Tietokoneen levy- ja tiedostoalijärjestelmät eivät yleensä ole käyttäjien erityisen huomion kohteena. Winchester on melko luotettava asia ja toimii kuin itsestään, kiinnittämättä tavallisen käyttäjän huomiota ollenkaan.

Hallitsemalla tiedostojen ja kansioiden kanssa työskentelyn perustekniikat, tällainen käyttäjä saa ne täyteen automatismiin ajattelematta lisätyökalujen olemassaoloa kiintolevyn ylläpitoon. Levynhallinta on siirretty kokonaan käyttöjärjestelmään.

Vaikeudet alkavat joko silloin, kun tiedostojärjestelmä osoittaa selkeää suorituskyvyn heikkenemistä tai kun se alkaa epäonnistua. Toinen syy tämän aiheen lähempään tutkimiseen: useiden "ruuvien" asentaminen tietokoneeseen samanaikaisesti.

Kuten mikä tahansa monimutkainen laite, kiintolevy vaatii säännöllistä huoltoa. Vaikka Windows 7 hoitaa osan näistä huolenaiheista, se ei pysty ratkaisemaan kaikkia ongelmia puolestasi. Muuten "jarrut" taataan ajan myötä. Sinun on kyettävä tekemään vähintään seuraavat asiat:

• Puhdista tiedostojärjestelmä roskista. Roskien käsite sisältää väliaikaiset tiedostot, lisääntyneet selaimen evästeet, monistetut tiedot jne.
• Eheytä kiintolevysi. Windows-tiedostojärjestelmä on rakennettu siten, että se, mitä käyttäjä näkee kokonaisuutena, on itse asiassa erillisiä tiedostojen fragmentteja, jotka ovat hajallaan kiintolevyn magneettipinnalla, yhdistyneet ketjuksi: jokainen edellinen fragmentti tuntee jokaisen seuraavan. Jotta voit lukea tiedoston kokonaisuutena, sinun on yhdistettävä nämä osat, joita varten sinun on suoritettava suuri määrä lukujaksoja pinnan eri kohdista. Sama tapahtuu äänitettäessä. Eheyttämisen avulla voit kerätä kaikki nämä palaset yhteen paikkaan.
• Katso ja korjaa osion tiedot.
• Pystyy avaamaan pääsy piilotettuihin ja järjestelmätiedostoihin ja kansioihin.
• Tarvittaessa voi työskennellä usealla "ruuvilla" kerralla.

Ja myös muita hyödyllisiä toimintoja. Muistiossamme emme käsittele kaikkia näitä kysymyksiä, vaan käsittelemme vain muutamia.

Kuinka lukea osiotiedot?

Niille, jotka eivät tiedä, annetaan selitys: Windowsissa on sellainen asia kuin "snap".

Se on .msc-suoritettava tiedosto, joka toimii kuten tavallinen exe. Kaikilla laajennuksilla on yhtenäinen käyttöliittymä, ja ne on rakennettu COM-teknologiaan - tämän käyttöjärjestelmän sisäisen rakenteen perustana.

Levynhallinta-ikkuna on myös nopea. Voit suorittaa sen kirjoittamalla "Suorita"-ikkunaan sen nimen diskmgmt.msc seuraavan kuvan mukaisesti:

Tämän seurauksena meillä on itse laajennusikkuna, jonka otsikko on "Levynhallinta". Tältä tämä sovellus näyttää:

Tämä käyttöliittymä on intuitiivinen ja yksinkertainen. Näemme ikkunan yläpaneelissa luettelon kaikista "ruuvissa" olevista taltioista (tai osioista) niihin liittyvillä tiedoilla, kuten:

• Osion nimi.
• Osion tyyppi.
• Sen täysi kapasiteetti.
• Sen tila (eri osioilla voi olla eri tila).
• Jäljellä oleva vapaa tila ilmaistuna gigatavuina ja prosentteina kokonaismäärästä.

Ja muuta tietoa. Alapaneelissa on luettelo asemista ja osioista. Täältä voit suorittaa toimintoja taltioiden ja asemien kanssa. Voit tehdä tämän napsauttamalla hiiren kakkospainikkeella taltion nimeä ja valitsemalla haluamasi toiminnon "Toiminnot"-alivalikosta.

Käyttöliittymän tärkein etu on, että kaikki kerätään tänne nippuun - sinun ei tarvitse vaeltaa eri valikoissa ja ikkunoissa toteuttaaksemme suunnitelmiamme.

Volyymitoiminnot

Analysoidaan joitain ei-ilmeisiä operaatioita osioiden kanssa. Keskustellaan ensin siirtymisestä MBR-muodosta GPT-muotoon. Molemmat muodot vastaavat eri käynnistyslataustyyppejä. MBR on klassinen mutta nyt vanhentunut käynnistyslatausmuoto.

Sillä on selkeät rajoitukset sekä volyymin (enintään 2 TB) että taltioiden lukumäärän suhteen - enintään neljää tuetaan. Älä sekoita tilavuutta ja osuutta - nämä ovat hieman erilaisia ​​​​käsitteitä toisistaan. Lue niiden eroista Internetistä. GPT-muoto perustuu GUID-tekniikkaan, eikä sillä ole näitä rajoituksia.

Joten jos sinulla on suuri levy, voit muuntaa MBR GPT:ksi. Totta, tässä tapauksessa kaikki levyllä olevat tiedot tuhoutuvat - ne on kopioitava toiseen paikkaan.

Virtualisointitekniikka on levinnyt kaikkialle. Se ei myöskään ohittanut tiedostojärjestelmää. Halutessasi voit luoda ja asentaa niin sanottuja "virtuaalilevyjä".

Tällainen "laite" on tavallinen .vhd-tiedosto ja sitä voidaan käyttää normaalina fyysisenä laitteena - sekä lukemiseen että kirjoittamiseen.

Tämä avaa lisää mahdollisuuksia tietojen luettelointiin. Tämä päättää tarinamme. Levynhallinta Windows 7:ssä on melko laaja aihe, ja voit löytää paljon uusia asioita uppoutumalla siihen.

16.01.1997 Patrick Corrigan ja Mickey Applebaum

Palvelinlevyalijärjestelmien konfigurointivaihtoehdot ovat erilaisia, ja sen seurauksena sekaannukset ovat väistämättömiä. Auttaaksemme sinua ymmärtämään tätä vaikeaa asiaa, päätimme pohtia tärkeimpiä teknologioita ja niiden käytön taloudellista kannattavuutta. DISC

Palvelinlevyalijärjestelmien konfigurointivaihtoehdot ovat erilaisia, ja sen seurauksena sekaannukset ovat väistämättömiä. Auttaaksemme sinua ymmärtämään tätä vaikeaa asiaa, päätimme pohtia tärkeimpiä teknologioita ja niiden käytön taloudellista kannattavuutta.

Palvelinlevyalijärjestelmien tapauksessa sinulla on monia vaihtoehtoja, joista valita, mutta lukuisat vaikeuttavat sinulle parhaiten sopivan järjestelmän löytämistä. Tilannetta mutkistaa se, että valintaprosessissa joutuu kohtaamaan huomattavan määrän vääriä tietoja ja markkinointihypeä.

Palvelinlevyalijärjestelmien pääteknologioiden tarkastelu ja keskustelu niiden käytön tarkoituksenmukaisuudesta kustannusten, suorituskyvyn, luotettavuuden ja vikasietoisuuden kannalta auttaa ymmärtämään tämän asian ydintä.

LEVYLIITÄNNÄT

Määrität sitten uutta palvelinta tai päivität olemassa olevaa, levyliittymä on kriittinen ongelma. Useimmat nykyiset asemat käyttävät SCSI- tai IDE-liitäntöjä. Tarkastelemme molempia tekniikoita, kuvailemme niiden toteutuksia ja keskustelemme niiden toiminnasta.

SCSI on standardoitu ANSI-liitäntä, jolla on useita muunnelmia. Alkuperäinen SCSI-spesifikaatio, jota nyt kutsutaan nimellä SCSI-I, käyttää 8-bittistä datakanavaa maksimidatanopeudella 5 Mbps. SCSI-2 mahdollistaa useita muunnelmia, mukaan lukien Fast SCSI 8-bittisellä datakanavalla ja siirtonopeudella jopa 10 Mbps; Leveä SCSI 16-bittisellä datakanavalla ja siirtonopeudella jopa 10 Mbps; ja Fast/Wide SCSI 16-bittisellä datayhteydellä ja siirtonopeudella jopa 10 Mbps (katso taulukko 1).

TAULUKKO 1 - SCSI-VAIHTOEHDOT

SCSI-1	Maksimaalinen suorituskyky	Kanavan leveys	Taajuus	Laitteiden määrä*
	5 Mbps	8 numeroa	5 MHz	8
SCSI-2
Nopea SCSI	10 Mbps	8 numeroa	10 MHz	8
Nopea/laaja SCSI	20 Mbps	16 numeroa	10 MHz	8; 16**

* tuetut laitteet sisältävät HBA:n ** epäsymmetrisellä lähtösignaalilla; ero

"Leveän" 16-bittisen Fast/Wide SCSI:n myötä 8-bittisiä versioita on joskus kutsuttu "kapeaksi" - Narrow SCSI:ksi. Viime aikoina on ilmestynyt useita muita SCSI-toteutuksia: Ultra SCSI, Wide Ultra SCSI ja SCSI-3. Yleisempiin vaihtoehtoihin verrattuna näillä liitännöillä on suorituskykyetuja, mutta koska ne eivät ole vielä kovin yleisiä (näitä rajapintoja käyttävien laitteiden määrä on hyvin rajallinen), emme käsittele niitä tässä artikkelissa.

SCSI-I-kaapelijärjestelmä on linjaväylä, johon voidaan liittää jopa kahdeksan laitetta, mukaan lukien isäntäväyläsovitin (HBA). Tätä väylärakennetta kutsutaan yksipäiseksi SCSI SCSI:ksi, ja kaapelin pituus voi olla jopa yhdeksän metriä. SCSI-2 (korvaa käytännössä SCSI-I:n) tukee sekä yksipäistä SCSI:tä että differentiaalista SCSI:tä. Differentiaalinen SCSI käyttää eri signalointimenetelmää kuin yksipäinen SCSI ja tukee jopa 16 laitetta enintään 25 metrin pituisessa silmukassa. Se tarjoaa paremman kohinanvaimennuksen, mikä tarkoittaa parempaa suorituskykyä monissa tapauksissa.

Eräs differentiaalisen SCSI:n ongelma on laitteiden yhteensopivuus. Esimerkiksi differentiaalisen SCSI-yhteensopivia nauha- ja CD-asemia on nykyään rajoitetusti. Differentiaalilaitteet ja HBA:t ovat yleensä hieman kalliimpia kuin yksipäiset laitteet, mutta niiden etuna on se, että ne tukevat useampaa laitetta kanavaa kohden, pidempiä silmukoita ja joissakin tapauksissa parempaa suorituskykyä.

Kun valitset SCSI-laitteita, sinun tulee olla tietoinen yhteensopivuusongelmista. Yksipäinen SCSI ja differentiaalinen SCSI voivat käyttää samaa johdotusta, mutta yksipäisiä ja differentiaalilaitteita ei voida yhdistää. Wide SCSI käyttää eri kaapelointijärjestelmää kuin Narrow SCSI, joten Wide SCSI- ja Narrow SCSI -laitteita ei ole mahdollista käyttää samalla kanavalla.

MITEN SCSI TOIMII

SCSI:ssä laiteohjain (esimerkiksi levyohjain) ja liitäntä tietokoneeseen ovat eri laitteita. Computer Interface, HBA, lisää tietokoneeseen ylimääräisen liitäntäväylän useiden laiteohjainten yhdistämistä varten: enintään seitsemän laiteohjainta yksipäätteisessä SCSI-linkissä ja jopa 15 differentiaalilinkissä. Teknisesti jokainen ohjain voi tukea jopa neljää laitetta. Nykypäivän suurikapasiteettisten asemien suurilla siirtonopeuksilla laiteohjain on kuitenkin tyypillisesti sisäänrakennettu asemaan melun ja sähköisen melun vähentämiseksi. Tämä tarkoittaa, että sinulla voi olla enintään seitsemän asemaa yksipäätteisessä SCSI-linkissä ja enintään 15 differentiaalisessa SCSI-linkissä.

Yksi SCSI:n eduista on useiden päällekkäisten komentojen käsittely. Tämä päällekkäinen I/O-tuki antaa SCSI-asemille mahdollisuuden sekoittaa luku- ja kirjoitustapansa täysin järjestelmän muiden asemien kanssa, jotta eri asemat voivat käsitellä komentoja rinnakkain yhden kerrallaan.

Koska kaikki SCSI-levyliitännän älykkyys on HBA:ssa, HBA hallitsee käyttöjärjestelmän pääsyä levyihin. Tämän seurauksena HBA, ei tietokone, ratkaisee käännös- ja laitekäyttöristiriidat. Yleensä tämä tarkoittaa, että jos käytetään oikein kirjoitettuja ja asennettuja ohjaimia, tietokone ja käyttöjärjestelmä eivät näe eroa laitteiden välillä.

Lisäksi, koska HBA hallitsee pääsyä tietokoneen sisäisen laajennusväylän ja SCSI-väylän välillä, se voi ratkaista molempien pääsyristiriidat tarjoamalla lisäominaisuuksia, kuten linkin katkaisu-/palautuspalvelun. Break/Recovery sallii käyttöjärjestelmän lähettää haku-, luku- tai kirjoituskomennon tietylle laitteelle, minkä jälkeen asema jätetään itse suorittamaan komennon, jotta toinen samalla kanavalla oleva asema voi vastaanottaa komennon sillä välin. Tämä prosessi parantaa huomattavasti enemmän kuin kahden levyn levykanavien suorituskykyä, varsinkin kun tiedot ovat raidallisia tai hajallaan levyjen poikki. Toinen parannettu ominaisuus on synkroninen tiedonvaihto, jolloin levykanavan kokonaissuorituskyky ja tiedon eheys lisääntyvät.

IDE

IDE on de facto standardi, jota käytetään laajalti x86-pohjaisissa tietokoneissa. Tämä on vain yleinen suositus valmistajille, joten jokainen sai vapaasti kehittää tietyn IDE:n laitteilleen ja sovittimilleen. Tämän seurauksena eri valmistajien tuotteet ja jopa saman valmistajan eri mallit osoittautuivat yhteensopimattomiksi keskenään. Kun erittely on ratkaistu, tämä ongelma on melkein kadonnut, mutta yhteensopimattomuus on edelleen mahdollista.

Toisin kuin SCSI, IDE sijoittaa älykkyyden levylle HBA:n sijaan. IDE:n HBA:lla on vähän tai ei ollenkaan älykkyyttä, ja se yksinkertaisesti lähettää tietokoneen väylän suoraan levyille. Ilman väliliitäntää yhden IDE-kanavan laitteiden määrä on rajoitettu kahteen ja kaapelin pituus on rajoitettu kolmeen metriin.

Koska kaikki IDE-laitteiden älykkyys on itse laitteissa, yksi kanavan laitteista on määritetty kanavan isäntälaitteeksi ja toisen sisäänrakennettu ohjain poistetaan käytöstä, ja siitä tulee orja (chanell-slave). Päälaite ohjaa pääsyä molempiin laitteisiin IDE-kanavan kautta ja suorittaa kaikki I/O-toiminnot niille. Tämä on yksi mahdollisuus konflikteihin laitteiden välillä IDE-liitännän eri toimittajatoteutuksista johtuen. Esimerkiksi yksi asema voidaan suunnitella toimimaan tietyn ohjainjärjestelmän kanssa, mutta isäntä, johon se on kytketty, voi käyttää erityyppistä ohjainta. Lisäksi uudemmat Enhanced IDE (EIDE) -asemat käyttävät laajennettua joukkoa komentoja ja käännöstaulukoita tukeakseen suuremman kapasiteetin ja tehokkaampia asemia. Jos ne on kytketty vanhaan standardiin, IDE-pääasemaan, ne eivät ainoastaan ​​menetä edistyneitä ominaisuuksiaan, eivätkä ne välttämättä tarjoa sinulle kaikkea käytettävissä olevaa kapasiteettiaan. Mikä pahempaa, he voivat ilmoittaa täyden kapasiteettinsa käyttöjärjestelmälle ilman, että he pystyvät käyttämään sitä, mikä saattaa vahingoittaa levyllä olevia tietoja.

Tietojen vioittumisen mahdollisuus johtuu siitä, että jokainen käyttöjärjestelmä havaitsee levyn konfigurointitiedot omalla tavallaan. Esimerkiksi DOS ja järjestelmän BIOS sallivat vain 528 Mt:n levykapasiteetin. NetWarella ja muilla 32-bittisillä järjestelmillä ei ole näitä rajoituksia, ja ne pystyvät lukemaan koko IDE-aseman suoraan elektroniikkansa kautta. Kun luot samalle levylle useita eri käyttöjärjestelmien osioita, kukin niistä näkee kapasiteetin ja kokoonpanon eri tavalla, mikä voi johtaa päällekkäisiin osiotaulukoihin, mikä puolestaan ​​lisää merkittävästi levyn tietojen katoamisen riskiä.

Alkuperäinen IDE-arkkitehtuuri ei tunnista yli 528 Mt:n asemia ja tukee vain kahta laitetta kanavaa kohden 3 Mbps:n enimmäissiirtonopeudella. Joidenkin IDE:n rajoitusten voittamiseksi otettiin käyttöön EIDE-arkkitehtuuri vuonna 1994. EIDE tukee suurempaa kapasiteettia ja suorituskykyä, mutta sen 9–16 Mbps:n siirtonopeudet ovat silti hitaampia kuin SCSI:n. Lisäksi toisin kuin 15 laitetta kanavaa kohden SCSI:ssä, se voi tukea enintään neljää kanavaa kohden. Huomaa myös, että IDE tai EIDE eivät tarjoa moniajotoimintoja. Ja siksi ne eivät voi tarjota samaa suoritustasoa kuin SCSI-liitännät tyypillisessä palvelinympäristössä.

Vaikka IDE-standardi alun perin suunniteltu levyille, se tukee nyt nauha-asemia ja CD-ROM-levyjä. Kanavan jakaminen CD-ROM-levyllä tai nauha-asemalla voi kuitenkin vaikuttaa haitallisesti levyn suorituskykyyn. Kaiken kaikkiaan SCSI:n suorituskyvyn ja skaalautuvuuden edut tekevät siitä paremman valinnan kuin IDE tai EIDE useimmille huippuluokan palvelinsovelluksille, jotka vaativat korkeaa suorituskykyä. Kuitenkin aloitustason sovelluksissa, joissa suorituskyky tai laajennettavuus ei ole iso asia, IDE tai EIDE riittää. Samanaikaisesti, jos tarvitset levyn redundanssia, IDE ei ole paras vaihtoehto master-slave-lähestymistapaan liittyvien mahdollisten ongelmien vuoksi. Lisäksi sinun tulee olla varovainen mahdollisten osiotaulukoiden päällekkäisyyksien ja isäntä-orjalaitteiden yhteensopivuusongelmien suhteen.

On kuitenkin muutamia tapauksia, joissa IDE- ja EIDE-liitäntöjä voidaan käyttää huippuluokan palvelimissa. On yleinen käytäntö esimerkiksi käyttää pientä IDE-asemaa DOS-osiona NetWare-palvelimissa. Laajassa käytössä on myös IDE-liitännällä varustettujen CD-ROM-asemien käyttö ohjelmistojen lataamiseen.

REDUNDANTISET LEVYJÄRJESTELMÄT

Toinen tärkeä asia, josta on keskusteltava palvelinmäärityksiä määriteltäessä, on redundanssi. On olemassa useita tapoja parantaa monilevyisen levyjärjestelmän luotettavuutta. Useimmat näistä redundanssijärjestelmistä ovat RAID-muunnelmia (lyhenne sanoista "Redundant Array of Inexpensive or Independent Disks"). Alkuperäinen RAID-spesifikaatio suunniteltiin korvaamaan suuret, kalliit keskus- ja minitietokonelevyt pienillä ja halvoilla minitietokoneille suunnitelluilla levyillä – tästä syystä sana "edullinen". Valitettavasti RAID-järjestelmissä näkyy harvoin mitään halpaa.

RAID on sarja redundanttien levyryhmien toteutuksia, jotka tarjoavat erilaisia ​​suojaustasoja ja tiedonsiirtonopeuksia. Koska RAID sisältää levyryhmien käytön, SCSI on paras käyttöliittymä, koska se tukee jopa 15 laitetta. RAID-tasoja on kuusi: nollasta viidenteen. Vaikka jotkut valmistajat mainostavat omia redundanssijärjestelmiään, joita he kutsuvat nimellä RAID-6, RAID-7 tai uudempi. (RAID-2 ja RAID-4 eivät ole verkkopalvelimissa, joten emme puhu niistä.)

Kaikista RAID-tasoista nollalla on paras suorituskyky ja vähiten tietoturva. Siinä oletetaan vähintään kaksi laitetta ja synkronoitu tietojen kirjoittaminen molemmille levyille, kun taas levyt näyttävät yhdeltä fyysiseltä laitteelta. Tietojen kirjoittamista useille levyille kutsutaan aseman spanningiksi, ja varsinaista tapaa kirjoittaa tämä data on nimeltään data striping. Raitauksella tiedot kirjoitetaan kaikille levyille lohko lohkolta; tätä prosessia kutsutaan lohkolomitukseksi. Lohkon koko määräytyy käyttöjärjestelmän mukaan, mutta se vaihtelee tyypillisesti 2 kilotavusta 64 kilotavuun. Levyohjaimen ja HBA:n suunnittelusta riippuen nämä peräkkäiset kirjoitukset voivat mennä päällekkäin, mikä parantaa suorituskykyä. Esimerkiksi RAID-0 yksinään voi parantaa suorituskykyä, mutta se ei tarjoa vikasuojaa. Jos asema vioittuu, koko alijärjestelmä epäonnistuu, mikä yleensä johtaa täydelliseen tietojen menetykseen.

Datan lomituksen muunnos on tiedon sironta. Kuten raidoitus, tiedot kirjoitetaan peräkkäin useille levyille, jotka täyttyvät. Toisin kuin raidoitus, ei kuitenkaan tarvitse kirjoittaa kaikille levyille; jos levy on varattu tai täynnä, tiedot voidaan kirjoittaa seuraavalle vapaalle levylle - tämän avulla voit lisätä levyjä olemassa olevaan taltioon. Kuten RAID-0-standardi, levypopulaation ja tietojen raivauksen yhdistelmä parantaa suorituskykyä ja suurentaa taltioiden kokoa, mutta ei suojaa virheiltä.

RAID-1, joka tunnetaan nimellä levypeilaus, sisältää identtisten levyparien asentamisen, jolloin kukin parin levy on peilikuva toisesta. RAID-1:ssä tiedot kirjoitetaan kahdelle identtiselle tai lähes identtiselle levyparille: kun esimerkiksi yksi levy epäonnistuu, järjestelmä jatkaa työskentelyä peilatun levyn kanssa. Jos peilatuilla levyillä on yhteinen HBA, tämän kokoonpanon suorituskyky on heikompi verrattuna yhteen levyyn, koska tiedot on kirjoitettava peräkkäin jokaiselle levylle.

Novell kavensi peilauksen määritelmää ja lisäsi kaksipuolisen tulostuksen käsitteen. Novellin terminologian mukaan peilauksella tarkoitetaan levypareja, kun ne on kytketty palvelimeen tai tietokoneeseen yhden HBA:n kautta, kun taas kopiointi viittaa peilattuihin levypareihin, jotka on kytketty erillisten HBA:iden kautta. Redundanssi tarjoaa redundanssin koko levykanavalle, mukaan lukien HBA:t, kaapelit ja levyt, ja parantaa suorituskykyä.

RAID-3 vaatii vähintään kolme identtistä asemaa. Tätä kutsutaan usein "n miinus 1" (n-1) -tekniikaksi, koska järjestelmän enimmäiskapasiteetti saadaan taulukossa olevien asemien kokonaismäärästä (n) miinus yksi pariteetin asema. RAID-3 käyttää kirjoitusmenetelmää nimeltä bittilomitus, jossa tiedot kirjoitetaan kaikille levyille bitti kerrallaan. Jokaiselle n-levyille kirjoitetulle tavulle kirjoitetaan pariteettibitti "pariteettilevylle". Tämä on erittäin hidas prosessi, koska ennen kuin pariteettitiedot voidaan luoda ja kirjoittaa "pariteettilevylle", tiedot on kirjoitettava jokaiselle taulukon n levylle. Voit lisätä RAID-3:n suorituskykyä synkronoimalla levyn kiertomekanismit niin, että ne toimivat tarkasti vaiheittain. Suorituskykyrajoitusten vuoksi RAID-3:n käyttö on kuitenkin vähentynyt dramaattisesti, ja RAID-3:een perustuvia palvelintuotteita myydään nykyään hyvin vähän.

RAID-5 on suosituin RAID-toteutus verkkopalvelinmarkkinoilla. Kuten RAID-3, se vaatii vähintään kolme identtistä levyä. Toisin kuin RAID-3, RAID-5 kuitenkin raidoi tietolohkoja käyttämättä erillistä levyä pariteettia varten. Sekä tiedot että tarkistussumma kirjoitetaan koko taulukkoon. Tämä menetelmä mahdollistaa itsenäisen lukemisen ja kirjoittamisen levylle ja sallii käyttöjärjestelmän tai RAID-ohjaimen suorittaa useita samanaikaisia ​​I/O:ita.

RAID-5-kokoonpanoissa levyä käytetään vain, kun pariteettitietoja tai tietoja luetaan/kirjoitetaan siltä. Tämän seurauksena RAID-5:llä on parempi suorituskyky kuin RAID-3:lla. Käytännössä RAID-5:n suorituskyky voi joskus vastata tai jopa ylittää yhden levyn järjestelmien suorituskyvyn. Tämä suorituskyvyn parantaminen riippuu tietysti monista tekijöistä, mukaan lukien siitä, kuinka RAID-ryhmä on toteutettu ja mitä alkuperäisiä ominaisuuksia palvelimen käyttöjärjestelmällä on. RAID-5 tarjoaa myös kaikkien tavallisten RAID-toteutusten korkeimman tason tietojen eheyden, koska sekä tiedot että pariteetti on kirjoitettu raidallisessa muodossa. Koska RAID-5 käyttää lohkoraitaa bittien raidoituksen sijaan, pyörityssynkronointi ei hyödytä suorituskykyä.

Jotkut valmistajat ovat lisänneet laajennuksia RAID-5-järjestelmiinsä. Yksi näistä laajennuksista on "hot-spare" -levyn läsnäolo, joka on sisäänrakennettu taulukkoon. Jos asema epäonnistuu, hot spare korvaa välittömästi kaatuvan aseman ja kopioi tiedot takaisin itselleen pariteetin palautuksen kanssa taustalla. Muista kuitenkin, että RAID-5-levyn uudelleenrakentaminen johtaa vakavaan palvelimen suorituskyvyn heikkenemiseen. (Lisätietoja hot-swap- ja hot-spare-asemista saat sivupalkista "Hot" Drive Features.)

RAID-järjestelmät voidaan organisoida sekä palvelimelle ladattujen ohjelmistojen ja sen prosessorin toimintaan käytettävän ohjelmiston avulla että erikoistuneen RAID-ohjaimen avulla.

Ohjelmistopohjaiset RAID-järjestelmät vievät huomattavan määrän prosessoriresursseja sekä järjestelmämuistia, mikä heikentää huomattavasti palvelimen suorituskykyä. Ohjelmisto-RAID-järjestelmät sisältyvät joskus käyttöjärjestelmän ominaisuuksiin (kuten Microsoft Windows NT Serveriin) tai kolmannen osapuolen lisäosina (kuten NetWaressa ja Macintosh-käyttöjärjestelmässä).

Laitteistopohjaiset RAID-järjestelmät käyttävät erillistä RAID-ryhmäohjainta; sillä on yleensä oma prosessori, välimuisti ja ROM-ohjelmisto levyn I/O:ta ja pariteettia varten. Erillinen ohjain näiden toimintojen suorittamiseen vapauttaa palvelinprosessorin muiden toimintojen suorittamiseen. Lisäksi, koska prosessori- ja sovitinohjelmistot on viritetty erityisesti RAID-toiminnallisuutta varten, ne tarjoavat paremman levyn I/O-suorituskyvyn ja tietojen eheyden kuin ohjelmistopohjaiset RAID-järjestelmät. Valitettavasti laitteistopohjaiset RAID-ohjaimet ovat yleensä kalliimpia kuin ohjelmistopohjaiset kilpailijansa.

PEILAUS, MONISTUS JA TÄYTTÖ

Jotkut käyttöjärjestelmät, mukaan lukien NetWare ja Windows NT Server, sallivat levypeilaus useiden levykanavien yli, mikä tarjoaa ylimääräisen redundanssikerroksen. Kuten aiemmin mainittiin, Novell kutsuu jälkimmäistä lähestymistapaa levyn kopioimiseksi. Levyn täyttöön yhdistettynä päällekkäisyys voi tarjota paremman suorituskyvyn kuin yhden levyn järjestelmät, ja se voi yleensä ylittää laitteiston RAID-5-toteutukset. Koska peilatun levyparin kukin puolikas käyttää erillistä levykanavaa, levyille kirjoituksia voidaan kirjoittaa samanaikaisesti, toisin kuin silloin, kun levyt ovat samassa HBA:ssa. Myös päällekkäisyys mahdollistaa jaetun haun - prosessin, jossa lukupyynnöt jaetaan levykanavien kesken suoritusten nopeuttamiseksi. Tämä ominaisuus kaksinkertaistaa levyn lukukyvyn, koska molemmat kanavat etsivät eri lohkoja rinnakkain samasta tietojoukosta. Se myös vähentää suorituskykyä kirjoitettaessa levylle, koska yksi kanava voi lukea tietoja, kun taas toinen kirjoittaa.

NetWare tukee jopa kahdeksaa levykanavaa (jotkut SCSI-sovittimet tarjoavat useita kanavia), mikä tarkoittaa, että sinulla voi olla useita kanavia jokaiselle kopioidulle parille. Voit jopa järjestää jopa kahdeksan erillistä peilikanavaa. Windows NT Server tarjoaa myös ohjelmistopohjaisen peilauksen ja kopioinnin, mutta se ei vielä tue rinnakkaiskirjoitusta ja erillisiä hakuja.

Redundantin levyjärjestelmän valinnassa on otettava huomioon neljä päätekijää: suorituskyky, hinta, luotettavuus ja vikasuojaus.

Suorituskyvyn kannalta palvelimen käyttöjärjestelmän sisäänrakennetut ominaisuudet ovat tärkeä tekijä, varsinkin kun levyn redundanssi tulee esiin. Kuten aiemmin todettiin, NetWare-levyn monistaminen yhdistettynä levyn täyttöön antaa paremman suorituskyvyn kuin laitteisto- tai ohjelmisto-RAID. Laitteiston RAID:n suorituskyky on kuitenkin yleensä parempi kuin Windows NT Serverin sisäänrakennetut levypalvelut. Yleisesti ottaen RAID-järjestelmien tekniikka ja suorituskyky ovat vuosien mittaan parantuneet jatkuvasti.

Toinen mahdollinen suorituskykyongelma RAID-järjestelmissä on tietojen palautus katastrofin sattuessa. Viime aikoihin asti, jos asema epäonnistui, sinun oli sammutettava RAID-ryhmä sen palauttamiseksi. Lisäksi, jos halusit muuttaa taulukon kokoa (lisätä tai vähentää sen kapasiteettia), sinun piti tehdä järjestelmästä täydellinen varmuuskopio ja sitten konfiguroida ja alustaa taulukko uudelleen, jolloin kaikki tiedot poistettiin tämän prosessin aikana. Molemmissa tapauksissa järjestelmä ei ole käytettävissä pitkään aikaan.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi Compaq on kehittänyt Smart Array-II -ohjaimen, jonka avulla voit laajentaa taulukon kapasiteettia alustamatta uudelleen olemassa olevaa taulukkokokoonpanoa. Muut valmistajat, mukaan lukien Distributed Processing Technology (DPT), ovat ilmoittaneet, että heidän ohjaimensa suorittavat samanlaisia ​​toimintoja lähitulevaisuudessa. Monissa uusissa taulukoissa on eri käyttöjärjestelmille tarkoitettuja apuohjelmia, joiden avulla taulukko voidaan palauttaa vaurioituneen laitteen vaihtamisen jälkeen palvelinta sammuttamatta. Muista kuitenkin, että nämä apuohjelmat kuluttavat paljon palvelinresursseja ja heikentävät siten järjestelmän suorituskykyä. Tällaisten vaikeuksien välttämiseksi järjestelmän palauttaminen tulee suorittaa työajan ulkopuolella.

Teollisuuden ja RAID-toimittajien julkaisuissa on käyty lukuisia keskusteluja peilaus-, kopiointi- ja RAID-toteutusten kustannuseroista. Peilaus ja kopiointi mahdollistavat 100 %:n levyjen ja (jos kopioitujen) HBA:iden kaksinkertaistumisen, kun taas RAID-toteutuksissa on yksi HBA- ja/tai RAID-ohjain sekä yksi levy enemmän kuin haluat. Näiden argumenttien mukaan RAID on halvempi, koska tarvittavien levyjen määrä on pienempi. Tämä saattaa olla totta, jos käyttöjärjestelmän mukana toimitettujen ohjelmistojen RAID-toteutusten, kuten Windows NT:n, suorituskykyrajoitukset ovat siedettyjä. Useimmissa tapauksissa tarvitaan kuitenkin erillinen RAID-ohjain riittävän suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Asemat ja tavalliset SCSI-sovittimet ovat suhteellisen edullisia, kun taas laadukas RAID-ohjain voi maksaa jopa 4 500 dollaria. Järjestelmän kustannusten määrittämiseksi sinun on harkittava optimaaliset kokoonpanot kaikille komponenteille. Jos esimerkiksi tarvitset noin 16 Gt osoitettavaa levytilaa, voit ottaa käyttöön peilatun kokoonpanon kahdella 9 Gt:n levyllä kanavaa kohden ja saada ylimääräistä kapasiteettia. RAID-5:n tapauksessa suorituskyky- ja luotettavuussyistä on parempi pitää kiinni viidestä 4 Gt:n kiintolevystä, jotta voidaan lisätä datan raidoituskaran määrää ja siten ryhmän yleistä suorituskykyä.

Ulkoisella levyalijärjestelmällä peilikokoonpano maksaa noin 10 500 dollaria per 18 Gt käytettävissä olevaa tilaa. Tämä luku perustuu todellisiin vähittäismyyntihintoihin: 2000 dollaria yhdestä asemasta, 250 dollaria yhdestä HBA:sta ja 300 dollaria jokaisesta ulkoisesta levyalijärjestelmästä kaapelit mukaan lukien. RAID-5-järjestelmä, jossa on 16 Gt osoitettavaa tilaa ja jossa on viisi 4 Gt:n levyä, maksaa noin 12 800 dollaria. Tämä luku perustuu DPT RAID-5 -järjestelmän todellisiin vähittäismyyntihintoihin.

Monet RAID-järjestelmät sisältävät valmistajan suunnittelemia "omistusoikeudellisia" komponentteja. "Brändätyt" ovat vähintään kotelo ja takapaneeli. HBA:t ja RAID-ohjaimet ovat myös usein patentoituja. Jotkut valmistajat käyttävät myös epästandardeja pidikkeitä ja renkaita levyille. Joku tarjoaa ne erikseen kohtuulliseen hintaan, joku - vain yhdessä levyn kanssa ja yleensä korkealla hinnalla. Jälkimmäinen lähestymistapa voi olla kallis, kun joudut korjaamaan tai laajentamaan järjestelmääsi. Toinen tapa, jolla myyjä ajaa sinut nurkkaan, on tarjota levynhallinta- ja valvontaohjelmisto, joka toimii vain tiettyjen komponenttien kanssa. Välttämällä epästandardeja komponentteja aina kun mahdollista, kustannukset voidaan yleensä pitää alhaisina.

Kun verrataan redundanttien levyjärjestelmien luotettavuutta, on otettava huomioon kaksi tekijää: järjestelmävian mahdollisuus tai minkä tahansa sen komponentin vikaantuminen ja tietojen katoamisen mahdollisuus komponenttivian vuoksi. (Valitettavasti RAID tai peilaus eivät voi pelastaa sinua tärkeimmältä tietojen menetyksen syyltä - käyttäjävirheeltä!)

P = t / Tc,

missä t on toiminta-aika ja Tc on yhdistetty aika komponenttien vikojen välillä.

Kun ajetaan ilman vikaa vuoden (8760 tuntia) ja hypoteettisen levyn Tc on 300 000 tuntia, vian todennäköisyys on 3 % eli hieman pienempi kuin yksi 34 tapauksesta. jonkin komponentin vika lisääntyy. Sekä RAID että peilaus lisäävät epäonnistumisen todennäköisyyttä, mutta vähentävät tietojen menetyksen mahdollisuutta.

Taulukko 2, joka on otettu Storage Dimensions -tiedotteesta, jonka otsikko on "Fault-Tolerant Storage Systems for Continuous Networking", näyttää yllä olevalla kaavalla lasketun epäonnistumisen todennäköisyyden verrattuna neljän pehmustetun levyn, viiden levyn RAID-järjestelmän ja tietojen menetyksen todennäköisyyteen. kahdeksan peilattua levyä. (Olettaen, että kaikki asemat ovat samankokoisia ja kaikki kolme järjestelmää tarjoavat saman käyttökapasiteetin. Saat tiedotteen Tallennusmitat-sivulta: http://www.storagedimensions.com/raidwin/wp-ovrvw.html.)

TAULUKKO 2 - Epäonnistumisen todennäköisyysarviot

Vaikka peilauksella yhdistettynä aseman täyttöön on suurempi tilastollinen levyvian todennäköisyys, sillä on myös paljon pienempi tietojen menetyksen todennäköisyys, jos levy epäonnistuu. Myös oikein suunnitellulla redundantilla järjestelmällä palautumisaika voi olla huomattavasti lyhyempi.

Tämä esimerkki ei ota huomioon monia tekijöitä. Tilastollisesti oikean luvun saamiseksi on laskettava kaikkien levyjärjestelmän osien, mukaan lukien HBA:t, nauhakaapelit, virtajohdot, tuulettimet ja virtalähteet, vikojen välinen keskimääräinen aika. Tietenkin nämä laskelmat kertovat vain, mitä voi tapahtua ehdotettujen komponenttien luotettavuuden vuoksi, mutta se ei ole ollenkaan välttämätöntä, että näin tapahtuu.

Kun valitset levyjärjestelmää, sinun on tiedettävä selvästi, mitkä komponentit eivät ole päällekkäisiä. RAID-järjestelmissä tämä voi sisältää HBA:t, RAID-ohjaimet, virtalähteet, virtakaapelit ja nauhakaapelit. Yksi eduista kopioinnin erillisillä levyalijärjestelmillä kullakin kanavalla on useimpien yksittäisten paikkojen eliminointi, joissa voi esiintyä vikoja.

PÄÄTELMÄ

Yleensä SCSI-laitteet ovat parempi valinta palvelinlevyalijärjestelmään kuin IDE- tai EIDE-asemat. SCSI-asemia on helppo hankkia jopa 9 Gt:aa kohden, kun taas nykypäivän EIDE-asemien maksimikapasiteetti on noin 2,5 Gt. Useiden dual-link HBA:iden kanssa SCSI-kokonaiskapasiteetti voi helposti ylittää 100 Gt, kun taas EIDE-raja on 10 Gt. SCSI:llä on myös parempi suorituskyky; Lisäksi SCSI ei kärsi ongelmista, joita IDE/EIDE:n master-slave-lähestymistapa aiheuttaa.

Jos tarvitset levyn redundanssia, vaihtoehtoja on useita. Novell NetWaren redundanssi yhdistettynä levyn täyttöön tarjoaa sekä erinomaisen suorituskyvyn että vikasuojan. Laitteistopohjainen RAID on myös hyvä valinta, mutta sillä on yleensä alhaisempi suorituskyky ja korkeammat kustannukset. Jos käytät Windows NT:tä ja suorituskyky on sinulle tärkeää, laitteisto-RAID saattaa olla paras vaihtoehto.

Patrick Corrigan on konsultti- ja koulutusyrityksen The Corrigan Groupin toimitusjohtaja ja vanhempi konsultti/analyytikko. Häneen voi ottaa yhteyttä osoitteessa: [sähköposti suojattu] tai Compuserven kautta: 75170.146. Mickey Applebaum on GSE Erudite Softwaren vanhempi verkkokonsultti. Häneen voi ottaa yhteyttä osoitteessa: [sähköposti suojattu]

ESITTELYKSI LEVYOSAJÄRJESTELMÄN TOIMINNOT

Levyalijärjestelmien "kuumat" toiminnot

Termit hot-swap, hot spare ja hot-rebuild, joita käytetään laajalti kuvaamaan levyalijärjestelmien erityistoimintoja, ymmärretään usein väärin.

"Hot Swap" on ominaisuus, jonka avulla voit poistaa viallisen levyn levyalijärjestelmästä sammuttamatta järjestelmää. Hot swap -tuki on levyalijärjestelmän laitteistoominaisuus, ei RAID.

Hot-swap-järjestelmissä kiintolevyt asennetaan yleensä kelkoihin, jotka sallivat aseman ja rungon välisten maadoitusnastan pysymisen kytkettynä pidempään kuin virta- ja ohjainjohdot. Tämä suojaa taajuusmuuttajaa staattisen sähkön purkauksista tai koskettimien välisestä kaaresta aiheutuvilta vaurioilta. Hot-swap-levyjä voidaan käyttää sekä RAID-ryhmissä että peilatuissa levyjärjestelmissä.

"Kuuma palautus" viittaa järjestelmän kykyyn palauttaa alkuperäinen levykokoonpano automaattisesti, kun viallinen levy on vaihdettu.

Hot varaosat on rakennettu RAID-ryhmään, ja ne jätetään yleensä käyttämättä, kunnes niitä tarvitaan. Jossain vaiheessa sen jälkeen, kun hot spare on korvannut viallisen aseman, sinun on vaihdettava viallinen asema ja määritettävä ryhmä uudelleen.

Hot-swap-levyjärjestelmällä, jossa on kuumavaralevyjä, ei välttämättä ole kykyä palautua kuumana. "Hot Swap" mahdollistaa yksinkertaisesti aseman poistamisen/asentamisen nopeasti, turvallisesti ja helposti. "Hot spare" näyttäisi tarjoavan "hot rebuild" -toiminnon, koska se mahdollistaa RAID-ryhmän viallisen aseman korvaamisen välittömästi, mutta viallinen asema on silti vaihdettava ennen kuin uudelleenrakennuskomento on annettava. Nykyään kaikki PC-alustalle saatavilla olevat RAID-järjestelmät vaativat jonkin verran käyttäjän toimia tietojen palauttamisen aloittamiseksi - ainakin NLM-moduulin lataamisen NetWare-palvelimelle tai NT Server -sovellusvalikon käynnistyspainikkeen painamisen tasolla.

Vikasietoisten arkkitehtuurien tavoitteena on tarjota tietojärjestelmä alhaiset ylläpitokustannukset ja nolla seisokkiaikaa. Järjestelmän riittämätön käytettävyys voi aiheuttaa yritykselle suuria taloudellisia tappioita. Tämä summa koostuu kustannuksista, jotka aiheutuvat työntekijöiden tuottavuuden heikkenemisestä järjestelmävian vuoksi, kustannuksista, joita ei voida suorittaa ennen kuin järjestelmä on palautettu, sekä järjestelmän viallisten osien korjauskustannuksista. Siksi liiketoimintakriittisiä sovelluksia toteutettaessa kannattaa ottaa huomioon, että järjestelmävioista aiheutuvien seisokkien kustannukset oikeuttavat huomattavan investoinnin vikasietoisten arkkitehtuurien asennukseen.

Vikasietoisen järjestelmän rakentamiseksi on tarpeen kiinnittää huomiota useisiin sen pääkomponentteihin. Levyalijärjestelmän luotettavuus on kriittinen. Tarkastellaan vikasietoisten levyalijärjestelmien pääominaisuuksia ja mietitään niiden toteutusta RAID-tekniikalla.

Mikä on levyalijärjestelmän vikasietoisuuden takana

Vikasietojärjestelmä havaitsee automaattisesti vialliset komponentit, määrittää sitten erittäin nopeasti vian syyn ja konfiguroi nämä komponentit uudelleen.

Keskeinen asia vikasietoisen järjestelmän luomisessa on tarjota suojaava redundanssi sekä laitteiston että ohjelmiston perusteella. Tämä redundanssi toteuttaa virheentunnistusalgoritmeja, joita käytetään yhdessä diagnostisten algoritmien kanssa tunnistamaan virheen syy.

Virheiden havaitsemismenetelmiä on kolme. Ensimmäinen on alkutestaus (Initial Testing), jonka valmistaja suorittaa ennen järjestelmän lopullista integrointia. Tässä vaiheessa tunnistetaan laitteistoviat, joita saattaa ilmetä järjestelmäkomponenttien tuotannon ja kokoonpanon aikana.

Toinen menetelmä, Concurrent Online Testing, viittaa järjestelmän normaalin toiminnan aikaan. Tämä menetelmä etsii pääasiassa niitä virheitä, jotka ovat saattaneet ilmetä järjestelmän asennuksen jälkeen. Yksi tunnetuimmista online-testausmenetelmistä on pariteettitarkistus. Se varmistaa, että jokainen tietokonejärjestelmän kautta lähetetty datatavu saavuttaa seuraavan komponenttinsa ehjänä. Pariteettimenetelmä havaitsee vain virheen, eikä voi määrittää, mikä bitti puuttuu. Siksi sitä käytetään yhdessä virheenkorjauskoodin kanssa, joka määrittää tarkalleen, mitkä tiedot menetetään, jolloin järjestelmä voi palauttaa ne nopeasti.

Lopuksi kolmas virheiden havaitsemismenetelmä on redundanssitestaus. Se varmistaa, että järjestelmän vikasietoiset ominaisuudet toimivat oikein.

Vikasietoisen järjestelmän on tarjottava vikasietolaite vaihtoehtoiselle laitteelle ja ilmoitettava järjestelmänvalvojalle kaikista kokoonpanomuutoksista, jotta hän voi palauttaa vialliset komponentit ennen kuin niiden kaksoiskappaleet lakkaavat toimimasta. Tätä varten järjestelmän on lähetettävä viestejä järjestelmänvalvojan konsoliin, kirjattava kaikki virheet levylle määräajoin tarkastettaviksi ja voitava lähettää myös ulkoinen viesti, jos järjestelmänvalvojan poissa ollessa hänen työpaikallaan tapahtui vika.

Vikasietoisen järjestelmän valinnassa on otettava huomioon myös sen kyky sopeutua uusiin teknologioihin, sillä tehokkaampia tietokoneita ja levylaitteita ilmestyy huimaa vauhtia.

Lopuksi, käyttäjien ei tule unohtaa, että vikasietoisuuden parhaassa toteutuksessa heidän on aika ajoin varmuuskopioitava tiedot magneettinauhalle tai optiselle levylle varmistaakseen turvallisuutensa järjestelmän minkä tahansa osan vikaa globaalimman katastrofin sattuessa. Vikasietokyky tuskin pelasta tulipalon, maanjäristyksen tai terroristipommin sattuessa.

RAID-levyalijärjestelmät

Vaikka monet tekijät vaikuttavat järjestelmän suorituskykyyn, kuten sähkökatkos tai ylikuumeneminen, mikään ei ole tärkeämpää kuin asemien tietojen suojaaminen. Levyvika aiheuttaa pitkittyneen järjestelmän seisokkiajan, koska tiedot on rekonstruoitava ennen kuin ohjelmaa voidaan jatkaa.

Vuonna 1987 kolme Berkeleyn yliopiston tutkijaa julkaisi artikkelin, jossa kuvattiin menetelmiä vikasietoisuuden aikaansaamiseksi käyttämällä pienten (3,5 ja 5,25 tuuman) levyasemia, jotka voivat saavuttaa yhden suuren kalliin levyn (Single Large Expensive Disk) suorituskykyominaisuudet. - SLED) keskuskoneissa. Tätä tekniikkaa kutsutaan nimellä RAID - Redundant Array of Inexpensive Disks (Redundant Array of Inexpensive Disks). Alla tarkastellaan kuuden RAID-tason pääominaisuuksia.

RAID-tasoilla on erilaiset suorituskykyominaisuudet ja erilaiset kustannukset. RAID 0 (kaksipuolisuusmenetelmä) on nopein, sen jälkeen RAID 3 tai RAID 5 (tietueiden koosta riippuen). Kunkin menetelmän hinta riippuu vaaditun levytilan kokonaismäärästä. Esimerkiksi pienille ja keskikokoisille tiedostoille peilaus voi olla halvempaa kuin RAID 3 tai 5.

Vikasietoisen levyalijärjestelmän valinnassa tulee muistaa myös ohjelmisto tietojen automaattiseen palautukseen vian sattuessa. Mitä tulee LAN-tiedostopalvelimeen, on tärkeää, että tiedot voidaan palauttaa LAN-järjestelmänvalvojan vähäisellä vaivalla ja palvelimen käyttäjille mahdollisimman vähäisin menetyksin. Esimerkiksi RAID 0:ssa uudelleenrakentaminen on yksinkertaisesti tietojen kopioimista toissijaisesta asemasta uudelleen rakennettuun tai vaihdettuun asemaan. RAID 3-, 4- ja 5-järjestelmille valmistajat tarjoavat ohjelmiston, joka palauttaa tiedot XOR-segmenteillä. Nämä ohjelmat toimivat taustalla, jolloin käyttäjät voivat jatkaa työtään palautuksen aikana. RAID-järjestelmät, joissa on sisäänrakennettu älykäs prosessori, pystyvät rakentamaan uudelleen paljon nopeammin kuin niiden vastineet, jotka käyttävät ohjelmistoja, jotka toimivat pääjärjestelmän prosessorilla.

Perinteisillä RAID-järjestelmillä on kiistattomia etuja, mutta ne aiheuttavat myös paljon ongelmia. Eri RAID-tasot tarjoavat erilaisen suorituskyvyn ja kustannukset, ja järjestelmänvalvojien on löydettävä paras vaihtoehto tietylle järjestelmälle. Nykypäivän RAID-levyalijärjestelmiä on melko monimutkaisia ​​hallita ja määrittää. Levytilan lisääminen ja alijärjestelmän uudelleenkonfigurointi on myös aikaa vievä ja työläs prosessi.

Näiden ongelmien ratkaisemiseksi kehitetään uusia levyryhmäteknologioita, jotka pystyvät määrittämään automaattisesti eri tasoille, jotka eivät enää sovi määritettyjen RAID-tasojen perinteiseen kehykseen. Tarkastelemme tämäntyyppisiä Hewlett-Packardin ja EMC:n tuotteita.

Hewlett-Packardin AutoRAID

Neljän vuoden kovan työn jälkeen Hewlett-Packardin tallennusdivisioona on kehittänyt uuden teknologian, joka hyödyntää perinteisen RAIDin redundanssia ja poistaa monet sen puutteet. AutoRAID-levyalijärjestelmä valitsee automaattisesti käyttäjien vaatimuksia vastaavan RAID-tason ja toteuttaa myös useita muita tärkeitä ominaisuuksia.

Tekniikan ydin on joukko levyalijärjestelmän ohjainalgoritmeja tietolohkoosoitteiden hallintaan. Perinteiset levyryhmät, kuten RAID 4 tai 5, käyttävät staattisia, ennalta määritettyjä algoritmeja isäntätietokoneiden tietolohkojen osoitteiden muuntamiseksi levyosoitteiksi. AutoRAID-kehittäjät hylkäsivät tämän lähestymistavan ja käyttivät mieluummin dynaamisia algoritmeja kartoittaakseen älykkäästi minkä tahansa lohkoosoitteen isännässä mihin tahansa asemaan taulukossa. Tämä näyttö voi muuttua järjestelmän käytön aikana.

Dynaamisten algoritmien avulla ohjain voi siirtää levyryhmään tallennettuja tietoja mihin tahansa sijaintiin millä tahansa levyllä vaikuttamatta tietoihin tai siihen, miten isäntätietokone käsittelee niitä. Tämä tekniikka mahdollistaa muuntamisen RAID-tasolta toiselle. Sen perusteella, mitä tiedetään eri RAID-tasojen erilaisista suorituskykyominaisuuksista, levyalijärjestelmä mukautuu dynaamisesti vastaamaan parhaiten isäntätietokoneen tarpeita.

Toinen tämän lähestymistavan tärkeä mahdollisuus on erikokoisten ja suorituskykyisten levyjen yksinkertainen sekoittaminen yhdessä alijärjestelmässä. Joillakin perinteisillä levyryhmillä on samanlaiset tilat, mutta niissä alijärjestelmän konfigurointi on monimutkainen ja pitkä prosessi. AutoRAIDin määrittäminen on nopeaa ja helppoa. Yksi järjestelmänvalvojan tehtävistä mitä tahansa levytaulukkoa määritettäessä on luoda virtuaalilevyjä käytettävissä olevasta fyysisestä tilasta. Käyttäjät työskentelevät virtuaalisten levyjen kanssa, jotka alijärjestelmän ohjain esittää heille fyysisinä. Kun määrität perinteistä levyjärjestelmää, järjestelmänvalvojan on tiedettävä kunkin fyysisen levyn ominaisuudet voidakseen ryhmitellä ne yhteen virtuaalilevyjen luomiseksi. AutoRAID vapauttaa järjestelmänvalvojan näistä monimutkaisuuksista. Nyt hänelle riittää, että hän tietää levyryhmän muistin kokonaismäärän. Järjestelmänvalvoja määrittää kullekin virtuaalilevylle tarvittavan muistin määrän, minkä jälkeen kartoitusalgoritmit ryhmittelevät automaattisesti fyysiset levyt varmistaakseen käytettävissä olevan tilan tehokkaimman käytön ja parhaan suorituskyvyn.

Myös alijärjestelmän uudelleenkonfigurointi on helppoa. Yksi yleisimmistä uudelleenmäärityksen syistä on tarve lisätä levytilaa. Perinteiset RAID-alijärjestelmät ratkaisevat tämän ongelman kahdella tavalla. Ensimmäinen on lisätä tarpeeksi levyjä uuden redundanssiryhmän luomiseksi. Tämä menetelmä voi olla melko kallis. Toisessa tapauksessa järjestelmänvalvoja tallentaa kaikki tiedot varalevylle, lisää uusia levyjä, konfiguroi koko alijärjestelmän uudelleen ja palauttaa tiedot. Ilmeisesti tämä prosessi kestää kauan, jonka aikana järjestelmä ei toimi.

Näyttää paljon helpommalta määrittää uudelleen lisäämällä levytilaa. Riittää, kun järjestelmänvalvoja asentaa uudet levyt ja luo toisen virtuaalilevyn. Tämä työ tehdään interaktiivisesti ja kestää muutaman sekunnin.

Tämä järjestelmän uudelleenmäärityksen helppous perustuu AutoRAIDissa toteutettuun dynaamiseen kartoitustekniikkaan. Jokaista levyä taulukossa käsitellään lohkojen sarjana. Kun uusia levyjä lisätään, niiden lohkot lisätään käytettävissä olevan muistin kokonaismäärään. Kartoitusalgoritmien avulla ohjain voi käyttää jokaista lohkoa itsenäisesti, mikä parantaa järjestelmän suorituskykyä, kustannuksia ja saatavuutta.

AutoRAID-tekniikan ainutlaatuinen ominaisuus on uusien levyjen automaattinen ja suora käyttö levyalijärjestelmän suorituskyvyn parantamiseksi. Kun uusi asema asennetaan, tiedot jaetaan tasaisesti kaikkien alijärjestelmän asemien kesken. Tätä prosessia kutsutaan tasapainottamiseksi ja se suoritetaan taustalla isäntätietokoneen toimintojen välillä. Tietojen tasainen jakautuminen kaikille levyille luo enemmän mahdollisuuksia suorittaa useita datatoimintoja samanaikaisesti. Tapahtumankäsittelyjärjestelmissä rinnakkaisten toimintojen määrän kasvu tarkoittaa yleisen suorituskyvyn kasvua.

Toinen kuvatun tekniikan innovaatio perustuu tasapainotusmenetelmään - ns. "active hot spare" (active hot spare). Aktiivisen hot spare -laitteen toiminta on sama kuin perinteisen ryhmän hot spare -toiminnon. Jos jokin asema epäonnistuu, alijärjestelmän ohjain aloittaa välittömästi uudelleenmuodostusprosessin, joka rekonstruoi varalevyn kadonneet tiedot ja palauttaa alijärjestelmän redundanssin. Perinteisissä taulukoissa vara-asemaa ei käytetä ennen kuin järjestelmälle tapahtuu jotain, koska se sisältää ylimääräistä tilaa palautetuille tiedoille. Väliaikaista tallennustilaa luodaan joskus kuumalle vara-asemalle, mutta se on hävitettävä heti, kun asema vioittuu.

HP AutoRAID -tekniikka parantaa alijärjestelmän suorituskykyä hot spare -osien avulla. Tasapainotusprosessi jakaa käyttäjätiedot kaikille järjestelmän levyille, mukaan lukien kuumalle varalevylle (mitä enemmän levyjä käytetään dataan, sitä parempi suorituskyky). Samanaikaisesti jokaisella levyllä osa tilasta on varattu tietojen palauttamiseen vian sattuessa. Järjestelmän uudelleenrakennusprosessin aikana rekonstruoidut tiedot tallennetaan taulukon jokaisen levyn vara-alueelle.

EMC RAID-S

Tallennusjärjestelmiä valmistava EMC tarjoaa RAID-teknologialle uuden toteutuksen, RAID-S:n, joka parantaa suorituskykyä ja tietosuojaa sekä poistaa monia perinteisten RAID-järjestelmien puutteita.

RAID-S:ää ei voi määrittää millekään RAID-tasolle. Käyttämällä uusia edistysaskeleita laitteistossa, ohjelmistossa ja näytössä, EMC yhdistää RAID 4:n, 5:n ja RAID 6:n myönteiset puolet uusiin tekniikoihin luodakseen uuden tietosuojajärjestelmän. RAID-S-levyryhmät on suunniteltu käytettäväksi mainframe-luokan järjestelmissä.

RAID-S:n avulla käyttäjät voivat rakentaa tallennusjärjestelmiä, jotka auttavat luomaan parhaan tasapainon suorituskyvyn, tietosuojan ja järjestelmän saatavuuden välillä. RAID-S:n avulla voit valita organisaatiosi tarpeita parhaiten vastaavan RAID-tason. Lisäksi EMC mahdollistaa RAID-S-tekniikan, RAID 1 -levyjärjestelmän ja muiden yrityksen levytallennusjärjestelmien yhdistämisen yhdeksi järjestelmäksi.

Esimerkiksi suuri pankki voi käyttää online-tapahtumien käsittelyjärjestelmiä palvellakseen asiakkaitaan sekä eräkäsittelyjärjestelmiä hallinnollisiin tehtäviin. Jokaisella sovelluksella on omat tallennus- ja käyttövaatimukset. EMC-levyjärjestelmät tarjoavat jokaiselle niille tarvittavan saatavuuden ja tietosuojan.

RAID Excellence -vaiheet

RAID 0. RAID 0 ei ole luonnostaan ​​vikasietoinen, mutta se voi parantaa merkittävästi suorituskykyä. Perinteisessä järjestelmässä tiedot kirjoitetaan peräkkäin levylle, kunnes sen kapasiteetti on käytetty loppuun. RAID 0 jakaa tiedot taulukon levyille seuraavasti. Jos käytetään esimerkiksi neljää levyä, tiedot kirjoitetaan ensimmäisen levyn ensimmäiselle raidalle, sitten toisen levyn ensimmäiselle raidalle, kolmannen ensimmäiselle raidalle ja neljännen ensimmäiselle raidalle. Tiedot kirjoitetaan sitten ensimmäisen levyn toiselle raidalle ja niin edelleen. Tämän tiedonjaon avulla voit samanaikaisesti lukea ja kirjoittaa tietoja neljälle levylle ja parantaa siten järjestelmän suorituskykyä. Toisaalta, jos yksi asemista epäonnistuu, sinun on palautettava tiedot myös kaikista neljästä asemasta.

RAID 1. RAID 1 toteuttaa tietojen peilaus/kaksoistulostuksen luomalla tiedoista toisen kopion erilliselle levylle jokaiselle taulukon levylle. Kaksipuolisuus kopioi levyllä olevien tietojen lisäksi myös sovitinkortin ja kaapelin, mikä tarjoaa entistä enemmän redundanssia. Kahden datakopion tallennusmenetelmä on luotettava tapa toteuttaa vikasietoinen levyalijärjestelmä, ja se on löytänyt laajan sovelluksen nykyaikaisissa arkkitehtuureissa.

RAID 2. RAID 2 jakaa tietoja taulukon levyille bitti bitiltä: ensimmäinen bitti kirjoitetaan ensimmäiselle levylle, toinen bitti toiselle levylle ja niin edelleen. Redundanssia tarjoavat useat lisälevyt, joille kirjoitetaan virheenkorjauskoodi. Tämä toteutus on kalliimpi, koska se vaatii enemmän redundanssia: 16–32 ensisijaisen levyn taulukossa on oltava kolme lisälevyä korjauskoodin tallentamiseksi. RAID 2 tarjoaa korkean suorituskyvyn ja luotettavuuden, mutta sen käyttö on rajoitettu pääasiassa tutkimustietokonemarkkinoille korkeiden levytilavaatimusten vuoksi. Verkkotiedostopalvelimet eivät tällä hetkellä käytä tätä menetelmää.

RAID 3. RAID 3 jakaa tietoja taulukon levyille tavu kerrallaan: ensimmäinen tavu kirjoitetaan ensimmäiselle levylle, toinen tavu toiselle levylle ja niin edelleen. Redundanssi tarjoaa yhden lisälevyn, jolle kirjoitetaan kunkin päälevyn tiedon modulo 2 (XOR) summa. Tällä tavalla RAID 3 jakaa datatiedostotietueet, tallentaa ne useille levyille samanaikaisesti ja tarjoaa erittäin nopeat luku- ja kirjoitustiedot. Toissijaisen aseman XOR-segmentit voivat havaita minkä tahansa levyalijärjestelmän vian, ja erikoisohjelmisto määrittää, mikä ryhmän asema on viallinen. Tietojen tavuittainen jakelu mahdollistaa tietojen samanaikaisen lukemisen tai kirjoittamisen useilta levyiltä tiedostoille, joissa on erittäin pitkät tietueet. Vain yksi luku- tai kirjoitustoiminto voidaan suorittaa kerrallaan.

RAID 4. RAID 4 on samanlainen kuin RAID 3, paitsi että tiedot on raidoitettu levyjen poikki lohkoissa. Yhtä lisälevyä käytetään myös XOR-segmenttien tallentamiseen. Tämä toteutus on hyödyllinen tiedostoille, joissa on erittäin lyhyt kirjoitus ja suurempi lukutaajuus kuin kirjoitus, koska useita lukuja voidaan suorittaa samanaikaisesti oikean lohkokoon levyllä. Kuitenkin vain yksi kirjoitusoperaatio kerrallaan on edelleen sallittu, koska kaikki kirjoitustoiminnot käyttävät samaa toissijaista asemaa tarkistussumman laskemiseen.

RAID 5. RAID 5, kuten RAID 4, käyttää lohkokohtaista tiedonjakoa, mutta XOR-segmentit on jaettu kaikille taulukon levyille. Näin voit suorittaa useita kirjoitustoimintoja samanaikaisesti. RAID 5 on kätevä myös lyhyille kirjoitustiedostoille.

Elävä muuttoliike

Etenkin reaaliaikaisen tiedonsiirtostrategian avulla voit tallentaa aktiivisimman tiedon RAID 1:een, jolla on paras suorituskyky, ja vähemmän aktiivisia tietoja halvempaan RAID 5:een. Useimmissa järjestelmissä aktiivisesti käytetty data on pieni osa kaikesta. tallennettuja tietoja. Näin ollen suurin osa tiedoista tallennetaan RAID 5:lle. Tämä tekniikka tarjoaa järjestelmänvalvojille kaksi keskeistä etua. Ensinnäkin se vapauttaa heidät tuskasta miettiä, mikä RAID-taso valita. Toiseksi levyalijärjestelmä optimoi jatkuvasti levytallennustehoa ja -kustannuksia, kuten tapahtuisi silloin, kun järjestelmänvalvoja käyttää kaiken työaikansa järjestelmän virittämiseen.

RAID-S:n toteutuksen ominaisuudet:

RAID-S laskee redundantin virheenkorjauskoodin levyohjaintasolla, ei alijärjestelmän ohjaintasolla. Tämä kuormittaa ohjaimen vapauttaen sen I / O-pyyntöjen käsittelystä ja parantaa siten levyalijärjestelmän suorituskykyä.

RAID-S:ssä tietoja ei osioida fyysisille levyille kuten perinteisissä RAID-toteutuksissa, vaan ne jätetään koskemattomiksi levylle. Tämän avulla voit käyttää olemassa olevia valvonta- ja I/O-alijärjestelmän asetuksia

ilman henkilökunnan lisäkoulutusta.

Koska tietoja ei ole raidoitettu levyille, vaikka useat levyt epäonnistuvat samanaikaisesti, RAID-S-ryhmän jäljellä olevien taltioiden tiedot ovat edelleen isäntäkoneen sovellusten käytettävissä.

RAID-S käyttää edistynyttä teknologiaa ja on valmis tulevaisuuden teknologioiden helppoon integrointiin, mikä suojaa käyttäjien pitkän aikavälin investointeja.

Materiaali on jaettu kolmeen osaan: A - teoria, B - käytäntö, C - multiboot-flash-aseman luominen.

A. Yleinen teoria (suosittu).

1. Rauta.

Kaikki fyysiset laitteet, joita käytämme päivittäin tietojen tallentamiseen (kiintolevy, CD-ROM, flash-asema ja jopa levyke) ovat lohko-I/O-laitteita. Ne voivat muodostaa yhteyden tietokoneeseen useiden liitäntöjen kautta: IDE, SATA, eSATA, USB. Käyttöjärjestelmä tarjoaa käyttäjälle ja sovellusohjelmiston ohjelmoijalle yhden läpinäkyvän tavan lukea/kirjoittaa tietoja näiltä tietovälineiltä.

Ajurit kommunikoivat suoraan laitteiston kanssa. Ajuri on käyttöjärjestelmään ladattu ohjelma. Se on käyttöjärjestelmän ja laitteiden välinen kerros, joka edustaa käyttöjärjestelmää standardinmukaisella ohjelmointiliittymällä lohko-I/O-laitteille.

2. Fyysisen levyn tiedot.

Näitä laitteita kutsutaan lohkolaitteiksi, koska niille kirjoitetaan ja luetaan tiedot kiinteän kokoisina lohkoina (sektorit, klusterit). Lohkon koko on 512 tavun kerrannainen. Lohkolähestymistapa on tarpeen levyalijärjestelmän suuren nopeuden varmistamiseksi.

Itse levy on alustettu (osioitu) alhaisella tasolla (tehtaalla). Levy koostuu sylintereistä. Sylinteri on ympyrä levylevyllä. Ensimmäiset sylinterit sijaitsevat levylevyn keskellä, viimeiset - ulkoreunassa. Jokainen sylinteri on jaettu sektoreihin. Sektorit järjestävät lohkot levylle. Itse tietojen lisäksi lohkoihin tallennetaan tietoa virheenhallintaa varten. Kiintolevyn sisällä oleva ohjain toimii näiden tietojen kanssa, eikä se ole näkyvissä ulkopuolelta. Ajuri lähettää komennot levyohjaimelle tasolla "lue 10 lohkoa 10 sylinteri 20 sektoria".

Kaikki medialle kirjoitettu hyötydata on järjestetty osioihin. Windowsissa jokainen osio esitetään yleensä loogisena asemana (C, D, E, ...). Siirrettävälle tietovälineelle (flash-asema, CD, levyke) luodaan yleensä yksi osio, sisäisillä kiintolevyillä päinvastoin on yleensä useita osioita. Osion tiedot on järjestetty tiedostojärjestelmään.

Jokainen osio voi itsenäisesti asettaa oman lohkokoonsa - klusterin koon. Se säätää nopeuden/taloudellisuuden tasapainoa. Lohko on pienin osoitettavissa oleva levytilan yksikkö. Klusteri yhdistää useita lohkoja - tämä on osion pienin osoitettava yksikkö.

Siten muodostetaan seuraava looginen hierarkia (alhaalta ylös): lohko, sektori, sylinteri - klusteri - osa - tiedosto, hakemisto.

Useimmissa tiedostojärjestelmissä tiedosto voi sisältää yhden tai useamman klusterin. Siten, jos tiedoston koko on pienempi kuin klusterin koko, tiedosto kattaa koko klusterin. Kaikille levyllä oleville tiedostoille varataan tavumäärä, joka on klusterin koon kerrannainen. Jotkut tiedostojärjestelmät pystyvät jakamaan yhden klusterin useiksi tiedostoiksi (pakkaus), mutta tämä on pikemminkin poikkeus (toistaiseksi). Siten mitä suurempi klusterin koko on, sitä suurempi on nopeus ja sitä enemmän tilaa tuhlataan puolitäytettyihin klustereihin.

3. Fyysinen levyasettelu.

Osion koko mitataan myös lohkoissa. Siksi levyä osioitaessa ohjelma voi hieman korjata tavuina ilmaistua kokoa.

Koska levyllä voi olla useita osioita, ne on lueteltava jossain yhdessä kunkin osion rajoitusten ja ominaisuuksien kanssa. Tätä varten käytetään osiotaulukkoa, joka sijaitsee fyysisen levyn alussa (levyn alku on sen ensimmäinen lohko osoitteen mukaan). Klassisessa tapauksessa se on osa MBR:ää (master boot record), joka kattaa koko ensimmäisen lohkon. Koko osiotaululle on varattu 64 tavua. Jokainen taulukkomerkintä koostuu osion alun ja lopun osoitteista, osion tyypistä, osion sektorien määrästä ja osion "varattu"-lipusta, ja se vie 16 tavua. Näin ollen levyn osioiden enimmäismäärä on rajoitettu neljään (16 × 4 = 64).

Se tapahtui historiallisesti, mutta ajan myötä kävi selväksi, että 4 osaa ei aina riitä. Ratkaisu ongelmaan on löydetty. Levyn otsikkoon (MBR:ssä) merkittyjä osioita kutsutaan ensisijaiseksi (ensisijaiseksi). Niiden tulisi silti olla enintään 4 kpl. Lisäksi otettiin käyttöön laajennettujen (laajennettujen) osien käsite. Laajennettu osio sisältää yhden tai useamman aliosion, eikä se sisällä tiedostojärjestelmää. Hän itse on täysipainoinen ensisijainen osasto.

Koska laajennetun osion aliosiot eivät ole luettelossa levyn osiotaulukossa, niitä ei voi merkitä käynnistettäväksi. Käynnistettävä osio on osio, josta käyttöjärjestelmä alkaa käynnistyä. Se on merkitty lipulla sen osiotaulukkomerkinnässä. Näin ollen vain yksi neljästä ensisijaisesta osasta voidaan merkitä. Laajennettu osio ei voi olla käynnistettävä, koska sillä ei ole tiedostojärjestelmää.

Laajennetun osan merkintä on kuvattu sen alussa. Analogisesti MBR:n kanssa on EBR (Extended boot record), joka sijaitsee ensimmäisessä sektorissa. Se kuvaa tämän laajennetun osion loogisten asemien asettelua.

Optisella levyllä ja flash-asemalla on yleensä vain yksi osio, koska pienemmällä jaolla ei ole siellä järkeä. Tyypillisesti CD-levyä poltettaessa käytetään tiedostojärjestelmää ISO 9660. Tämän tiedostojärjestelmän sisältävää levykuvaa kutsutaan ISO-vedoksi. Sitä käytetään usein erillään fyysisestä levystä tiedonsiirtosäiliönä, koska mikä tahansa kuva on bittikohtaisesti tarkka kopio fyysisestä tietovälineestä.

4. Tiedostojärjestelmä.

Jokainen tietojen tallentamiseen tarkoitettu levyosio (eli kaikki osiot paitsi laajennettu) alustetaan jonkin tiedostojärjestelmän mukaan. Muotoilu on prosessi, jolla luodaan tiedostojärjestelmärakenne johonkin levyn tilaan - osioon. Tiedostojärjestelmä järjestää käyttäjätiedot tiedostoiksi, jotka sijaitsevat jossakin hakemistohierarkiassa (kansiot, hakemistot).

Osion hakemistojen ja tiedostojen rakenne kuvataan perinteisesti tiedostotaulukossa. Tyypillisesti taulukko vie jonkin verran tilaa osan alussa. Taulukon jälkeen kirjoitetaan itse tiedot. Näin syntyy järjestelmä, jossa rakenne kuvataan erikseen ja tiedot (tiedostot) tallennetaan erikseen.

Jos tiedosto poistetaan levyltä, se poistetaan tiedostotaulukosta. Sen käyttämä tila levyllä on merkitty vapaaksi. Mutta tässä paikassa ei ole fyysistä puhdistusta. Kun levylle kirjoitetaan, tiedot kirjoitetaan vapaaseen tilaan. Siksi, jos luot uuden tiedoston poistamisen jälkeen, on mahdollista, että se kirjoitetaan poistetun tiedoston paikkaan. Osion nopealla muotoilulla (käytetään useimmissa tapauksissa) vain taulukko korvataan myös. Tiedostojen palauttaminen poistamisen tai muotoilun jälkeen perustuu näihin ominaisuuksiin.

Käytön aikana levy voi vaurioitua. Jotkut lohkot voivat muuttua lukukelvottomaksi. Näitä lohkoja kutsutaan "huonoksi" (huono sektori). Jos viallinen levy osuu levyä luettaessa, tapahtuu I/O-virhe. Riippuen siitä, missä viallinen lohko ilmestyi ja kuinka monta niitä esiintyi, joko osa tiedostojen sisällöstä tai osa tiedostotaulukosta saattaa kadota.

Kun yritetään kirjoittaa huonoon lohkoon, levyohjaimen on määritettävä ongelma ja osoitettava tälle lohkolle uusi paikka levyn pinnalla ja poistettava vanha paikka käytöstä (relocate bad block). Se tekee tämän näkymättömästi käyttöjärjestelmälle ja ohjaimille yksinään. Tämä tapahtuu niin kauan kuin siirtoa varten on tilaa.

5. Työskentele levyn kanssa.

Käyttöjärjestelmä tarjoaa mahdollisuuden työskennellä levyjen kanssa tiedosto-, osio- ja laitetasolla. Jokaisen tason käyttöoikeuden erityinen toteutus riippuu tietystä käyttöjärjestelmästä. Mutta joka tapauksessa yleistä on, että fyysistä levyä ja sen osioita voidaan käyttää samalla tavalla kuin tavallista binaaritiedostoa. Eli voit kirjoittaa siihen dataa, voit lukea dataa siitä. Tällaiset ominaisuudet ovat erityisen hyödyllisiä levykuvien luomiseen ja palauttamiseen sekä levyn kloonaukseen.

UNIX-käyttöjärjestelmissä kaikki tallennuslaitteet esitetään tiedostoina /dev-hakemistossa:

sda, sdb, sdc, ... - fyysiset levyt (kiintolevyt, mukaan lukien ulkoiset, flash-asemat, IDE-asemat);

fd0, fd1 - flopit.

Jokaisen levyn osiot ovat saatavilla muodossa sda1, sda2, sd3, ...

Levyt on numeroitu siinä järjestyksessä, jossa BIOS näkee ne. Osion numerointi - siinä järjestyksessä, jossa osiot luotiin levylle.

Jos haluat tehdä kuvan (kuva on bitti kerrallaan kopio levylle tai osioon sijoitetuista tiedoista) koko levystä (esimerkiksi ensimmäisestä BIOS - sda:n mukaan), sinun on vähennettävä tiedot tiedostosta / dev / sda mihin tahansa muuhun tiedostoon, joka on erityisesti luotu kuvaa varten käyttämällä peräkkäistä ohjelmatiedoston sisältöä. Jos haluat kirjoittaa kuvan tiedostoon, sinun on käytettävä samaa ohjelmaa tietojen vähentämiseen /dev/sda-tiedoston kuvasta. Analogisesti voit luoda/palauttaa osion kuvan (esimerkiksi ensimmäisen ensimmäisen levyn - sda1) avaamalla /dev/sda1 osoitteen /dev/sda sijasta.

6. Asennus.

Levylaitteen "muuttaminen" tiedostoiksi ja hakemistoiksi, joita voidaan käyttää, se on liitettävä. Windowsissa ei ole sellaista asiaa kuin kiinnitys. Siellä osiot yhdistetään yksinkertaisesti loogisiin asemiin (C:, D:, E, ...). Tietoja siitä, mikä kirjain millekin asemalle määritetään, on tallennettu käyttöjärjestelmään.

UNIXissa asennuksen käsite on perustavanlaatuinen levytyöskentelyssä ja tarjoaa paljon enemmän joustavuutta kuin Windows. Asennus on prosessi, jossa linkitetään jokin levykuvalähde (joko levy itse tai tiedosto sen näköistiedostoineen) johonkin UNIX-tiedostojärjestelmän hakemistoon. UNIXin tiedostojärjestelmä alkaa yhdestä pisteestä - juurihakemistosta (/), eikä siinä ole loogisia asemia C, D, E.

UNIX-perheen käyttöjärjestelmän käynnistyksen alussa root-tunnukseksi (root) merkitty levyosio liitetään juurihakemistoon /. Levyosioon tulee luoda tiedostojärjestelmän juuressa sijaitsevat käyttöjärjestelmän palveluhakemistot. Niihin voidaan liittää muita osioita tai tiedostoja voidaan kirjoittaa suoraan pääosioon (liitetty kohtaan /).

Tärkeintä on, että levykuvalähde (lohkolaite, kuvatiedosto tai jo liitetyn tiedostojärjestelmän hakemisto) voidaan liittää mihin tahansa hakemistoon millä tahansa tiedostojärjestelmän sisäkkäistasolla, joka alkaa /. Näin ollen fyysisen levyn eri loogisia osioita edustavat hakemistot yhdessä tiedostojärjestelmässä, toisin kuin Windowsin eri loogisten levyjen tiedostojärjestelmät (jossa kutakin levyä käsitellään itsenäisenä tiedostojärjestelmänä, jolla on oma juurensa).

Liittämistä varten sinun on määritettävä kuvatiedostojärjestelmä, liitosasetukset ja hakemisto, johon haluat sitoa.

Tämän joustavuuden ansiosta voit sitoa yhden hakemiston useisiin eri paikkoihin tiedostojärjestelmässä, tehdä levykuvan ja liittää sen kirjoittamatta levylle, avata ISO-otos. Ja kaikki tämä tehdään ilman kolmannen osapuolen apuohjelmia.

7. MBR - käynnistysalue.

Fyysisen levyn alussa on yleensä MBR (master boot record). Tämä on levyn käynnistysalue. Kun tietokone käynnistyy, BIOS määrittää, mikä levy on ensisijainen (ensisijainen) ja etsii siltä MBR-levyä. Jos se löytyy, ohjaus siirretään sille. Jos ei, näyttöön tulee virheilmoitus, että käynnistyslevyä ei löydy.

MBR:ssä on osiotaulukon (kuvattu yllä) lisäksi ohjelmakoodi, joka ladataan muistiin ja suoritetaan. Tämän ohjelman pitäisi määrittää levyn käynnistysosio ja siirtää ohjaus siihen. Ohjauksen siirto on samanlainen: käynnistysosion ensimmäinen lohko (512 tavua) sijoitetaan RAM-muistiin ja suoritetaan. Se sisältää ohjelmakoodin, joka käynnistää käyttöjärjestelmän käynnistyksen.

Koska ohjaus BIOSista siirtyy tietokonetta käynnistettäessä levylle tallennettuun ohjelmaan, käynnistysosion valintaa voidaan tehdä joustavammaksi. Tätä tekevät UNIX-maailmassa laajalti käytetyt GRUB- ja LILO-kuormaajat. Tällä hetkellä ei ole mitään järkeä käyttää viimeistä käynnistyslatainta nykyaikaisissa tietokoneissa. GRUBin avulla voit antaa käyttäjälle mahdollisuuden valita, mikä osio käynnistetään ja miten.

GRUB-koodi on liian suuri mahtumaan MBR:ään. Siksi se asennetaan erilliseen osioon (yleensä siihen, joka on asennettu /boot) FAT-, FFS- tai Ext2-tiedostojärjestelmällä. MBR sisältää koodin, joka lataa GRUB-koodin tietystä osiosta ja siirtää ohjauksen siihen.

GRUB itse tai käyttäjän avulla määrittää, mistä osiosta käynnistyksen tulee tapahtua. Winsows-osion tapauksessa hallinta yksinkertaisesti siirretään siihen samalla tavalla kuin tavallisesta MBR:stä. Linuxin tapauksessa käynnistyslatain suorittaa monimutkaisempia toimintoja. Se lataa käyttöjärjestelmän ytimen muistiin ja siirtää ohjauksen siihen.

Levyn käynnistysalueen varmuuskopiointi on yhtä helppoa kuin koko levyn tai yksittäisen osion varmuuskopiointi. Tärkeintä on, että MBR vie /dev/sda-levyn ensimmäiset 512 tavua. Siksi MBR-varmuuskopiota varten sinun on vähennettävä /dev/sda:n ensimmäiset 512 tavua tiedostoon, ja palauttaaksesi päinvastoin, sinun on vähennettävä tiedosto tiedostoon /dev/sda.

Kun puhumme levyalijärjestelmän resursseista, niitä on kolme: tilan määrä, luku- ja kirjoitusnopeus MB/s ja luku-kirjoitusnopeus syöttö-/lähtötoimintojen määränä sekunnissa (Input / Output per toiseksi IOPS tai yksinkertaisesti I/O).

Puhutaan ensin äänenvoimakkuudesta. Annan huomioita, joita tulisi noudattaa, ja esimerkin laskennasta.

Huomiot ovat seuraavat:

Levytila ​​on itse virtuaalikoneen levytiedostojen käytössä. Siksi sinun on ymmärrettävä, kuinka paljon tilaa he tarvitsevat;

Jos aiomme käyttää ohuita levyjä koko VM:lle tai osalle siitä, meidän tulee suunnitella niiden alkuperäinen volyymi ja myöhempi kasvu (tästä eteenpäin ohuilla levyillä tarkoitetaan vastaavan tyyppisiä vmdk-tiedostoja, eli ohutta provisiointitoimintoa ESX:ssä (i. ) toteutus) Tosiasia on, että ohut provisiointitoiminto voidaan toteuttaa tallennusjärjestelmässä ESX(i:stä) riippumatta, enkä tarkoita tallennusjärjestelmien toiminnallisuutta);

Oletusarvoisesti hypervisor luo kullekin VM:lle sivutustiedoston, joka vastaa sen RAM-muistia. Tämä sivutustiedosto sijaitsee VM-kansiossa (oletus) tai erillisessä LUN:ssa;

Jos aiot käyttää tilannekuvia, sinun tulee myös suunnitella niille paikka. Seuraavia huomioita voidaan pitää lähtökohtana:

Jos tilannevedoksia on olemassa lyhyen ajan luomisen jälkeen, esimerkiksi vain varmuuskopion ajaksi, varaamme niille kymmenen prosenttia VM-levyn koosta;

Jos tilannekuvia käytetään keskimääräisellä tai arvaamattomalla intensiteetillä, on järkevää, että niissä on noin 30 % VM-levyn koosta.

Jos virtuaalikoneiden tilannekuvia käytetään aktiivisesti (millä on merkitystä skenaarioissa, joissa virtuaalikoneita käytetään testaukseen ja kehittämiseen), niiden käyttämä määrä voi olla useita kertoja suurempi kuin virtuaalilevyjen nimelliskoko. Tässä tapauksessa on vaikea antaa tarkkoja suosituksia, mutta jokaisen VM:n koon kaksinkertaistaminen voidaan ottaa lähtökohtana. (Jatkossa tilannekuva viittaa ESX(i:n) vastaavaan toiminnallisuuteen. Tosiasia on, että tilannekuvat voidaan toteuttaa tallennusjärjestelmässä ESX(i:stä) riippumatta, enkä tarkoita tallennusjärjestelmien toimivuutta.)

Esimerkkikaava näyttää tältä:

VM-ryhmän tilan määrä = VM:ien lukumäärä x (Levyn koko x T +

Levyn koko x S + Muistin koko - Muistin koko x R).

T - ohuiden levyjen kerroin. Jos tällaisia ​​levyjä ei käytetä, se on yhtä suuri kuin 1. Jos ovat, on vaikea antaa abstraktia arviota, riippuen VM:n sovelluksen luonteesta. Pohjimmiltaan ohuet levyt vievät vähemmän tallennustilaa kuin levyn nimelliskoko. Joten - tämä kerroin osoittaa, kuinka suuri osa nimelliskoosta on virtuaalikoneen levyjen käytössä;

S on tilannekuvien koko. 10/30/200 prosenttia jatkuvan käytön pituudesta riippuen;

R on varatun muistin prosenttiosuus. Varattu muisti ei mahdu swap-tiedostoon, swap-tiedosto luodaan pienemmässä koossa. Sen koko on yhtä suuri kuin: VM-muistin määrä miinus varatun muistin määrä.

Esimerkiksi arvioidut syöttötiedot, katso taulukko. 1.3.

Taulukko 1.3. Tiedot levyalijärjestelmän volyymin suunnittelua varten

Saamme arvion tarvittavasta tilavuudesta:

Infrastruktuuriryhmä - 15 x (20 + 20 x 10 % + 2 - 2 x 0) = 360 Gt;

Sovelluspalvelimet - 20 x (40 + 40 x 10 % + 2 - 2 x 0) = 920 Gt;

Kriittiset palvelimet - 10 x (100 + 100 x 10 % + 6 - 6 x 0,5) = 1130 Gt;

Testi ja väliaikainen - 20 x (20 x 30 % + (20 x 30 %) x 200 % + 2 - 2 x 0) = = 400 Gt.

Siksi voimme luoda kaksi 1,4 Tt:n LUN-tunnusta ja jakaa virtuaalikoneita niiden välillä suunnilleen tasaisesti. Tai luo 4–5 600800 Gt:n LUN-yksikköä ja aseta eri ryhmien koneet eri LUN-kohteisiin. Molemmat vaihtoehdot (ja ne siltä väliltä) ovat hyväksyttäviä. Valinta niiden välillä tehdään muiden mieltymysten (esimerkiksi organisaation) perusteella.

Toinen levyalijärjestelmän resurssi on suorituskyky. Virtuaalikoneiden tapauksessa MB/s nopeus ei ole luotettava kriteeri, koska kun suuri määrä virtuaalikoneita käyttää samoja levyjä, pääsyt ovat epäjohdonmukaisia. Virtuaalisen infrastruktuurin kannalta tärkeämpi ominaisuus on tulo/lähtötoimintojen määrä (IOPS, Input / Output per sekunnissa). Infrastruktuurimme levyalijärjestelmän on sallittava enemmän näitä toimintoja kuin virtuaalikoneet vaativat.

Mikä on vieraskäyttöjärjestelmän polku fyysisille levyille yleensä:

1. Vieraskäyttöjärjestelmä välittää pyynnön SAS/SCSI-ohjainohjaimelle (joka emuloi sen hypervisoria).

2. Ajuri välittää sen itse SAS/SCSI-virtuaaliohjaimelle.

3. Hypervisor sieppaa sen, yhdistää sen muiden virtuaalikoneiden pyyntöihin ja välittää yhteisen jonon fyysisen ohjaimen ohjaimelle (HBA FC:n tapauksessa ja laitteisto-iSCSI tai Ethernet-ohjain NFS:n ja ohjelmiston iSCSI:n tapauksessa).

4. Kuljettaja lähettää pyynnön ohjaimelle.

5. Ohjain siirtää sen tietoverkon kautta tallennusjärjestelmään.

6. Tallennusohjain hyväksyy pyynnön. Tämä pyyntö on luku- tai kirjoitustoiminto jostain LUN- tai NFS-taltiosta.

7. LUN on "virtuaalinen osio" RAID-ryhmässä, joka koostuu fyysisistä levyistä. Toisin sanoen tallennusohjain välittää pyynnön kyseisessä RAID-ryhmässä oleville asemille.

Missä voi olla levyalijärjestelmän pullonkaula:

Todennäköisesti fyysisten levyjen tasolla. RAID-ryhmän fyysisten levyjen määrä on tärkeä. Mitä enemmän niitä on, sitä paremmin luku-kirjoitustoiminnot voidaan rinnastaa. Lisäksi mitä nopeampia (I/O-termein) itse levyt ovat, sitä parempi;

RAID-ryhmien eri tasoilla on erilainen suorituskyky. Täydellisiä suosituksia on vaikea antaa, koska nopeuden lisäksi RAID-tyypit eroavat myös hinnasta ja luotettavuudesta. Perusnäkökohdat ovat kuitenkin:

RAID-10 on nopein, mutta vähiten tehokas levytilan käyttö, josta vähennetään 50 % vikasietokyvystä;

RAID-6 on luotettavin, mutta se kärsii alhaisesta kirjoitussuorituskyvystä (30-40 % RAID-10:stä 100 %:n kirjoituksessa), vaikka sen lukeminen on yhtä nopeaa kuin RAID-10;

RAID-5 on kompromissi. Kirjoitussuorituskyky on parempi kuin RAID-6 (mutta huonompi kuin RAID-10), tallennustehokkuus on korkeampi (vain yhden levyn kapasiteetti otetaan vikasietoisuuteen). Mutta RAID-5 kärsii vakavista ongelmista, jotka liittyvät pitkäaikaiseen tietojen palauttamiseen levyvian jälkeen nykyaikaisten suurikapasiteettisten levyjen ja suurten RAID-ryhmien tapauksessa, jolloin se pysyy suojaamattomana toiselta vialta (muuttuu RAID-0:ksi) ja menettää dramaattisesti esitys;

RAID-0:a tai "RAID with Zero Fault Tolerance" ei voida käyttää merkityksellisten tietojen tallentamiseen.

Tallennusjärjestelmän asetukset, erityisesti tallennusohjaimen välimuisti. Tallennusjärjestelmän dokumentaation tutkiminen on tärkeää sen oikean konfiguroinnin ja toiminnan kannalta;

Tietoverkko. Varsinkin jos aiot käyttää IP-tallennustilaa, iSCSI:tä tai NFS:ää. En missään nimessä halua sanoa, ettei niitä tarvitse käyttää - tällaisia ​​järjestelmiä on käytetty hyväksi pitkään ja monet. Sanon vain, että kannattaa yrittää varmistaa, että virtuaaliympäristöön siirrettävällä kuormalla on tarpeeksi verkon kaistanleveyttä suunnitellulla kaistanleveydellä.

Tuloksena oleva levyalijärjestelmän nopeus seuraa levyjen nopeudesta ja algoritmista ohjaimen levyhakujen rinnakkaissuuntaamiseksi (eli RAIDin ja vastaavien toimintojen tyyppi). Myös lukutoimintojen lukumäärän suhde kirjoitustoimintojen määrään on tärkeä - otamme tämän suhteen tilastoista tai VM:idemme sovellusten dokumentaatiosta.

Otetaan esimerkki. Oletetaan, että virtuaalikoneemme luovat jopa 1000 IOps:n kuorman, joista 67 % on lukemista ja 33 % kirjoittamista. Kuinka monta ja mitä levyjä tarvitsemme, jos käytämme RAID-10:tä ja RAID-5:tä?

RAID-10-ryhmässä kaikki levyt osallistuvat lukutoimintoihin kerralla ja vain puolet kirjoitustoimintoihin (koska jokainen tietolohko kirjoitetaan kahdelle levylle kerralla). RAID-5-taulukossa kaikki asemat osallistuvat lukemiseen, mutta jokaiseen lohkoon kirjoitetaan lisäkustannuksia, jotka liittyvät tarkistussumman laskemiseen ja muuttamiseen. Voit ajatella, että yksi kirjoitus RAID-5-taulukkoon aiheuttaa neljä kirjoitusta suoraan levyille.

Kirjoitus - 1000 x 0,33% = 330 x 2 (koska vain puolet levyistä on mukana kirjoittamisessa) = 660 IOps.

Yhteensä tarvitsemme 1330 IOps:tä levyiltä. Jos jaamme 1330 yhden levyn suorituskykyominaisuuksissa ilmoitetulla IOps-määrällä, saamme vaaditun määrän levyjä RAID-10-taulukossa määritettyä kuormaa varten.

Lukeminen - 1000 x 0,67 % = 670 IOps;

Kirjoitus - 1000 x 0,33 % = 330 x 4 = 1320 IOps.

Yhteensä tarvitsemme 1990 IOps:tä levyiltä.

Valmistajan dokumenttien mukaan yksi SAS 15k -kiintolevy käsittelee 150-180 IOps:tä. Yksi SATA 7.2k -asema - 70-100 IOps. On kuitenkin olemassa mielipide, että on parempi keskittyä hieman erilaisiin numeroihin: 50-60 SATA:lle ja 100-120 SAS:lle.

Lopetetaan esimerkki.

RAID-10:tä ja SATA:ta käytettäessä tarvitsemme 22-26 levyä.

RAID-5:tä ja SAS:ää käytettäessä tarvitsemme 16-19 levyä.

On selvää, että antamani laskelmat ovat melko likimääräisiä. Tallennusjärjestelmät käyttävät erilaisia ​​mekanismeja, ensisijaisesti välimuistia - tallennusjärjestelmän toiminnan optimoimiseksi. Mutta lähtökohtana levyalijärjestelmän koon määritysprosessin ymmärtämiselle nämä tiedot ovat hyödyllisiä.

Kulissien takana ovat menetelmät, joilla saadaan VM:lle vaadittu IOPS-määrä ja luku-kirjoitussuhde. Olemassa olevan infrastruktuurin osalta (siirrettäessä se virtuaalikoneen) nämä tiedot voidaan saada käyttämällä erityisiä tiedonkeruutyökaluja, kuten VMware Capacity Planner. Suunniteltuun infrastruktuuriin - sovellusten dokumentaatiosta ja omasta kokemuksestasi.