
xor 1,2,3
Blok 6
Blok 9
...
dyski fizyczne
RAID 5 polega na rozproszeniu zapisu informacji o parzystości,
co powoduje wyrównanie obciąŜenia wykorzystania dysków
i ma pozytywny wpływ na zwiększenie szybkości transferu.