Технология RAID. Уровни RAID

Хранить Базу данных, ее журнал и резервные копии нельзя на одном физическом носителе, следовательно, встает вопрос использования нескольких дисков. Использование множества небольших дисков может оказаться эффективнее, чем использование небольшого числа больших дисков.

Системы с большим числом дисков предоставляют возможность повысить скорость чтения и записи, если диски обслуживаются параллельно. Более того, такие системы позволяют повысить надежность хранения информации, так как есть возможность сохранить избыточную информацию на нескольких дисках, то есть повреждение одного диска не приведет к потере информации.

Использование большого числа небольших дисков с целью повышения производительности и надежности систем нашло отражение в технологии RAID (redundant arrays of inexpensive disksизбыточный массив дешевых дисков).

Уровни RAID

Существуют различные схемы использования избыточных массивов. Такие схемы называют уровнями RAID.

Уровень 0. Этот уровень представляет собой простое расщепление данных для размещения их на нескольких физических устройствах. При этом каждая часть данных записывается только один раз, то есть, нет никакого дублирования. Такая организация позволяет повысить эффективность операций ввода/вывода, за счет одновременного обращения сразу к нескольким дискам. Уровень 0 не обеспечивает устойчивости к отказам.

Уровень 1. Этот уровень подразумевает зеркальное отображение дисковых устройств. Зеркальные отображения выполняют полное дублирование данных физического устройства на зеркало. /*Зеркала могут обеспечиваться как системой, наличием специальных винчестеров, поддерживаемых операционной системой, так и самой СУБД. */ В зависимости от реализации зеркальное отображение может увеличить производительность. Это происходит в случае, когда чтение частей данных производится параллельно с обоих устройств, а затем выполняет объединение считанных фрагментов. При этом снижается производительность записи, так одну и ту же информацию необходимо записать дважды. Уровень 1 обеспечивает устойчивость к отказам. Отказ диска вызывает прозрачное для пользователя переключение на зеркальную копию.

Уровень 2. Этот уровень подразумевает контроль ошибок с использованием бита четности. В этом случае для каждого байта данных дополнительно сохраняется бит. Значение его=1, если число единиц в байте – четно и 0, если не четно. Биты четности сохраняют на отдельных от основной информации носителях. Для того чтобы данные можно было восстановить, их сохраняют особым образом: первый бит каждого байта – на первый диск, второй бит - на второй диск и т.д. до 8. Если какой-либо диск выходит из строя его содержимое можно легко восстановить на основании битов четности и содержимого остальных дисков.

Этот уровень эффективнее, чем второй, так как для каждого байта дополнительно хранится один бит, а не целый байт, как для первого уровня.

Уровень 3. По сути аналогичен уровню 2. Этот уровень исходит из того, что данные с дисков читаются по сектору, поэтому необходимо контролировать корректность именно сектора. Основное отличие от уровня 2 состоит в том, что бит четности сохраняется не для байта, а для сектора диска. То есть анализируются первые биты первых секторов всех дисков. Если число единиц в них четное, то первый бит четности =1, иначе 0. Таким образом, для первых секторов всех дисков массива заполняется один сектор дополнительного диска. /*нет никакого специального способа хранения основных данных, т. е. хранятся обычным образом */ Уровень 3 повышает эффективность второго уровня, так как требует только одно дополнительное устройство для хранения битов четности.

Уровень 4. Этот уровень исходит из того, что объемы данных, которые читаются и записываются, могут превышать сектор. В остальном работа осуществляется как при уровне 3. Биты четности также хранятся на одном носителе.

Уровень 5. Этот уровень не предполагает выделение специального устройства для хранения информации восстановления. Каждый диск хранит обычную информацию и дополнительно информацию восстановления других дисков. Например, если в системе 5 дисков, то информация восстановления для n-ых блоков сохранена на диске (n mod 5)+1. То есть на диске (n mod 5)+1 блок n хранит информацию восстановления, а на остальных дисках – обычную информацию.