Was ist ein Raid-Array und warum benötigt der durchschnittliche Benutzer es? Erstellen eines Raid-Disk-Arrays unter Windows.
Alle modernen Mainboards sind mit einem integrierten RAID-Controller ausgestattet, Topmodelle verfügen sogar über mehrere integrierte RAID-Controller. Inwieweit integrierte RAID-Controller von Heimanwendern nachgefragt werden, ist eine andere Frage. In jedem Fall bietet ein modernes Motherboard dem Benutzer die Möglichkeit, ein RAID-Array aus mehreren Festplatten zu erstellen. Allerdings weiß nicht jeder Heimanwender, wie man ein RAID-Array erstellt, welche Array-Ebene er wählen soll und hat im Allgemeinen keine Ahnung von den Vor- und Nachteilen der Verwendung von RAID-Arrays.
In diesem Artikel geben wir kurze Empfehlungen zum Erstellen von RAID-Arrays auf Heim-PCs und zeigen anhand eines konkreten Beispiels, wie Sie die Leistung eines RAID-Arrays unabhängig testen können.
Geschichte der Schöpfung
Der Begriff „RAID-Array“ tauchte erstmals 1987 auf, als die amerikanischen Forscher Patterson, Gibson und Katz von der University of California Berkeley in ihrem Artikel „A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID“ beschrieben, wie man auf diese Weise mehrere kombinieren kann kostengünstige Festplatten in einem logischen Gerät zusammenzufassen, sodass die resultierende Kapazität und Leistung des Systems erhöht wird und der Ausfall einzelner Laufwerke nicht zum Ausfall des gesamten Systems führt.
Seit der Veröffentlichung dieses Artikels sind mehr als 20 Jahre vergangen, aber die Technologie zum Aufbau von RAID-Arrays hat auch heute noch nicht an Relevanz verloren. Das Einzige, was sich seitdem geändert hat, ist die Dekodierung des RAID-Akronyms. Tatsache ist, dass RAID-Arrays anfangs überhaupt nicht auf billigen Festplatten aufgebaut waren, daher wurde das Wort „Inexpensive“ (preiswert) in „Independent“ (unabhängig) geändert, was zutreffender war.
Funktionsprinzip
RAID ist also ein redundantes Array unabhängiger Festplatten (Redundant Arrays of Independent Discs), dessen Aufgabe es ist, Fehlertoleranz sicherzustellen und die Leistung zu steigern. Fehlertoleranz wird durch Redundanz erreicht. Das heißt, ein Teil der Speicherplatzkapazität wird für offizielle Zwecke zugewiesen und ist für den Benutzer unzugänglich.
Eine erhöhte Leistung des Festplattensubsystems wird durch den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Festplatten gewährleistet. In diesem Sinne gilt: Je mehr Festplatten im Array vorhanden sind (bis zu einer bestimmten Grenze), desto besser.
Der gemeinsame Betrieb von Festplatten in einem Array kann entweder über parallelen oder unabhängigen Zugriff organisiert werden. Beim parallelen Zugriff wird der Speicherplatz zur Datenaufzeichnung in Blöcke (Strips) unterteilt. Ebenso werden die auf die Festplatte zu schreibenden Informationen in dieselben Blöcke unterteilt. Beim Schreiben werden einzelne Blöcke auf unterschiedliche Festplatten und mehrere Blöcke gleichzeitig auf unterschiedliche Festplatten geschrieben, was zu einer Leistungssteigerung bei Schreibvorgängen führt. Die notwendigen Informationen werden zudem in separaten Blöcken gleichzeitig von mehreren Festplatten gelesen, wodurch sich auch die Leistung proportional zur Anzahl der Festplatten im Array erhöht.
Es ist zu beachten, dass das parallele Zugriffsmodell nur implementiert wird, wenn die Größe der Datenschreibanforderung größer ist als die Größe des Blocks selbst. Ansonsten ist eine parallele Aufzeichnung mehrerer Blöcke nahezu unmöglich. Stellen wir uns eine Situation vor, in der die Größe eines einzelnen Blocks 8 KB und die Größe einer Anforderung zum Schreiben von Daten 64 KB beträgt. In diesem Fall werden die Quellinformationen in acht Blöcke zu je 8 KB zerschnitten. Wenn Sie über ein Array mit vier Festplatten verfügen, können Sie vier Blöcke oder 32 KB gleichzeitig schreiben. Offensichtlich sind im betrachteten Beispiel die Schreib- und Lesegeschwindigkeiten viermal höher als bei Verwendung einer einzelnen Festplatte. Dies gilt nur für eine ideale Situation, aber die Anforderungsgröße ist nicht immer ein Vielfaches der Blockgröße und der Anzahl der Festplatten im Array.
Ist die Größe der aufgezeichneten Daten kleiner als die Blockgröße, kommt ein grundlegend anderes Modell zum Einsatz – der unabhängige Zugriff. Darüber hinaus kann dieses Modell auch verwendet werden, wenn die Größe der zu schreibenden Daten größer als die Größe eines Blocks ist. Beim unabhängigen Zugriff werden alle Daten einer einzelnen Anfrage auf eine separate Festplatte geschrieben, d. h. die Situation ist identisch mit der Arbeit mit einer Festplatte. Der Vorteil des unabhängigen Zugriffsmodells besteht darin, dass mehrere gleichzeitig eintreffende Schreib-(Lese-)Anfragen alle unabhängig voneinander auf separaten Festplatten ausgeführt werden. Diese Situation ist beispielsweise für Server typisch.
Entsprechend den unterschiedlichen Zugriffsarten gibt es unterschiedliche Arten von RAID-Arrays, die üblicherweise durch RAID-Level charakterisiert werden. Neben der Art des Zugriffs unterscheiden sich RAID-Level auch in der Art und Weise, wie sie redundante Informationen aufnehmen und generieren. Redundante Informationen können entweder auf einer dedizierten Festplatte abgelegt oder auf alle Festplatten verteilt werden. Es gibt viele Möglichkeiten, diese Informationen zu generieren. Die einfachste davon ist die vollständige Duplizierung (100-prozentige Redundanz) oder Spiegelung. Darüber hinaus werden Fehlerkorrekturcodes sowie Paritätsberechnungen verwendet.
RAID-Level
Derzeit gibt es mehrere RAID-Level, die als standardisiert gelten können – dies sind RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 und RAID 6.
Es kommen auch verschiedene Kombinationen von RAID-Levels zum Einsatz, wodurch Sie deren Vorteile kombinieren können. Typischerweise handelt es sich hierbei um eine Kombination aus einer Art Fehlertoleranzstufe und einer Nullstufe zur Verbesserung der Leistung (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).
Beachten Sie, dass alle modernen RAID-Controller die JBOD-Funktion (Just a Bench Of Disks) unterstützen, die nicht für die Erstellung von Arrays gedacht ist, sondern die Möglichkeit bietet, einzelne Festplatten an den RAID-Controller anzuschließen.
Zu beachten ist, dass die auf Mainboards für Heim-PCs integrierten RAID-Controller nicht alle RAID-Level unterstützen. Dual-Port-RAID-Controller unterstützen nur die Level 0 und 1, während RAID-Controller mit mehr Ports (z. B. der in die Southbridge des ICH9R/ICH10R-Chipsatzes integrierte 6-Port-RAID-Controller) auch die Level 10 und 5 unterstützen.
Wenn wir über Motherboards sprechen, die auf Intel-Chipsätzen basieren, implementieren sie außerdem auch die Intel Matrix RAID-Funktion, mit der Sie gleichzeitig RAID-Matrizen mehrerer Ebenen auf mehreren Festplatten erstellen und jedem von ihnen einen Teil des Speicherplatzes zuweisen können.
RAID 0
RAID-Level 0 ist streng genommen kein redundantes Array und bietet dementsprechend keine zuverlässige Datenspeicherung. Dennoch wird diese Ebene in Fällen aktiv genutzt, in denen eine hohe Leistung des Festplattensubsystems sichergestellt werden muss. Beim Erstellen eines RAID-Level-0-Arrays werden Informationen in Blöcke unterteilt (manchmal werden diese Blöcke auch als Stripes bezeichnet), die auf separate Festplatten geschrieben werden, d. h. es entsteht ein System mit parallelem Zugriff (sofern die Blockgröße dies natürlich zulässt). ). Durch die gleichzeitige E/A von mehreren Festplatten bietet RAID 0 die schnellsten Datenübertragungsgeschwindigkeiten und maximale Speicherplatzeffizienz, da kein Speicherplatz für Prüfsummen erforderlich ist. Die Umsetzung dieses Levels ist sehr einfach. RAID 0 wird hauptsächlich in Bereichen eingesetzt, in denen eine schnelle Übertragung großer Datenmengen erforderlich ist.
RAID 1 (gespiegelte Festplatte)
RAID-Level 1 ist ein Array aus zwei Festplatten mit 100-prozentiger Redundanz. Das heißt, die Daten werden einfach vollständig dupliziert (gespiegelt), wodurch ein sehr hohes Maß an Zuverlässigkeit (und Kosten) erreicht wird. Beachten Sie, dass es zur Implementierung von Level 1 nicht erforderlich ist, die Festplatten und Daten zunächst in Blöcke zu partitionieren. Im einfachsten Fall enthalten zwei Festplatten die gleichen Informationen und bilden eine logische Festplatte. Wenn eine Festplatte ausfällt, werden ihre Funktionen von einer anderen ausgeführt (was für den Benutzer absolut transparent ist). Das Wiederherstellen eines Arrays erfolgt durch einfaches Kopieren. Darüber hinaus verdoppelt diese Stufe die Lesegeschwindigkeit von Informationen, da dieser Vorgang gleichzeitig von zwei Festplatten ausgeführt werden kann. Dieses Informationsspeicherschema wird hauptsächlich in Fällen verwendet, in denen die Kosten für die Datensicherheit viel höher sind als die Kosten für die Implementierung eines Speichersystems.
RAID 5
RAID 5 ist ein fehlertolerantes Festplatten-Array mit verteilter Prüfsummenspeicherung. Bei der Aufzeichnung wird der Datenstrom auf Byte-Ebene in Blöcke (Stripes) unterteilt und gleichzeitig in zyklischer Reihenfolge auf alle Festplatten des Arrays geschrieben.
Angenommen, das Array enthält N Festplatten und die Stripe-Größe D. Für jede Portion n–1 Streifen wird die Prüfsumme berechnet P.
Streifen d 1 auf der ersten Festplatte aufgezeichnet, Streifen d 2- beim zweiten und so weiter bis zum Streifen dn–1, das geschrieben wird an ( N–1)te Festplatte. Weiter geht's N-Disk-Prüfsumme wird geschrieben p n, und der Vorgang wird zyklisch ab der ersten Festplatte wiederholt, auf die der Stripe geschrieben wird d n.
Aufnahmevorgang (n–1) Streifen und deren Prüfsumme werden für alle gleichzeitig erstellt N Festplatten.
Die Prüfsumme wird mithilfe einer bitweisen Exklusiv-ODER-Operation (XOR) berechnet, die auf die zu schreibenden Datenblöcke angewendet wird. Also, wenn ja N Festplatte, D- Datenblock (Stripe), dann wird die Prüfsumme nach folgender Formel berechnet:
pn=d1 d 2 ... d 1–1.
Wenn eine Festplatte ausfällt, können die darauf befindlichen Daten mithilfe der Kontrolldaten und der auf den Arbeitsplatten verbleibenden Daten wiederhergestellt werden.
Betrachten Sie zur Veranschaulichung Blöcke mit jeweils vier Bits. Lassen Sie es nur fünf Festplatten zum Speichern von Daten und zum Aufzeichnen von Prüfsummen geben. Wenn es eine Folge von Bits 1101 0011 1100 1011 gibt, die in Blöcke zu je vier Bits unterteilt sind, muss zur Berechnung der Prüfsumme die folgende bitweise Operation ausgeführt werden:
1101 0011 1100 1011 = 1001.
Somit beträgt die auf die fünfte Festplatte geschriebene Prüfsumme 1001.
Wenn eine der Festplatten, zum Beispiel die vierte, ausfällt, erfolgt die Blockierung d 4= 1100 ist beim Lesen nicht verfügbar. Sein Wert kann jedoch mithilfe der Prüfsumme und der Werte der verbleibenden Blöcke mithilfe derselben „exklusiven ODER“-Operation leicht wiederhergestellt werden:
d4 = d1 d 2d 4S. 5.
In unserem Beispiel erhalten wir:
d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.
Bei RAID 5 sind alle Festplatten im Verbund gleich groß, die insgesamt zum Schreiben zur Verfügung stehende Kapazität des Festplattensubsystems wird jedoch um genau eine Festplatte kleiner. Wenn beispielsweise fünf Festplatten eine Größe von 100 GB haben, beträgt die tatsächliche Größe des Arrays 400 GB, da 100 GB für Steuerinformationen reserviert sind.
RAID 5 kann auf drei oder mehr Festplatten aufgebaut werden. Mit zunehmender Anzahl an Festplatten in einem Array nimmt dessen Redundanz ab.
RAID 5 verfügt über eine unabhängige Zugriffsarchitektur, die die gleichzeitige Ausführung mehrerer Lese- oder Schreibvorgänge ermöglicht.
RAID 10
RAID-Level 10 ist eine Kombination aus den Leveln 0 und 1. Die Mindestanforderung für diesen Level sind vier Laufwerke. In einem RAID 10-Array aus vier Laufwerken werden diese paarweise zu Level-0-Arrays zusammengefasst und beide Arrays werden als logische Laufwerke zu einem Level-1-Array zusammengefasst. Ein anderer Ansatz ist auch möglich: Zunächst werden die Festplatten zu gespiegelten Arrays zusammengefasst Ebene 1 und dann logische Laufwerke basierend auf diesen Arrays - in ein Array der Ebene 0.
Intel Matrix RAID
Die betrachteten RAID-Arrays der Level 5 und 1 werden zu Hause selten verwendet, was vor allem an den hohen Kosten solcher Lösungen liegt. Am häufigsten wird für Heim-PCs ein Level-0-Array auf zwei Festplatten verwendet. Wie bereits erwähnt, bietet RAID-Level 0 keine sichere Datenspeicherung, und daher stehen Endbenutzer vor der Wahl: Erstellen Sie ein schnelles, aber unzuverlässiges RAID-Level-0-Array oder, was die Kosten für Speicherplatz verdoppelt, ein RAID-Level-1-Array Dies bietet eine zuverlässige Datenspeicherung, bietet jedoch keine nennenswerten Leistungsvorteile.
Um dieses schwierige Problem zu lösen, hat Intel die Intel Matrix Storage-Technologie entwickelt, die die Vorteile von Tier-0- und Tier-1-Arrays auf nur zwei physischen Festplatten vereint. Und um zu betonen, dass es sich in diesem Fall nicht nur um ein RAID-Array handelt, sondern um ein Array, das sowohl physische als auch logische Festplatten kombiniert, wird im Namen der Technologie anstelle des Wortes „Array“ das Wort „Matrix“ verwendet “.
Was ist also eine RAID-Matrix mit zwei Festplatten und Intel Matrix Storage-Technologie? Die Grundidee besteht darin, dass, wenn das System über mehrere Festplatten und ein Motherboard mit einem Intel-Chipsatz verfügt, der die Intel Matrix Storage-Technologie unterstützt, der Speicherplatz in mehrere Teile aufgeteilt werden kann, die jeweils als separates RAID-Array fungieren.
Schauen wir uns ein einfaches Beispiel einer RAID-Matrix an, die aus zwei Festplatten mit jeweils 120 GB besteht. Jede der Festplatten kann in zwei logische Festplatten aufgeteilt werden, beispielsweise 40 und 80 GB. Anschließend können zwei logische Laufwerke gleicher Größe (z. B. jeweils 40 GB) zu einer RAID-Level-1-Matrix und die restlichen logischen Laufwerke zu einer RAID-Level-0-Matrix zusammengefasst werden.
Grundsätzlich ist es mit zwei physischen Festplatten auch möglich, nur eine oder zwei RAID-Level-0-Matrizen zu erstellen, es ist jedoch nicht möglich, nur Level-1-Matrizen zu erhalten. Das heißt, wenn das System nur über zwei Festplatten verfügt, können Sie mit der Intel Matrix Storage-Technologie die folgenden Arten von RAID-Matrizen erstellen:
- eine Matrix der Ebene 0;
- zwei Matrizen der Ebene 0;
- Level-0-Matrix und Level-1-Matrix.
Wenn das System über drei Festplatten verfügt, können folgende Arten von RAID-Matrizen erstellt werden:
- eine Matrix der Ebene 0;
- eine Matrix der Ebene 5;
- zwei Matrizen der Ebene 0;
- zwei Matrizen der Stufe 5;
- Level-0-Matrix und Level-5-Matrix.
Wenn das System über vier Festplatten verfügt, ist es zusätzlich möglich, eine RAID-Matrix der Stufe 10 sowie Kombinationen aus Stufe 10 und Stufe 0 oder 5 zu erstellen.
Von der Theorie zur Praxis
Wenn wir über Heimcomputer sprechen, sind RAID-Arrays der Stufen 0 und 1 am beliebtesten und beliebtesten. Die Verwendung von RAID-Arrays mit drei oder mehr Festplatten in Heim-PCs ist eher eine Ausnahme von der Regel. Dies liegt daran, dass einerseits die Kosten von RAID-Arrays proportional zur Anzahl der daran beteiligten Festplatten steigen und andererseits bei Heimcomputern die Kapazität des Festplatten-Arrays von vorrangiger Bedeutung ist , und nicht seine Leistung und Zuverlässigkeit.
Daher werden wir in Zukunft die RAID-Level 0 und 1 auf Basis von nur zwei Festplatten betrachten. Ziel unserer Forschung ist es, die Leistung und Funktionalität von RAID-Arrays der Stufen 0 und 1 zu vergleichen, die auf der Grundlage mehrerer integrierter RAID-Controller erstellt wurden, sowie die Abhängigkeit der Geschwindigkeitseigenschaften des RAID-Arrays vom Stripe zu untersuchen Größe.
Tatsache ist, dass sich die Lese- und Schreibgeschwindigkeit bei Verwendung eines RAID-Level-0-Arrays zwar theoretisch verdoppeln sollte, die Steigerung der Geschwindigkeitseigenschaften in der Praxis jedoch viel weniger bescheiden ausfällt und je nach RAID-Controller unterschiedlich ausfällt. Das Gleiche gilt auch für ein RAID-Level-1-Array: Obwohl theoretisch die Lesegeschwindigkeit verdoppelt werden müsste, läuft in der Praxis nicht alles so reibungslos.
Für unseren RAID-Controller-Vergleichstest haben wir das Gigabyte GA-EX58A-UD7-Motherboard verwendet. Dieses Board basiert auf dem Intel X58 Express-Chipsatz mit der ICH10R Southbridge, die über einen integrierten RAID-Controller für sechs SATA II-Ports verfügt, der mit der Intel Matrix RAID-Funktion die Organisation von RAID-Arrays der Level 0, 1, 10 und 5 unterstützt. Darüber hinaus integriert das Gigabyte GA-EX58A-UD7-Board den GIGABYTE SATA2 RAID-Controller, der über zwei SATA II-Ports mit der Möglichkeit verfügt, RAID-Arrays der Level 0, 1 und JBOD zu organisieren.
Auf dem GA-EX58A-UD7-Board befindet sich außerdem ein integrierter SATA III-Controller Marvell 9128, auf dessen Basis zwei SATA III-Ports mit der Möglichkeit implementiert sind, RAID-Arrays der Level 0, 1 und JBOD zu organisieren.
So verfügt das Gigabyte GA-EX58A-UD7-Board über drei separate RAID-Controller, auf deren Basis Sie RAID-Arrays der Level 0 und 1 erstellen und miteinander vergleichen können. Erinnern wir uns daran, dass der SATA III-Standard abwärtskompatibel mit dem SATA II-Standard ist. Daher können Sie basierend auf dem Marvell 9128-Controller, der Laufwerke mit SATA III-Schnittstelle unterstützt, auch RAID-Arrays mit Laufwerken mit SATA II-Schnittstelle erstellen.
Der Prüfstand hatte folgenden Aufbau:
- Prozessor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
- Hauptplatine - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
- BIOS-Version - F2a;
- Festplatten – zwei Western Digital WD1002FBYS-Laufwerke, ein Western Digital WD3200AAKS-Laufwerk;
- integrierte RAID-Controller:
- ICH10R,
- GIGABYTE SATA2,
- Marvell 9128;
- Speicher - DDR3-1066;
- Speicherkapazität - 3 GB (drei Module zu je 1024 MB);
- Speicherbetriebsmodus - DDR3-1333, Dreikanal-Betriebsmodus;
- Grafikkarte - Gigabyte GeForce GTS295;
- Netzteil - Tagan 1300W.
Die Tests wurden unter dem Betriebssystem Microsoft Windows 7 Ultimate (32-Bit) durchgeführt. Das Betriebssystem wurde auf einem Western Digital WD3200AAKS-Laufwerk installiert, das an den Port des in die ICH10R Southbridge integrierten SATA II-Controllers angeschlossen wurde. Das RAID-Array wurde auf zwei WD1002FBYS-Laufwerken mit SATA II-Schnittstelle aufgebaut.
Um die Geschwindigkeitseigenschaften der erstellten RAID-Arrays zu messen, haben wir das Dienstprogramm IOmeter verwendet, das den Industriestandard zur Messung der Leistung von Festplattensystemen darstellt.
IOmeter-Dienstprogramm
Da wir diesen Artikel als eine Art Benutzerhandbuch zum Erstellen und Testen von RAID-Arrays gedacht haben, wäre es logisch, mit einer Beschreibung des Dienstprogramms IOmeter (Input/Output Meter) zu beginnen, bei dem es sich, wie bereits erwähnt, um eine Art Dienstprogramm handelt Industriestandard zur Messung der Leistung von Festplattensystemen. Dieses Dienstprogramm ist kostenlos und kann von http://www.iometer.org heruntergeladen werden.
Das Dienstprogramm IOmeter ist ein synthetischer Test und ermöglicht die Arbeit mit Festplatten, die nicht in logische Partitionen unterteilt sind. So können Sie Laufwerke unabhängig von der Dateistruktur testen und den Einfluss des Betriebssystems auf Null reduzieren.
Beim Testen ist es möglich, ein bestimmtes Zugriffsmodell oder „Muster“ zu erstellen, mit dem Sie die Ausführung bestimmter Vorgänge durch die Festplatte festlegen können. Wenn Sie ein bestimmtes Zugriffsmodell erstellen, dürfen Sie die folgenden Parameter ändern:
- Größe der Datenübertragungsanfrage;
- zufällige/sequenzielle Verteilung (in %);
- Verteilung der Lese-/Schreibvorgänge (in %);
- Die Anzahl der einzelnen E/A-Vorgänge, die parallel ausgeführt werden.
Das IOmeter-Dienstprogramm erfordert keine Installation auf einem Computer und besteht aus zwei Teilen: IOmeter selbst und Dynamo.
IOmeter ist der steuernde Teil des Programms mit einer grafischen Benutzeroberfläche, über die Sie alle erforderlichen Einstellungen vornehmen können. Dynamo ist ein Lastgenerator ohne Schnittstelle. Jedes Mal, wenn Sie IOmeter.exe ausführen, wird der Lastgenerator Dynamo.exe automatisch gestartet.
Um mit dem IOmeter-Programm zu arbeiten, führen Sie einfach die Datei IOmeter.exe aus. Dadurch wird das Hauptfenster des IOmeter-Programms geöffnet (Abb. 1).
Reis. 1. Hauptfenster des IOmeter-Programms
Es ist zu beachten, dass Sie mit dem Dienstprogramm IOmeter nicht nur lokale Festplattensysteme (DAS), sondern auch an das Netzwerk angeschlossene Speichergeräte (NAS) testen können. Beispielsweise kann damit die Leistung des Festplattensubsystems (Dateiserver) eines Servers mithilfe mehrerer Netzwerk-Clients getestet werden. Daher beziehen sich einige der Lesezeichen und Tools im Fenster des IOmeter-Dienstprogramms speziell auf die Netzwerkeinstellungen des Programms. Es ist klar, dass wir beim Testen von Festplatten und RAID-Arrays diese Programmfunktionen nicht benötigen und daher den Zweck aller Registerkarten und Tools nicht erläutern.
Wenn Sie also das IOmeter-Programm starten, wird auf der linken Seite des Hauptfensters (im Topologiefenster) eine Baumstruktur aller laufenden Lastgeneratoren (Dynamo-Instanzen) angezeigt. Jede ausgeführte Dynamo-Lastgeneratorinstanz wird als Manager bezeichnet. Darüber hinaus ist das IOmeter-Programm multithreaded und jeder einzelne Thread, der auf einer Dynamo-Lastgenerator-Instanz ausgeführt wird, wird als Worker bezeichnet. Die Anzahl der laufenden Worker entspricht immer der Anzahl der logischen Prozessorkerne.
In unserem Beispiel verwenden wir nur einen Computer mit einem Quad-Core-Prozessor, der die Hyper-Threading-Technologie unterstützt, sodass nur ein Manager (eine Instanz von Dynamo) und acht (entsprechend der Anzahl der logischen Prozessorkerne) Worker gestartet werden.
Um Festplatten in diesem Fenster zu testen, ist es eigentlich nicht nötig, etwas zu ändern oder hinzuzufügen.
Wenn Sie den Namen des Computers mit der Maus in der Baumstruktur der laufenden Dynamo-Instanzen auswählen, dann im Fenster Ziel auf der Registerkarte Festplattenziel Alle auf dem Computer installierten Festplatten, Festplatten-Arrays und anderen Laufwerke (einschließlich Netzlaufwerke) werden angezeigt. Dies sind die Laufwerke, mit denen IOmeter arbeiten kann. Medien können gelb oder blau markiert sein. Logische Partitionen von Medien werden gelb markiert, und physische Geräte ohne darauf erstellte logische Partitionen werden blau markiert. Ein logischer Abschnitt kann durchgestrichen sein oder nicht. Tatsache ist, dass das Programm, damit es mit einer logischen Partition arbeiten kann, zunächst vorbereitet werden muss, indem darauf eine spezielle Datei erstellt wird, deren Größe der Kapazität der gesamten logischen Partition entspricht. Wenn die logische Partition durchgestrichen ist, bedeutet dies, dass der Abschnitt noch nicht zum Testen vorbereitet ist (er wird in der ersten Testphase automatisch vorbereitet). Wenn der Abschnitt jedoch nicht durchgestrichen ist, bedeutet dies, dass bereits eine Datei vorhanden ist Auf der logischen Partition erstellt und vollständig zum Testen bereit.
Beachten Sie, dass es trotz der unterstützten Fähigkeit, mit logischen Partitionen zu arbeiten, optimal ist, Laufwerke zu testen, die nicht in logische Partitionen partitioniert sind. Sie können eine logische Festplattenpartition ganz einfach löschen – über ein Snap-In Datenträgerverwaltung. Um darauf zuzugreifen, klicken Sie einfach mit der rechten Maustaste auf das Symbol Computer auf dem Desktop und wählen Sie das Element im sich öffnenden Menü aus Verwalten. Im sich öffnenden Fenster Computermanagement Auf der linken Seite müssen Sie das Element auswählen Lagerung, und darin - Datenträgerverwaltung. Danach auf der rechten Seite des Fensters Computermanagement Alle angeschlossenen Laufwerke werden angezeigt. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Laufwerk und wählen Sie im sich öffnenden Menü den Eintrag aus Volume löschen... können Sie eine logische Partition auf einer physischen Festplatte löschen. Wir möchten Sie daran erinnern, dass beim Löschen einer logischen Partition von einer Festplatte alle darauf befindlichen Informationen gelöscht werden, ohne dass eine Wiederherstellung möglich ist.
Im Allgemeinen können Sie mit dem IOmeter-Dienstprogramm nur leere Festplatten oder Festplatten-Arrays testen. Das heißt, Sie können eine Festplatte oder ein Festplatten-Array, auf dem das Betriebssystem installiert ist, nicht testen.
Kehren wir also zur Beschreibung des IOmeter-Dienstprogramms zurück. Im Fenster Ziel auf der Registerkarte Festplattenziel Sie müssen die Festplatte (oder das Festplatten-Array) auswählen, die getestet werden soll. Als nächstes müssen Sie die Registerkarte öffnen Zugriffsspezifikationen(Abb. 2), anhand dessen das Testszenario bestimmt werden kann.
Reis. 2. Greifen Sie auf die Registerkarte „Spezifikationen“ des IOmeter-Dienstprogramms zu
Im Fenster Globale Zugriffsspezifikationen Es gibt eine Liste vordefinierter Testskripte, die dem Bootmanager zugewiesen werden können. Da wir diese Skripte jedoch nicht benötigen, können sie alle ausgewählt und gelöscht werden (hierfür gibt es eine Schaltfläche). Löschen). Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche Neu um ein neues Testskript zu erstellen. Im sich öffnenden Fenster Zugriffsspezifikation bearbeiten Sie können das Startszenario für eine Festplatte oder ein RAID-Array definieren.
Angenommen, wir möchten die Abhängigkeit der Geschwindigkeit des sequentiellen (linearen) Lesens und Schreibens von der Größe des Datenübertragungsanforderungsblocks herausfinden. Dazu müssen wir eine Sequenz von Boot-Skripten im sequentiellen Lesemodus mit unterschiedlichen Blockgrößen und dann eine Sequenz von Boot-Skripten im sequentiellen Schreibmodus mit unterschiedlichen Blockgrößen generieren. Typischerweise werden Blockgrößen als Reihe gewählt, wobei jedes Mitglied doppelt so groß ist wie das vorherige, und das erste Mitglied dieser Reihe ist 512 Bytes groß. Das heißt, die Blockgrößen sind wie folgt: 512 Byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Es macht keinen Sinn, die Blockgröße für sequentielle Operationen größer als 1 MB zu machen, da sich bei solch großen Datenblockgrößen die Geschwindigkeit sequentieller Operationen nicht ändert.
Erstellen wir also ein Ladeskript im sequentiellen Lesemodus für einen Block von 512 Bytes.
Auf dem Feld Name Fenster Zugriffsspezifikation bearbeiten Geben Sie den Namen des Ladeskripts ein. Beispiel: Sequential_Read_512. Als nächstes auf dem Feld Größe der Übertragungsanforderung Stellen Sie die Datenblockgröße auf 512 Byte ein. Schieberegler Prozentuale zufällige/sequenzielle Verteilung(das prozentuale Verhältnis zwischen sequentiellen und selektiven Operationen) verschieben wir ganz nach links, sodass alle unsere Operationen nur sequentiell sind. Nun, der Schieberegler , der das prozentuale Verhältnis zwischen Lese- und Schreibvorgängen festlegt, wird ganz nach rechts verschoben, sodass alle unsere Vorgänge schreibgeschützt sind. Weitere Parameter im Fenster Zugriffsspezifikation bearbeiten kein Änderungsbedarf (Abb. 3).
Reis. 3. Bearbeiten Sie das Fenster „Zugriffsspezifikation“, um ein sequentielles Leseladeskript zu erstellen
mit einer Datenblockgröße von 512 Byte
Klicken Sie auf die Schaltfläche OK, und das erste von uns erstellte Skript wird im Fenster angezeigt Globale Zugriffsspezifikationen auf der Registerkarte Zugriffsspezifikationen IOmeter-Dienstprogramme.
Ebenso müssen Sie Skripte für die verbleibenden Datenblöcke erstellen. Um Ihnen die Arbeit zu erleichtern, ist es jedoch einfacher, das Skript nicht jedes Mal neu zu erstellen, indem Sie auf die Schaltfläche klicken Neu, und nachdem Sie das zuletzt erstellte Szenario ausgewählt haben, drücken Sie die Taste Kopie bearbeiten(Kopie bearbeiten). Danach öffnet sich das Fenster erneut Zugriffsspezifikation bearbeiten mit den Einstellungen unseres zuletzt erstellten Skripts. Es reicht aus, nur den Namen und die Größe des Blocks zu ändern. Nachdem Sie ein ähnliches Verfahren für alle anderen Blockgrößen durchgeführt haben, können Sie mit der Erstellung von Skripten für die sequentielle Aufzeichnung beginnen, was bis auf den Schieberegler auf genau die gleiche Weise erfolgt Prozentuale Lese-/Schreibverteilung, der das prozentuale Verhältnis zwischen Lese- und Schreibvorgängen festlegt, muss ganz nach links verschoben werden.
Ebenso können Sie Skripte zum selektiven Schreiben und Lesen erstellen.
Nachdem alle Skripte fertig sind, müssen sie dem Download-Manager zugewiesen werden, d. h. angeben, mit welchen Skripten sie funktionieren sollen Dynamo.
Dazu prüfen wir noch einmal, was sich im Fenster befindet Topologie Der Name des Computers (also des Lastmanagers auf dem lokalen PC) wird hervorgehoben und nicht der einzelne Worker. Dadurch wird sichergestellt, dass Lastszenarien allen Workern gleichzeitig zugewiesen werden. Weiter im Fenster Globale Zugriffsspezifikationen Wählen Sie alle von uns erstellten Lastszenarien aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen. Alle ausgewählten Lastszenarien werden dem Fenster hinzugefügt (Abb. 4).
Reis. 4. Zuweisen der erstellten Lastszenarien zum Lastmanager
Danach müssen Sie zur Registerkarte gehen Versuchsaufbau(Abb. 5), wo Sie die Ausführungszeit jedes von uns erstellten Skripts festlegen können. Tun Sie dies in einer Gruppe Laufzeit Legen Sie die Ausführungszeit des Lastszenarios fest. Es reicht aus, die Zeit auf 3 Minuten einzustellen.
Reis. 5. Festlegen der Ausführungszeit des Lastszenarios
Darüber hinaus im Feld Testbeschreibung Sie müssen den Namen des gesamten Tests angeben. Im Prinzip gibt es auf dieser Registerkarte noch viele weitere Einstellungen, die für unsere Aufgaben jedoch nicht benötigt werden.
Nachdem alle notwendigen Einstellungen vorgenommen wurden, empfiehlt es sich, den erstellten Test durch Klicken auf die Schaltfläche mit dem Bild einer Diskette in der Symbolleiste zu speichern. Der Test wird mit der Erweiterung *.icf gespeichert. Anschließend können Sie das erstellte Lastszenario nutzen, indem Sie nicht die Datei IOmeter.exe, sondern die gespeicherte Datei mit der Erweiterung *.icf ausführen.
Jetzt können Sie direkt mit dem Testen beginnen, indem Sie auf den Button mit der Flagge klicken. Sie werden aufgefordert, den Namen der Datei mit den Testergebnissen anzugeben und ihren Speicherort auszuwählen. Die Testergebnisse werden in einer CSV-Datei gespeichert, die dann einfach nach Excel exportiert werden kann und durch Setzen eines Filters in der ersten Spalte die gewünschten Daten mit Testergebnissen ausgewählt werden kann.
Während des Tests können auf der Registerkarte Zwischenergebnisse eingesehen werden Ergebnisanzeige, und Sie können auf der Registerkarte bestimmen, zu welchem Lastszenario sie gehören Zugriffsspezifikationen. Im Fenster Zugewiesene Zugriffsspezifikation Ein laufendes Skript wird in Grün, abgeschlossene Skripte in Rot und noch nicht ausgeführte Skripte in Blau angezeigt.
Deshalb haben wir uns die grundlegenden Techniken für die Arbeit mit dem IOmeter-Dienstprogramm angesehen, die zum Testen einzelner Festplatten oder RAID-Arrays erforderlich sind. Beachten Sie, dass wir nicht über alle Funktionen des IOmeter-Dienstprogramms gesprochen haben, eine Beschreibung aller seiner Funktionen würde jedoch den Rahmen dieses Artikels sprengen.
Erstellen eines RAID-Arrays basierend auf dem GIGABYTE SATA2-Controller
Also beginnen wir mit der Erstellung eines RAID-Arrays basierend auf zwei Festplatten mithilfe des auf der Platine integrierten GIGABYTE SATA2 RAID-Controllers. Natürlich stellt Gigabyte selbst keine Chips her und daher verbirgt sich unter dem GIGABYTE SATA2-Chip ein umetikettierter Chip eines anderen Unternehmens. Wie Sie der Treiber-INF-Datei entnehmen können, handelt es sich um einen Controller der JMicron JMB36x-Serie.
Der Zugriff auf das Controller-Setup-Menü ist beim Systemstart möglich. Dazu müssen Sie die Tastenkombination Strg+G drücken, wenn die entsprechende Aufschrift auf dem Bildschirm erscheint. Natürlich müssen Sie zunächst in den BIOS-Einstellungen den Betriebsmodus der beiden SATA-Ports des GIGABYTE SATA2-Controllers als RAID definieren (andernfalls ist der Zugriff auf das RAID-Array-Konfiguratormenü nicht möglich).
Das Setup-Menü für den GIGABYTE SATA2 RAID-Controller ist recht einfach. Wie bereits erwähnt, verfügt der Controller über einen Dual-Port und ermöglicht die Erstellung von RAID-Arrays der Stufe 0 oder 1. Über das Controller-Einstellungsmenü können Sie ein RAID-Array löschen oder erstellen. Beim Erstellen eines RAID-Arrays können Sie dessen Namen angeben, die Array-Ebene (0 oder 1) auswählen, die Stripe-Größe für RAID 0 festlegen (128, 84, 32, 16, 8 oder 4 KB) und auch die Größe des RAID-Arrays bestimmen Array.
Sobald das Array erstellt ist, sind keine Änderungen mehr daran möglich. Das heißt, Sie können für das erstellte Array beispielsweise seinen Level oder seine Stripe-Größe nicht nachträglich ändern. Dazu müssen Sie zunächst das Array (mit Datenverlust) löschen und anschließend erneut erstellen. Tatsächlich gilt dies nicht nur für den GIGABYTE SATA2-Controller. Die Unfähigkeit, die Parameter der erstellten RAID-Arrays zu ändern, ist ein Merkmal aller Controller, das sich aus dem eigentlichen Prinzip der Implementierung eines RAID-Arrays ergibt.
Sobald ein Array auf Basis des GIGABYTE SATA2-Controllers erstellt wurde, können dessen aktuelle Informationen mit dem GIGABYTE RAID-Configurer-Dienstprogramm angezeigt werden, das automatisch zusammen mit dem Treiber installiert wird.
Erstellen eines RAID-Arrays basierend auf dem Marvell 9128-Controller
Die Konfiguration des Marvell 9128 RAID-Controllers ist nur über die BIOS-Einstellungen des Gigabyte GA-EX58A-UD7-Boards möglich. Generell muss gesagt werden, dass das Menü des Marvell 9128 Controller-Konfigurators etwas grob ist und unerfahrene Benutzer in die Irre führen kann. Auf diese kleineren Mängel werden wir jedoch etwas später eingehen, zunächst aber die Hauptfunktionalität des Marvell 9128-Controllers betrachten.
Obwohl dieser Controller SATA III-Laufwerke unterstützt, ist er auch vollständig mit SATA II-Laufwerken kompatibel.
Mit dem Marvell 9128-Controller können Sie ein RAID-Array der Level 0 und 1 basierend auf zwei Festplatten erstellen. Für ein Array der Ebene 0 können Sie die Stripe-Größe auf 32 oder 64 KB festlegen und außerdem den Namen des Arrays angeben. Darüber hinaus gibt es eine erklärungsbedürftige Option wie Gigabyte Rounding. Trotz des Namens, der dem Namen des Herstellers ähnelt, hat die Gigabyte Rounding-Funktion damit nichts zu tun. Darüber hinaus besteht keine Verbindung zum RAID-Level-0-Array, obwohl es in den Controller-Einstellungen speziell für ein Array dieses Levels definiert werden kann. Tatsächlich ist dies der erste der von uns erwähnten Mängel im Marvell 9128-Controller-Konfigurator. Die Gigabyte-Rundungsfunktion ist nur für RAID-Level 1 definiert. Sie ermöglicht Ihnen die Verwendung zweier Laufwerke (z. B. verschiedener Hersteller oder verschiedener Modelle) mit leicht unterschiedlichen Kapazitäten, um ein RAID-Level-1-Array zu erstellen. Die Gigabyte-Rundungsfunktion legt den Unterschied in den Größen der beiden Festplatten, die zum Erstellen eines RAID-Level-1-Arrays verwendet werden, genau fest. Im Marvell 9128-Controller können Sie mit der Gigabyte-Rundungsfunktion den Unterschied in den Größen der Festplatten auf 1 oder 10 einstellen GB.
Ein weiterer Fehler im Marvell 9128-Controller-Konfigurator besteht darin, dass der Benutzer beim Erstellen eines RAID-Level-1-Arrays die Möglichkeit hat, die Stripe-Größe (32 oder 64 KB) auszuwählen. Allerdings ist das Stripe-Konzept für RAID-Level 1 überhaupt nicht definiert.
Erstellen eines RAID-Arrays basierend auf dem im ICH10R integrierten Controller
Am gebräuchlichsten ist der in die ICH10R Southbridge integrierte RAID-Controller. Wie bereits erwähnt, verfügt dieser RAID-Controller über 6 Ports und unterstützt nicht nur die Erstellung von RAID 0- und RAID 1-Arrays, sondern auch RAID 5 und RAID 10.
Der Zugriff auf das Controller-Setup-Menü ist beim Systemstart möglich, wofür Sie die Tastenkombination Strg + I drücken müssen, wenn die entsprechende Aufschrift auf dem Bildschirm erscheint. Natürlich sollten Sie zunächst in den BIOS-Einstellungen den Betriebsmodus dieses Controllers als RAID festlegen (andernfalls ist der Zugriff auf das RAID-Array-Konfiguratormenü nicht möglich).
Das Setup-Menü des RAID-Controllers ist recht einfach. Über das Controller-Einstellungsmenü können Sie ein RAID-Array löschen oder erstellen. Beim Erstellen eines RAID-Arrays können Sie dessen Namen angeben, die Array-Ebene auswählen (0, 1, 5 oder 10), die Stripe-Größe für RAID 0 festlegen (128, 84, 32, 16, 8 oder 4K) und auch bestimmen die Größe des Arrays.
RAID-Leistungsvergleich
Um RAID-Arrays mit dem IOmeter-Dienstprogramm zu testen, haben wir sequentielle Lese-, sequentielle Schreib-, selektive Lese- und selektive Schreiblastszenarien erstellt. Die Datenblockgrößen in jedem Lastszenario waren wie folgt: 512 Byte, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.
Auf jedem der RAID-Controller haben wir ein RAID 0-Array mit allen zulässigen Stripe-Größen und ein RAID 1-Array erstellt. Um den Leistungsgewinn durch die Verwendung eines RAID-Arrays bewerten zu können, haben wir außerdem eine einzelne Festplatte getestet auf jedem der RAID-Controller.
Schauen wir uns also die Ergebnisse unserer Tests an.
GIGABYTE SATA2-Controller
Schauen wir uns zunächst die Ergebnisse des Tests von RAID-Arrays auf Basis des GIGABYTE SATA2-Controllers an (Abb. 6-13). Im Allgemeinen erwies sich der Controller als im wahrsten Sinne des Wortes mysteriös und seine Leistung war einfach enttäuschend.
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Reis. 6.Geschwindigkeit sequentiell |
Reis. 7.Geschwindigkeitssequentiell |
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Reis. 12.Seriengeschwindigkeit |
Reis. 13.Seriengeschwindigkeit |
Betrachtet man die Geschwindigkeitseigenschaften einer Festplatte (ohne RAID-Array), beträgt die maximale sequentielle Lesegeschwindigkeit 102 MB/s und die maximale sequentielle Schreibgeschwindigkeit 107 MB/s.
Beim Erstellen eines RAID 0-Arrays mit einer Stripe-Größe von 128 KB erhöht sich die maximale sequentielle Lese- und Schreibgeschwindigkeit auf 125 MB/s, was einer Steigerung von etwa 22 % entspricht.
Bei Stripe-Größen von 64, 32 oder 16 KB beträgt die maximale sequentielle Lesegeschwindigkeit 130 MB/s und die maximale sequentielle Schreibgeschwindigkeit 141 MB/s. Das heißt, mit den angegebenen Stripe-Größen erhöht sich die maximale sequentielle Lesegeschwindigkeit um 27 % und die maximale sequentielle Schreibgeschwindigkeit um 31 %.
Tatsächlich reicht dies für ein Level-0-Array nicht aus, und ich würde mir eine höhere maximale Geschwindigkeit sequentieller Vorgänge wünschen.
Bei einer Stripe-Größe von 8 KB bleibt die maximale Geschwindigkeit sequentieller Vorgänge (Lesen und Schreiben) ungefähr gleich wie bei einer Stripe-Größe von 64, 32 oder 16 KB, allerdings gibt es offensichtliche Probleme beim selektiven Lesen. Wenn die Datenblockgröße auf bis zu 128 KB ansteigt, erhöht sich die selektive Lesegeschwindigkeit (wie erwartet) proportional zur Datenblockgröße. Beträgt die Datenblockgröße jedoch mehr als 128 KB, sinkt die selektive Lesegeschwindigkeit auf nahezu Null (auf ca. 0,1 MB/s).
Bei einer Stripe-Größe von 4 KB sinkt nicht nur die selektive Lesegeschwindigkeit, wenn die Blockgröße mehr als 128 KB beträgt, sondern auch die sequentielle Lesegeschwindigkeit, wenn die Blockgröße mehr als 16 KB beträgt.
Durch die Verwendung eines RAID 1-Arrays auf einem GIGABYTE SATA2-Controller ändert sich die sequentielle Lesegeschwindigkeit nicht wesentlich (im Vergleich zu einem einzelnen Laufwerk), aber die maximale sequentielle Schreibgeschwindigkeit wird auf 75 MB/s reduziert. Denken Sie daran, dass bei einem RAID 1-Array die Lesegeschwindigkeit im Vergleich zur Lese- und Schreibgeschwindigkeit einer einzelnen Festplatte steigen und die Schreibgeschwindigkeit nicht sinken sollte.
Basierend auf den Testergebnissen des GIGABYTE SATA2-Controllers kann nur eine Schlussfolgerung gezogen werden. Die Verwendung dieses Controllers zur Erstellung von RAID 0- und RAID 1-Arrays ist nur dann sinnvoll, wenn alle anderen RAID-Controller (Marvell 9128, ICH10R) bereits verwendet werden. Obwohl es ziemlich schwierig ist, sich eine solche Situation vorzustellen.
Marvell 9128-Controller
Der Marvell 9128-Controller zeigte im Vergleich zum GIGABYTE SATA2-Controller deutlich höhere Geschwindigkeitseigenschaften (Abb. 14-17). Tatsächlich treten die Unterschiede auch dann auf, wenn der Controller mit einer Festplatte arbeitet. Wenn für den GIGABYTE SATA2-Controller die maximale sequentielle Lesegeschwindigkeit 102 MB/s beträgt und mit einer Datenblockgröße von 128 KB erreicht wird, beträgt die maximale sequentielle Lesegeschwindigkeit für den Marvell 9128-Controller 107 MB/s und wird mit einer Datenblockgröße erreicht Blockgröße von 16 KB.
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Reis. 18. Sequentielle Geschwindigkeit Wenn wir über das RAID 0-Array auf dem ICH10R-Controller sprechen, hängt die maximale sequentielle Lese- und Schreibgeschwindigkeit nicht von der Stripe-Größe ab und beträgt 212 MB/s. Lediglich die Größe des Datenblocks, bei der die maximale sequentielle Lese- und Schreibgeschwindigkeit erreicht wird, hängt von der Stripe-Größe ab. Wie die Testergebnisse zeigen, ist es für RAID 0 auf Basis des ICH10R-Controllers optimal, einen Stripe mit einer Größe von 64 KB zu verwenden. In diesem Fall wird die maximale sequentielle Lese- und Schreibgeschwindigkeit mit einer Datenblockgröße von nur 16 KB erreicht. Zusammenfassend betonen wir also noch einmal, dass der im ICH10R verbaute RAID-Controller alle anderen integrierten RAID-Controller in der Leistung deutlich übertrifft. Und da er auch über eine größere Funktionalität verfügt, ist es optimal, diesen bestimmten Controller zu verwenden und die Existenz aller anderen einfach zu vergessen (es sei denn, das System verwendet natürlich SATA III-Laufwerke). |
Heute werden wir darüber reden RAID-Arrays. Lassen Sie uns herausfinden, was es ist, warum wir es brauchen, wie es ist und wie wir all diese Pracht in der Praxis nutzen können.
Also, der Reihe nach: was ist RAID-Array oder einfach ÜBERFALL? Diese Abkürzung steht für „Redundant Array of Independent Disks“ oder „Redundant (Backup) Array of Independent Disks“. Einfach gesagt, RAID-Array Hierbei handelt es sich um eine Sammlung physischer Festplatten, die zu einer logischen Festplatte zusammengefasst sind.
Normalerweise passiert es umgekehrt: In der Systemeinheit ist eine physische Festplatte installiert, die wir in mehrere logische aufteilen. Hier ist die Situation umgekehrt: Zuerst werden mehrere Festplatten zu einer zusammengefasst, und dann wird das Betriebssystem als eins wahrgenommen. Diese. Das Betriebssystem geht fest davon aus, dass es physisch nur über eine Festplatte verfügt.
RAID-Arrays Es gibt Hardware und Software.
Hardware RAID-Arrays werden vor dem Laden des Betriebssystems mithilfe spezieller integrierter Dienstprogramme erstellt RAID-Controller- so etwas wie ein BIOS. Als Ergebnis der Erstellung solcher RAID-Array Bereits in der Phase der Betriebssysteminstallation „sieht“ das Distributionskit eine Festplatte.
Software RAID-Arrays erstellt von OS-Tools. Diese. Beim Booten „versteht“ das Betriebssystem, dass es über mehrere physische Festplatten verfügt, und erst nach dem Start des Betriebssystems werden die Festplatten per Software zu Arrays zusammengefasst. Das Betriebssystem selbst befindet sich natürlich nicht darauf RAID-Array, da es vor seiner Erstellung festgelegt wird.
„Warum ist das alles nötig?“ - du fragst? Die Antwort lautet: die Geschwindigkeit beim Lesen/Schreiben von Daten erhöhen und/oder die Fehlertoleranz und Sicherheit erhöhen.
"Auf welche Weise RAID-Array Können die Geschwindigkeit erhöht oder Daten gesichert werden?“ – Um diese Frage zu beantworten, betrachten Sie die wichtigsten Typen RAID-Arrays, wie sie entstehen und was sie als Ergebnis ergeben.
RAID-0. Auch „Stripe“ oder „Tape“ genannt. Durch sequentielles Zusammenführen und Aufsummieren der Volumes werden zwei oder mehr Festplatten zu einer zusammengefasst. Diese. wenn wir zwei 500-GB-Festplatten nehmen und sie erstellen RAID-0, wird das Betriebssystem dies als eine Terabyte-Festplatte wahrnehmen. Gleichzeitig ist die Lese-/Schreibgeschwindigkeit dieses Arrays doppelt so hoch wie die einer Festplatte, da beispielsweise, wenn sich die Datenbank physisch auf diese Weise auf zwei Festplatten befindet, ein Benutzer Daten von einer Festplatte lesen kann , und ein anderer Benutzer kann gleichzeitig auf eine andere Festplatte schreiben. Wenn sich die Datenbank hingegen auf einer Festplatte befindet, führt die Festplatte selbst nacheinander Lese-/Schreibaufgaben verschiedener Benutzer aus. RAID-0 ermöglicht das parallele Lesen/Schreiben. Dies hat zur Folge, dass das Array umso mehr Festplatten enthält RAID-0, desto schneller arbeitet das Array selbst. Die Abhängigkeit ist direkt proportional – die Geschwindigkeit erhöht sich um das N-fache, wobei N die Anzahl der Festplatten im Array ist.
Am Array RAID-0 Es gibt nur einen Nachteil, der alle Vorteile seiner Verwendung überwiegt – das völlige Fehlen von Fehlertoleranz. Wenn eine der physischen Festplatten des Arrays ausfällt, stirbt das gesamte Array. Dazu gibt es einen alten Witz: „Was bedeutet die ‚0‘ im Titel?“ RAID-0? - die Menge an Informationen, die nach dem Tod des Arrays wiederhergestellt wurden!“
RAID-1. Auch „Spiegel“ oder „Spiegel“ genannt. Durch paralleles Zusammenführen werden zwei oder mehr Festplatten zu einer zusammengefasst. Diese. wenn wir zwei 500-GB-Festplatten nehmen und sie erstellen RAID-1, das Betriebssystem erkennt dies als eine 500-GB-Festplatte. In diesem Fall ist die Lese-/Schreibgeschwindigkeit dieses Arrays dieselbe wie die einer Festplatte, da die Informationen gleichzeitig auf beiden Festplatten gelesen/geschrieben werden. RAID-1 sorgt nicht für einen Geschwindigkeitsgewinn, sondern für eine höhere Fehlertoleranz, da sich im Falle des Ausfalls einer der Festplatten immer ein vollständiges Duplikat der Informationen auf der zweiten Festplatte befindet. Es muss beachtet werden, dass Fehlertoleranz nur gegen den Ausfall einer der Array-Festplatten gewährleistet ist. Wenn die Daten absichtlich gelöscht wurden, werden sie gleichzeitig von allen Festplatten des Arrays gelöscht!
RAID-5. Eine sicherere Option für RAID-0. Das Volumen des Arrays wird anhand der Formel berechnet (N - 1) * Festplattengröße RAID-5 Aus drei 500-GB-Festplatten erhalten wir ein Array von 1 Terabyte. Die Essenz des Arrays RAID-5 besteht darin, dass mehrere Festplatten zu RAID-0 zusammengefasst werden und die letzte Festplatte die sogenannte „Prüfsumme“ speichert – Dienstinformationen, die dazu dienen, eine der Array-Festplatten im Falle ihres Ausfalls wiederherzustellen. Array-Schreibgeschwindigkeit RAID-5 etwas niedriger, da Zeit für die Berechnung und das Schreiben der Prüfsumme auf eine separate Festplatte aufgewendet wird, die Lesegeschwindigkeit jedoch die gleiche ist wie bei RAID-0.
Wenn eine der Array-Festplatten RAID-5 stirbt, sinkt die Lese-/Schreibgeschwindigkeit stark, da alle Vorgänge mit zusätzlichen Manipulationen einhergehen. Eigentlich RAID-5 zu RAID-0 wird und die Wiederherstellung nicht rechtzeitig erfolgt RAID-Array Es besteht ein erhebliches Risiko eines vollständigen Datenverlusts.
Mit einem Array RAID-5 Sie können die sogenannte Spare-Disk verwenden, d.h. Ersatzteil. Bei stabilem Betrieb RAID-Array Diese Festplatte ist im Leerlauf und wird nicht verwendet. Im Falle einer kritischen Situation erfolgt jedoch eine Wiederherstellung RAID-Array startet automatisch – Informationen von der beschädigten Festplatte werden mithilfe von Prüfsummen auf einer separaten Festplatte auf der Ersatzfestplatte wiederhergestellt.
RAID-5 wird aus mindestens drei Datenträgern erstellt und schützt vor Einzelfehlern. Bei gleichzeitigem Auftreten verschiedener Fehler auf verschiedenen Datenträgern RAID-5 speichert nicht.
RAID-6- ist eine verbesserte Version von RAID-5. Das Wesentliche ist dasselbe, nur dass für Prüfsummen nicht eine, sondern zwei Festplatten verwendet werden und die Prüfsummen mit unterschiedlichen Algorithmen berechnet werden, was die Fehlertoleranz von allem deutlich erhöht RAID-Array im Allgemeinen. RAID-6 aus mindestens vier Scheiben zusammengesetzt. Die Formel zur Berechnung des Volumens eines Arrays sieht wie folgt aus (N - 2) * Festplattengröße, wobei N die Anzahl der Festplatten im Array und DiskSize die Größe jeder Festplatte ist. Diese. beim Erstellen RAID-6 Aus fünf 500-GB-Festplatten erhalten wir ein Array von 1,5 Terabyte.
Schreibgeschwindigkeit RAID-6 um etwa 10–15 % niedriger als bei RAID-5, was auf den zusätzlichen Zeitaufwand für die Berechnung und das Schreiben von Prüfsummen zurückzuführen ist.
RAID-10- manchmal auch genannt RAID 0+1 oder RAID 1+0. Es handelt sich um eine Symbiose aus RAID-0 und RAID-1. Das Array besteht aus mindestens vier Festplatten: auf dem ersten Kanal RAID-0, auf dem zweiten Kanal RAID-0 zur Erhöhung der Lese-/Schreibgeschwindigkeit und dazwischen in einem RAID-1-Spiegel zur Erhöhung der Fehlertoleranz. Auf diese Weise, RAID-10 vereint die Vorteile der ersten beiden Optionen – schnell und fehlertolerant.
RAID-50- Ebenso ist RAID-10 eine Symbiose aus RAID-0 und RAID-5. Tatsächlich ist RAID-5 aufgebaut, nur dass seine Bestandteile keine unabhängigen Festplatten, sondern RAID-0-Arrays sind. Auf diese Weise, RAID-50 Bietet eine sehr gute Lese-/Schreibgeschwindigkeit und verfügt über die Stabilität und Zuverlässigkeit von RAID-5.
RAID-60- die gleiche Idee: Wir haben tatsächlich RAID-6, zusammengesetzt aus mehreren RAID-0-Arrays.
Es gibt auch andere kombinierte Arrays RAID 5+1 Und RAID 6+1- Sie sehen aus wie RAID-50 Und RAID-60 Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Grundelemente des Arrays keine RAID-0-Bänder, sondern RAID-1-Spiegel sind.
Wie versteht man kombinierte RAID-Arrays: RAID-10, RAID-50, RAID-60 und Optionen RAID X+1 sind direkte Nachkommen der grundlegenden Array-Typen RAID-0, RAID-1, RAID-5 Und RAID-6 und dienen lediglich dazu, entweder die Lese-/Schreibgeschwindigkeit oder die Fehlertoleranz zu erhöhen, während sie gleichzeitig die Funktionalität grundlegender, übergeordneter Typen enthalten RAID-Arrays.
Wenn wir zum Üben übergehen und über die Verwendung bestimmter Dinge sprechen RAID-Arrays Im Leben ist die Logik ganz einfach:
RAID-0 Wir verwenden es überhaupt nicht in seiner reinen Form;
RAID-1 Wir verwenden es dort, wo die Lese-/Schreibgeschwindigkeit nicht besonders wichtig ist, aber Fehlertoleranz wichtig ist – zum Beispiel auf RAID-1 Es ist gut, Betriebssysteme zu installieren. In diesem Fall greift niemand außer dem Betriebssystem auf die Festplatten zu, die Geschwindigkeit der Festplatten selbst reicht für den Betrieb völlig aus, Fehlertoleranz ist gewährleistet;
RAID-5 Wir installieren es dort, wo Geschwindigkeit und Fehlertoleranz erforderlich sind, aber das Geld nicht ausreicht, um weitere Festplatten zu kaufen, oder Arrays im Schadensfall wiederhergestellt werden müssen, ohne die Arbeit zu unterbrechen – hier helfen uns Ersatzlaufwerke. Gemeinsame Anwendung RAID-5- Datenspeicher;
RAID-6 Wird dort eingesetzt, wo es einfach beängstigend ist oder die reale Gefahr besteht, dass mehrere Festplatten im Array gleichzeitig kaputt gehen. In der Praxis kommt es recht selten vor, vor allem bei paranoiden Menschen;
RAID-10- dort eingesetzt, wo schnelles und zuverlässiges Arbeiten erforderlich ist. Auch die Hauptanwendungsrichtung RAID-10 sind Dateiserver und Datenbankserver.
Wenn wir es noch weiter vereinfachen, kommen wir zu dem Schluss, dass es völlig ausreicht, wenn keine große und umfangreiche Arbeit mit Dateien erfolgt RAID-1- Betriebssystem, AD, TS, Mail, Proxy usw. Wo ernsthafte Arbeit mit Dateien erforderlich ist: RAID-5 oder RAID-10.
Die ideale Lösung für einen Datenbankserver ist eine Maschine mit sechs physischen Festplatten, von denen zwei zu einem Spiegel zusammengefasst sind RAID-1 und das Betriebssystem wird darauf installiert, und die restlichen vier werden zusammengefasst RAID-10 für eine schnelle und zuverlässige Datenverarbeitung.
Wenn Sie sich nach dem Lesen aller oben genannten Punkte dazu entschließen, es auf Ihren Servern zu installieren RAID-Arrays, wissen aber nicht, wie es geht und wo Sie anfangen sollen – kontaktieren Sie uns! - Wir helfen Ihnen bei der Auswahl der erforderlichen Ausrüstung und führen Installationsarbeiten für die Implementierung durch RAID-Arrays.
Viele Benutzer haben vom Konzept der RAID-Festplatten-Arrays gehört, aber in der Praxis können sich nur wenige Menschen vorstellen, was es ist. Aber wie sich herausstellt, gibt es hier nichts Kompliziertes. Schauen wir uns die Essenz dieses Begriffs, wie man so sagt, an den Fingern an, basierend auf der Erklärung von Informationen für den Durchschnittsmenschen.
Was sind RAID-Festplatten-Arrays?
Schauen wir uns zunächst die allgemeine Interpretation an, die Online-Publikationen bieten. Disk-Arrays sind komplette Informationsspeichersysteme, die aus einer Kombination von zwei oder mehr Festplatten bestehen und entweder dazu dienen, den Zugriff auf gespeicherte Informationen zu beschleunigen oder diese zu duplizieren, beispielsweise beim Speichern von Sicherungskopien.
In dieser Kombination unterliegt die Anzahl der Festplatten hinsichtlich des Einbaus theoretisch keinen Einschränkungen. Es hängt alles nur davon ab, wie viele Verbindungen das Motherboard unterstützt. Warum werden eigentlich RAID-Festplatten-Arrays verwendet? Hierbei ist zu beachten, dass diese in Richtung der Technologieentwicklung (relativ zu Festplatten) längst an einem Punkt eingefroren sind (Spindeldrehzahl 7200 U/min, Cachegröße etc.). Eine Ausnahme bilden hier lediglich SSD-Modelle, die jedoch überwiegend nur die Lautstärke erhöhen. Gleichzeitig sind Fortschritte bei der Produktion von Prozessoren oder RAM-Strips stärker spürbar. Durch den Einsatz von RAID-Arrays erhöht sich somit der Leistungsgewinn beim Zugriff auf Festplatten.
RAID-Festplatten-Arrays: Typen, Zweck
Die Arrays selbst können entsprechend der verwendeten Nummerierung (0, 1, 2 usw.) bedingt unterteilt werden. Jede dieser Zahlen entspricht der Leistung einer der deklarierten Funktionen.
Die wichtigsten in dieser Klassifizierung sind Disk-Arrays mit den Nummern 0 und 1 (später wird klar, warum), da ihnen die Hauptaufgaben zugewiesen sind.
Wenn Sie Arrays mit mehreren angeschlossenen Festplatten erstellen, sollten Sie zunächst die BIOS-Einstellungen verwenden, in denen der Abschnitt SATA-Konfiguration auf RAID eingestellt ist. Es ist wichtig zu beachten, dass die angeschlossenen Laufwerke absolut identische Parameter hinsichtlich Volumen, Schnittstelle, Verbindung, Cache usw. haben müssen.
RAID 0 (Stripping)
Zero-Disk-Arrays sind im Wesentlichen darauf ausgelegt, den Zugriff auf gespeicherte Informationen (Schreiben oder Lesen) zu beschleunigen. In der Regel können sie über zwei bis vier Festplatten im Verbund verfügen.
Das Hauptproblem hierbei besteht jedoch darin, dass beim Löschen von Informationen auf einer der Festplatten diese auch auf den anderen Datenträgern verschwinden. Informationen werden in Form von Blöcken abwechselnd auf jede Festplatte geschrieben, und die Leistungssteigerung ist direkt proportional zur Anzahl der Festplatten (d. h. vier Festplatten sind doppelt so schnell wie zwei). Der Informationsverlust ist aber nur darauf zurückzuführen, dass sich die Blöcke auf verschiedenen Datenträgern befinden können, obwohl der Benutzer im selben „Explorer“ die Dateien in einer normalen Darstellung sieht.
RAID 1
Disk-Arrays mit einer einzigen Bezeichnung gehören zur Kategorie „Mirroring“ und werden zum Speichern von Daten durch Duplizieren verwendet.
Grob gesagt verliert der Benutzer in diesem Zustand etwas an Produktivität, aber er kann sicher sein, dass Daten, die von einer Partition verschwinden, auf einer anderen gespeichert werden.
RAID 2 und höher
Arrays mit der Nummer 2 und höher haben einen doppelten Zweck. Einerseits dienen sie der Informationserfassung, andererseits dienen sie der Korrektur von Fehlern.
Mit anderen Worten: Disk-Arrays dieser Art vereinen die Fähigkeiten von RAID 0 und RAID 1, erfreuen sich jedoch bei Informatikern nicht besonders großer Beliebtheit, obwohl ihre Funktionsweise auf der Nutzung basiert
Was lässt sich in der Praxis besser anwenden?
Wenn Sie ressourcenintensive Programme auf Ihrem Computer verwenden möchten, beispielsweise moderne Spiele, ist es natürlich besser, RAID 0-Arrays zu verwenden. Wenn Sie mit wichtigen Informationen arbeiten, die auf irgendeine Weise gespeichert werden müssen, müssen Sie dies tun Wenden Sie sich an RAID 1-Arrays, da die Verbindungen mit Nummern ab zwei nie populär wurden. Ihre Verwendung wird ausschließlich vom Wunsch des Benutzers bestimmt. Der Einsatz von Null-Arrays ist übrigens auch praktisch, wenn der Nutzer häufig Multimediadateien auf den Computer herunterlädt, etwa Filme oder Musik mit hoher Bitrate im MP3-Format oder im FLAC-Standard.
Im Übrigen müssen Sie sich auf Ihre eigenen Vorlieben und Bedürfnisse verlassen. Die Verwendung dieses oder jenes Arrays hängt davon ab. Und natürlich ist es bei der Installation eines Bundles besser, SSD-Laufwerken den Vorzug zu geben, da diese im Vergleich zu herkömmlichen Festplatten bereits über höhere Schreib- und Lesegeschwindigkeiten verfügen. Sie müssen jedoch in ihren Eigenschaften und Parametern absolut identisch sein, sonst funktioniert die verbundene Kombination einfach nicht. Und genau das ist eine der wichtigsten Voraussetzungen. Sie müssen also auf diesen Aspekt achten.
Grüße an Blog-Leser!
Heute wird es einen weiteren Artikel zu einem Computerthema geben, der einem Konzept wie gewidmet ist Raid-Festplatten-Array— Ich bin mir sicher, dass dieses Konzept für viele absolut nichts bedeuten wird, und diejenigen, die schon irgendwo davon gehört haben, haben keine Ahnung, was es ist. Lass es uns gemeinsam herausfinden!
Ohne auf Details der Terminologie einzugehen, ist ein Raid-Array eine Art Komplex, der aus mehreren Festplatten besteht und es Ihnen ermöglicht, Funktionen kompetenter zwischen ihnen zu verteilen. Wie platzieren wir normalerweise Festplatten in einem Computer? Wir schließen eine Festplatte an SATA an, dann eine andere, dann eine dritte. Und die Festplatten D, E, F usw. erscheinen in unserem Betriebssystem. Wir können einige Dateien darauf ablegen oder Windows installieren, aber im Wesentlichen handelt es sich dabei um separate Festplatten. Wenn wir eine davon herausnehmen, werden wir überhaupt nichts bemerken (wenn das Betriebssystem nicht darauf installiert war), außer dass wir es nicht haben werden Zugriff auf die auf ihnen gespeicherten Dateien. Aber es gibt noch eine andere Möglichkeit: Diese Festplatten zu einem System zusammenzufassen und ihnen einen bestimmten Algorithmus für die Zusammenarbeit zu geben, wodurch die Zuverlässigkeit der Informationsspeicherung oder die Geschwindigkeit ihres Betriebs erheblich erhöht wird.
Doch bevor wir dieses System erstellen können, müssen wir wissen, ob das Motherboard Raid-Disk-Arrays unterstützt. Viele moderne Mainboards verfügen bereits über einen integrierten Raid-Controller, der die Kombination von Festplatten ermöglicht. Unterstützte Array-Schaltkreise finden Sie in den Beschreibungen zum Motherboard. Nehmen wir zum Beispiel das erste ASRock P45R2000-WiFi-Board, das mir im Yandex Market aufgefallen ist.
Hier wird im Abschnitt „Sata Disk Controller“ eine Beschreibung der unterstützten Raid-Arrays angezeigt.
In diesem Beispiel sehen wir, dass der Sata-Controller die Erstellung von Raid-Arrays unterstützt: 0, 1, 5, 10. Was bedeuten diese Zahlen? Dies ist eine Bezeichnung für verschiedene Arten von Arrays, in denen Festplatten nach unterschiedlichen Schemata miteinander interagieren, die, wie ich bereits sagte, entweder ihren Betrieb beschleunigen oder die Zuverlässigkeit gegen Datenverlust erhöhen sollen.
Wenn das Computer-Motherboard Raid nicht unterstützt, können Sie einen separaten Raid-Controller in Form einer PCI-Karte erwerben, die in den PCI-Steckplatz des Motherboards eingesetzt wird und ihm die Möglichkeit gibt, Festplatten-Arrays zu erstellen. Damit der Controller nach der Installation funktioniert, müssen Sie außerdem den Raid-Treiber installieren, der entweder bei diesem Modell auf der Festplatte enthalten ist oder einfach aus dem Internet heruntergeladen werden kann. Sparen Sie bei diesem Gerät am besten nicht und kaufen Sie es bei einem namhaften Hersteller, zum Beispiel Asus, und mit Intel-Chipsätzen.
Ich vermute, dass Sie immer noch keine genaue Vorstellung davon haben, wovon wir sprechen. Schauen wir uns also die beliebtesten Arten von Raid-Arrays genauer an, um alles klarer zu machen.
RAID 1-Array
Raid 1-Array ist eine der gebräuchlichsten und preisgünstigsten Optionen, die 2 Festplatten verwendet. Dieses Array soll maximalen Schutz für Benutzerdaten bieten, da alle Dateien gleichzeitig auf zwei Festplatten kopiert werden. Um es zu erstellen, nehmen wir zwei gleich große Festplatten, beispielsweise jeweils 500 GB, und nehmen im BIOS die entsprechenden Einstellungen vor, um das Array zu erstellen. Danach sieht Ihr System eine Festplatte, die nicht 1 TB, sondern 500 GB misst, obwohl physikalisch zwei Festplatten funktionieren – die Berechnungsformel finden Sie unten. Und alle Dateien werden gleichzeitig auf zwei Festplatten geschrieben, das heißt, die zweite ist eine vollständige Sicherungskopie der ersten. Wie Sie wissen, gehen bei einem Ausfall einer der Festplatten keine Ihrer Daten verloren, da Sie über eine zweite Kopie dieser Festplatte verfügen.
Außerdem wird der Fehler vom Betriebssystem nicht bemerkt, das weiterhin mit der zweiten Festplatte arbeitet – nur ein spezielles Programm, das die Funktion des Arrays überwacht, benachrichtigt Sie über das Problem. Sie müssen nur die fehlerhafte Festplatte entfernen und dieselbe anschließen, nur eine funktionierende – das System kopiert automatisch alle Daten von der verbleibenden funktionierenden Festplatte auf diese und arbeitet weiter.
Das Festplattenvolumen, das das System sieht, wird hier anhand der Formel berechnet:
V = 1 x Vmin, wobei V die Gesamtkapazität und Vmin die Speicherkapazität der kleinsten Festplatte ist.
RAID 0-Array
Ein weiteres beliebtes Schema, das nicht die Zuverlässigkeit der Speicherung, sondern im Gegenteil die Betriebsgeschwindigkeit erhöhen soll. Es besteht ebenfalls aus zwei Festplatten, aber in diesem Fall sieht das Betriebssystem bereits das volle Gesamtvolumen der beiden Festplatten, d. h. Wenn Sie 500-GB-Festplatten in Raid 0 kombinieren, sieht das System eine 1-TB-Festplatte. Die Lese- und Schreibgeschwindigkeit erhöht sich dadurch, dass Dateiblöcke abwechselnd auf zwei Festplatten geschrieben werden – gleichzeitig ist die Fehlertoleranz dieses Systems jedoch minimal – bei Ausfall einer der Festplatten werden fast alle Dateien beschädigt und Sie verlieren einen Teil der Daten – diejenigen, die auf die defekte Festplatte geschrieben wurden. Danach müssen Sie die Informationen im Servicecenter wiederherstellen.
Die Formel zur Berechnung des gesamten für Windows sichtbaren Speicherplatzes lautet:
Wenn Sie sich vor dem Lesen dieses Artikels keine großen Sorgen um die Fehlertoleranz Ihres Systems gemacht haben, aber die Betriebsgeschwindigkeit erhöhen möchten, können Sie eine zusätzliche Festplatte kaufen und diesen Typ gerne verwenden. Im Großen und Ganzen speichert die überwiegende Mehrheit der Benutzer zu Hause keine überaus wichtigen Informationen und einige wichtige Dateien können auf eine separate externe Festplatte kopiert werden.
Array-Raid 10 (0+1)
Wie der Name schon sagt, kombiniert dieser Array-Typ die Eigenschaften der beiden vorherigen – es ist wie zwei Raid 0-Arrays, die zu Raid 1 zusammengefasst werden. Es werden vier Festplatten verwendet, auf zwei davon werden die Informationen wie bisher blockweise nacheinander geschrieben Dies ist in Raid 0 der Fall, und für die anderen beiden werden vollständige Kopien der ersten beiden erstellt. Das System ist sehr zuverlässig und gleichzeitig recht schnell, aber sehr aufwändig in der Organisation. Zum Erstellen benötigen Sie 4 Festplatten und das System erkennt das Gesamtvolumen anhand der Formel:
Das heißt, wenn wir 4 Festplatten mit 500 GB nehmen, sieht das System 1 Festplatte mit einer Größe von 1 TB.
Dieser und der nächste Typ werden am häufigsten in Organisationen auf Servercomputern verwendet, wo sowohl eine hohe Betriebsgeschwindigkeit als auch maximale Sicherheit gegen Informationsverlust im Falle unvorhergesehener Umstände gewährleistet sein müssen.
RAID 5-Array
Das Raid 5-Array ist die optimale Kombination aus Preis, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. In diesem Array können mindestens 3 Festplatten verwendet werden; das Volumen wird anhand einer komplexeren Formel berechnet:
V = N x Vmin – 1 x Vmin, wobei N die Anzahl der Festplatten ist.
Nehmen wir also an, wir haben 3 Festplatten mit jeweils 500 GB. Das für das Betriebssystem sichtbare Volumen beträgt 1 TB.
Das Funktionsschema des Arrays ist wie folgt: Blöcke geteilter Dateien werden auf die ersten beiden Festplatten (oder drei, abhängig von ihrer Anzahl) geschrieben, und die Prüfsumme der ersten zwei (oder drei) wird auf die dritte (oder vierte) geschrieben. Sollte also eine der Festplatten ausfallen, kann deren Inhalt mithilfe der auf der letzten Festplatte verfügbaren Prüfsumme problemlos wiederhergestellt werden. Die Leistung eines solchen Arrays ist geringer als die von Raid 0, ist aber genauso zuverlässig wie Raid 1 oder Raid 10 und gleichzeitig günstiger als letzteres, weil Auf der vierten Festplatte können Sie sparen.
Das folgende Diagramm zeigt ein Raid 5-Layout mit vier Festplatten.
Es gibt auch andere Modi – Raid 2,3, 4, 6, 30 usw., aber sie sind größtenteils von den oben aufgeführten abgeleitet.
Wie installiere ich ein Raid-Disk-Array unter Windows?
Ich hoffe, Sie verstehen die Theorie. Schauen wir uns nun die Praxis an – das Einsetzen eines PCI-Raid-Controllers in den PCI-Raid-Steckplatz und die Installation von Treibern wird meiner Meinung nach für erfahrene PC-Benutzer nicht schwierig sein.
Wie können wir nun im Windows Raid-Betriebssystem ein Array angeschlossener Festplatten erstellen?
Am besten ist es natürlich, dies zu tun, wenn Sie gerade saubere Festplatten ohne installiertes Betriebssystem gekauft und angeschlossen haben. Zuerst starten wir den Computer neu und gehen in die BIOS-Einstellungen – hier müssen wir die SATA-Controller finden, an die unsere Festplatten angeschlossen sind, und diese in den RAID-Modus versetzen.
Speichern Sie anschließend die Einstellungen und starten Sie den PC neu. Auf einem schwarzen Bildschirm erscheint die Information, dass Sie den Raid-Modus aktiviert haben und über den Schlüssel, mit dem Sie auf seine Einstellungen zugreifen können. Im folgenden Beispiel werden Sie aufgefordert, die „TAB“-Taste zu drücken.
Je nach Raid-Controller-Modell kann es unterschiedlich sein. Beispiel: „STRG+F“
Wir gehen in das Konfigurationsdienstprogramm und klicken im Menü auf etwas wie „Array erstellen“ oder „Raid erstellen“ – die Bezeichnungen können unterschiedlich sein. Wenn der Controller mehrere Raid-Typen unterstützt, werden Sie außerdem aufgefordert, auszuwählen, welchen Sie erstellen möchten. In meinem Beispiel ist nur Raid 0 verfügbar.
Danach kehren wir zum BIOS zurück und sehen in der Einstellung der Startreihenfolge nicht mehrere separate Festplatten, sondern eine in Form eines Arrays.
Das ist alles – RAID ist konfiguriert und jetzt behandelt der Computer Ihre Festplatten als eine. So wird beispielsweise Raid bei der Installation von Windows sichtbar.
Ich denke, Sie haben die Vorteile von Raid bereits verstanden. Abschließend werde ich eine vergleichende Tabelle mit Messungen der Schreib- und Lesegeschwindigkeiten von Festplatten einzeln oder im Rahmen der Raid-Modi geben – das Ergebnis ist, wie man sagt, offensichtlich.
Grüße an alle, liebe Leser der Blogseite. Ich denke, viele von Ihnen sind im Internet mindestens einmal auf einen so interessanten Ausdruck gestoßen – „RAID-Array“. Was es bedeutet und warum der durchschnittliche Benutzer es benötigen könnte, darüber werden wir heute sprechen. Es ist eine bekannte Tatsache, dass es die langsamste Komponente in einem PC ist und dem Prozessor unterlegen ist.
Um die „angeborene“ Langsamkeit dort zu kompensieren, wo sie völlig fehl am Platz ist (wir sprechen hier hauptsächlich von Servern und Hochleistungs-PCs), haben sie sich den Einsatz eines sogenannten RAID-Disk-Arrays ausgedacht – einer Art „Bündel“. mehrerer identischer Festplatten im Parallelbetrieb. Mit dieser Lösung können Sie die Betriebsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Zuverlässigkeit erheblich steigern.
Erstens ermöglicht Ihnen ein RAID-Array eine hohe Fehlertoleranz für die Festplatten (HDD) Ihres Computers, indem mehrere Festplatten zu einem logischen Element zusammengefasst werden. Dementsprechend benötigen Sie zur Implementierung dieser Technologie mindestens zwei Festplatten. Darüber hinaus ist RAID einfach praktisch, da alle Informationen, die zuvor auf Sicherungsquellen (externe Festplatten) kopiert werden mussten, jetzt „wie sie sind“ belassen werden können, da das Risiko eines vollständigen Verlusts minimal ist und gegen Null tendiert nicht immer, dazu etwas weiter unten.
RAID lässt sich in etwa so übersetzen: ein geschützter Satz kostengünstiger Festplatten. Der Name stammt aus der Zeit, als große Festplatten sehr teuer waren und es billiger war, eine gemeinsame Anordnung kleinerer Festplatten zusammenzustellen. Das Wesentliche hat sich seitdem im Allgemeinen nicht geändert, ebenso wie der Name, nur dass Sie jetzt aus mehreren großen Festplatten einen riesigen Speicher erstellen oder ihn so gestalten können, dass eine Festplatte eine andere dupliziert. Sie können auch beide Funktionen kombinieren und so die Vorteile der einen und der anderen nutzen.
Alle diese Arrays haben ihre eigenen Nummern, wahrscheinlich haben Sie schon einmal davon gehört – Raid 0, 1...10, also Arrays unterschiedlicher Ebenen.
Arten von RAID
Geschwindigkeitsüberfall 0
Raid 0 hat nichts mit Zuverlässigkeit zu tun, da es nur die Geschwindigkeit erhöht. Sie benötigen mindestens 2 Festplatten. In diesem Fall werden die Daten „ausgeschnitten“ und auf beide Festplatten gleichzeitig geschrieben. Das heißt, Sie haben Zugriff auf die volle Kapazität dieser Festplatten, was theoretisch bedeutet, dass Sie eine doppelt so hohe Lese-/Schreibgeschwindigkeit erhalten.
Aber stellen wir uns vor, dass eine dieser Festplatten kaputt geht – in diesem Fall ist der Verlust ALLER Ihrer Daten unvermeidlich. Das heißt, Sie müssen dennoch regelmäßig Backups erstellen, um die Informationen später wiederherstellen zu können. Typischerweise werden hier 2 bis 4 Festplatten verwendet.
Raid 1 oder „Spiegel“
Die Zuverlässigkeit wird hier nicht beeinträchtigt. Sie erhalten den Speicherplatz und die Leistung nur einer Festplatte, aber doppelt so zuverlässig. Eine Festplatte geht kaputt – die Informationen bleiben auf der anderen gespeichert.
Ein Array der RAID 1-Stufe hat keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit, sondern auf die Lautstärke – hier steht Ihnen nur die Hälfte des gesamten Speicherplatzes zur Verfügung, davon können es bei RAID 1 übrigens 2, 4 usw. sein. das heißt, eine gerade Zahl. Im Allgemeinen ist die Zuverlässigkeit das Hauptmerkmal eines First-Level-Raids.
Überfall 10
Kombiniert das Beste der vorherigen Typen. Ich schlage vor, mir am Beispiel von vier Festplatten anzusehen, wie das funktioniert. Die Informationen werden also parallel auf zwei Festplatten geschrieben und diese Daten werden auf zwei anderen Festplatten dupliziert.
Das Ergebnis ist eine Steigerung der Zugriffsgeschwindigkeit um das Zweifache, aber auch der Kapazität von nur zwei der vier Festplatten des Arrays. Wenn jedoch zwei Festplatten ausfallen, kommt es zu keinem Datenverlust.
Überfall 5
Dieser Array-Typ ist in seinem Zweck RAID 1 sehr ähnlich, nur dass Sie jetzt mindestens 3 Festplatten benötigen, von denen eine die für die Wiederherstellung erforderlichen Informationen speichert. Wenn ein solches Array beispielsweise 6 Festplatten enthält, werden nur 5 davon zum Aufzeichnen von Informationen verwendet.
Dadurch, dass Daten gleichzeitig auf mehrere Festplatten geschrieben werden, ist die Lesegeschwindigkeit hoch, was ideal ist, um dort große Datenmengen zu speichern. Aber ohne einen teuren Raid-Controller wird die Geschwindigkeit nicht sehr hoch sein. Gott bewahre, dass eine der Festplatten kaputt geht – die Wiederherstellung der Informationen wird viel Zeit in Anspruch nehmen.
Überfall 6
Dieses Array kann den Ausfall von zwei Festplatten gleichzeitig überstehen. Das bedeutet, dass Sie zum Erstellen eines solchen Arrays mindestens vier Festplatten benötigen, obwohl die Schreibgeschwindigkeit sogar noch geringer ist als die von RAID 5.
Bitte beachten Sie, dass ohne einen leistungsstarken Raid-Controller ein solches Array (6) wahrscheinlich nicht zusammengestellt werden kann. Wenn Sie nur 4 Festplatten haben, ist es besser, RAID 1 aufzubauen.
So erstellen und konfigurieren Sie ein RAID-Array
RAID-Controller
Ein RAID-Array kann erstellt werden, indem mehrere Festplatten an ein Computer-Motherboard angeschlossen werden, das diese Technologie unterstützt. Das bedeutet, dass ein solches Mainboard über einen integrierten Controller verfügt, der meist im verbaut ist. Der Controller kann aber auch extern sein, der über einen PCI- oder PCI-E-Anschluss angeschlossen wird. Jeder Controller verfügt in der Regel über eine eigene Konfigurationssoftware.
Der Raid kann sowohl auf Hardware- als auch auf Softwareebene organisiert werden; letztere Option ist bei Heim-PCs am häufigsten. Benutzer mögen den im Motherboard integrierten Controller aufgrund seiner geringen Zuverlässigkeit nicht. Darüber hinaus ist die Datenwiederherstellung sehr problematisch, wenn das Motherboard beschädigt ist. Auf Softwareebene spielt der Controller die Rolle. Sollte etwas passieren, können Sie Ihr Raid-Array problemlos auf einen anderen PC übertragen.
Hardware
Wie erstellt man ein RAID-Array? Dazu benötigen Sie:
- Holen Sie es sich irgendwo mit RAID-Unterstützung (im Falle von Hardware-RAID);
- Kaufen Sie mindestens zwei identische Festplatten. Es ist besser, dass sie nicht nur in den Eigenschaften identisch sind, sondern auch vom gleichen Hersteller und Modell und mit der Matte verbunden sind. Board mit einem.
- Übertragen Sie alle Daten von Ihren Festplatten auf andere Medien, andernfalls werden sie während des Raid-Erstellungsprozesses zerstört.
- Als nächstes müssen Sie die RAID-Unterstützung im BIOS aktivieren, aber ich kann Ihnen nicht sagen, wie das bei Ihrem Computer geht, da jedes BIOS anders ist. Normalerweise heißt dieser Parameter etwa so: „SATA-Konfiguration oder SATA als RAID konfigurieren“.
- Anschließend starten Sie Ihren PC neu und eine Tabelle mit detaillierteren Raid-Einstellungen sollte erscheinen. Möglicherweise müssen Sie während des POST-Vorgangs die Tastenkombination „Strg+I“ drücken, damit diese Tabelle angezeigt wird. Wenn Sie über einen externen Controller verfügen, müssen Sie höchstwahrscheinlich „F2“ drücken. Klicken Sie in der Tabelle selbst auf „Massive erstellen“ und wählen Sie die gewünschte Array-Ebene aus.
Nachdem Sie im BIOS ein RAID-Array erstellt haben, müssen Sie in OS –10 zur „Datenträgerverwaltung“ gehen und den nicht zugewiesenen Bereich formatieren – das ist unser Array.
Programm
Um ein Software-RAID zu erstellen, müssen Sie nichts im BIOS aktivieren oder deaktivieren. Tatsächlich benötigen Sie nicht einmal Raid-Unterstützung auf Ihrem Motherboard. Wie oben erwähnt, wird die Technologie mithilfe des zentralen Prozessors des PCs und von Windows selbst implementiert. Ja, Sie müssen nicht einmal Software von Drittanbietern installieren. Auf diese Weise können Sie zwar nur ein RAID des ersten Typs erstellen, bei dem es sich um einen „Spiegel“ handelt.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf „Mein Computer“ – „Verwalten“ – „Datenträgerverwaltung“. Klicken Sie dann auf eine der für den Raid vorgesehenen Festplatten (Datenträger1 oder Datenträger2) und wählen Sie „Spiegelungsvolume erstellen“. Wählen Sie im nächsten Fenster eine Festplatte aus, die als Spiegel einer anderen Festplatte dienen soll, weisen Sie dann einen Buchstaben zu und formatieren Sie die endgültige Partition.
In diesem Dienstprogramm werden gespiegelte Volumes in einer Farbe (rot) hervorgehoben und mit einem Buchstaben gekennzeichnet. In diesem Fall werden die Dateien auf beide Volumes kopiert, einmal auf ein Volume und dieselbe Datei auf das zweite Volume. Es ist bemerkenswert, dass unser Array im Fenster „Mein Computer“ als ein Abschnitt angezeigt wird, der zweite Abschnitt ist ausgeblendet, um nicht zu stören, da sich dort dieselben doppelten Dateien befinden.
Fällt eine Festplatte aus, erscheint der Fehler „Failed Redundancy“, während auf der zweiten Partition alles intakt bleibt.
Fassen wir zusammen
RAID 5 wird für einen begrenzten Aufgabenbereich benötigt, wenn eine viel größere Anzahl von Festplatten (als 4 Festplatten) zu riesigen Arrays zusammengefasst werden. Für die meisten Benutzer ist Raid 1 die beste Option. Sind beispielsweise vier Festplatten mit einer Kapazität von jeweils 3 Terabyte vorhanden, stehen im RAID 1 in diesem Fall 6 Terabyte Kapazität zur Verfügung. RAID 5 stellt in diesem Fall zwar mehr Platz zur Verfügung, allerdings sinkt die Zugriffsgeschwindigkeit deutlich. RAID 6 bietet die gleichen 6 Terabyte, aber eine noch geringere Zugriffsgeschwindigkeit und erfordert außerdem einen teuren Controller.
Fügen wir weitere RAID-Festplatten hinzu und Sie werden sehen, wie sich alles ändert. Nehmen wir zum Beispiel acht Festplatten mit der gleichen Kapazität (3 Terabyte). Bei RAID 1 stehen nur 12 Terabyte Speicherplatz für die Aufzeichnung zur Verfügung, die Hälfte des Speicherplatzes wird geschlossen! RAID 5 bietet in diesem Beispiel 21 Terabyte Festplattenspeicher und es ist möglich, Daten von jeder beschädigten Festplatte abzurufen. RAID 6 ergibt 18 Terabyte und Daten können von zwei beliebigen Festplatten abgerufen werden.
Im Allgemeinen ist RAID keine billige Sache, aber ich persönlich hätte gerne ein RAID der ersten Stufe von 3-Terabyte-Festplatten zur Verfügung. Es gibt noch ausgefeiltere Methoden wie RAID 6 0 oder „Raid from Raid Arrays“, aber das macht bei einer großen Anzahl von Festplatten, mindestens 8, 16 oder 30, Sinn – da müssen Sie zustimmen, das geht weit über den Rahmen hinaus Der normale „Haushalt“-Gebrauch und die Nachfrage liegen hauptsächlich in Servern.
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