Теоретический материал. Наименее надежными компонентами вычислительной системы являются жесткий диск

Наименее надежными компонентами вычислительной системы являются жесткий диск.

Проблема повышения отказоустойчивости жесткого диска чаще всего решается с помощью массивов RAID. RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) - избыточный массив независимых жёстких дисков.

По определению RAID имеет три признака:

1. Набор дисков, доступных пользователям как один или несколько логических дисков.

2. Данные распределяются по набору дисков определенным способом.

3. Добавляется избыточная емкость или возможность восстановления данных в случае дисковых отказов.

Т.е. RAID - это дисковая архитектура, которая объединяет два или более стандартных физических устройств в одно для того, чтобы достичь устойчивости данных против сбоев путем резервирования. Основные причины использования RAID-систем - улучшение производительности и повышение надежности.

Выделяют восемь уровней RAID (0-7), наибольшее распространение получили уровни 1, 3 и 5.

RAID-0 - расщепление данных без проверки четности (DSA). Производится запись данных в виде отдельных блоков поочередно на каждый диск массива без контроля четности. Распределение данных по дискам позволяет производить операции считывания и записи одновременно, что значительно повышает производительность. Однако, если одно устройство отказывает, вся дисковая система разрушается.

RAID-1 - зеркально отраженные диски (MDA). Основан на принципе полного дублирования данных (создании зеркальной копии диска). Все изменения на логическом разделе одного из дисков немедленно отражаются на точно таком же логическом разделе другого диска. Если операция чтения или записи не проходит на одном из дисков, то система использует второй. Контроль четности отсутствует. Обеспечивается высокий уровень готовности данных и высокая производительность при операциях чтения. Создание зеркального диска приводит к 100-процентному перерасходу дискового пространства, что повышает стоимость системы, однако, RAID-1 можно создать всего на двух дисках.

RAID-3 - параллельный дисковый массив (PDA). Производится расщепление данных на массиве дисков на битовом или байтовом уровне с выделением одного диска для контроля четности. Информация о четности позволяет восстановить потерянные блоки при меньшей избыточности по сравнению с RAID-1. Обладает высокой производительностью при больших размерах запросов ввода/вывода. Недостатками являются: возможность одновременного выполнения только одной операции ввода/вывода; высокие требования к синхронизации дисков; низкие показатели в средах обработки транзакций.

RAID-5 - массив независимых дисков (IDA). Осуществляется запись данных и контрольных сумм по всем дискам массива. Отсутствует выделенный диск с данными о четности. Обладает высокой производительностью для операций с интенсивным чтением.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое RAID-массив?

2. Перечислите три признака RAID.

3. Кратко охарактеризуйте следующие уровни RAID: RAID-0, RAID-1, RAID-3, RAID-5.