Pomimo poziomu mocy urządzenia komputerowego ma jeden słaby punkt, reprezentowany przez dysk twardy. To właśnie ten element komponentów ma wbudowaną mechanikę. Wszystkie parametry procesora i innych elementów będą nieważne, jeśli komputer będzie miał dysk twardy z zasadami działania, które dawno odeszły w przeszłość.
Do tej pory istnieją dwa sposoby na przyspieszenie działania urządzenia komputerowego. Jednym z nich jest zakup drogiego i wysokiej jakości dysku SSD lub pełne wykorzystanie możliwości płyty głównej. Może być konieczne jednoczesne skonfigurowanie macierzy Raid 0 dla pary dysków twardych.
Konfigurowanie macierzy Raid 0 i instalowanie na niej systemu Windows 10. Jak przyspieszyć działanie systemu operacyjnego
Aby stworzyć macierz Raid0 i zainstalować system Windows 10, potrzebujemy dwóch dysków twardych. Nawet najbardziej niedoświadczeni użytkownicy przy pomocy nowoczesnych płyt głównych byli w stanie poradzić sobie z tym zadaniem bez większych trudności.
Należy zauważyć, że do tej procedury można użyć dysków twardych o różnych rozmiarach. Mogą to być dyski twarde o pojemności 1 TB i 250 GB każdy.
Macierz Raid0 to macierz dyskowa składająca się z kilku dysków twardych jednocześnie. Nie ma redundancji. W uproszczeniu jest to połączenie kilku dysków twardych jednocześnie w jedną macierz dyskową. Oba te dyski otrzymają wszystkie dane prawie jednocześnie. Zwiększa to szybkość systemu. Jednym z warunków korzystania z tej technologii jest to, że płyta główna konkretnego urządzenia komputerowego obsługuje Raid0.
Wielu może zastanawiać się nad brakiem redundancji. Korzystanie z Raid wynika z konieczności zabezpieczenia danych osobowych użytkowników, które przechowywane są na dysku twardym komputera. Utworzenie macierzy Raid 1 natychmiast zapewnia podwójną ochronę danych, ponieważ jeśli jeden dysk twardy stanie się bezużyteczny, jego kopie są przechowywane na drugim. Raid 0 nie zapisuje wszystkich danych na wielu dyskach twardych jednocześnie. Dzieli je na sekcje i zapisuje na różnych dyskach twardych. Szybkość komputera jest duża, ale jednocześnie po awarii jednego z dysków twardych drugi nie będzie miał kopii brakujących informacji.
Ci, którzy opracowali technologię Raid, po prostu nie mogli uznać Raid 0 za bezpieczny, ponieważ nie ma w nim nadmiarowości. Dlatego otrzymała numer 0.
Należy jednak zauważyć, że nieczęsto mamy do czynienia z problemem awarii dysku twardego. Ponadto, jeśli połączysz dwa dyski twarde jednocześnie w Raid 0, możesz ich używać jako jednego dysku twardego. Jeśli od czasu do czasu kopiujesz swoje dane osobowe na nośniki, możesz uniknąć ich utraty w przyszłości.
Na początek możemy zainstalować jeden z dysków twardych, z których będziemy korzystać i sprawdzić jego prędkość odczytu/zapisu. W tym celu dostępnych jest kilka programów. Na przykład CrystalDiskMark i ATTO Disk Benchmark.
Musisz najpierw podłączyć dysk twardy do płyty głównej, a następnie włączyć urządzenie komputerowe.
Po sprawdzeniu możesz przejść do konfiguracji Raid 0 w BIOS-ie i zainstalować węzeł. system operacyjny.
Konfigurowanie tablicy Raid0
Najpierw musisz podłączyć jednocześnie dwa dyski twarde, które posiadamy do płyty głównej.
Po włączeniu urządzenia komputerowego musisz przejść do BIOS-u. Podczas uruchamiania komputera naciśnij klawisz Del na klawiaturze.
W nowym oknie wybierz sekcję Zaawansowane u góry i znajdź pozycję Konfiguracja SATA na liście.
Aby wejść do konfiguracji Raid należy w BIOS-ie nacisnąć kombinację przycisków na klawiaturze CTRL+I.
W wyświetlonym oknie wybierz Raid Volume i naciśnij Enter.
To na tej stronie musisz dokonać głównych ustawień dla tablicy utworzonej przez Raid 0.
Aby wprowadzić nazwę Raid 0, musisz najpierw nacisnąć spację, a następnie ją wprowadzić.
Używając przycisku Tab, możesz przejść do poniższych elementów.
Poziom Raidu, który musisz wybrać, wybierz Raid (Stripe).
W sekcji, w której wskazany jest rozmiar dysku twardego, wszystko musi pozostać niezmienione.
W parametrze Pojemność musisz pozostawić automatycznie skonfigurowany wolumin i nacisnąć Enter.
Nie trzeba wprowadzać więcej zmian. Po prostu przewiń w dół i kliknij Utwórz wolumin i wejdź.
Na stronie z ostrzeżeniem wybierz odpowiedź Tak i naciśnij przycisk Y na klawiaturze.
Okazuje się więc, że Raid 0 jest już sprawny. Aby wyjść, naciśnij Esc.
W nowym oknie naciśnij Y.
W takim przypadku za każdym razem, gdy włączysz urządzenie komputerowe, zostaniesz poproszony o naciśnięcie kombinacji klawiszy Ctrl + I, aby przejść do panelu sterowania Raid.
Instalowanie systemu Windows 10 na macierzy Raid 0
Najpierw musisz podłączyć dysk flash USB do urządzenia komputerowego, aby pobrać. Następnie powinieneś go zrestartować i wejść przez BIOS. Tam musisz ustawić priorytet rozruchu dysku flash USB.
Instalację systemu Windows 10 należy wykonać w najczęstszy sposób.
Po instalacji musisz przejść na partycję z dyskami twardymi. Pokazuje, że system widzi dwa dyski twarde jako całość 500 GB.
Ilość informacji szybko rośnie. W ten sposób, według organizacji analitycznej IDC, w 2006 roku na Ziemi wygenerowano około 161 miliardów GB informacji, czyli 161 eksabajtów. Jeśli taką ilość informacji przedstawimy w postaci książek, to otrzymamy 12 zwykłych półek na książki, tylko ich długość będzie równa odległości Ziemi od Słońca. Wielu użytkowników zastanawia się nad zakupem coraz pojemniejszych dysków, ponieważ ich ceny spadają, a za 100 dolarów można teraz kupić nowoczesny dysk twardy o pojemności 320 GB. Większość nowoczesnych płyt głównych ma na pokładzie zintegrowany kontroler RAID z możliwością organizowania tablic poziomów 0 i 1. Możesz więc zawsze kupić kilka dysków SATA i połączyć je w macierz RAID. W tym materiale omówiono tylko proces tworzenia macierzy RAID poziomów 0 i 1, porównując ich wydajność. Do testów przyjęto dwa nowoczesne dyski twarde Seagate Barracuda ES (Enterprise Storage) o maksymalnej pojemności 750 GB. Kilka słów o samej technologii. Nadmiarowa macierz niezależnych/niedrogich dysków (RAID) została zaprojektowana w celu poprawy odporności na awarie i wydajności komputerowych systemów pamięci masowej. Technologia RAID została opracowana na Uniwersytecie Kalifornijskim w 1987 roku. Opierał się na zasadzie wykorzystania kilku małych dysków, współpracujących ze sobą za pomocą specjalnego oprogramowania i sprzętu, jako jednego dysku o dużej pojemności. Pierwotny projekt macierzy RAID polegał na prostym łączeniu obszarów pamięci wielu pojedynczych dysków. Jednak później okazało się, że taki schemat zmniejsza niezawodność matrycy i praktycznie nie wpływa na wydajność. Na przykład cztery dyski w macierzy ulegną awarii cztery razy częściej niż jeden taki dysk. Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie z Instytutu Berkeley zaproponowali sześć różnych poziomów RAID. Każdy z nich charakteryzuje się pewną odpornością na awarie, pojemnością dysku twardego i wydajnością. W lipcu 1992 r. utworzono Radę Doradczą RAID (RAB) w celu standaryzacji, klasyfikacji i badania RAID. Obecnie RAB zdefiniował siedem standardowych poziomów RAID. Nadmiarowa macierz niezależnych dysków jest zazwyczaj implementowana przy użyciu karty kontrolera RAID. W naszym przypadku dyski twarde zostały podłączone do zintegrowanego kontrolera RAID płyty głównej abit AN8-Ultra opartej na chipsecie nForce 4 Ultra. Najpierw spójrzmy na możliwości oferowane przez chipset do budowania macierzy RAID. nForce 4 Ultra umożliwia tworzenie macierzy RAID poziomów 0, 1, 0+1, JBOD.
RAID 0 (pasek)
Striping dysku, znany również jako RAID 0, ogranicza dostęp do odczytu i zapisu na dysku w wielu aplikacjach. Dane są dzielone na wiele dysków w macierzy, dzięki czemu odczyty i zapisy są wykonywane jednocześnie na wielu dyskach. Ten poziom zapewnia wysoką prędkość odczytu/zapisu (teoretycznie podwojenie), ale niską niezawodność. Dla użytkownika domowego jest to chyba najciekawsza opcja, która pozwala na osiągnięcie znacznego wzrostu szybkości odczytu i zapisu danych z dysków.
RAID 1 (lustro)
Dublowanie dysków, znane jako RAID 1, jest przeznaczone dla tych, którzy chcą łatwo tworzyć kopie zapasowe swoich najważniejszych danych. Każda operacja zapisu jest wykonywana dwukrotnie, równolegle. Dublowana lub zduplikowana kopia danych może być przechowywana na tym samym dysku lub na drugim dysku zapasowym w macierzy. RAID 1 zapewnia kopię zapasową danych, jeśli bieżący wolumin lub dysk ulegnie uszkodzeniu lub stanie się niedostępny z powodu awarii sprzętu. Dublowanie dysków może być używane w systemach o wysokiej dostępności lub do automatycznego tworzenia kopii zapasowych danych zamiast żmudnego ręcznego procesu duplikowania informacji na droższe i mniej niezawodne nośniki.
Systemy RAID 0 mogą być duplikowane za pomocą RAID 1. Tworzenie pasków i dublowanie dysków (RAID 0+1) zapewnia lepszą wydajność i ochronę. Optymalna metoda pod względem niezawodności/wydajności wymaga jednak dużej liczby dysków.
JBOD
JBOD - skrót ten oznacza „Just a Bunch of Disks”, czyli po prostu grupę dysków. Ta technologia pozwala łączyć dyski o różnych pojemnościach w macierz, jednak w tym przypadku nie ma wzrostu prędkości, a wręcz przeciwnie. Zintegrowany kontroler RAID NVIDIA, który recenzujemy, ma inne interesujące funkcje: Identyfikacja uszkodzonego dysku. Wielu użytkowników systemów wielodyskowych kupuje wiele identycznych dysków twardych, aby w pełni wykorzystać macierz dyskową. Jeśli macierz ulegnie awarii, jedynym sposobem zidentyfikowania uszkodzonego dysku jest numer seryjny, co ogranicza możliwość poprawnej identyfikacji uszkodzonego dysku przez użytkownika.
System ostrzegania o dyskach NVIDIA upraszcza identyfikację, wyświetlając na ekranie płytę główną z uszkodzonym portem, dzięki czemu wiesz dokładnie, który dysk należy wymienić. Instalowanie dysku zapasowego. Technologie dublowania dysków umożliwiają użytkownikom wyznaczanie dysków zapasowych, które mogą być skonfigurowane jako dyski typu hot-spare, chroniąc macierz dyskową w przypadku awarii. Współdzielona część zapasowa może chronić wiele macierzy dyskowych, a dedykowana część zapasowa może służyć jako część zapasowa dla konkretnej macierzy dyskowej. Obsługa dysków zapasowych, która zapewnia dodatkową ochronę oprócz tworzenia kopii lustrzanych, była tradycyjnie ograniczona do zaawansowanych systemów wielodyskowych. Technologia pamięci masowej NVIDIA zapewnia tę możliwość komputerom PC. Dedykowany dysk zapasowy może zastąpić uszkodzony dysk do czasu zakończenia naprawy, umożliwiając zespołowi wsparcia wybór dogodnego terminu naprawy. morfing. W tradycyjnym środowisku wielodyskowym użytkownicy, którzy chcą zmienić stan dysku lub macierzy wielodyskowej, muszą wykonać kopię zapasową danych, usunąć macierz, ponownie uruchomić komputer, a następnie skonfigurować nową macierz. Podczas tego procesu użytkownik musi wykonać kilka kroków, aby skonfigurować nową macierz. Technologia pamięci masowej NVIDIA umożliwia zmianę bieżącego stanu dysku lub macierzy za pomocą jednej czynności zwanej morfingiem. Morphing umożliwia użytkownikom modernizację dysku lub macierzy w celu poprawy wydajności, niezawodności i pojemności. Ale co ważniejsze, nie musisz wykonywać wielu czynności. Kontroler krzyżowy RAID. W przeciwieństwie do konkurencyjnych technologii wielodyskowych (RAID), rozwiązanie NVIDIA obsługuje zarówno dyski Serial ATA (SATA), jak i równoległe ATA w ramach jednej macierzy RAID. Użytkownicy nie muszą znać semantyki każdego dysku twardego, ponieważ różnice w ich ustawieniach są oczywiste. Technologia pamięci masowej NVIDIA w pełni obsługuje wykorzystanie macierzy wielodyskowej do uruchamiania systemu operacyjnego, gdy komputer jest włączony. Oznacza to, że w macierzy można umieścić wszystkie dostępne dyski twarde, aby zapewnić maksymalną wydajność i ochronę wszystkich danych. Odzyskiwanie danych „w locie”. W przypadku awarii dysku mirroring dysku pozwala na dalszą pracę bez przerwy dzięki duplikacji danych przechowywanych w macierzy. Technologia pamięci masowej NVIDIA idzie o krok dalej i umożliwia użytkownikowi tworzenie nowej kopii lustrzanej danych podczas działania systemu, bez zakłócania dostępu użytkownika i aplikacji do danych. Odzyskiwanie danych w locie eliminuje przestoje systemu i zwiększa ochronę krytycznych informacji. Gorące połączenie. Technologia pamięci masowej NVIDIA obsługuje podłączanie podczas pracy dysków SATA. W przypadku awarii dysku, użytkownik może odłączyć uszkodzony dysk bez wyłączania systemu i wymienić go na nowy. Interfejs użytkownika NVIDIA. Dzięki intuicyjnemu interfejsowi każdy, kto nie ma doświadczenia z RAID, może z łatwością korzystać z technologii pamięci masowej NVIDIA (znanej również jako NVIDIA RAID) i nią zarządzać. Prosty interfejs myszy umożliwia szybkie definiowanie dysków do skonfigurowania w macierzy, aktywowanie tworzenia pasków i tworzenie woluminów lustrzanych. Konfigurację można łatwo zmienić w dowolnym momencie za pomocą tego samego interfejsu.
Siergiej Pachomow
Wszystkie nowoczesne płyty główne są wyposażone w zintegrowany kontroler RAID, a najlepsze modele mają nawet kilka zintegrowanych kontrolerów RAID. Odrębną kwestią jest to, na ile zintegrowanych kontrolerów RAID potrzebują użytkownicy domowi. W każdym razie nowoczesna płyta główna zapewnia użytkownikowi możliwość tworzenia macierzy RAID z kilku dysków. Jednak nie każdy użytkownik domowy wie, jak stworzyć macierz RAID, jaki poziom wybrać i ogólnie ma słabe pojęcie o zaletach i wadach korzystania z macierzy RAID.
Historia stworzenia
Termin „macierz RAID” pojawił się po raz pierwszy w 1987 roku, kiedy amerykańscy badacze Patterson, Gibson i Katz z University of California Berkeley w swoim artykule „A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID”) opisali, jak w ten sposób można połączyć kilka tanich dysków twardych w jedno urządzenie logiczne, dzięki czemu efektem jest zwiększona pojemność i szybkość systemu, a awaria poszczególnych dysków nie prowadzi do awarii całego systemu.
Od publikacji tego artykułu minęło ponad 20 lat, ale technologia budowy macierzy RAID nie straciła dziś na aktualności. Jedyne, co się zmieniło od tego czasu, to dekodowanie skrótu RAID. Faktem jest, że początkowo macierze RAID w ogóle nie były budowane na tanich dyskach, więc słowo Niedrogi (niedrogi) zmieniono na Niezależne (niezależne), co było bardziej prawdziwe.
Zasada działania
Tak więc RAID jest nadmiarową macierzą niezależnych dysków (Redundant Arrays of Independent Discs), której powierzono zadanie zapewnienia odporności na awarie i poprawy wydajności. Tolerancja błędów jest osiągana dzięki redundancji. Oznacza to, że część pojemności dysku jest przeznaczana na cele serwisowe, stając się niedostępna dla użytkownika.
Wzrost wydajności podsystemu dyskowego zapewnia równoczesna praca kilku dysków iw tym sensie im więcej dysków w macierzy (do pewnego limitu), tym lepiej.
Dyski w macierzy mogą być współużytkowane przy użyciu dostępu równoległego lub niezależnego. Przy dostępie równoległym przestrzeń dyskowa jest dzielona na bloki (paski) do rejestracji danych. Podobnie informacje, które mają zostać zapisane na dysku, są podzielone na te same bloki. Podczas zapisu poszczególne bloki są zapisywane na różnych dyskach, a kilka bloków jest jednocześnie zapisywanych na różnych dyskach, co prowadzi do zwiększenia wydajności operacji zapisu. Niezbędne informacje są również odczytywane w osobnych blokach jednocześnie z kilku dysków, co również przyczynia się do wzrostu wydajności proporcjonalnie do liczby dysków w macierzy.
Należy zauważyć, że model dostępu równoległego jest realizowany tylko pod warunkiem, że rozmiar żądania zapisu danych jest większy niż rozmiar samego bloku. W przeciwnym razie pisanie kilku bloków równolegle jest praktycznie niemożliwe. Wyobraź sobie sytuację, w której rozmiar pojedynczego bloku wynosi 8 KB, a rozmiar żądania zapisu danych wynosi 64 KB. W takim przypadku informacje o źródle są dzielone na osiem bloków po 8 KB każdy. Jeśli istnieje tablica składająca się z czterech dysków, to jednocześnie można zapisać cztery bloki, czyli 32 KB. Oczywiście w tym przykładzie prędkość zapisu i odczytu będzie czterokrotnie wyższa niż w przypadku korzystania z jednego dysku. Dotyczy to tylko idealnej sytuacji, jednak rozmiar żądania nie zawsze jest wielokrotnością rozmiaru bloku i liczby dysków w macierzy.
Jeśli rozmiar zapisywanych danych jest mniejszy niż rozmiar bloku, wdrażany jest zasadniczo inny model - niezależny dostęp. Co więcej, model ten może być również używany, gdy rozmiar zapisywanych danych jest większy niż rozmiar jednego bloku. Przy niezależnym dostępie wszystkie dane konkretnego żądania są zapisywane na osobnym dysku, czyli sytuacja jest identyczna jak przy pracy z jednym dyskiem. Zaletą modelu niezależnego dostępu jest to, że jeśli w tym samym czasie nadejdzie wiele żądań zapisu (odczytu), wszystkie zostaną wykonane na osobnych dyskach niezależnie od siebie. Taka sytuacja jest typowa na przykład dla serwerów.
Zgodnie z różnymi typami dostępu, istnieją różne typy macierzy RAID, które zwykle charakteryzują się poziomami RAID. Oprócz rodzaju dostępu, poziomy RAID różnią się sposobem umieszczania i formowania nadmiarowych informacji. Informacje nadmiarowe można umieścić na dedykowanym dysku lub rozprowadzić na wszystkich dyskach. Istnieje wiele sposobów generowania tych informacji. Najprostszym z nich jest pełna duplikacja (nadmiarowość 100 procent) lub dublowanie. Ponadto stosowane są kody korekcji błędów, a także obliczanie parzystości.
Poziomy RAID
Obecnie istnieje kilka poziomów RAID, które można uznać za znormalizowane - są to RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 i RAID 6.
Stosowane są również różne kombinacje poziomów RAID, co pozwala łączyć ich zalety. Zwykle jest to połączenie pewnego rodzaju warstwy odpornej na awarie i poziomu zerowego używanego do poprawy wydajności (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).
Zwróć uwagę, że wszystkie współczesne kontrolery RAID obsługują funkcję JBOD (Just a Bench Of Disks), która nie jest przeznaczona do tworzenia tablic - zapewnia możliwość podłączenia poszczególnych dysków do kontrolera RAID.
Należy zauważyć, że kontrolery RAID zintegrowane z płytami głównymi dla komputerów domowych nie obsługują wszystkich poziomów RAID. Dwuportowe kontrolery RAID obsługują tylko poziomy 0 i 1, podczas gdy kontrolery RAID z dużą liczbą portów (na przykład 6-portowy kontroler RAID zintegrowany z mostkiem południowym chipsetu ICH9R/ICH10R) obsługują również poziomy 10 i 5.
Ponadto, jeśli mówimy o płytach głównych opartych na chipsetach Intela, to implementują one również funkcję Intel Matrix RAID, która pozwala tworzyć macierze RAID kilku poziomów na kilku dyskach twardych jednocześnie, przeznaczając część miejsca na dysku na każdy z nich.
RAID 0
Poziom RAID 0, ściśle rzecz biorąc, nie jest macierzą nadmiarową i w związku z tym nie zapewnia niezawodności przechowywania danych. Niemniej jednak ten poziom jest aktywnie wykorzystywany w przypadkach, gdy konieczne jest zapewnienie wysokiej wydajności podsystemu dyskowego. Podczas tworzenia macierzy RAID poziomu 0 informacje są dzielone na bloki (czasami te bloki nazywane są paskami (stripe)), które są zapisywane na osobnych dyskach, czyli tworzony jest system z dostępem równoległym (jeśli oczywiście blok rozmiar na to pozwala). Dzięki możliwości współbieżnego we/wy z wielu dysków, macierz RAID 0 zapewnia najszybsze transfery danych i maksymalną wydajność miejsca na dysku, ponieważ nie jest wymagana przestrzeń do przechowywania sum kontrolnych. Implementacja tego poziomu jest bardzo prosta. RAID 0 jest używany głównie w obszarach, w których wymagany jest szybki transfer dużych ilości danych.
RAID 1 (Dysk lustrzany)
Poziom RAID 1 to macierz dwudyskowa ze 100-procentową nadmiarowością. Oznacza to, że dane są po prostu całkowicie duplikowane (dublowane), dzięki czemu osiągany jest bardzo wysoki poziom niezawodności (a także koszt). Należy zauważyć, że implementacja warstwy 1 nie wymaga wcześniejszego partycjonowania dysków i danych na bloki. W najprostszym przypadku dwa dyski zawierają te same informacje i stanowią jeden dysk logiczny. Kiedy jeden dysk ulegnie awarii, inny wykonuje swoje funkcje (co jest całkowicie przezroczyste dla użytkownika). Przywracanie tablicy odbywa się poprzez proste kopiowanie. Ponadto ten poziom podwaja szybkość odczytu informacji, ponieważ operację tę można wykonać jednocześnie z dwóch dysków. Taki schemat przechowywania informacji stosowany jest głównie w przypadkach, gdy cena zabezpieczenia danych jest znacznie wyższa niż koszt wdrożenia systemu przechowywania.
RAID 5
RAID 5 to odporna na uszkodzenia macierz dyskowa z rozproszoną pamięcią sum kontrolnych. Podczas zapisu strumień danych jest dzielony na bloki (paski) na poziomie bajtów i jednocześnie zapisywany na wszystkie dyski w macierzy w kolejności cyklicznej.
Załóżmy, że tablica zawiera n dyski i rozmiar paska D. Za każdą porcję n-1 obliczana jest suma kontrolna pasków P.
Naszywka d1 nagrany na pierwszej płycie, pasek d2- na drugim i tak dalej aż do paska dn-1, który jest napisany do ( n-1) dysk. Następny n suma kontrolna zapisu na dysku pn, a proces jest powtarzany cyklicznie od pierwszego dysku, na którym zapisany jest pasek dn.
Proces nagrywania (n-1) paski i ich suma kontrolna jest tworzona jednocześnie dla wszystkich n dyski.
Aby obliczyć sumę kontrolną, na zapisywanych blokach danych używana jest operacja bitowa XOR. Tak, jeśli jest n dyski twarde, D- blok danych (pasek), wówczas suma kontrolna jest obliczana według następującego wzoru:
pn = d1+d2+ ... + d1-1.
W przypadku awarii dowolnego dysku dane na nim można odzyskać z danych kontrolnych oraz z danych pozostających na zdrowych dyskach.
Jako ilustrację rozważ bloki składające się z czterech bitów. Załóżmy, że istnieje tylko pięć dysków do przechowywania danych i zapisywania sum kontrolnych. Jeżeli istnieje ciąg bitów 1101 0011 1100 1011, podzielony na czterobitowe bloki, to w celu obliczenia sumy kontrolnej należy wykonać następującą operację bitową:
1101 + 0011 + 1100 + 1011 = 1001.
Zatem suma kontrolna zapisana na dysku 5 wynosi 1001.
Jeśli jeden z dysków, na przykład czwarty, ulegnie awarii, to blok d4= 1100 będzie nieczytelne. Jednak jego wartość można łatwo przywrócić z sumy kontrolnej oraz z wartości pozostałych bloków za pomocą tej samej operacji XOR:
d4 = d1+d2+d4+p5.
W naszym przykładzie otrzymujemy:
d4 = (1101) + (0011) + (1100) + (1011) = 1001.
W przypadku RAID 5 wszystkie dyski w macierzy mają ten sam rozmiar, ale łączna pojemność podsystemu dyskowego dostępnego do zapisu jest zmniejszona o dokładnie jeden dysk. Na przykład, jeśli pięć dysków ma rozmiar 100 GB, rzeczywisty rozmiar macierzy wynosi 400 GB, ponieważ 100 GB jest przydzielone na informacje o parzystości.
RAID 5 można zbudować na trzech lub więcej dyskach twardych. Wraz ze wzrostem liczby dysków twardych w macierzy zmniejsza się nadmiarowość.
RAID 5 ma niezależną architekturę dostępu, która umożliwia jednoczesne wykonywanie wielu odczytów lub zapisów
RAID 10
RAID 10 to kombinacja poziomów 0 i 1. Minimalnym wymaganiem dla tego poziomu są cztery dyski. W macierzy RAID 10 składającej się z czterech dysków są one łączone parami w macierze poziomu 0, a obie te macierze są łączone jako dyski logiczne w macierz poziomu 1. Możliwe jest również inne podejście: początkowo dyski są łączone w lustro poziomu 1 tablice, a następnie dyski logiczne oparte na tych tablicach — do tablicy poziomu 0.
Intel Matrix RAID
Rozważane macierze RAID poziomów 5 i 1 są rzadko używane w domu, co wynika przede wszystkim z wysokich kosztów takich rozwiązań. Najczęściej w przypadku komputerów domowych jest to macierz poziomu 0 na dwóch dyskach. Jak już zauważyliśmy, macierz RAID 0 nie zapewnia bezpieczeństwa pamięci masowej, dlatego użytkownicy końcowi stają przed wyborem: stworzyć szybką, ale nie niezawodną macierz RAID poziomu 0, lub podwoić koszt miejsca na dysku, - RAID - poziom a 1 macierz, która zapewnia niezawodność przechowywania danych, ale nie zapewnia znacznego wzrostu wydajności.
Aby rozwiązać ten trudny problem, firma Intel opracowała technologię Intel Matrix Storage, która łączy zalety macierzy Tier 0 i Tier 1 na zaledwie dwóch dyskach fizycznych. Aby podkreślić, że w tym przypadku mówimy nie tylko o macierzy RAID, ale o macierzy łączącej zarówno dyski fizyczne, jak i logiczne, w nazwie technologii zamiast słowa „macierz” użyto słowa „macierz”.
Czym więc jest dwudyskowa macierz RAID oparta na technologii Intel Matrix Storage? Podstawowa idea polega na tym, że jeśli system ma wiele dysków twardych i płytę główną z chipsetem Intel obsługującym technologię Intel Matrix Storage, możliwe jest podzielenie przestrzeni dyskowej na kilka części, z których każda będzie działać jako oddzielna macierz RAID.
Rozważ prosty przykład macierzy RAID składającej się z dwóch dysków 120 GB. Każdy z dysków można podzielić na dwa dyski logiczne, na przykład 40 i 80 GB każdy. Następnie dwa dyski logiczne o tym samym rozmiarze (na przykład 40 GB każdy) można połączyć w macierz RAID poziomu 1, a pozostałe dyski logiczne w macierz RAID poziomu 0.
W zasadzie przy użyciu dwóch dysków fizycznych można również stworzyć tylko jedną lub dwie macierze RAID poziomu 0, ale niemożliwe jest uzyskanie tylko macierzy poziomu 1. Oznacza to, że jeśli system ma tylko dwa dyski, technologia Intel Matrix Storage umożliwia tworzenie następujących typów macierzy RAID:
- jedna macierz poziomu 0;
- dwie macierze poziomu 0;
- macierz poziomu 0 i macierz poziomu 1.
Jeśli w systemie są zainstalowane trzy dyski twarde, można utworzyć następujące typy macierzy RAID:
- jedna macierz poziomu 0;
- jedna macierz poziomu 5;
- dwie macierze poziomu 0;
- dwie macierze poziomu 5;
- macierz poziomu 0 i macierz poziomu 5.
Jeżeli w systemie zainstalowane są cztery dyski twarde, dodatkowo możliwe jest utworzenie macierzy RAID poziomu 10, a także kombinacji poziomu 10 i poziomu 0 lub 5.
Tworzenie macierzy RAID 0 w oparciu o Intel RST
Firma Intel wykonała świetną robotę, ułatwiając i zapewniając przejrzystość tworzenia macierzy RAID na platformach opartych na jej procesorach. Obecnie sterownik Intel RST całkowicie chroni użytkowników przed koniecznością komunikowania się z BIOS-em kontrolera RAID, a jedyne, co trzeba zrobić, aby móc łączyć dyski SSD w macierze, to przełączyć kontroler SATA zintegrowany z logika systemu ustawiona na tryb RAID przez BIOS opłat za płytę główną.
To prawda, że mogą wystąpić problemy z systemem operacyjnym, który po zmianie trybu kontrolera SATA odmówi rozruchu i wypadnie na niebieski ekran. Powodem jest to, że jeśli kontroler RAID nie został włączony podczas instalacji systemu operacyjnego, wymagany sterownik jest dezaktywowany w jądrze OC. Ale w Windows 8 i 8.1 firma Microsoft zapewniła dość prostą procedurę rozwiązania problemu bez konieczności ponownej ponownej instalacji systemu operacyjnego, wykonywanej w „trybie awaryjnym”. Przed zmianą trybu kontrolera SATA (jeśli system już się nie uruchamia, ale ustawienia kontrolera SATA w BIOS-ie powinny zostać przywrócone do pierwotnych), należy otworzyć wiersz poleceń z uprawnieniami administratora i wykonać polecenie bcdedit /set (bieżący) bezpieczny boot minimalny. Spowoduje to zaprogramowanie OC do uruchamiania w trybie awaryjnym, a przy następnym ponownym uruchomieniu można łatwo zmienić tryb kontrolera SATA w BIOS-ie. Gdy system uruchamia się w trybie awaryjnym po aktywacji RAID, typ rozruchu powinien zostać przywrócony do normalnej opcji, dla której należy uruchomić polecenie w wierszu poleceń bcdedit /deletevalue (bieżący) bezpieczny rozruch. Nie powinno być więcej spotkań z „niebieskim ekranem” podczas uruchamiania.
Właściciele systemu Windows 7 będą musieli poważniej majstrować przed zmianą trybu kontrolera, w tym przypadku edycja rejestru jest niezbędna. Szczegółowe informacje na temat rozwiązania tego problemu są dostępne na stronie Microsoft.
Po włączeniu trybu RAID i wprowadzeniu do systemu niezbędnych sterowników można przejść bezpośrednio do tworzenia tablicy. Jest tworzony przy użyciu sterownika Intel RST.
Tworząc tablicę, najpierw musisz określić jej typ. W naszym przypadku jest to RAID 0.
Drugi krok: musisz wybrać dyski, które chcesz uwzględnić w macierzy.
W razie potrzeby można również zmienić rozmiar bloków, na które są dzielone zapisane informacje w celu ich dystrybucji na dysku SSD w trybie paskowym. Jednak domyślna wartość 16 KB jest odpowiednia dla macierzy RAID 0 z dyskami SSD o bardzo niskim czasie dostępu, więc nie ma sensu jej zmieniać w ogóle.
I to wszystko - tablica jest gotowa.
Należy pamiętać, że chociaż dwa dyski SSD Kingston HyperX 3K mają macierz RAID 0, nie ma problemów z ich diagnostyką S.M.A.R.T.
⇡ Metodologia testowania
Testy przeprowadzane są w systemie operacyjnym Windows 8.1, który poprawnie rozpoznaje i konserwuje nowoczesne dyski SSD. Oznacza to, że w procesie zaliczenia testów, podobnie jak w normalnym codziennym użytkowaniu dysku SSD, wspierana i aktywnie zaangażowana jest komenda TRIM. Pomiar wydajności odbywa się na dyskach w stanie „używanym”, co osiąga się poprzez wstępne wypełnienie ich danymi. Przed każdym testem dyski są czyszczone i konserwowane za pomocą polecenia TRIM. Pomiędzy poszczególnymi testami utrzymywana jest 15-minutowa przerwa, przeznaczona na prawidłowy rozwój technologii zbierania śmieci. Wszystkie testy, o ile nie zaznaczono inaczej, wykorzystują losowe, nieskompresowalne dane.
Zastosowane aplikacje i testy:
- Iometr 1.1.0 RC1
- Pomiar szybkości sekwencyjnego odczytu i zapisu danych w blokach o wielkości 256 KB (najbardziej typowy rozmiar bloku dla operacji sekwencyjnych w zadaniach pulpitu). Prędkość jest oceniana przez jedną minutę, po czym obliczana jest średnia.
- Pomiar losowej prędkości odczytu i zapisu w blokach 4 KB (ta wielkość bloku jest używana w zdecydowanej większości rzeczywistych operacji). Test przeprowadzany jest dwukrotnie - bez kolejki żądań oraz z kolejką żądań o głębokości 4 poleceń (typowe dla aplikacji desktopowych, które aktywnie pracują z rozwidlonym systemem plików). Bloki danych są wyrównane ze stronami pamięci flash dysków. Prędkość jest oceniana przez trzy minuty, po czym obliczana jest średnia.
- Ustalenie zależności losowych prędkości odczytu i zapisu przy pracy dysku z 4-kilobajtowymi blokami od głębokości kolejki żądań (w zakresie od jednego do 32 poleceń). Bloki danych są wyrównane ze stronami pamięci flash dysków. Prędkość jest oceniana przez trzy minuty, po czym obliczana jest średnia.
- Ustalenie zależności losowych prędkości odczytu i zapisu, gdy dysk pracuje z blokami o różnych rozmiarach. Używane są bloki od 512 bajtów do 256 KB. Głębokość kolejki żądań podczas testu to 4 komendy. Bloki danych są wyrównane ze stronami pamięci flash dysków. Prędkość jest oceniana przez trzy minuty, po czym obliczana jest średnia.
- Mierzenie wydajności w mieszanym obciążeniu wielowątkowym. Do napędu wysyłane są różne polecenia, w tym zarówno odczyt, jak i zapis przy różnych rozmiarach bloków. Odsetek heterogenicznych żądań jest zbliżony do rzeczywistego obciążenia pulpitu (75% - operacje odczytu, 25% - zapis; 75% - żądania losowe, 25% - sekwencyjne; 55% - bloki 4 KB, 25% - 64 KB i 20% - 128 KB). Żądania testowe są generowane przez cztery równoległe wątki. Bloki danych są wyrównane ze stronami pamięci flash dysków. Prędkość jest szacowana na trzy minuty, po czym obliczana jest średnia.
- CrystalDiskMark 3.0.3
Syntetyczny test porównawczy, który zwraca typową wydajność SSD mierzoną na obszarze dysku o pojemności 1 GB „na górze” systemu plików. Z całego zestawu parametrów, które można ocenić za pomocą tego narzędzia, zwracamy uwagę na szybkość sekwencyjnego odczytu i zapisu, a także wydajność losowych odczytów i zapisów w blokach 4-kilobajtowych bez kolejki żądań i z kolejką 32 instrukcje głębokie.
- PC Mark 8 2,0
Test polegający na emulacji rzeczywistego obciążenia dysku, typowego dla różnych popularnych aplikacji. Na testowanym dysku tworzona jest pojedyncza partycja w systemie plików NTFS dla całego dostępnego woluminu, a test Secondary Storage jest przeprowadzany w PCMark 8. Jako wyniki testów brana jest pod uwagę zarówno końcowa wydajność, jak i szybkość wykonania poszczególnych śladów testowych generowanych przez różne aplikacje.
⇡ Stanowisko testowe
Jako platformę testową wykorzystano komputer z płytą główną Gigabyte GA-Z87X-UD3H, procesorem Core i3-4340 oraz 4 GB pamięci RAM DDR3-1600 MHz. Dyski są podłączane do kontrolera SATA 6Gb/s wbudowanego w chipset płyty głównej i działają w trybie AHCI lub RAID. Sterownik to Intel Rapid Storage Technology (RST) 12.9.0.1001, a system operacyjny to Windows 8.1 Enterprise x64.
Wolumen i szybkość przesyłania danych w benchmarkach są podawane w jednostkach binarnych (1 KB = 1024 bajty).
⇡ Uczestnicy testu
- Kingston HyperX 3K 240 GB (SH103S3/240G, oprogramowanie układowe 5.07);
- Kingston HyperX 3K 480 GB (SH103S3/480G, oprogramowanie układowe 5.07);
- Macierz RAID 0 dwóch dysków Kingston HyperX 3K 240 GB (SH103S3/240G, oprogramowanie układowe 5.07).
⇡ Wydajność
Sekwencyjne operacje odczytu i zapisu, IOMeter
Sekwencyjne operacje dyskowe to obszar, w którym najlepiej widać skalowalność wydajności macierzy RAID. Okazuje się, że macierz rozłożona jest znacznie szybsza niż pojedynczy Kingston HyperX 3K 240 i 480 GB zarówno pod względem sekwencyjnego odczytu, jak i zapisu.
⇡ Losowo czyta i zapisuje, IOMeter
Ale przy losowym odczycie nie widać tak imponującego wzrostu prędkości, jak w przypadku operacji sekwencyjnych. Z wyników przedstawionych na diagramach możemy wywnioskować, że macierz RAID 0 jest skuteczna tylko wtedy, gdy kolejka jest utworzona z losowych operacji.
Warto w tym miejscu zacząć od tego, że przy mierzeniu szybkości losowych zapisów wyjątkowo niskie wyniki wykazuje Kingston HyperX 3K o pojemności 480 GB. Ta dziwna cecha tego dysku wynika z niezdolności starego kontrolera SandForce drugiej generacji do utworzenia dysku SSD o dużej pojemności. Dlatego macierze RAID 0 małych dysków SSD mogą być znacznie szybsze niż pojedyncze dyski flash o tej samej pojemności. Tymczasem w porównaniu z pojedynczym Kingston HyperX 3K 240 GB, macierz złożona z takich dysków flash wcale nie jest szybsza. Jednak nie powinieneś się tym specjalnie denerwować: taka sytuacja jest obserwowana tylko przy losowym nagrywaniu.
Przyjrzyjmy się teraz, jak wydajność RAID 0 podczas pracy z 4-kilobajtowymi blokami zależy od głębokości kolejki żądań.
Powyższe wykresy służą jako kolejna ilustracja tego, co zostało powiedziane powyżej. Jeśli podczas odczytu RAID 0 pokazuje większą prędkość niż pojedyncze dyski SSD, a przewaga rośnie wraz ze wzrostem głębokości kolejki, to podczas zapisu RAID 0 z Kingston HyperX 3K 240 GB wyprzedza tylko Kingston HyperX 3K 480 GB. Jeden Kingston HyperX 3K 240 GB jest lepszy niż macierz.
Kolejna para wykresów pokazuje zależność wykonania operacji losowych od wielkości bloku danych.
W rzeczywistości, jak się okazuje, macierz RAID 0 traci pod względem szybkości zapisu na zawarte w niej pojedyncze dyski tylko wtedy, gdy operacje odbywają się w 4-kilobajtowych blokach. Nie jest to zaskakujące. Jak pokazuje wykres, Kingston HyperX 3K 240 GB jest zoptymalizowany pod kątem żądań 4 KB, ale kontroler RAID konwertuje je na żądania 16 KB zgodnie z wybranym przez nas rozmiarem bloku pasków. Niestety, używanie pasków bloków 4K w tablicy nie jest najlepszą strategią. W takim przypadku obciążenie procesora generowane przez kontroler RAID znacznie wzrasta i może nie nastąpić żaden rzeczywisty wzrost prędkości.
Na koniec przeglądu wyników IOmeter przedstawiamy spojrzenie na wydajność napędów w syntetycznej symulacji ciężkiej mieszanej aktywności dysków, w której różne typy operacji są odtwarzane jednocześnie iw kilku wątkach.
Macierz RAID 0 z pary dysków Kingston HyperX 3K 240 GB wykazuje nieco większą szybkość niż prosty dysk Kingston HyperX 3K 240 GB. Jednak Kingston HyperX 3K 480 GB jest jeszcze lepiej przystosowany do mieszanych obciążeń - jego wynik jest wyższy. Jednak różnica między testowanymi konfiguracjami w tym benchmarku nie jest zasadnicza.
⇡ Wyniki w CrystalDiskMark
CrystalDiskMark to popularna, prosta aplikacja testowa, która działa „na górze” systemu plików, co pozwala uzyskać wyniki, które są łatwo replikowane przez zwykłych użytkowników. A to, co daje ten benchmark, różni się nieco od wskaźników, które uzyskaliśmy w ciężkim i wielofunkcyjnym pakiecie IOmeter, chociaż z jakościowego punktu widzenia nie ma kardynalnych różnic. Wydajność macierzy RAID z rozłożonymi warstwami dobrze skaluje się pod względem operacji sekwencyjnych. Nie ma żadnych skarg na działanie RAID 0 z Kingston HyperX 3K 240 GB w przypadku odczytu losowego. W tym przypadku przyrost prędkości w porównaniu z pojedynczymi dyskami SSD zależy od głębokości kolejki żądań, a gdy jej długość osiągnie dużą wartość, RAID 0 jest w stanie zapewnić znacznie większą prędkość. Przy arbitralnym nagrywaniu obraz jest nieco inny. RAID 0 przegrywa z pojedynczym Kingston HyperX 3K 240 GB w przypadkach, gdy operacje nie są buforowane, ale zwiększenie głębokości kolejki żądań, jak można się spodziewać, przywróci przewagę konfiguracji dwudyskowej.
Ponadto CrystalDiskMark ponownie ujawnia problemy z wydajnością modelu Kingston HyperX 3K 3K 480 GB o dużej pojemności, ponownie podkreślając zalety RAID 0, gdy wymagane są duże konfiguracje dysków.
⇡ PCMark 8 2.0, rzeczywiste przypadki użycia
Pakiet testowy Futuremark PCMark 8 2.0 jest interesujący, ponieważ nie ma charakteru syntetycznego, a wręcz przeciwnie, opiera się na działaniu rzeczywistych aplikacji. Podczas jego przejścia odtwarzane są rzeczywiste scenariusze – ślady zaangażowania dysku w typowe zadania pulpitu oraz mierzona jest szybkość ich wykonania. Obecna wersja tego testu symuluje obciążenie, które zostało zaczerpnięte z rzeczywistych aplikacji do gier Battlefield 3 i World of Warcraft oraz pakietów oprogramowania firm Abobe i Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint i Word. Ostateczny wynik jest obliczany jako średnia prędkość, z jaką napędy przejeżdżają przez tory testowe.
W PCMark 8, który symuluje rzeczywiste aplikacje, RAID 0 działa o około 20-25 procent szybciej niż pojedyncze dyski flash. Najwyraźniej ci pasjonaci, którzy są zainteresowani tematem tego opracowania, powinni liczyć na mniej więcej taką poprawę szybkości pracy.
Zintegrowany wskaźnik PCMark 8 należy uzupełnić o wskaźniki wydajności wydawane przez dyski flash podczas przechodzenia poszczególnych torów testowych, które symulują różne scenariusze rzeczywistego obciążenia.
Pomimo tego, że w testach syntetycznych natknęliśmy się na sytuacje, w których macierz RAID 0 okazywała się wolniejsza od zawartych w niej pojedynczych dysków, w rzeczywistości takie sytuacje najprawdopodobniej nie wystąpią. Przynajmniej PCMark 8 wyraźnie wskazuje, że w każdej z popularnych aplikacji RAID 0 jest szybszy. Poziom przewagi macierzy składającej się z pary dysków Kingston HyperX 3K 240 GB nad jednym takim dyskiem wynosi od 3 do 33 procent. A za bardziej pojemną modyfikację Kingston HyperX 3K 480 GB, analizowana macierz RAID wygrywa jeszcze więcej.
⇡ Wnioski
Tak więc testowanie macierzy RAID 0 złożonej z dysków półprzewodnikowych pokazuje, że taka konfiguracja ma prawo do życia. Oczywiście nie neguje to tradycyjnych wad macierzy dyskowych, ale twórcy zintegrowanych kontrolerów RAID i sterowników wykonali dużo pracy i zapewnili, że wiele problemów takich konfiguracji należy już do przeszłości. Ogólnie rzecz biorąc, tworzenie macierzy RAID 0 jest jednym z tradycyjnych sposobów poprawy wydajności podsystemu dyskowego. Ta technika działa również dobrze w przypadku dysków SSD, ponieważ połączenie pary dysków w macierz naprawdę pozwala zwiększyć zarówno prędkość liniową, jak i wydajność operacji na małych blokach z głęboką kolejką żądań. Tak więc podczas testów udało nam się uzyskać naprawdę imponującą wydajność sekwencyjnego odczytu i zapisu dla macierzy, znacznie przekraczającą przepustowość interfejsu SATA 6 Gb/s. Jednocześnie dyski półprzewodnikowe o maksymalnej pojemności, jak widzieliśmy w testach, nie zawsze mają wiodący poziom wydajności. Dlatego konfiguracje RAID 0 mogą być również poszukiwane w sytuacjach, gdy zadaniem jest stworzenie podsystemu dysków o dużej pojemności.
Muszę powiedzieć, że wcześniej z pewnym niepokojem traktowaliśmy RAID z SSD, ponieważ kontrolery RAID blokowały użycie komendy TRIM, a także nie pozwalały na monitorowanie stanu dysków wchodzących w skład macierzy. Jednak w tej chwili to wszystko należy już do przeszłości, przynajmniej w przypadku kontrolerów wbudowanych w chipsety Intela. Obecnie TRIM jest normalnie obsługiwany w macierzy RAID 0, a sterownik pozwala na swobodne monitorowanie parametrów S.M.A.R.T. dysków SSD zawartych w macierzy.
Jeśli chodzi o dyski Kingston HyperX 3K, które brały udział w naszych testach, ich modyfikacje o pojemności 240 GB okazały się dobrym wyborem do tworzenia macierzy RAID. Firma Kingston przeniosła je na nowszą pamięć 19 nm firmy Toshiba, a nowy projekt sprzętu pozwolił na pewną poprawę wydajności bez powodowania żadnych nieprzyjemnych skutków ubocznych.
Nawet jeśli dyski oparte na kontrolerach SandForce wydają się dalekie od najnowszego rozwiązania, to bardzo dobrze nadają się do macierzy RAID. Z jednej strony te dyski SSD są dokładnie testowane i bardzo niezawodne, a z drugiej mają bardzo uwodzicielską cenę. Jeśli chodzi o wydajność, macierz dyskowa poziomu RAID 0 składająca się z dwóch dysków SandForce bez wątpienia przewyższy każdą konfigurację z jednym dyskiem. Choćby dlatego, że szybkość jego sekwencyjnych operacji nie jest ograniczona przepustowością interfejsu SATA 6 Gb/s.
W artykule przedstawiono ogólną strukturę i organizację systemów RAID. Pokrótce omówiono niezbędną część teoretyczną, po czym bezpośrednio pokazano momenty praktyczne. Każdy, kto nie wie, co to jest dysk twardy, może przeczytać artykuł. aby utworzyć macierz RAID, potrzebujesz kilku dysków twardych.
Wartość samej informacji rośnie wraz z upływem czasu, natomiast koszt metod warunkujących jej niezawodne przechowywanie systematycznie spada. Na przykład płyty główne wyposażone w możliwość tworzenia macierzy RAID były bardzo drogie dziesięć lat temu, ale dziś prawie wszystkie płyty główne oparte na chipsecie iP55 (który jest tylko wstępnym zestawem logiki systemowej) są wyposażone w obsługę chipsetów dla systemów RAID .
Nawiasem mówiąc, ze względu na doskonały stosunek ceny do jakości macierze RAID są dziś jednym z najpopularniejszych sposobów niezawodnej organizacji danych. Jeśli przetłumaczymy skrót RAID z języka angielskiego, to jest to macierz nadmiarowa składająca się z niezależnych dysków. Ze względu na niską odporność na awarie oddzielnego dysku twardego opracowano koncepcję, która umożliwia łączenie dysków twardych w jedną macierz. Zarządzanie tą macierzą powierzono osobnemu kontrolerowi (dziś może to być bezpośrednio chip na płytce, czy narzędzia programowe wykorzystujące zasoby procesora). Systemy RAID początkowo skupiają się na odporności na awarie (z wyjątkiem RAID poziomu 0), więc teoretycznie, jeśli jedna z macierzy HDD ulegnie awarii, informacja jako całość, zapisana w woluminie, pozostaje dostępna, przynajmniej do odczytu.
Istnieje dość rozbudowana gradacja poziomów RAID (metod organizowania danych w tablicy), aby stworzyć system RAID, trzeba mieć przynajmniej podstawową wiedzę na temat jego zasad działania, tak naprawdę jest to temat osobnym artykule, ograniczymy się tylko do krótkich zarysów najbardziej istotnych.
RAID0.
Dane zapisywane są sekwencyjnie na różne dyski (paski), dzięki temu w efekcie możemy uzyskać prawie dwukrotny wzrost prędkości odczytu liniowego. Brak odporności na awarie, w przypadku awarii co najmniej jednego dysku twardego, wszystkie dane z macierzy zostają utracone. Służy z reguły do szybkiej pracy z informacjami, które, jeśli coś się stanie, można przekazać na przykład na foldery tymczasowe Adobe Fotoshop... Niektórzy używają tego do systemu operacyjnego (gracze, entuzjaści itp.) .
Odbicie lustrzane. Wszystko jest proste. Więcej trudności - większy koszt objętości użytkowej, ale wyższa odporność na uszkodzenia. W swojej klasycznej wersji nie ma przyrostu wydajności. Modyfikacje typu RAID 1e są przewodnikiem pozabudżetowym, więc pominiemy ich rozważenie.
Poziomy 2,3,4 praktycznie straciły swoją dawną popularność. Obecnie najważniejszą macierzą RAID, która łączy wydajność i odporność na awarie, jest RAID 5. Podobnie jak w przypadku RAID 0, dane są zapisywane po kolei na różne dyski (także paski), ale uzupełniane sumami kontrolnymi. W rezultacie, użyteczna pojemność macierzy RAID 5 składającej się z n dysków jest równa n-1 dyskom. W przypadku awarii jednego dysku twardego informacje pozostają dostępne, ale w przypadku awarii dwóch lub więcej zostają utracone.
RAID10 (lub RAID 1+0).
Najpopularniejszy przedstawiciel kompozytowych systemów RAID. Aby w jakiś sposób przyspieszyć pracę klasycznego lustra, powstał pomysł połączenia ich w szybką tablicę. Jest to połączenie lusterek (RAID 1) w jeden duży pasek (RAID 0). Główną wadą jest wyższy koszt objętości użytkowej, plusy to wyższa prędkość przetwarzania danych, dodatkowo zwiększona odporność na błędy. Teoretycznie dwa dyski mogą ulec awarii w tym samym czasie, ale z różnych podtablic.
Jak już wspomniano powyżej, do organizacji systemów RAID wymagany jest kontroler. Istnieją kontrolery programowe i sprzętowe (sprzętowe).
Rozważ sprzęt.
Podobnie jak w przypadku kart graficznych, również ten obszar dzieli się na zintegrowane (w płytę główną) i dyskretne. Zintegrowane można podzielić na chipsetowe (implementacja przez „mostek południowy”) i kontrolery wykonane przez zewnętrznych programistów (dodatkowy układ niechipsetowy jest lutowany na płycie głównej). Te ostatnie są najczęściej bardzo prymitywne, z reguły obsługiwane są tylko poziomy RAID 0 i 1.
Odmiany chipsetów są bardziej interesujące i mogą konkurować z wieloma dyskretnymi analogami pod względem funkcjonalności. Na przykład najnowsze chipsety firmy Intel pozwalają na implementację poziomów RAID 0,1,5,10.
Dyskretne rozwiązania do organizacji macierzy RAID, podobnie jak karty graficzne, są drogie i tanie (budżetowe). Różnią się oczywiście dostępną funkcjonalnością, niezawodnością, a także środkami „odbudowy” (restrukturyzacja wewnętrzna – samoleczenie).
Na zdjęciu 1,2,3
przedstawiciele sektora Low-end, Middle-end i High-end.
Należy zauważyć, że wiele wariantów budżetowych dyskretnych, jak również wszystkie rozwiązania zintegrowane, bardzo często nazywane są rozwiązaniami programowymi ze względu na większe wymagania dotyczące zasobów procesora w porównaniu z drogimi odpowiednikami. Potężny procesor (własny) drogiego dyskretnego kontrolera RAID niemal całkowicie samodzielnie obsługuje macierz, natomiast klasa Low-end, ze względu na swoje słabe możliwości i bardzo często prymitywizm, coraz bardziej odwołuje się do możliwości procesora, tym samym dodatkowo obciążając system .
Ale jeśli zintegrowane wersje mają przynajmniej kilka podstawowych mikroukładów, których funkcjonalność można odepchnąć, to czyste rozwiązania programowe w ogóle tego nie mają.
Rozwiązania programowe.
Tutaj wszystko jest bardzo proste, macierz RAID jest tworzona za pomocą systemu operacyjnego. Ze względu na większą niezawodność stosuje się z reguły serwerowe odmiany systemów operacyjnych. W przypadku systemu operacyjnego RAID jest postrzegany dokładnie tak samo, jak konwencjonalny odpowiednik sprzętowy. Główną zaletą takich rozwiązań jest koszt: nie ma potrzeby kupowania drogiego sterownika. Jest oczywiście minus, czasem całkowicie negujący powyższy plus - to niska niezawodność. Jeśli nagle coś stanie się z systemem operacyjnym (na przykład zaczną pojawiać się wirusy), możesz stracić wszystkie dane wraz z „niebieskim ekranem”. Dlatego jeśli ktoś inny organizuje takie rozwiązania do działania do tej pory, to tylko poziom 0 (dla systemu operacyjnego, lub dla szybkich buforów) lub 1. „Budowanie” programowego RAID odbywa się za pomocą wbudowanego menedżera partycji.
(zdjęcie 4, 5)
Przyjrzyjmy się teraz bezpośrednio instalacji sprzętowej macierzy RAID.
Przypadek pierwszy. Jeśli mamy przed sobą jakieś rozwiązanie zintegrowane z płytą główną, to koniecznie należy z niego skorzystać. Odbywa się to z reguły przez BIOS płyty głównej, po prostu przełączając się do pozycji „Włącz”.
(zdjęcie 6)
Drugi przypadek. Jeśli mamy dyskretny RAID, to po prostu wkładamy płytkę i podłączamy do niej dyski twarde.
Podobnie jak w pierwszej i drugiej opcji, po włączeniu komputera i przejściu przez „tablicę POST” maszyna powinna zobaczyć kontroler i zaproponować naciśnięcie jakiejś kombinacji klawiszy, aby wejść do BIOS-u, ale już kontroler. Będzie to coś w rodzaju Ctrl+A, Ctrl+g itd. Wciśnięty - wprowadzony.
(zdjęcie 7)
Jeśli użyjemy drogiego RAID, BIOS również będzie się drastycznie różnić.
(zdjęcie 8)
Możesz tu nawet użyć myszy.
Wszystkie interfejsy są intuicyjne, jedyną rzeczą, która może pomylić, jest język angielski. Ogólna zasada jest następująca: wybierz niezbędne dyski twarde i zainicjuj je w macierzy RAID o wymaganym poziomie.
(zdjęcie 9)
Po utworzeniu możesz przystąpić do instalacji systemu operacyjnego (jeśli jest to wymagane), proces ten jest szczegółowo opisany w artykule dotyczącym instalacji XP na laptopie, zasada jest taka sama. Jedyną różnicą, która jest istotna dla Windows Vista i podobnych systemów operacyjnych, jest możliwość korzystania z dysku flash, tj. niezbędne sterowniki dla kontrolera można skopiować na dysk USB, a następnie podczas instalacji wystarczy określić ścieżkę lub zintegrować bezpośrednio z dystrybucją tych sterowników za pomocą vLite (www.vlite.net).
Rozwiązania RAID stopniowo przechodzą z kategorii elitarnej do sekcji „dla każdego”, stając się w ten sposób coraz bardziej przystępnym sposobem niezawodnej pracy z danymi. Podczas aktualizacji komputera i wyboru płyty głównej należy zwrócić uwagę na to, czy ta macierz RAID jest obsługiwana. Może kiedyś uratuje twoje "te zdjęcia"...
