Дисковые массивы RAID

Т84

Глава 6. Запоминающие устройства ПК

□ Miniature Card (ViniCard) — тип этой флэш-памяти нашел применение в ор­ганайзерах и сотовых телефонах. Их емкость всего 64 Мбайт, размеры 33 х 32 х 2,8 мм.

□ Memory Stick (появились в 1998 году, емкость до 256 Мбайт, размеры 50 х х 21,5 х 2,8 мм) применяются в основном в цифровых и видеокамерах. Но фир­ма Sony рекламирует их в качестве универсальных устройств памяти и оснащает ими многие свои изделия, в частности, портативные, в том числе и карманные персональные компьютеры. Компания 1-0 Data представила считыватели карт MSRW с интерфейсом USB2 для флэш-карт формата Memory Stick. Габари­ты MSRW 56 х 72 х15,5 мм, вес - 25 г.

В машинах-серверах баз данных и в суперкомпьютерах часто применяются дис­ковые массивы RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — массив недорогих дисков с избыточностью), в которых несколько запоминающих устройств на жестких дисках объединены в один большой накопитель, обслуживаемый спе­циальным RAID-контроллером. Отличительной особенностью RAID-массивов является то, что в них используются основанные на введении информационной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно по­вышающие надежность работы системы (при обнаружении искаженной инфор­мации она автоматически корректируется, а неисправный накопитель в режиме Plug and Play замещается исправным).

В качестве концепции компоновки дисковых массивов RAID была впервые пред­ставлена в 1987 году инженерами из калифорнийского университета в Беркли, которые описали пять уровней конфигурации RAID (RAID 1-5). Позже к ним были добавлены RAID 0 и RAID 6.

□ 0-й уровень осуществляет расщепление дисков (disk stripping), записывя дан­ные в виде дорожек поочередно на каждом диске массива без контроля четно­сти. Это единственный уровень, не обеспечивающий устойчивость к отказам;

□ 1-й уровень подразумевает два диска, второй из которых является точной ко­пией (зеркальной) первого. Метод RAID 1 подходит для системных и загру­зочных разделов;

□ 2-й уровень использует несколько дисков специально для хранения контроль­ных сумм и обеспечивает самый сложный функционально и самый эффек­тивный метод исправления ошибок;

□ 3-й уровень включает четыре диска: три являются информационными, а по­следний хранит контрольные суммы, предназначенные для исправления оши­бок в первых трех;

□ 4-й и 5-й уровни используют диски, на каждом из которых хранятся свои соб­ственные контрольные суммы;

□ 6-й уровень — RAID 5, дополненный резервными дисковыми контроллерами, вентиляторами, шинами и др.

Внешние запоминающие устройства

Дисковые массивы второго (RAID6, RAID 7) и третьего (RAID 10, RAID 30, RAID 50) поколений используют различные сочетания базовой компоновки.

Имеется и иная современная классификация RAID-массивов. В частности, они разделены на три группы:

□ FRDS — Failure Resistant Data System, обеспечивающие защиту данных при сбое компонента системы;

□ FTDS — Failure Tolerant Disk System, обеспечивающие непрерывную доступ­ность данных при сбое компонента системы;

□ DTDS — Disaster Tolerant Disk System, гарантирующие доступ к данным даже в случае полного выхода из строя одной из систем, находящейся в ло­кальной территориальной зоне.

Современные дисковые массивы могут объединять 160 и более физических дис­ков любой емкости, формирующих до 320 и более логических дисков; имеют внутренний кэш от 32 до 1000 Мбайт и разъемы для подключения внешних ин­терфейсов типа SCSI или Fibre Channel. Внутренняя шина контроллера имеет пропускную способность 85 Мбайт/с, при использовании Fibre Channel — до 200 Мбайт/с. Информационная емкость дисковых массивов RAID — от 300 до 15 000 Гбайт (типичные параметры: 160 дисков общей емкостью 750 Гбайт). Для сравнения: памяти емкостью 100 Тбайт вполне достаточно, чтобы записать содер­жимое всех хранилищ Российской государственной национальной библиотеки (бывшей Библиотеки им. Ленина), иными словами, 14 млн томов по 1600 стра­ниц в каждом, которые протянулись на 100 км шкафов с 10 полками в каждом. Среднее время наработки на отказ в дисковых массивах RAID — сотни тысяч часов, а для 2-го уровня компоновки — до миллиона часов. В обычных НМД эта величина не превышает тысячи часов.

Основные направления улучшения характеристик НЖМД:

□ использование высокоэффективных дисковых интерфейсов (EIDE, SCSI);

□ использование более совершенных магниторезистивных головок, позволяю­щих увеличить плотность записи и, следовательно, емкость диска и трансфер (без увеличения скорости вращения диска);

□ применение зонной записи, при которой на внешних дорожках диска разме­щается больше данных, чем на внутренних;

□ эффективное кэширование диска.