Жорсткі диски raid. RAID-масив. Що це? Навіщо? І як створити? Види RAID масивів

Сьогодні ми дізнаємось цікаву інформаціюпро те, що таке RAID масив і яку роль ці масиви грають у житті жорстких дисків, так-так, саме в них.

Самі жорсткі диски відіграють досить важливу роль у комп'ютері, оскільки за допомогою них ми запускаємо систему та зберігаємо безліч інформації на них.

Проходить час і будь-хто жорсткий дискможе відмовити, це можуть бути будь-які, про які ми сьогодні не говоримо.

Я сподіваюся, що багато хто чув про так звані raid масивах, які дозволяють не лише прискорити роботу жорсткихдисків, але і в разі чого, врятувати важливі дані від зникнення, можливо, назавжди.

Також дані масиви мають порядкові номери, чим і відрізняються. Кожен виконує різні функції. Наприклад, є RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5і т. д. Ось про ці самі масиви ми сьогодні і говоритимемо, а потім я напишу статтю, як використовувати деякі з них.

Що таке RAID масив?

RAID- це технологія, яка дозволяє об'єднати кілька пристроїв, а саме жорстких дисків, у нашому випадку йде щось на зразок їх зв'язки. Таким чином, ми підвищуємо надійність зберігання даних та швидкість читання/запису. Можливо, і щось одне з цих функцій.

Так що, якщо ви хочете або прискорити диск або просто убезпечити інформацію залежить лише від вас. Точніше, залежить від вибору потрібної конфігурації «Рейду», ці конфігурації і відзначені порядковими номерами 1, 2, 3…

Рейди дуже корисна функціяі я її рекомендую використати всім. Наприклад, якщо використовувати 0-вуконфігурацію, то ви відчуєте приріст у швидкості жорсткого диска, все-таки, жорсткий диск, це майже самий низькошвидкісний пристрій.

Якщо ви спитаєте чому, то тут, я думаю, все ясно. з кожним роком стають дедалі потужнішими, їх обзаводять і вищою частотою, великою кількістю ядер, і багатьом іншим. Те саме з і . А жорсткі диски ростуть поки що тільки в обсязі, а швидкість обороту як 7200, так і залишилася. Звичайно є й рідкісніші моделі. Ситуацію поки що рятують так звані, які прискорюють систему у кілька разів.

Допустимо, ви заходили побудувати RAID 1, у цьому випадку ви отримаєте високу гарантію захисту ваших даних, оскільки вони будуть дублюватися на інший пристрій (диск) і, якщо один жорсткий диск відмовить, вся інформація залишиться на іншому.

Як бачите із прикладів, рейди дуже важливі та корисні, їх потрібно використовувати.

Отже, RAID-масив фізично є зв'язкою від двох жорстких дисків, підключених до системної плати, можна і три, і чотири. До речі, теж має підтримувати створення RAID-масивів. Підключення жорсткихдисків проводиться за стандартом, а створення рейдів відбувається на програмному рівні.

Коли ми програмно створили рейд, на око особливо нічого не змінилося, ви лише попрацюєте в BIOS, а все інше як було, так і залишиться, тобто, зазирнувши в Мій комп'ютер, ви побачите все ті ж підключені диски.

Щоб створити масив потрібно не так багато: материнська плата з підтримкою RAID, два ідентичні жорсткого диска (це важливо). Вони повинні бути однакові не тільки в об'ємі, але і по кешу, інтерфейсу і т. д. Бажано, щоб і виробник був той самий. Тепер вмикаємо комп'ютер і там шукаємо параметр SATA Configurationі ставимо на RAID. Після перезавантаження комп'ютера має з'явитися вікно, в якому ми побачимо інформацію про диски та рейди. Там ми повинні натиснути CTRL+I, щоб розпочати налаштування рейду, тобто додавати або видаляти з нього диски. Потім почнеться її налаштування.

Скільки всього цих рейдів? Їх кілька, а саме RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6. Докладніше я розповім тільки про два з них.

1. RAID 0– дозволяє створювати дисковий масив для того, щоб збільшити швидкість читання/запису.
2. RAID 1– дозволяє створювати дзеркальні дискові масиви захисту даних.

RAID 0, що таке?

Масив RAID 0, який ще називають «Striping»використовує від 2 до 4 жорстких дисків, рідко більше. Працюючи разом, вони підвищують продуктивність. Таким чином, дані за такого масиву розбивається на блоки даних, а потім записуються відразу на кілька дисків.

Продуктивність підвищується через те, що на один диск записується один блок даних, на інший диск, інший блок і т. д. Думаю зрозуміло, що 4 диски більше збільшать продуктивність, ніж два. Якщо говорити про безпеку, то вона страждає на всьому масиві. Якщо один з дисків вийде з ладу, то здебільшого вся інформація пропаде безповоротно.

Справа в тому, що в масиві RAID 0 інформація розташовується на всіх дисках, тобто байти якогось файлу, розташовані на декількох дисках. Тому, при виході з ладу одного диска, пропаде і певна кількість даних, відновлення при цьому неможливе.

З цього випливає, що необхідно робити постійні зовнішні носії.

RAID 1, що таке?

Масив RAID 1, його ще називають Mirroring- Дзеркало. Якщо говорити про недолік, то в RAID 1 обсяг одного з жорстких дисків вам як би «недоступний», тому що він використовується для дублювання першого диска. У RAID 0 це місце доступне.

З переваг, як ви, напевно, вже здогадалися, випливає, що масив надає високу надійність даних, тобто, якщо вийде один диск, всі дані залишаться на другому. Вихід з ладу одразу двох дисків малоймовірний. Такий масив часто використовується на серверах, але це не заважає використовувати його на звичайних комп'ютерах.

Якщо ви вибрали RAID 1, то знайте, що продуктивність впаде, але якщо дані важливі, то використовуйте даних підхід.

RAID 2-6, що таке?

Зараз коротко опишу решту масивів, так би мовити, для загального розвитку, а все тому, що вони не такі популярні, як перші два.

RAID 2- Потрібен для масивів, які використовують код Хеммінга (не цікавився, що за код). Принцип роботи приблизно, як у RAID 0, тобто інформація також розбивається на блоки і записуються по черзі на диски. Інші диски використовуються для зберігання кодів корекції помилок, за допомогою яких у разі виходу з ладу одного з дисків можна відновити дані.

Щоправда, для цього масиву краще використовувати 4 диски, що досить затратно, та й як з'ясувалося, при використанні стільки дисків, приріст продуктивності досить спірний.

RAID 3, 4, 5, 6– про ці масиви я не писатиму тут, оскільки, необхідна інформація вже є на Вікіпедії, якщо хочете дізнатися про дані масиви, то читаємо.

Який вибрати RAID масив?

Припустимо, що ви часто встановлюєте різні програми, ігри і копіюєте багато музики або фільмів, тоді вам рекомендується використовувати RAID 0. При виборі жорстких дисків будьте уважні, вони повинні бути дуже надійними, щоб не втратити інформацію. Обов'язково робіть резервні копіїданих.

Є важлива інформація, яка має бути в цілості та безпеці? Тоді на допомогу приходить RAID 1. При виборі жорстких дисків, їх характеристики повинні бути ідентичними.

Висновок

Ось ми і розібрали для когось нову, а для когось стару інформацію щодо RAID-масивів. Сподіваюся, що інформація для вас виявиться корисною. Незабаром писатиму про те, як ці масиви створювати.

Всі сучасні материнські плати оснащені інтегрованим RAID-контролером, а топові моделі мають навіть кілька інтегрованих RAID-контролерів. Наскільки інтегровані RAID-контролери затребувані домашніми користувачами - окреме питання. У будь-якому випадку, сучасна материнська плата надає користувачеві можливість створення RAID-масиву з декількох дисків. Однак далеко не кожен домашній користувач знає, як створити RAID-масив, який рівень масиву вибрати, та й взагалі погано уявляє собі плюси та мінуси використання RAID-масивів.
У цій статті ми дамо короткі рекомендації щодо створення RAID-масивів на домашніх ПК та на конкретному прикладіпродемонструємо, як можна самостійно протестувати продуктивність RAID-масиву.

Історія створення

Вперше термін "RAID-масив" з'явився в 1987 році, коли американські дослідники Паттерсон, Гібсон і Катц з Каліфорнійського університету Берклі у своїй статті "Надлишковий масив недорогих дисків" (A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID) описали, яким можна об'єднати кілька дешевих жорстких дисків в один логічний пристрій так, щоб в результаті підвищувалися ємність і швидкодія системи, а відмова окремих дисків не призводив до відмови всієї системи.

З моменту виходу цієї статті минуло вже понад 20 років, але технологія побудови RAID-масивів не втратила актуальності і сьогодні. Єдине, що змінилося з того часу - це розшифровка абревіатури RAID. Справа в тому, що спочатку RAID-масиви будувалися зовсім не на дешевих дисках, тому слово Inexpensive (недорогі) поміняли на Independent (незалежні), що більше відповідало дійсності.

Принцип дії

Отже, RAID - це надлишковий масив незалежних дисків (Redundant Arrays of Independent Discs), на який покладається завдання забезпечення стійкості до відмови і підвищення продуктивності. Відмовостійкість досягається за рахунок надмірності. Тобто частина ємності дискового простору приділяється для службових цілей, стаючи недоступною для користувача.

Підвищення продуктивності дискової підсистеми забезпечується одночасною роботою кількох дисків, й у сенсі що більше дисків у масиві (до певної межі), краще.

Спільну роботу дисків у масиві можна організувати за допомогою паралельного або незалежного доступу. При паралельному доступі дискове місце розбивається на блоки (смужки) для запису даних. Аналогічно інформація, що підлягає запису на диск, розбивається такі самі блоки. При записі окремі блоки записуються на різні диски, причому запис кількох блоків на різні дискивідбувається одночасно, що призводить до збільшення продуктивності в операціях запису. Потрібна інформація також зчитується окремими блоками одночасно з кількох дисків, що також сприяє зростанню продуктивності пропорційно до кількості дисків у масиві.

Слід зазначити, що модель з паралельним доступом реалізується лише за умови, що розмір запиту на запис даних більший за розмір самого блоку. В іншому випадку здійснювати паралельний запис кількох блоків практично неможливо. Уявимо ситуацію, коли розмір окремого блоку становить 8 Кбайт, а розмір запиту запис даних - 64 Кбайт. І тут вихідна інформація нарізається на вісім блоків по 8 Кбайт кожен. Якщо є масив із чотирьох дисків, то одночасно можна записати чотири блоки, або 32 Кбайт, за один раз. Очевидно, що у розглянутому прикладі швидкість запису та швидкість зчитування виявляться вчетверо вище, ніж при використанні одного диска. Це справедливо лише для ідеальної ситуації, проте розмір запиту далеко не завжди кратний розміру блоку та кількості дисків у масиві.

Якщо ж розмір даних, що записуються менше розмірублоку, то реалізується інша модель - незалежний доступ. Більш того, ця модель може використовуватися і в тому випадку, коли розмір даних, що записуються більше розміру одного блоку. При незалежному доступі всі дані окремого запиту записуються окремий диск, тобто ситуація ідентична роботі з одним диском. Перевага моделі з незалежним доступом у тому, що при одночасному надходженні кількох запитів на запис (читання) всі вони виконуватимуться на окремих дисках незалежно один від одного. Така ситуація типова, наприклад, для серверів.

Відповідно до різними типамиДоступу існують і різні типи RAID-масивів, які прийнято характеризувати рівнями RAID. Крім типу доступу, рівні RAID розрізняються способом розміщення та формування надмірної інформації. Надмірна інформація може або розміщуватись на спеціально виділеному диску, або розподілятися між усіма дисками. Способів формування цієї інформації досить багато. Найпростіший із них - це повне дублювання (100-відсоткова надмірність), або дзеркаловання. Крім того, використовуються коди з корекцією помилок, а також обчислення парності.

Рівні RAID-масивів

В даний час існує кілька рівнів RAID, які можна вважати стандартизованими, - це RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 і RAID 6.

Застосовуються також різні комбінації RAID-рівнів, що дозволяє об'єднати їх переваги. Зазвичай це комбінація будь-якого стійкого до відмов і нульового рівня, що застосовується для підвищення продуктивності (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).

Зазначимо, що всі сучасні RAID-контролери підтримують функцію JBOD (Just a Bench Of Disks), яка не призначена для створення масивів, вона забезпечує можливість підключення до RAID-контролера окремих дисків.

Слід зазначити, що інтегровані на материнські плати для домашніх ПК RAID-контролери підтримують далеко ще не всі RAID-рівні. Двопортові RAID-контролери підтримують лише рівні 0 і 1, а RAID-контролери з великою кількістю портів (наприклад, 6-портовий RAID-контролер, інтегрований у південний міст чіпсету ICH9R/ICH10R) - також рівні 10 та 5.

Крім того, якщо говорити про материнські плати на чіпсетах Intel, то в них також реалізована функція Intel Matrix RAID, яка дозволяє створити на декількох жорстких дисках одночасно RAID-матриці декількох рівнів, виділивши для кожної частини дискового простору.

RAID 0

RAID рівня 0, строго кажучи, не є надмірним масивом і не забезпечує надійності зберігання даних. Проте цей рівень активно застосовується у випадках, коли необхідно забезпечити високу продуктивність дискової підсистеми. Під час створення RAID-масиву рівня 0 інформація розбивається на блоки (іноді ці блоки називають страйпами (stripe)), які записуються окремі диски, тобто створюється система з паралельним доступом (якщо, звісно, ​​це дозволяє розмір блоку). Завдяки можливості одночасного введення-виведення з кількох дисків, RAID 0 забезпечує максимальну швидкість передачі даних та максимальну ефективність використання дискового простору, оскільки не потрібне місце для зберігання контрольних сум. Реалізація цього рівня дуже проста. В основному RAID 0 застосовується у тих областях, де потрібна швидка передача великого обсягу даних.

RAID 1 (Mirrored disk)

RAID рівня 1 – це масив двох дисків зі 100-відсотковою надмірністю. Тобто дані при цьому просто повністю дублюються (дзеркалуються), за рахунок чого досягається дуже високий рівень надійності (як, втім, вартості). Зазначимо, що для реалізації рівня 1 не потрібно попередньо розбивати диски та дані на блоки. У найпростішому випадку два диски містять однакову інформацію та є одним логічним диском. При виході з ладу одного диска функції виконує інший (що абсолютно прозоро для користувача). Відновлення масиву виконується простим копіюванням. Крім того, цей рівень подвоює швидкість зчитування інформації, оскільки ця операція може виконуватись одночасно з двох дисків. Подібна схема зберігання інформації використовується в основному в тих випадках, коли ціна безпеки даних набагато вища за вартість реалізації системи зберігання.

RAID 5

RAID 5 - це стійкий до відмов дисковий масив з розподіленим зберіганням контрольних сум. При записі потік даних розбивається на блоки (страйпи) лише на рівні байтів і одночасно записуються попри всі диски масиву в циклічному порядку.

Припустимо, що масив містить nдисків, а розмір страйпу d. Для кожної порції з n-1страйпів розраховується контрольна сума p.

Страйп d 1записується на перший диск, страйп d 2- на другий і так далі аж до страйпу d n–1, який записується на ( n-1)-й диск. Далі на n-й диск записується контрольна сума p n, і процес циклічно повторюється з першого диска, який записується страйп d n.

Процес запису (n-1)страйпів та їх контрольної суми проводиться одночасно на всі nдисків.

Для обчислення контрольної суми використовується порозрядна операція «виключає АБО» (XOR), що застосовується до блоків даних, що записуються. Так, якщо є nжорстких дисків, d- блок даних (страйп), то контрольна сума розраховується за такою формулою:

p n = d 1 d 2 ... d 1–1.

У разі виходу з ладу будь-якого диска, дані на ньому можна відновити за контрольними даними та за даними, що залишилися на справних дисках.

Як ілюстрацію розглянемо блоки розміром по чотири біти. Нехай є лише п'ять дисків для зберігання даних та запису контрольних сум. Якщо є послідовність бітів 1101001111001011, розбита на блоки по чотири біти, то для розрахунку контрольної суми необхідно виконати наступну порозрядну операцію:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

Таким чином, контрольна сума, що записується на п'ятий диск, дорівнює 1001.

Якщо один із дисків, наприклад четвертий, вийшов з ладу, то блок d 4= 1100 виявиться недоступним під час зчитування. Однак його значення легко відновити за контрольною сумою і за значеннями інших блоків за допомогою тієї ж операції «що виключає АБО»:

d 4 = d 1 d 2d 4p 5 .

У нашому прикладі отримаємо:

d 4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.

У випадку RAID 5 всі диски масиву мають однаковий розмір, однак загальна ємність дискової підсистеми, доступної для запису, стає менше одного диска. Наприклад, якщо п'ять дисків мають розмір 100 Гбайт, фактичний розмір масиву становить 400 Гбайт, оскільки 100 Гбайт відводиться на контрольну інформацію.

RAID 5 може бути побудований на трьох жорстких дисках. Зі збільшенням кількості жорстких дисків у масиві його надмірність зменшується.

RAID 5 має архітектуру незалежного доступу, що забезпечує можливість одночасного виконання кількох операцій зчитування чи запису.

RAID 10

Рівень RAID 10 є деяким поєднанням рівнів 0 і 1. Мінімально для цього рівня потрібні чотири диски. У масиві RAID 10 з чотирьох дисків вони попарно об'єднуються в масиви рівня 0, а обидва ці масиви як логічні диски об'єднуються в масив рівня 1. Можливий інший підхід: спочатку диски об'єднуються в дзеркальні масиви рівня 1, а потім логічні диски на основі цих масивів - масив рівня 0.

Intel Matrix RAID

Розглянуті RAID-масиви рівнів 5 та 1 рідко використовуються в домашніх умовах, що пов'язано насамперед із високою вартістю подібних рішень. Найчастіше для домашніх ПК застосовується саме масив рівня 0 двох дисках. Як ми вже зазначали, RAID рівня 0 не забезпечує безпеки зберігання даних, а тому кінцеві користувачі стикаються з вибором: створювати швидкий, але не забезпечує надійності зберігання даних RAID-масив рівня 0 або збільшуючи вартість дискового простору в два рази, - RAID- масив рівня 1, який забезпечує надійність зберігання даних, проте не дозволяє отримати суттєвого виграшу у продуктивності.

Для того, щоб вирішити цю нелегку проблему, корпорація Intelрозробила технологію Intel Matrix Storage, що дозволяє об'єднати переваги масивів рівнів 0 та 1 всього на двох фізичних дисках. А для того, щоб підкреслити, що в даному випадку йдеться не просто про RAID-масив, а про масив, що поєднує в собі і фізичні та логічні диски, в назві технології замість слова "масив" використовується слово "матриця".

Отже, що ж є RAID-матриця з двох дисків за технологією Intel Matrix Storage? Основна ідея полягає в тому, що за наявності в системі кількох жорстких дисків та материнської плати з чіпсетом Intel, що підтримує технологію Intel Matrix Storage, можливий поділ дискового простору на кілька частин, кожна з яких функціонуватиме як окремий RAID-масив.

Розглянемо простий приклад RAID-матриці із двох дисків по 120 Гбайт кожен. Будь-який з дисків можна розбити на два логічні диски, наприклад по 40 і 80 Гбайт. Далі два логічні диски одного розміру (наприклад, по 40 Гбайт) можна об'єднати в RAID-матрицю рівня 1, а логічні диски, що залишилися, - в RAID-матрицю рівня 0.

В принципі, використовуючи два фізичні диски, також можна створити всього одну або дві RAID-матриці рівня 0, але отримати тільки матриці рівня 1 неможливо. Тобто якщо в системі є лише два диски, то технологія Intel Matrix Storage дозволяє створювати такі типи RAID-матриць:

• одна матриця рівня 0;
• дві матриці рівня 0;
• матриця рівня 0 та матриця рівня 1.

Якщо в системі встановлено три жорсткі диски, то можливе створення наступних типів RAID-матриць:

• одна матриця рівня 0;
• одна матриця рівня 5;
• дві матриці рівня 0;
• дві матриці рівня 5;
• матриця рівня 0 та матриця рівня 5.

Якщо в системі встановлені чотири жорсткі диски, додатково є можливість створити RAID-матрицю рівня 10, а також комбінації рівня 10 і рівня 0 або 5.

Від теорії до практики

Якщо говорити про домашні комп'ютери, то найбільш затребуваними та популярними є RAID-масиви рівнів 0 і 1. Використання RAID-масивів із трьох і більше дисків у домашніх ПК – скоріше виняток із правила. Пов'язано це з тим, що, з одного боку, вартість RAID-масивів зростає пропорційно кількості дисків, що задіяні в ньому, а з іншого - для домашніх комп'ютерів першочергове значення має ємність дискового масиву, а не його продуктивність і надійність.

Тому надалі ми розглянемо RAID-масиви рівнів 0 та 1 на основі лише двох дисків. У завдання нашого дослідження буде порівняння продуктивності та функціональності RAID-масивів рівнів 0 і 1, створених на базі декількох інтегрованих RAID-контролерів, а також дослідження залежності швидкісних характеристик RAID-масиву від розміру страйпу.

Справа в тому, що хоча теоретично при використанні RAID-масиву рівня 0 швидкість читання та запису повинна зростати вдвічі, на практиці зростання швидкісних характеристик набагато менш скромне і для різних RAID-контролерів воно по-різному. Аналогічно і для RAID-масиву рівня 1: незважаючи на те, що теоретично швидкість читання повинна збільшуватися вдвічі, на практиці не все так гладко.

Для нашого порівняльного тестування RAID-контролерів ми використовували материнську плату Gigabyte GA-EX58A-UD7. Ця плата заснована на чіпсеті Intel X58 Express з південним мостом ICH10R, що має інтегрований RAID-контролер на шість портів SATA II, який підтримує організацію RAID-масивів рівнів 0, 1, 10 та 5 з функцією Intel Matrix RAID. Крім того, на платі Gigabyte GA-EX58A-UD7 інтегрований RAID-контролер GIGABYTE SATA2, на базі якого реалізовані два порти SATA II з можливістю організації RAID-масивів рівнів 0, 1 та JBOD.

Також на платі GA-EX58A-UD7 інтегрований SATA III-контролер Marvell 9128, на базі якого реалізовані два порти SATA III з можливістю організації RAID-масивів рівнів 0, 1 та JBOD.

Таким чином, на платі Gigabyte GA-EX58A-UD7 є три окремі RAID-контролери, на базі яких можна створити RAID-масиви рівнів 0 і 1 і порівняти їх один з одним. Нагадаємо, що стандарт SATA III назад сумісний зі стандартом SATA II, тому на базі контролера Marvell 9128, який підтримує диски з інтерфейсом SATA III, також можна створювати RAID-масиви з використанням дисків з інтерфейсом SATA II.

Стенд для тестування мав таку конфігурацію:

• процесор - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
• материнська плата – Gigabyte GA-EX58A-UD7;
• версія BIOS – F2a;
• жорсткі диски – два диски Western Digital WD1002FBYS, один диск Western Digital WD3200AAKS;
• інтегровані RAID-контролери:
• ICH10R,
• GIGABYTE SATA2,
• Marvell 9128;
• пам'ять – DDR3-1066;
• обсяг пам'яті – 3 Гбайт (три модулі по 1024 Мбайт);
• режим роботи пам'яті – DDR3-1333, триканальний режим роботи;
• відеокарта – Gigabyte GeForce GTS295;
• блок живлення – Tagan 1300W.

Тестування проводилося під управлінням операційної системи Microsoft Windows 7 Ultimate (32-bit). Операційна системаінсталювалася на диск Western Digital WD3200AAKS, що підключався до порту контролера SATA II, інтегрованого у південний міст ICH10R. RAID-масив збирався на двох дисках WD1002FBYS із інтерфейсом SATA II.

Для вимірювання швидкісних характеристик RAID-масивів, що створювалися, ми використовували утиліту IOmeter, яка є галузевим стандартом для вимірювання продуктивності дискових систем.

Утиліта IOmeter

Оскільки ми задумували цю статтю як своєрідний посібник користувача зі створення та тестування RAID-масивів, логічно розпочатиме з опису утиліти IOmeter (Input/Output meter), яка, як ми вже зазначили, є своєрідним галузевим стандартом для вимірювання продуктивності дискових систем. Дана утилітабезкоштовна і її можна завантажити з ресурсу http://www.iometer.org.

Утиліта IOmeter є синтетичним тестом і дозволяє працювати з нерозбитими на логічні розділи жорсткими дисками, завдяки чому можна тестувати диски незалежно від файлової структурита звести до нуля вплив операційної системи.

При тестуванні можливе створення специфічної моделі доступу, або патерна, яка дозволяє конкретизувати виконання жорстким диском специфічних операцій. У разі створення конкретної моделідоступу дозволяється змінювати такі параметри:

• розмір запиту передачі даних;
• випадковий/послідовний розподіл (%);
• розподіл операцій читання/запису (у%);
• кількість окремих операцій введення-виведення, що працюють паралельно.

Утиліта IOmeter не вимагає інсталяції на комп'ютер і складається з двох частин: власне IOmeter та Dynamo.

IOmeter - це контролююча частина програми з інтерфейсом користувача, що дозволяє виконувати всі необхідні налаштування. Dynamo – це генератор навантаження, який не має інтерфейсу. Щоразу під час запуску файлу IOmeter.exe автоматично запускається і генератор навантаження Dynamo.exe.

Щоб розпочати роботу з програмою IOmeter, достатньо запустити файл IOmeter.exe. У цьому відкривається головне вікно програми IOmeter (рис. 1).

Мал. 1. Головне вікно програми IOmeter

Слід зазначити, що утиліта IOmeter дозволяє проводити тестування як локальних дискових систем (DAS), а й мережевих накопичувачів(NAS). Наприклад, з її допомогою можна протестувати продуктивність дискової підсистеми сервера (файл-сервера), використовуючи при цьому кілька мережевих клієнтів. Тому частина закладок та інструментів у вікні утиліти IOmeter відноситься саме до мережевим налаштуваннямпрограми. Зрозуміло, що при тестуванні дисків та RAID-масивів ці можливості програми нам не потрібні, а тому ми не пояснюватимемо призначення всіх вкладок та інструментів.

Отже, при запуску програми IOmeter у лівій частині головного вікна (у вікні Topology) відображатиметься деревоподібна структура всіх запущених генераторів навантаження (примірників Dynamo). Кожен запущений екземпляр генератора навантаження Dynamo називається менеджером (manager). Крім того, програма IOmeter є багатопотоковою і кожен окремий запущений потік екземпляра генератора навантаження Dynamo називається Worker. Кількість запущених Worker'ів завжди відповідає кількості логічних ядер процесора.

У нашому прикладі використовується лише один комп'ютер із чотириядерним процесором, що підтримує технологію Hyper-Threading, тому запускається лише один менеджер (один екземпляр Dynamo) та вісім (за кількістю логічних ядер процесора) Worker'ів.

Власне, для тестування дисків у даному вікні немає необхідності щось змінювати або додавати.

Якщо виділити мишею назву комп'ютера у деревоподібній структурі запущених екземплярів Dynamo, то у вікні Targetна вкладці Disk Targetвідобразяться всі диски, дискові масиви та інші накопичувачі (включаючи мережні), встановлені на комп'ютері. Це накопичувачі, з якими програма IOmeter може працювати. Носії можуть бути позначені жовтим або блакитним кольором. Жовтим відзначаються логічні розділи носіїв, а блакитним - фізичні пристрої без створених на них логічних розділів. Логічний розділ може бути перекреслено або не перекреслено. Справа в тому, що для роботи програми з логічним розділом його потрібно насамперед підготувати, створивши на ньому спеціальний файл, що дорівнює за розміром ємності всього логічного розділу. Якщо логічний розділ перекреслено, то це означає, що розділ ще не підготовлений для тестування (він буде підготовлений автоматично на першому етапі тестування), а якщо розділ не перекреслено, то це означає, що на логічному розділі вже створено файл, повністю готовий для тестування .

Зазначимо, що, незважаючи на можливість роботи з логічними розділами, що підтримується, оптимально тестувати саме не розбиті на логічні розділи диски. Видалити логічний розділ диска можна дуже просто – через оснастку Disk Management. Для доступу до неї достатньо клацнути правою кнопкою миші на значку Комп'ютерна робочому столі та у меню, що відкрилося, вибрати пункт Manage. У вікні, що відкрилося Computer Managementу лівій частині необхідно вибрати пункт Storage, а в ньому - Disk Management. Після цього у правій частині вікна Computer Managementз'являться всі підключені диски. Клацнувши правою кнопкою по потрібному дискуі вибравши в меню пункт Delete Volume… можна видалити логічний розділ на фізичному диску. Нагадаємо, що при видаленні з диска логічного розділу вся інформація на ньому видаляється без відновлення.

Взагалі, за допомогою утиліти IOmeter можна тестувати тільки чисті диски або дискові масиви. Тобто не можна протестувати диск чи дисковий масив, у якому встановлено операційну систему.

Отже, повернемося до опису утиліти IOmeter. У вікні Targetна вкладці Disk Targetнеобхідно вибрати той диск (або дисковий масив), який тестуватиметься. Далі потрібно відкрити вкладку Access Specifications(рис. 2), де можна буде визначити сценарій тестування.

Мал. 2. Вкладка Access Specifications утиліти IOmeter

У вікні Global Access Specificationsє список встановлених сценаріїв тестування, які можна присвоїти менеджеру завантаження. Втім, ці сценарії нам не знадобляться, тому їх можна виділити і видалити (для цього передбачена кнопка Delete). Після цього натисніть кнопку Newдля створення нового сценарію тестування. У вікні, що відкрилося Edit Access Specificationможна визначити сценарій завантаження диска чи RAID-масиву.

Припустимо, ми хочемо з'ясувати залежність швидкості послідовного (лінійного) читання та запису від розміру блоку запиту на передачу даних. Для цього нам потрібно сформувати послідовність сценаріїв завантаження в режимі послідовного читання за різних розмірів блоку, а потім послідовність сценаріїв завантаження в режимі послідовного запису при різних розмірах блоку. Зазвичай розміри блоків вибираються у вигляді ряду, кожен член якого вдвічі більший за попередній, а перший член цього ряду дорівнює 512 байт. Тобто розміри блоків становлять наступний ряд: 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Кбайт, 1 Мбайт. Робити розмір блоку більше 1 Мбайт при послідовних операціях немає сенсу, оскільки за таких великих розмірів блоку даних швидкість послідовних операцій не змінюється.

Отже, сформуємо сценарій завантаження як послідовного читання для блоку розміром 512 байт.

В полі Nameвікна Edit Access Specificationвводимо назву сценарію завантаження. Наприклад, Sequential_Read_512. Далі у полі Transfer Request Sizeзадаємо розмір блоку даних 512 байт. Повзунок Percent Random/Sequential Distribution(відсоткове співвідношення між послідовними та вибірковими операціями) зрушуємо до упору вліво, щоб усі наші операції були лише послідовними. Ну а повзунок , що задає процентне співвідношення між операціями читання та запису, зрушуємо до упору праворуч, щоб усі наші операції були лише читанням. Інші параметри у вікні Edit Access Specificationміняти не потрібно (рис. 3).

Мал. 3. Вікно Edit Access Specification для створення сценарію завантаження послідовного читання
при розмірі блоку даних 512 байт

Натискаємо на кнопку Ok, і перший створений нами сценарій відобразиться у вікні Global Access Specificationsна вкладці Access Specificationsутиліти IOmeter.

Аналогічно потрібно створити сценарії і для інших блоків даних, проте, щоб полегшити собі роботу, простіше не створювати сценарій щоразу заново, натискаючи кнопку New, а, вибравши останній створений сценарій, натиснути кнопку Edit Copy(Редагувати копію). Після цього знову відчиниться вікно Edit Access Specificationз налаштуваннями нашого останнього створеного сценарію. У ньому достатньо буде поміняти лише назву та розмір блоку. Виконавши аналогічну процедуру для всіх інших розмірів блоків, можна приступити до формування сценаріїв для послідовного запису, що робиться абсолютно аналогічно, за винятком того, що повзунок Percent Read/Write Distribution, що задає відсоткове співвідношення між операціями читання та запису, потрібно зрушити до упору вліво.

Аналогічно можна створити сценарії для вибіркового запису та читання.

Після того, як усі сценарії будуть готові, їх потрібно присвоїти менеджеру завантаження, тобто вказати, з якими сценаріями працюватиме Dynamo.

Для цього ще раз перевіряємо, що у вікні Topologyвиділено назву комп'ютера (тобто менеджер навантаження на локальному ПК), а чи не окремий Worker. Це гарантує, що сценарії навантаження присвоюватимуться відразу всім Worker'ам. Далі у вікні Global Access Specificationsвиділяємо всі створені нами сценарії навантаження та натискаємо кнопку Add. Усі виділені сценарії навантаження додадуться у вікно (Рис. 4).

Мал. 4. Присвоєння створених сценаріїв навантаження менеджеру навантаження

Після цього потрібно перейти до вкладки Test Setup(рис. 5), де можна задати час виконання кожного створеного нами сценарію. Для цього у групі Run Timeзадаємо час виконання сценарію навантаження. Досить буде задати час, що дорівнює 3 хв.

Мал. 5. Завдання часу виконання сценарію навантаження

Крім того, у полі Test Descriptionнеобхідно вказати назву всього тесту. В принципі, ця вкладка має багато інших налаштувань, проте для наших завдань вони не потрібні.

Після того, як усі необхідні налаштування зроблено, рекомендується зберегти створений тест, натиснувши на панелі інструментів кнопку з зображенням дискети. Тест зберігається із розширенням *.icf. Згодом можна буде скористатися створеним сценарієм навантаження, запустивши не IOmeter.exe, а збережений файл з розширенням *.icf.

Тепер можна приступити безпосередньо до тестування, натиснувши кнопку із зображенням прапорця. Вам буде запропоновано вказати назву файлу з результатами тестування та вибрати його місцезнаходження. Результати тестування зберігаються в CSV-файлі, який потім легко експортувати в Excel і, встановивши фільтр першого стовпця, вибрати потрібні дані з результатами тестування.

Під час тестування проміжні результати можна спостерігати на вкладці Result Display, а визначити, до якого сценарію навантаження вони належать, можна на вкладці Access Specifications. У вікні Assigned Access Specificationсценарій, що виконується, відображається зеленим, виконані сценарії - червоним, а ще не виконані сценарії - синім кольором.

Отже, ми розглянули базові прийоми роботи з утилітою IOmeter, які будуть потрібні для тестування окремих дисків або RAID-масивів. Зазначимо, що ми розповіли далеко не про всі можливості утиліти IOmeter, але опис усіх її можливостей виходить за межі цієї статті.

Створення RAID-масиву на базі контролера GIGABYTE SATA2

Отже, ми починаємо створення RAID-масиву на базі двох дисків із використанням інтегрованого на платі RAID-контролера GIGABYTE SATA2. Звичайно, сама компанія Gigabyte не виробляє чіпів, тому під чіпом GIGABYTE SATA2 ховається перемаркований чіп іншої фірми. Як можна з'ясувати з INF-файлу драйвера, мова йдепро контролера серії JMicron JMB36x.

Доступ до меню налаштування контролера можливий на етапі завантаження системи, для чого потрібно натиснути комбінацію клавіш Ctrl+G, коли з'явиться відповідний напис на екрані. Природно, насамперед у налаштуваннях BIOSпотрібно визначити режим роботи двох SATA-портів, що належать до контролера GIGABYTE SATA2, як RAID (інакше доступ у меню конфігуратора RAID-масиву буде неможливий).

Меню налаштування RAID-контролера GIGABYTE SATA2 досить просте. Як ми вже зазначали, контролер є двопортовим і дозволяє створювати RAID-масиви рівня 0 або 1. Через меню налаштування контролера можна видалити або створити RAID-масив. При створенні RAID-масиву можна вказати його назву, вибрати рівень масиву (0 або 1), задати розмір страйпу для RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 або 4K), а також визначити розмір масиву.

Якщо масив створений, будь-які зміни в ньому вже неможливі. Тобто згодом не можна для створеного масиву змінити, наприклад, його рівень або розмір страйпу. Для цього спочатку потрібно видалити масив (із втратою даних), а потім створити його заново. Власне, це властиво не лише контролеру GIGABYTE SATA2. Неможливість зміни параметрів створених RAID-масивів - особливість всіх контролерів, яка випливає із самого принципу реалізації RAID-масиву.

Після того, як масив на базі контролера GIGABYTE SATA2 створений, поточну інформацію про нього можна переглянути, використовуючи утиліту GIGABYTE RAID Configurer, яка встановлюється автоматично разом із драйвером.

Створення RAID-масиву на базі контролера Marvell 9128

Конфігурування RAID-контролера Marvell 9128 можливе лише через налаштування BIOS плати Gigabyte GA-EX58A-UD7. Взагалі, треба сказати, що меню конфігуратора контролера Marvell 9128 дещо сирувато і може ввести в оману недосвідчених користувачів. Втім, про ці незначні недоробки ми розповімо трохи пізніше, а поки що розглянемо основні функціональні можливостіконтролера Marvell 9128.

Отже, незважаючи на те, що цей контролер підтримує роботу з дисками з інтерфейсом SATA III, він також повністю сумісний з дисками з інтерфейсом SATA II.

Контролер Marvell 9128 дозволяє створити RAID-масив рівнів 0 та 1 на базі двох дисків. Для масиву рівня 0 можна встановити розмір страйпу 32 або 64 Кбайт, а також вказати ім'я масиву. Крім того, є і така опція, як Gigabyte Rounding, яка потребує пояснення. Незважаючи на назву, співзвучну з ім'ям компанії-виробника, функція Gigabyte Rounding жодного відношення до неї не має. Більше того, вона ніяк не пов'язана з RAID масивом рівня 0, хоча в налаштуваннях контролера її можна визначити саме для масиву цього рівня. Власне це перша з тих недоробок конфігуратора контролера Marvell 9128, про які ми згадували. Функція Gigabyte Rounding визначена тільки для RAID-масиву рівня 1. Вона дозволяє використовувати для створення RAID-масиву рівня 1 два диски (наприклад, різних виробників або різні моделі), ємність яких трохи відрізняється одна від одної. Функція Gigabyte Rounding якраз і задає різницю у розмірі двох дисків, які застосовуються для створення RAID-масиву рівня 1. У контролері Marvell 9128 функція Gigabyte Rounding дозволяє встановити різницю у розмірах дисків 1 або 10 Гбайт.

Ще одна недоробка конфігуратора контролера Marvell 9128 полягає в тому, що при створенні RAID-масиву рівня 1 користувач має можливість вибору розміру страйпа (32 або 64 Кбайт). Однак поняття страйпу взагалі не визначено для RAID масиву рівня 1.

Створення RAID-масиву на базі контролера, інтегрованого в ICH10R

RAID-контролер, інтегрований у південний міст ICH10R, є найпоширенішим. Як зазначалося, даний RAID-контролер 6-портовый і підтримує як створення масивів RAID 0 і RAID 1, але й RAID 5 і RAID 10.

Доступ до меню налаштування контролера можливий на етапі завантаження системи, для чого потрібно натиснути комбінацію клавіш Ctrl+I, коли з'явиться відповідний напис на екрані. Природно, насамперед у налаштуваннях BIOS слід визначити режим роботи цього контролера як RAID (інакше доступ у меню конфігуратора RAID-масиву буде неможливий).

Меню налаштування RAID-контролера досить просте. Через меню налаштування контролера можна видалити або створити RAID-масив. Під час створення RAID-масиву можна вказати його назву, вибрати рівень масиву (0, 1, 5 або 10), встановити розмір страйпу для RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 або 4K), а також визначити розмір масиву.

Порівняння продуктивності RAID-масивів

Для тестування RAID-масивів за допомогою утиліти IOmeter ми створили сценарії навантаження послідовного читання, послідовного запису, вибіркового читання та вибіркового запису. Розміри блоків даних у кожному сценарії навантаження становили таку послідовність: 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 Кбайт, 1 Мбайт.

На кожному з RAID-контролерів створювався масив RAID 0 з усіма допустимими розмірами страйпів і масив RAID 1. Крім того, щоб мати можливість оцінити приріст продуктивності, який отримується від використання RAID-масиву, ми також протестували на кожному з RAID-контролерів одиночний диск.

Отже, звернемося до результатів нашого тестування.

Контролер GIGABYTE SATA2

Насамперед розглянемо результати тестування RAID-масивів з урахуванням контролера GIGABYTE SATA2 (рис. 6-13). Загалом контролер виявився в буквальному сенсі загадковим, а його продуктивність просто розчарувала.

Якщо подивитися на швидкісні характеристики одного диска (без RAID-масиву), то максимальна швидкістьпослідовного читання складає 102 Мбайт/с, а максимальна швидкість послідовного запису – 107 Мбайт/с.

При створенні масиву RAID 0 із розміром страйпу 128 Кбайт максимальна швидкість послідовного читання та запису збільшується до 125 Мбайт/с, тобто зростає приблизно на 22%.

При розмірі страйпа 64, 32 чи 16 Кбайт максимальна швидкість послідовного читання становить 130 Мбайт/с, а максимальна швидкість послідовного запису – 141 Мбайт/с. Тобто за зазначених розмірах страйпа максимальна швидкість послідовного читання зростає на 27%, а максимальна швидкість послідовного запису – на 31%.

Взагалі-то це обмаль для масиву рівня 0, і хотілося б, щоб максимальна швидкість послідовних операцій була вищою.

При розмірі страйпа 8 Кбайт максимальна швидкість послідовних операцій (читання та запису) залишається приблизно такою самою, як і при розмірі страйпа 64, 32 або 16 Кбайт, проте з вибірковим читанням – явні проблеми. При збільшенні розміру блоку даних до 128 Кбайт швидкість вибіркового читання (як і має бути) зростає пропорційно розміру блоку даних. Проте за розмірі блоку даних понад 128 Кбайт швидкість вибіркового читання падає майже нуля (приблизно до 0,1 Мбайт/с).

При розмірі страйпа 4 Кбайт падає як швидкість вибіркового читання за розміру блоку понад 128 Кбайт, а й швидкість послідовного читання за розмірі блоку понад 16 Кбайт.

Використання масиву RAID 1 на контролері GIGABYTE SATA2 практично не змінює (порівняно з одиночним диском) швидкість послідовного читання, проте максимальна швидкість послідовного запису зменшується до 75 Мбайт/с. Нагадаємо, що для масиву RAID 1 швидкість читання повинна зростати, а швидкість запису не повинна зменшуватися порівняно зі швидкістю читання та запису одиночного диска.

На підставі результатів тестування контролера GIGABYTE SATA2 можна зробити лише один висновок. Використовувати цей контролер для створення масивів RAID 0 і RAID 1 має сенс тільки в тому випадку, коли всі інші RAID-контролери (Marvell 9128, ICH10R) вже задіяні. Хоча уявити подібну ситуацію досить складно.

Контролер Marvell 9128

Контролер Marvell 9128 продемонстрував набагато вищі швидкісні характеристики порівняно з контролером GIGABYTE SATA2 (рис. 14-17). Власне, відмінності проявляються навіть під час роботи контролера з одним диском. Якщо для контролера GIGABYTE SATA2 максимальна швидкість послідовного читання становить 102 Мбайт/с і досягається за розміром блоку даних 128 Кбайт, то для контролера Marvell 9128 максимальна швидкість послідовного читання становить 107 Мбайт/с і досягається при розмірі блоку даних 16 Кбайт.

Під час створення масиву RAID 0 з розміром страйпа 64 і 32 Кбайт максимальна швидкість послідовного читання збільшується до 211 Мбайт/с, а послідовного запису - до 185 Мбайт/с. Тобто за зазначених розмірах страйпа максимальна швидкість послідовного читання зростає на 97%, а максимальна швидкість послідовного запису – на 73%.

Істотної різниці за швидкісними показниками масиву RAID 0 з розміром страйпа 32 і 64 Кбайт не спостерігається, проте застосування страйпа 32 Кбайт краще, оскільки в цьому випадку швидкість послідовних операцій при розмірі блоку менше 128 Кбайт буде трохи вище.

При створенні масиву RAID 1 на контролері Marvell 9128, максимальна швидкість послідовних операцій практично не змінюється в порівнянні з одиночним диском. Тож якщо одиночного диска максимальна швидкість послідовних операцій становить 107 Мбайт/с, то RAID 1 вона дорівнює 105 Мбайт/с. Також зауважимо, що для RAID 1 швидкість вибіркового читання трохи погіршується.

В цілому ж слід зазначити, що контролер Marvell 9128 має непогані швидкісні характеристики і його цілком можна задіяти як для створення RAID-масивів, так і для підключення до нього одиночних дисків.

Контролер ICH10R

RAID-контролер, вбудований в ICH10R, виявився найвищим з усіх протестованих нами (рис. 18-25). При роботі з одиночним диском (без створення RAID-масиву) його продуктивність фактично така сама, як і продуктивність контролера Marvell 9128. Максимальна швидкість послідовного читання та запису складає 107 Мбайт і досягається при розмірі блоку даних 16 Кбайт.

І інше, інше, інше, інше. Так ось, сьогодні поговоримо про RAID масиви на їх основі.

Як відомо, ці жорсткі диски так само мають якийсь запас міцності після якого виходять з ладу, а також характеристики, що впливають на продуктивність.

Як наслідок, напевно багато хто з Вас, так чи інакше, одного разу чули про якісь рейд-масиви, які можна робити зі звичайних жорстких дисків з метою прискорення роботи цих самих дисків і комп'ютера в цілому або забезпечення підвищеної надійності зберігання даних.

Напевно, так само Ви знаєте (а якщо й не знаєте, то не біда) про те, що ці масиви мають різні порядкові номери (0, 1, 2, 3, 4 тощо), а так само виконують цілком собі різні функції. Це явище дійсно має місце бути в природі і, як Ви думаю вже здогадалися, саме про ці RAID масиви я і хочу Вам розповісти в цій статті. Точніше вже розповідаю;)

Поїхали.

Що таке RAID і навіщо воно потрібне?

RAID - це дисковий масив (тобто комплекс або, якщо хочете, зв'язування) з декількох пристроїв - жорстких дисків. Як і говорив вище, цей масив служить підвищення надійності зберігання даних та/або підвищення швидкості читання/запису інформації (чи те й інше).

Власне, те, що саме займається ця зв'язка з дисків, тобто прискоренням роботи або підвищенням безпеки даних, - залежить від Вас, а точніше, від вибору поточної конфігурації рейду(ів). Різні типицих конфігурацій таки відзначаються різними номерами: 1, 2, 3, 4 і, відповідно, виконують різні функції.

Просто, наприклад, у разі побудови 0-ї версії (опис варіацій 0, 1, 2, 3 та ін., - читайте нижче) Ви отримаєте відчутний приріст продуктивності. Та й взагалі жорсткий диск нині якраз вузький канал у швидкодії системи.

Чому так склалося в цілому

Жорсткі диски ж ростуть хіба що в обсязі бо швидкість обертання голівки цих (за винятком рідкісних моделей типу Raptor "ів) завмерла вже досить давно на позначці в 7200, кеш теж не те щоб росте, архітектура залишається майже колишньою.

Загалом у плані продуктивності диски стоять дома (ситуацію можуть врятувати хіба що розвиваються ), адже вони грають вагому роль роботі системи і, місцями, повноважних додатків.

У разі побудови одиничного (в сенсі за номером 1 ) рейду Ви трохи втратите у продуктивності, але зате отримаєте якусь відчутну гарантію безпеки Ваших даних, бо вони будуть повністю дублюватися і, власне, навіть у разі виходу з ладу одного диска, - все цілком і повністю буде на другому без жодних втрат.

Загалом, повторюся, рейди будуть корисні для всіх і для кожного. Я навіть сказав би, що обов'язкові:)

Що таке RAID у фізичному сенсі

Фізично RAID-масив являє собою від двох до n-го кількості жорстких дисків підключених підтримує можливість створення RAID (або до відповідного контролера, що рідше ці дороги для рядового користувача (контролери зазвичай використовуються на серверах в силу підвищеної надійності і продуктивності)), т .е. на око нічого всередині системника не змінюється, ніяких зайвих підключень чи з'єднань дисків між собою або з чимось просто немає.

Загалом в апаратній частині все майже як завжди, а змінюється лише програмний підхід, який, власне, і задає шляхом вибору типу рейду, як саме повинні працювати підключені диски.

Програмно ж, у системі, після створення рейду, теж не з'являється жодних особливих примх. По суті, вся різниця в роботі з рейдом полягає тільки в невеликому налаштуванні, яке власне організує рейд (див.нижче) та у використанні драйвера. В решті ВСЕ абсолютно теж саме - в "Мій комп'ютер" ті ж C, D та інші диски, ті ж папки, файли.. Загалом і програмно, на око, повна ідентичність.

Установка масиву не є нічого складного: просто беремо мат.плату, яка підтримує технологію RAID, беремо два повністю ідентичні, - це важливо! , - Як за характеристиками (розміру, кешу, інтерфейсу та ін) так і за виробником і моделлю, диска і підключаємо їх до цієї мат.платі. Далі просто включаємо комп'ютер, заходимо в BIOS і виставляємо параметр SATA Configuration: RAID.

Після цього в процесі завантаження комп'ютера (як правило, до завантаження Windows) з'являється панель, що відображає інформацію про диск в рейді і поза ним, де, власне, потрібно натиснути CTR-I , щоб налаштувати рейд (додати диски в нього, видалити і тд і тп). Власне, ось і все. Далі йде й інші радощі життя, тобто знову ж таки все як завжди.

Важлива примітка, яку варто пам'ятати

При створенні або видаленні рейду (1-го рейду це не стосується, але не факт) неминуче видаляється вся інформація з дисків, а тому просто проводити експеримент, створюючи і видаляючи різні конфігурації, явно не варто. Тому перед створенням рейду попередньо збережіть всю потрібну інформацію (якщо вона є), а потім уже експериментуйте.

Що стосується конфігурацій.. Як я вже говорив, RAID масивів існує кілька видів (як мінімум з основного базису, - це RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6). Для початку я розповім про двох, найбільш зрозумілих і популярних серед звичайних користувачів:

• RAID 0 - дисковий масив для збільшення швидкості запису.
• RAID 1 – дзеркальний дисковий масив.

А наприкінці статті швиденько пробіжусь іншим.

RAID 0 – що це і з чим його їдять?

І так. RAID 0 (він же, страйп («Striping»)) - використовується від двох до чотирьох (більше, - рідше) жорстких дисків, які спільно обробляють інформацію, що підвищує продуктивність. Щоб було зрозуміло, - тягати мішки одній людині довше і складніше ніж вчотирьох (хоча мішки залишаються тими самими за своїми фізичними властивостями, змінюються лише потужності з ними взаємодіючі). Програмно ж інформація на рейді такого типу розбивається на блоки даних і записується на обидва/кілька дисків по черзі.

Один блок даних на один диск, інший блок даних на інший і т.д. Таким чином значно підвищується продуктивність (від кількості дисків залежить кратність збільшення продуктивності, тобто 4-і диски будуть бігати швидше ніж два), але страждає безпека даних на всьому масиві. При виході з ладу будь-якого з вінчестерів, що входять до такої RAID (тобто жорстких дисків) практично повністю і безповоротно пропадає вся інформація.

Чому? Справа в тому, що кожен файл складається з деякої кількості байт. кожен з яких несе в собі інформацію. Але в RAID 0 масиві байти одного файлу можуть бути розташовані на кількох дисках. Відповідно, при "смерті" одного з дисків загубиться довільна кількість байтів файлу і відновити його буде просто неможливо. Але файл не один.

Загалом при використанні такого рейд-масиву настійно рекомендується робити постійну цінну інформацію на зовнішній носій. Рейд дійсно забезпечує відчутну швидкість - це я вам говорю на власному досвіді, тому що в мене вдома вже роками встановлено таке щастя.

RAID 1 – що таке і з чим його їдять?

Що ж до RAID 1 (Mirroring – «дзеркало»).. Власне, почну з нестачі. На відміну від RAID 0 виходить, що Ви ніби "втрачаєте" обсяг другого жорсткого диска (він використовується для запису на нього повної (байт в байт) копії першого жорсткого диска в той час як RAID 0 це місце повністю доступне).

Перевага ж, як Ви вже зрозуміли, в тому, що він має високу надійність, тобто все працює (і всі дані існують у природі, а не зникають з виходом з ладу одного з пристроїв), доки функціонує хоча б один диск , тобто. навіть грубо вивести з ладу один диск - Ви втратите ні байта інформації, т.к. другий є чистою копією першого та замінює його при виході з ладу. Такий рейд часто використовується в серверах через божевільну життєздатність даних, що важливо.

При подібному підході в жертву приноситься продуктивність і, за особистими відчуттями, вона навіть менша, ніж при використанні одного диска без жодних рейдів. Втім, для деяких надійність куди важливіша за продуктивність.

RAID 2, 3, 4, 5, 6 – що таке і з чим їдять їх?

Опис цих масивів тут по стільки за скільки, тобто. чисто для довідки, та й то у стислому (по суті описаний лише другий) вигляді. Чому так? Як мінімум через низьку популярність цих масивів серед рядового (та й загалом будь-якого іншого) користувача і, як наслідок, малого досвіду використання цих мною.

RAID 2 зарезервований для масивів, які застосовують якийсь код Хеммінга (не цікавився, що це, тому розповідати не буду). Принцип роботи приблизно такий: дані записуються на відповідні пристрої так само, як і в RAID 0, тобто вони розбиваються на невеликі блоки на всіх дисках, які беруть участь у зберіганні інформації.

Решта (спеціально виділені під це) диски зберігають коди корекції помилок, за якими у разі виходу будь-якого вінчестера з ладу можливе відновлення інформації. Тобто в масивах такого типу диски діляться на дві групи - для даних і для кодів корекції помилок

Наприклад, у Вас два диски є місцем під систему і файли, а ще два будуть повністю відведені під дані корекції на випадок виходу з ладу перших двох дисків. По суті, це щось на зразок нульового рейду, тільки з можливістю хоч якось врятувати інформацію у разі збоїв одного з вінчестерів. Рідкісно затратно, - чотири диски замість двох з вельми спірним приростом безпеки.

RAID 3, 4, 5, 6.. Про них, як би дивно це не звучало на сторінках цього сайту, спробуйте почитати на Вікіпедії. Справа в тому, що я в житті стикався з цими масивами вкрай рідко (хіба що п'ятий траплявся під руку частіше за інших) і описати доступними словами принципи їх роботи не можу, а передруковувати статтю, з вище запропонованого ресурсу рішуче не бажаю, як мінімум, у силу наявності в цих зубодробних формулювань, які навіть мені зрозумілі зі скрипом.

Який RAID все ж таки вибрати?

Якщо ви граєте в ігри, часто копіюєте музику, фільми, встановлюєте ємні ресурсоспоживаючі програми, то Вам, безумовно, стане в нагоді RAID 0 . Але будьте уважні при виборі жорстких дисків, - у цьому випадку їх якість особливо важлива, - або обов'язково робіть бекапи на зовнішній носій.

Якщо ж ви працюєте з цінною інформацією, яку втратити рівносильно смерті, то Вам, безумовно, потрібен RAID 1 - з ним втратити інформацію вкрай складно.

Повторюся, що дуже бажано, щоб диски встановлювані RAID масив були підлогу ідентичні. Розмір, фірма, серія, обсяг кешу – все, бажано, має бути однаковим.

Післямова

Ось такі от справи.

До речі, як зібрати це диво, я писав у статті: " Як створити RAID-масив штатними методами", а про пару параметрів у матеріалі" RAID 0 з двох SSD, - практичні тести з Read Ahead та Read CacheКористуйтеся пошуком.

Щиро сподіваюся, що ця стаття вам виявиться корисною і ви обов'язково зробите собі рейд того чи іншого типу. Повірте, воно того варте.

З питань створення та налаштування цих, загалом, можете звертатися до мене в коментарях, - спробую допомогти (за наявності в мережі інструкції до Вашої мат.плати). Так само буду радий будь-яким доповненням, побажанням, думкам і таке інше.

5 / 5 ( 1 vote)

Жорсткі диски виконують не останню роль комп'ютера. Там зберігається різна інформація користувача, із них здійснюється запуск ОС тощо. Жорсткі диски не вічні і мають певний запас міцності. А також кожен жорсткий диск має свої відмінні характеристики.

Швидше за все, колись ви чули про те, що із звичайних жорстких дисків можна зробити так звані рейд-масиви. Це необхідно для того, щоб покращити роботу накопичувачів та забезпечити надійність зберігання інформації. Крім того, такі масиви можуть мати свої номери (0, 1, 2, 3, 4 тощо). У цій статті ми розповімо вам про RAID-масиви.

RAIDє сукупність жорстких дисків або дисковий масив. Як ми говорили, такий масив забезпечує надійність зберігання даних, і навіть підвищує швидкість читання чи запису інформації. Існують різні конфігурації RAID-масивів, які відзначаються номерами 1, 2, 3, 4 і т.д. та відрізняються функціями, які вони виконують. Завдяки використанню таких масивів із конфігурацією 0 ви значно покращите продуктивність. Одиничний RAID-масив гарантує цілковиту безпеку ваших даних, оскільки якщо один з дисків вийде з ладу, то інформація перебуватиме на другому жорсткому диску.

По суті, RAID-масив– це 2 або n-на кількість жорстких дисків, підключених до материнської плати, яка підтримує можливість створення рейдів. Програмно ви можете вибрати конфігурацію рейду, тобто вказати, яким чином ці диски повинні працювати. Для цього потрібно вказати налаштування в Біосі.

Для встановлення масиву нам знадобиться материнська плата, яка підтримує технологію рейд, 2 однакових (повністю за всіма параметрами) жорстких дисків, які і підключаємо до материнської плати. У БІОС необхідно виставити параметр SATA Configuration: RAID.При завантаженні комп'ютера натискаємо клавіші CTR-I,і вже там здійснюємо налаштування RAID. І вже після цього зазвичай здійснюємо установку Windows.

Варто звернути увагу, що якщо ви створюєте або видаляєте рейд, то вся інформація, яка є на накопичувачах, видаляється. Тому необхідно заздалегідь зробити її копію.

Давайте розглянемо конфігурації RAID, про які ми вже говорили. Їх кілька: RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6 тощо.

RAID-0 (striping), він же є масивом нульового рівня або «нульовим масивом». Даний рівень значно підвищує швидкість роботи з дисками, але не забезпечує додаткової відмовостійкості. Насправді ця конфігурація є рейд-масивом суто формально, адже за такої конфігурації відсутня надмірність. Запис у такій зв'язці відбувається блоками, що по черзі записуються на різні диски масиву. Головним мінусом тут є ненадійність зберігання даних: при виході з ладу одного з дисків масиву вся інформація знищується. Чому так виходить? А виходить це тому, що кожен файл може бути записаний блоками відразу на кілька вінчестерів, і при несправності будь-якого з них порушується цілісність файлу, а відновити його не є можливим. Якщо ви цінуєте швидкодію і регулярно робите бекапи, цей рівень масиву можна застосовувати на домашньому ПК, що дасть відчутний приріст у продуктивності.

RAID-1 (mirroring)- "дзеркальний режим". Цей рівень RAID-масивів можна назвати рівнем для параноїків: цей режим майже не дає ніякого приросту до продуктивності системи, але абсолютно захищає ваші дані від пошкодження. Навіть вивівши з ладу один із дисків, точна копія втраченого зберігатиметься на іншому диску. Цей режим, як і перший, також можна реалізувати на домашньому ПК людям, які надзвичайно дорожать даними на їх дисках.

При побудові цих масивів використовується алгоритм відновлення інформації за допомогою кодів Хеммінга (американський інженер, який розробив цей алгоритм в 1950 для корекції помилок при роботі електромеханічних обчислювачів). Для забезпечення цього RAID контролером створюються дві групи дисків — одна для зберігання даних, друга група для зберігання кодів корекції помилок.

Подібний тип RAID набув малого поширення в домашніх системах через надмірну надмірність кількості жорстких дисків — так, у масиві із семи жорстких дисків під дані будуть відведені лише чотири. При зростанні кількості дисків надмірність знижується, що відображено у наведеній таблиці.

Основною перевагою RAID 2 є можливість корекції помилок, що виникають «на льоту» без зниження швидкості обміну даними між дисковим масивом і центральним процесором.

RAID 3 та RAID 4

Ці два типи дискових масивів дуже схожі за схемою побудови. В обох для зберігання інформації використовується кілька жорстких дисків, один із яких використовується виключно для розміщення контрольних сум. Для створення RAID 3 та RAID 4 достатньо трьох вінчестерів. На відміну від RAID 2 відновлення даних «на льоту» неможливе — інформація відновлюється після заміни жорсткого диска, що вийшов з ладу, протягом деякого часу.

Різниця між RAID 3 та RAID 4 полягає в рівні розбиття даних. У RAID 3 інформація розбивається на окремі байти, що призводить до серйозного уповільнення під час запису/зчитування великої кількостідрібні файли. У RAID 4 відбувається розбиття даних на окремі блоки розмір яких не перевищує розмір одного сектора на диску. В результаті підвищується швидкість обробки невеликих файлів, що є критичним для персональних комп'ютерів. З цієї причини RAID 4 набув більшого поширення.

Істотним недоліком масивів, що розглядаються, є підвищене навантаження на жорсткий диск, призначений для зберігання контрольних сум, що істотно знижує його ресурс.

RAID-5. Так званий стійкий до відмови масив незалежних дисків з розподіленим зберіганням контрольних сум. Це означає, що на масиві з n дисків, n-1 диск буде відведений під безпосереднє зберігання даних, а останній зберігатиме контрольну суму ітерації n-1 страйпу. Щоб пояснити наочніше, припустимо, що нам потрібно записати певний файл. Він поділиться на порції однакової довжини і почергово почне циклічно записуватись на всі n-1 диски. На останній диск записуватиметься контрольна сума байтів порцій даних кожної ітерації, де контрольна сума буде реалізована порозрядною операцією XOR.

Варто відразу попередити, що при виході з ладу будь-якого з дисків, він перейде в аварійний режим, що істотно знизить швидкодію, т.к. для складання файлу воєдино будуть проводитися зайві маніпуляції для відновлення його «зниклих» частин. При виході з експлуатації одночасно двох і більше дисків, інформацію, що зберігається на них, неможливо буде відновити. В цілому, реалізація рейд-масиву п'ятого рівня забезпечує досить високу швидкість доступу, паралельний доступ до різних файлів і відмінну відмову.

Значною мірою зазначену вище проблему вирішує побудова масивів за схемою RAID 6. У цих структурах під зберігання контрольних сум, які також циклічно і рівномірно розносяться на різні диски, виділяється обсяг пам'яті, що дорівнює обсягу двох жорстких дисків. Замість однієї обчислюються дві контрольні суми, що гарантує цілісність даних при одночасному виході з експлуатації відразу двох вінчестерів у масиві.

Переваги RAID 6 — високий ступінь захищеності інформації та менше, ніж у RAID 5, падіння продуктивності у процесі відновлення даних під час заміни пошкодженого диска.

Недолік RAID 6 — зниження загальної швидкості обміну даними приблизно на 10% через збільшення обсягу необхідних обчислень контрольних сум, а також через зростання обсягу інформації, що записується/зчитується.

Комбіновані типи RAID

Крім розглянутих вище основних типів, широко застосовуються різні їх комбінації, які компенсують ті чи інші недоліки простих RAID. Зокрема, поширене використання схем RAID 10 і RAID 0+1. У першому випадку пару дзеркальних масивів поєднують у RAID 0, у другому навпаки - два RAID 0, об'єднують у дзеркало. І в тому, і в іншому випадку до захищеності інформації RAID 1 додається підвищена продуктивність RAID 0.

Нерідко з метою підвищення рівня захисту важливої ​​інформаціївикористовуються схеми побудови RAID 51 або RAID 61 - дзеркаловання і так високозахищених масивів забезпечує виняткову безпеку даних при будь-яких збоях. Однак у домашніх умовах такі масиви реалізовувати недоцільно через надмірну надмірність.

Побудова масиву дисків - від теорії до практики

Побудовою та управлінням роботою будь-якого RAID займається спеціалізований RAID-контролер. До полегшення рядового користувача персонального комп'ютера, у більшості сучасних материнських плат ці контролери вже реалізуються лише на рівні південного мосту чипсета. Так що для побудови масиву жорстких дисків достатньо потурбуватися про придбання необхідної їх кількості та визначення бажаного типу RAID у відповідному розділі налаштування BIOS. Після цього в системі замість кількох жорстких дисків ви побачите лише один, який вже за бажанням можна розбивати на розділи та логічні диски. Зверніть увагу, що тим, хто ще користується ОС Windows XP, потрібно встановити додатковий драйвер.

І насамкінець ще одна порада — для створення RAID купуйте жорсткі диски однакового обсягу, одного виробника, однієї моделі та бажано з однієї партії. Тоді вони будуть оснащені однаковими наборами логіки і робота масиву цих жорстких дисків буде стабільною.