Если эпоха индустриализации началась с парового двигателя, то появление компьютера, без сомнения, ознаменовало начало века информатизации. В нашем автоматизированном мире, где информация стала основой существования любой компании, учреждения или государственного органа, возможность быстрого и эффективного доступа к данным стала основой основ.
Обслуживание этой фундаментальной потребности поистине золотая жила для реселлеров, ведь информация становится совершенно необходимой для всех.
Видимо, поэтому три специалиста по вычислительной технике из Калифорнийского университета в Беркли разработали в 1987 г. концепцию, названную «избыточный массив недорогих дисков» (Redundant Arrays of Inexpensive Disks, RAID). За прошедшие годы «I» в RAID стала означать independent («независимых»), но идея осталась прежней: защита данных посредством аппаратной избыточности.
RAID-системы обеспечивают быстрый доступ к большему объему данных, сводя практически к нулю время ожидания, а это означает, что, например, брокерская фирма сможет сделать на этом миллион за час, а местная пиццерия в пятницу вечером получит еще 10 тыс. долл.
RAID стоит на страже базы данных и обеспечивает работу системы даже при отказе диска. Бывает, что объем базы данных оказывается больше самого емкого из имеющихся пока жестких дисков (9 Гбайт). Объединив несколько накопителей в единую систему, реселлер сможет распределить нагрузку на них более равномерно. RAID позволяет реселлерам создавать большие базы данных, одновременно обеспечивая их отказоустойчивость.
Сегодняшние RAID-системы дают гораздо больше, нежели простое резервирование данных. Эти устройства обеспечивают круглосуточную работу, позволяя при этом проводить обновление информации, упреждающую диагностику и управление, «горячую» замену различных компонентов — от НЖМД до вентиляторов.
Это не просто одна из рыночных ниш. Почти 60% крупных компаний используют RAID-системы. В среднем такая фирма ежегодно тратит на устройства массовой памяти впечатляющую сумму — 519 тыс. долл. Согласно данным опроса, проведенного Институтом Гэллапа по заказу CRN, те же компании расходуют еще 199 тыс. долл. на обслуживание RAID-устройств.
Тест-центр CRN испытывал девять RAID-систем фирм Aiwa Computer Systems, Digital Equipment Corp., Distributed Processing Technology, Land-5 Corp., Legacy Storage Systems Corp., MicroNet Technology Inc., nStor Corp. Inc., Pacific Micro Data Inc. и Storage Dimensions Inc. Поскольку Compaq Computer Corp. и Hewlett-Packard Co. предложили решения, не совместимые с серверами других поставщиков, они не включены в обзор.
Технология RAID
Суть RAID заключается в том, что данные равномерно распределяются по нескольким жестким дискам с использованием технологии, известной как «расслоение» накопителей, при этом вычисляется четность «расщепленных» данных и сведения о ней сохраняются на одном из дисков. Информация о четности позволяет системе RAID математически воссоздать данные, утерянные при отказе одного из накопителей.
Сейчас имеется около десяти типов, или уровней, RAID, и в комитет по стандартизации RAID Advisory Board поступают все новые и новые варианты. Как бы то ни было, на текущий момент наиболее употребимы уровни RAID с 0 по 5. Каждый из уровней имеет свои сильные стороны, обеспечивая или более высокие скорости, или исключительную емкость памяти, или повышенную отказоустойчивость.
Система RAID-0 использует массив «расслоенных» накопителей, на который данные записываются с расщеплением и распределяются по нескольким дискам. Правда, RAID уровня 0 — это еще не «настоящий» RAID, так как не обеспечивает отказоустойчивости: выход из строя одного диска приводит к потере данных во всем массиве.
Лабораторные испытания
- Многие сетевые VAR’ы выбирают RAID уровня 5, где информация о четности распределяется по всем дискам.
- Для быстрого переноса крупных фрагментов данных более приемлемым может оказаться RAID уровня 3.
- Внешняя система RAID создает потенциальный источник прибыли.
В системах RAID-1, чтобы обеспечить отказоустойчивость, используются зеркальное отображение и дублирование. Данные записываются одновременно на два диска: если один из них откажет, информация сохранится на другом. Такая конфигурация обеспечивает удвоенную скорость считывания, однако время записи здесь такое же, как и с одним диском. Конфигурация RAID уровня 1 связана с самыми большими издержками и, как правило, не поддерживает «горячую» замену отказавших дисков.
В системах RAID-2 используется контроль кода Хэмминга с коррекцией ошибок (ECC) для их исправления «на ходу». Эта конфигурация обеспечивает высокий уровень интеграции данных с помощью расщепления их на уровне битов. Высокое соотношение количества дисков с ECC и дисков с данными настолько удорожает RAID-2, что они становятся редкостью.
RAID-3 обеспечивает избыточность расщеплением данных на уровне байтов и сохранением информации о четности на выделенных ECC-дисках. Сравнительно небольшое соотношение ECC-накопителей и накопителей данных позволяет считать RAID-3 гораздо более экономичным решением.
RAID-3 обеспечивает высокую скорость считывания, особенно в случае больших последовательных файлов; при отказе одного из дисков производительность практически не снижается. А вот скорость записи RAID-систем уровня 3 в лучшем случае не выше, чем у обычного диска, что определяется «узким местом» — использованием ECC при сохранении информации о четности.
RAID-4 построена аналогично, за тем исключением, что данные распределяются здесь поблочно, а не по байтам. Если объем обновляемых данных невелик и не требуется обращения ко всем дискам данных, то оказывается достаточно четырех запросов к дискам: двух запросов на считывание прежних данных и информации о четности, чтобы вычислить новое значение по контролю четности, и двух — на запись новых данных и информации о четности.
Система RAID-5 распределяет информацию о четности равномерно по всем дискам в группе контроля четности. Это полностью оправдывает себя при интенсивной обработке транзакций, для которой характерен одновременный перенос множества мелких фрагментов данных. Если случится отказ диска, это повлияет на производительность системы RAID-5, так как потребуется обработка отсутствующих данных «на ходу». Мало того, после замены отказавшего диска восстановление может занять значительное время, но система, разумеется, сохранит работоспособность.
Тест-центр CRN провел тестирование решений RAID уровня 5, но реселлеры должны иметь в виду, что для приложений, выполняющих быстрый перенос крупных фрагментов данных, наиболее приемлемым вариантом будет RAID уровня 3. Хорошим примером использования RAID-3 могут послужить приложения для обработки видео и анимации. Для видео в реальном времени требуется 30 кадр/c с глубиной цвета 24 бита, так что необходимо обеспечить скорость переноса не менее 26 Мбит/с. При скорости дискового переноса порядка 8 Мбит/с единственный способ достичь указанной выше скорости — использовать RAID-подсистему 3-го уровня с пятью дисками. Система же RAID-5, даже с учетом кэширования, не сможет дать вам такую производительность.
Сравнительные характеристики
| **** Отлично, *** Выше среднего, ** Приемлемо, * Нуждается в совершенствовании | Установка | Простота эксплуатации | Конструктивное совершенство | Производительность | Масштабируемость | Общая оценка |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Aiwa LightningArray | ** | ** | ** | * | ** | ** |
| Digital StorageWorks RAID Array | * | * | *** | ** | **** | ** |
| DPT SmartRAID | ** | ** | ** | ** | ** | ** |
| Land-5 DS 350i | * | * | * | **** | **** | ** |
| Legacy SmartArray SE | ** | ** | *** | ** | ** | ** |
| MicroNet DataDock 7000 RAID | **** | **** | **** | *** | *** | **** |
| nStor CR8e | ** | *** | *** | *** | ** | *** |
| PMD Mast 800 | ** | ** | ** | *** | ** | ** |
| Storage Dimensions RAIDPro XL | **** | **** | *** | **** | ** | **** |
