Спецификация RAID

RAID – Redundant Array of Independent Disks – избыточный массив независимых дисков. Спецификация впервые предложена университетом Беркли. Цель – повышение производительности и ОУ дисковых подсистем. Устойчивость – по отношению как искажения блоков данных на дисках, так и отказов дисков / контроллеров в целом. Производительность повышается благодаря обмену с несколькими дисками одновременно. Контроль исправности диска – с помощью контрольных сумм блоков. Восстановление – с помощью дублирования блоков и контроля четности. Различные варианты (комбинации) “распыления” блоков файла по дискам, их дублирования и контроля называются уровнями RAID. Стандартизовано 6 уровней, из которых наиболее употребительны 0, 1, 3 и 5 уровни.

RAID 0 – параллельные диски: блоки «распыляются» по нескольким параллельно работающим дискам. Производительность возрастает, надежность уменьшается.

RAID 1 – зеркальные диски: блоки файла дублируются на разных дисках. Специальный RAID-контроллер считывает обе копии и выдает только те блоки, которые прошли контроль исправности (без такого контроллера процесс эмулируется программно). Необходимый объем дискового оборудования удваивается. Система работоспособна даже при полностью отказавшем одном диске.

RAID 3 – параллельные диски + контрольный диск четности:

		Чтение 1 - ОТКАЗ!

Рис 13-2. Схема RAID 3

Операция XOR дает по-битовую сумму двочных кодов по модулю 2, что эквивалентно биту четности. Диск D3 хранит контрольные суммы всех блоков, записанных на D1 и D2. При отказе одного из дисков D1 или D2 содержимое отказавшего блока восстанавливается путем повторного применения XOR; система нечувствительна к отказу одного диска. Объем дискового оборудования увеличивается в 1,5 раза.

RAID 5 – распыление блоков + контроль четности для восстановления: как RAID 3, но без специального контрольного диска: блоки данных и XOR-кодов записывются на всех дисках вперемежку. Необходимый объем дискового оборудования увеличивается на один диск независимо от числа параллельных дисков, а не вдвое, как в RAID 1.

Вопрос 8.

2. NTFS - файловая система семейства Windows NT/2000/XP

NTFS имеет два механизма ОУ – отказоустойчивые транзакции и RAID.

А. Журнализация транзакций. Транзакции в NTFS атомарны; у дисковых файлов не бывает промежуточных (возможно, ошибочных или некорректных) состояний.
Ситуация 1: осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда решено записать очередную порцию данных, писать не удалось из-за физического повреждения поверхности. Тогда транзакция записи откатывается целиком; место на диске помечается как дефектное, и начинается начинается новая транзакция – попытка записать данные в другое место на диске.
Ситуация 2: более сложный случай: во время записи данных на диск отключается питание и система перезагружается. На какой фазе остановилась запись, где верные данные, а где нет? Oтвет – в журнале транзакций $LogFile. Система записывает в него историю своих действий. При перезагрузке этот файл изучается на предмет наличия незавершенных транзакций, которые были прерваны аварией и результат которых непредсказуем — все эти транзакции отменяются: место, в которое осуществлялась запись, помечается снова как свободное, индексы и элементы файловой системы приводятся в с состояние, в котором они были до отказа. Если же отказ произошел при записи в журнал, тоже ничего страшного: транзакция либо еще и не начиналась (идет только попытка записать намерение ее произвести), либо уже закончилась - идет попытка записать, что транзакция на самом деле уже выполнена. В последнем случае при следующей загрузке система сама разберется, что на самом деле все и так записано корректно, и не обратит внимания на "незаконченную" транзакцию.

В. RAID 0, 1 или 5 – по выбору – только для серверов. Вариант рабочей станции поддерживает только RAID 0.

Аналогичная ОУ файловая система для Linux – XFS – разработана недавно фирмой SGI. XFS может восстанавливаться после самых неожиданных сбоев менее чем за секунду, вне зависимости от того, сколько файлов в данный момент находилось в работе. Возможности журнализации XFS позволяют отказаться от проведения длительных проверок целостности файловой системы программой FSCHK, часами работающей на больших системах.