Дисковые массивы и уровни RAID

Основной памятью хранения программ и данных в вычислительных системах являются магнитные диски. Но диски являются устройствами с относительной малым быстродействием и надежностью. Это память для записи и воспроизведения аналоговых сигналов, приспособленная для хранения двоичной информации. При этом используется множество способов кодирования при записи и декодирования при чтении двоичной информации. При этом дефекты носителя искажают не отдельные биты, а отдельные участки записи, приводящие к групповым ошибкам.

И несмотря на это в настоящее время известны методы построения магнитных носителей информации с возможностью не только обнаружения, но и исправления одиночных и групповых ошибок на жестких дисках. Методы построения массивов дисков, кроме повышения надежности, открывали пути и для повышения производительности системы.

Это диски, организованные в систему уровней RAID.

Первые публикации по этой системе сделали в 1987 году три американских исследователя - Паттерсон, Гибсон и Катц из Калифорнийского университета Беркли в статье "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs (RAID) " – массив дешевых магнитных дисков. Авторы рассчитывали на использование дешевых дисков для PC.

Но для самых первых систем RAID, пришлось устанавливать очень дорогие дисковые устройства от мэйнфреймов. Поэтому и аббревиатуру RAID стали расшифровывать как "Redundant Arrays of Independent Discs" – избыточный массив независимых дисков.

Одним из способов повышения быстродействия (увеличение полосы пропускания) является использование параллелизма путем объединения нескольких физических дисков в матрицу (группу) с организацией их работы аналогично одному логическому диску.

Когда какой-либо диск отказывает, предполагается, что в течение короткого интервала времени он будет заменен и информация будет восстановлена на новом диске с использованием избыточной информации. Этот интервал времени можно уменьшить, если в систему ввести дополнительные диски в качестве горячего резерва. Резервный диск подключается при отказе основного диска аппаратно-программными средствами. Периодически оператор вручную заменяет все отказавшие диски.

Для повышения производительности используют возможности обращения к одному диску одновременно по разным адресам или к разным дискам, что позволяют SCASI контроллеры дисков системы.

Вариантов построения систем с RAID существует много.

Наиболее известными из них или используемыми на практике являются уровни 0, 1, 2, 3, 4 и 5.

RAID0. Этоуровень, реализующий улучшение только одного параметра – повышение производительности за счет возможности параллельного обращения по нескольким адресам.