Matrice RAID: tipuri și proces de creare. Totul despre matricele RAID de hard disk (HDD) Configurarea raid 0 în BIOS

Articolul prezintă structura generală și organizarea funcționării sistemelor RAID. Partea teoretică necesară este revizuită pe scurt, după care sunt prezentate aspectele practice. Oricine nu știe ce este un hard disk poate citi articolul pentru că... pentru a crea o matrice Raid veți avea nevoie de câteva hard disk-uri.

Valoarea informației ca atare crește doar în timp, în timp ce costul metodelor care determină stocare sigură cade regulat. De exemplu, plăcile de bază echipate cu capacitatea de crearea unui RAID matrice, acum aproximativ zece ani erau foarte scumpe, dar astăzi aproape toate plăcile de bază se bazează pe chipset-ul iP55 (care este doar un set pre-top logica sistemului) sunt echipate cu suport pentru chipset-uri pentru sisteme RAID.

Apropo, matricele RAID, datorită raportului lor excelent preț-calitate, sunt astăzi una dintre cele mai populare modalități de organizare fiabilă a datelor. Dacă traducem abrevierea RAID din engleză, atunci aceasta este o matrice redundantă constând din discuri independente. Datorită toleranței scăzute la erori a unui hard disk separat, a fost dezvoltat un concept care permite ca hard disk-urile să fie combinate într-o singură matrice. Gestionarea acestei matrice a fost încredințată unui controler separat (astăzi acesta ar putea fi un microcircuit de pe placa în sine sau instrumente software care utilizează resurse CPU). Sistemele RAID sunt axate inițial pe toleranța la erori (cu excepția RAID nivel 0), așa că teoretic, dacă una dintre matricele HDD eșuează, informațiile în ansamblu înregistrate pe volum rămân disponibile, cel puțin pentru citire.

Există o gradare destul de extinsă a nivelurilor RAID (metode de organizare a datelor într-o matrice, pentru a crea un sistem RAID, trebuie să aveți cel puțin o înțelegere de bază a principiilor sale de funcționare, de fapt, acesta este subiectul separat); articol ne vom limita doar la scurte schițe ale celor mai relevante.

RAID0.
Datele sunt scrise alternativ pe diferite unități (în dungi), datorită acestui fapt, în cele din urmă putem obține o creștere de aproape două ori a vitezei de citire liniară. Nu există toleranță la erori, dacă cel puțin un hard disk se defectează, toate datele din matrice sunt pierdute. De obicei folosit pentru lucru rapid cu informații care pot fi sacrificate dacă se întâmplă ceva, de exemplu, pentru folderele temporare Adobe Fotoshop... Unii oameni folosesc acest lucru pentru sistemul de operare (jucatori, entuziaști etc.).

Oglindire. Este simplu. Cu cât sunt mai multe hard disk-uri, cu atât costul volumului utilizabil este mai mare, dar cu atât toleranța la erori este mai mare. În versiunea sa clasică, nu există un câștig de performanță. Modificările de tip RAID 1e sunt în afara focalizării bugetare, așa că vom sări peste ele.

Nivelurile 2,3,4 și-au pierdut practic popularitatea anterioară. Astăzi, cea mai actuală matrice RAID care combină performanța și toleranța la erori este RAID 5. Ca și în cazul RAID 0, datele sunt scrise alternativ pe diferite unități (de asemenea, stripe), dar suplimentate cu sume de control. Ca rezultat, capacitatea utilă a unui RAID 5 format din n discuri este egală cu n-1 discuri. Dacă un hard disk se defectează, informațiile rămân disponibile, dar dacă două sau mai multe eșuează, se pierde.

RAID10 (sau RAID 1+0).

Cel mai popular reprezentant al sistemelor RAID compozite. Pentru a accelera cumva funcționarea unei oglinzi clasice, a apărut ideea de a le combina într-o matrice rapidă. Este o combinație de oglinzi (RAID 1) într-o bandă mare (RAID 0). Principalul dezavantaj este costul mai mare al volumului util, avantajele sunt viteza mai mare de procesare a datelor, în plus, toleranța crescută la erori. Teoretic, două unități pot eșua în același timp, dar din subbariere diferite.

După cum am scris mai sus, pentru a organiza sistemele RAID aveți nevoie de un controler. Există controlere software și hardware.

Luați în considerare hardware-ul.
Ca și în cazul plăcilor video, această zonă este împărțită și în integrată (în placa de bază) și discretă. Cele integrate pot fi împărțite în controlere de chipset (implementate printr-un „punte de sud”) și controlere realizate de dezvoltatori terți (un cip suplimentar non-chipset este lipit pe placa de bază). Acestea din urmă sunt cel mai adesea extrem de primitive, de regulă, doar nivelurile RAID 0 și 1 sunt acceptate.

Variațiile chipset-urilor sunt mai interesante și pot concura cu un număr de analogi discreti în funcționalitatea lor. De exemplu, cele mai recente chipset-uri de la Intel vă permit să implementați niveluri RAID 0,1,5,10.

Soluții discrete pentru organizarea matricelor RAID, iarăși, precum plăcile video, există unele scumpe și ieftine (buget). Sunt diferite, evident funcționalitate accesibilă, fiabilitate, precum și mijloace de „reconstruire” (restructurare internă - autovindecare).
Poza 1,2,3

reprezentanți ai sectoarelor Low-end, Middle-end și High-end.

Trebuie remarcat faptul că o serie de variații discrete de buget, precum și toate soluțiile integrate, sunt foarte des numite software datorită cerințelor mai mari pentru resursele CPU în comparație cu analogii scumpi. Procesor puternic Controlerul RAID discret (propriul) scump deservește aproape complet independent matricea, în timp ce clasa Low-end, datorită capacităților sale slabe și foarte adesea primitivității, apelează din ce în ce mai mult la capacitățile procesorului, încărcând suplimentar sistemul.
Dar dacă versiunile integrate au cel puțin un fel de cip de bază, pe a cărui funcționalitate se poate baza, atunci soluțiile software pure nu au deloc acest lucru.

Soluții software.
Totul este foarte simplu aici, matricea RAID este creată folosind instrumente OS. Datorită fiabilității mai mari, sunt utilizate de obicei variații de server ale sistemelor de operare. Pentru sistemul de operare, RAID este văzut exact la fel ca omologul său hardware obișnuit. Principalul avantaj al acestui tip de soluție este costul: nu este nevoie să cumpărați un controler scump. Există, desigur, un minus, care uneori anulează complet plusul descris mai sus - fiabilitate scăzută. Dacă dintr-o dată se întâmplă ceva cu sistemul de operare (apar viruși, de exemplu), atunci puteți pierde toate datele împreună cu „ecranul albastru”. Prin urmare, dacă altcineva organizează în continuare acest tip de soluție pentru lucru, atunci doar nivelul 0 (pentru sistemul de operare sau pentru buffere rapide) sau 1. „Constructia” software-ului RAID se realizează folosind managerul de partiții încorporat.

(foto 4, 5)

Acum să ne uităm direct la instalarea unei matrice RAID hardware.
Cazul unu. Dacă avem vreo soluție integrată în placa de bază, atunci trebuie să o folosim. Acest lucru se realizează prin BIOS placii de baza Placa este de obicei mutată pur și simplu în poziția „Activare”.

(foto 6)

Cazul doi. Dacă avem un RAID discret, atunci pur și simplu introducem placa și conectăm hard disk-uri la ea.
La fel ca în prima și a doua opțiune, după ce a pornit computerul și a trecut prin „tabelul POST”, mașina ar trebui să vadă controlerul și să se ofere să apese o combinație de taste pentru a intra în BIOS, dar de data aceasta controlerul. Va fi ceva de genul Ctrl+A, Ctrl+g etc. Faceți clic și intrați.

(foto 7)

Dacă folosim un RAID scump, atunci BIOS-ul va fi radical diferit.

(foto 8)
Puteți folosi chiar și un mouse aici.
Toate interfețele sunt intuitive, singurul lucru care vă poate deruta este Limba engleză. Principiul general este acesta: selectați hard disk-urile necesare și inițializați-le în RAID-ul nivelului de care aveți nevoie.

(foto 9)

După creare, puteți începe instalarea sistemului de operare (dacă este necesar), detalii despre acest proces scris in articolul despre instalarea XP pe un laptop, principiul este acelasi. Singura diferență este relevantă pentru Windows Vistași sistemul de operare similar este capacitatea de a utiliza o unitate flash, de exemplu. driverele necesare pentru controler pot fi copiate pe o unitate USB, iar apoi în timpul instalării pur și simplu specificați calea sau pot fi integrate direct în distribuția driverelor prin vLite (www.vlite.net).

Soluțiile RAID trec treptat de la categoria de elită la categoria „pentru toată lumea”, devenind astfel un mijloc din ce în ce mai accesibil pentru lucrul fiabil cu datele. Când vă actualizați computerul și alegeți o placă de bază, ar trebui să acordați atenție disponibilității suportului RAID. Poate că asta vă va salva într-o zi „acele fotografii”...

Crearea unei matrice RAID 0 activată Bazat pe Intel RST

Intel a depus mult de lucru pentru a face crearea de matrice RAID pe platforme bazate pe procesoarele sale o procedură simplă și transparentă. Astăzi, driverul Intel RST protejează complet utilizatorii de nevoia de a comunica cu BIOS-ul controlerului RAID și singurul lucru care trebuie făcut pentru a putea combina SSD-urile în matrice este comutarea controlerului SATA integrat în logica sistemului. setați în modul RAID prin taxele BIOS ale plăcii de bază.

Adevărat, pot exista probleme cu sistemul de operare, care, după schimbarea modului controlerului SATA, va refuza să pornească și se va prăbuși în „ ecran albastru" Motivul este că, dacă controlerul RAID nu a fost activat la instalarea sistemului de operare, driverul necesar este dezactivat în nucleul sistemului de operare. Dar în Windows 8 și 8.1, Microsoft a oferit o procedură destul de simplă pentru rezolvarea problemei fără a fi nevoie de o nouă reinstalare a sistemului de operare, efectuată prin „modul sigur”. Înainte de a schimba modul controler SATA (dacă sistemul nu mai pornește, dar setările controlerului SATA din BIOS ar trebui să revină la setările lor originale), trebuie să deschideți un prompt de comandă cu drepturi de administrator și să executați comanda bcdedit /set (curent) safeboot minim. Acest lucru va programa OC să înceapă în modul sigur, iar data viitoare când reporniți, puteți schimba cu ușurință modul controler SATA în BIOS. Când sistemul pornește în modul sigur după activarea RAID, tipul de pornire ar trebui să revină la normal până la linie de comandă trebuie să rulezi comanda bcdedit /deletevalue (curent) safeboot. Nu ar trebui să mai întâlniți un ecran albastru la pornire.

Proprietarii de Windows 7 vor trebui să schimbe mai serios modul de control, în acest caz, nu pot face fără editarea registrului; Informații detaliate O soluție la această problemă este disponibilă pe site-ul Microsoft.

După activarea modului RAID și instalarea driverelor necesare în sistem, puteți continua direct la formarea matricei. Este creat folosind driverul Intel RST.

Când creați o matrice, mai întâi trebuie să specificați tipul acesteia. În cazul nostru este RAID 0.

Al doilea pas: trebuie să selectați unitățile care trebuie incluse în matrice.

Dacă doriți, puteți modifica și dimensiunea blocurilor în care sunt împărțite informațiile înregistrate pentru distribuirea acesteia pe SSD în modul intercalat. Cu toate acestea, valoarea implicită de 16 KB este destul de potrivită pentru matricele RAID 0 de SSD-uri cu timpi de acces foarte mici, așa că, în general, nu are rost să o schimbi.

Și asta este tot - matricea este gata.

Vă rugăm să rețineți că, deși două SSD-uri Kingston HyperX 3K sunt combinate în RAID 0, nu există probleme cu diagnosticarea lor S.M.A.R.T.

⇡ Metodologia de testare

Testarea este efectuată în sistemul de operare Windows 8.1, care recunoaște corect și deservește unitățile SSD moderne. Aceasta înseamnă că în procesul de trecere a testelor, ca în fiecare zi normală folosind SSD, echipa TRIM este susținută și implicată activ. Măsurătorile de performanță sunt efectuate cu unități în stare „utilizată”, care se realizează prin completarea lor prealabilă cu date. Înainte de fiecare test, unitățile sunt curățate și întreținute folosind comanda TRIM. Există o pauză de 15 minute între testele individuale, alocată pentru dezvoltarea corectă a tehnologiei de colectare a gunoiului. Toate testele folosesc date randomizate, incompresibile, dacă nu se specifică altfel.

Aplicații și teste utilizate:

Iometru 1.1.0 RC1

Măsurarea vitezei de citire și scriere secvențială a datelor în blocuri de 256 KB (cea mai tipică dimensiune a blocului pentru operațiunile secvențiale în sarcini desktop). Evaluarea vitezei se realizează într-un minut, după care se calculează media.
Măsurarea vitezei de citire și scriere aleatoare în blocuri de 4 KB (această dimensiune a blocului este folosită în marea majoritate a operațiunilor din viața reală). Testul este efectuat de două ori - fără o coadă de cereri și cu o coadă de cereri cu o adâncime de 4 comenzi (tipic pentru aplicațiile desktop care funcționează activ cu un sistem de fișiere ramificat). Blocurile de date sunt aliniate în raport cu paginile de memorie flash ale unităților. Evaluarea vitezei se efectuează timp de trei minute, după care se calculează media.
Stabilirea dependenței de viteze aleatorii de citire și scriere la operarea unei unități cu blocuri de 4 KB de adâncimea cozii de solicitare (de la 1 la 32 de comenzi). Blocurile de date sunt aliniate în raport cu paginile de memorie flash ale unităților. Evaluarea vitezei se efectuează timp de trei minute, după care se calculează media.
Stabilirea dependenței de viteze aleatorii de citire și scriere atunci când unitatea funcționează cu blocuri de diferite dimensiuni. Sunt utilizate blocuri cu dimensiuni cuprinse între 512 octeți și 256 KB. Adâncimea cozii de cereri în timpul testului este de 4 comenzi. Blocurile de date sunt aliniate în raport cu paginile de memorie flash ale unităților. Evaluarea vitezei se efectuează timp de trei minute, după care se calculează media.
Măsurarea performanței sub sarcini de lucru mixte cu mai multe fire. O varietate de comenzi sunt trimise la unitate, inclusiv citirea și scrierea cu diferite dimensiuni de bloc. Raportul procentual dintre cererile eterogene este apropiat de încărcarea reală a desktopului (75% - operațiuni de citire, 25% - scriere; 75% - solicitări aleatoare, 25% - secvenţiale; 55% - blocuri de 4 KB, 25% - 64 KB și 20 % - 128 KB). Cererile de testare sunt generate de patru fire paralele. Blocurile de date sunt aliniate în raport cu paginile de memorie flash ale unităților. Evaluarea vitezei se efectuează în trei minute, după care se calculează media.

CrystalDiskMark 3.0.3

Un test sintetic care oferă indicatori tipici de performanță pentru unitățile SSD, măsurați pe o zonă de disc de 1 gigaoctet „de sus” sistem de fișiere. Dintre întregul set de parametri care pot fi evaluați folosind acest utilitar, acordăm atenție vitezei de citire și scriere secvențială, precum și performanței de citire și scriere aleatorie a blocurilor de 4 KB fără o coadă de cereri și cu o adâncime de coadă de 32 de comenzi.

PCMark 8 2.0

Un test bazat pe emularea încărcării reale a discului, care este tipic pentru diverse aplicații populare. Pe unitatea testată, o singură partiție este creată în fișier sistem NTFS pentru întreaga capacitate disponibilă, iar PCMark 8 rulează testul de stocare secundară. Rezultatele testelor iau în considerare atât performanța finală, cât și viteza de execuție a urmelor de testare individuale generate de diverse aplicații.

⇡ Banc de testare

Un computer cu placa de baza Gigabyte GA-Z87X-UD3H, Procesor de bază i3-4340 și 4 GB RAM DDR3-1600 MHz. Unitățile se conectează la controlerul SATA 6 Gb/s încorporat în chipsetul plăcii de bază și funcționează Modul AHCI sau RAID. Driverul utilizat este Intel Rapid Storage Technology (RST) 12.9.0.1001 și sistemul de operare sistem Windows 8.1 Enterprise x64.

Volumul și rata de transfer de date în benchmark-uri sunt indicate în unități binare (1 KB = 1024 de octeți).

⇡ Participanții la test

Kingston HyperX 3K 240 GB (SH103S3/240G, firmware 5.07);
Kingston HyperX 3K 480 GB (SH103S3/480G, firmware 5.07);
Matrice RAID 0 de două unități Kingston HyperX 3K 240 GB (SH103S3/240G, firmware 5.07).

⇡ Performanță

Operații secvențiale de citire și scriere, IOMeter

Operațiunile secvenţiale de disc sunt acolo unde scalabilitatea performanţei RAID poate fi văzută cel mai bine. Matricea cu dungi se dovedește a fi semnificativ mai rapidă decât un singur Kingston HyperX 3K 240 și 480 GB atât în citire, cât și în scriere secvențială.

⇡ Operații aleatoare de citire și scriere, IOMeter

Dar în timpul citirii aleatorii, aceeași creștere impresionantă a vitezei ca în cazul operațiilor secvențiale nu este vizibilă. Din rezultatele prezentate în diagrame, putem concluziona că o matrice RAID 0 este eficientă numai atunci când o coadă este formată din operațiuni aleatorii.

Aici ar trebui să începem cu faptul că atunci când se măsoară viteza de scriere aleatorie, Kingston HyperX 3K cu o capacitate de 480 GB arată rezultate extrem de scăzute. Această caracteristică ciudată a acestei unități se datorează incapacității vechiului controler SandForce de a doua generație de a crea SSD-uri de mare capacitate. Acesta este motivul pentru care matricele RAID 0 de SSD-uri mici pot avea viteze semnificativ mai mari decât unitățile flash unice de aceeași capacitate. Între timp, în comparație cu un singur Kingston HyperX 3K 240 GB, o matrice formată din astfel de unități flash nu este deloc mai rapidă. Cu toate acestea, nu ar trebui să fii deosebit de supărat din cauza asta: această situație apare doar în cazul înregistrării accidentale.

Să aruncăm o privire acum la modul în care performanța RAID 0 atunci când lucrați cu blocuri 4K depinde de adâncimea cozii de solicitare.

Graficele de mai sus servesc ca o altă ilustrare a celor spuse mai sus. Dacă RAID 0 demonstrează o viteză mai mare la citire decât unitățile SSD unice, iar avantajul crește odată cu creșterea adâncimii cozii, atunci în operațiunile de scriere RAID 0 de la Kingston HyperX 3K 240 GB este doar înaintea Kingston HyperX 3K 480 GB. Numai Kingston HyperX 3K 240 GB se dovedește a fi mai bun decât matricea.

Următoarea pereche de grafice arată dependența performanței operațiilor aleatoare de dimensiunea blocului de date.

De fapt, după cum se dovedește, o matrice RAID 0 este inferioară ca viteză de scriere față de unitățile unice incluse în ea numai atunci când operațiunile au loc în blocuri de 4 kilobyte. Acest lucru nu este surprinzător. După cum arată graficul, Kingston HyperX 3K 240 GB este optimizat pentru solicitări de 4 KB, dar controlerul RAID, în conformitate cu dimensiunea blocului stripe pe care o selectăm, le convertește în solicitări de 16 KB. Din păcate, folosirea intercalării blocurilor de 4 KB într-o matrice este departe de cea mai câștigătoare strategie. În acest caz, sarcina procesorului central creat de controlerul RAID crește serios și este posibil să nu existe o creștere reală a vitezei.

Pentru a încheia revizuirea rezultatelor IOmetrului, vă sugerăm să aruncați o privire asupra performanței unităților într-o simulare sintetică a activității grele de disc mixt, în care diferite tipuri de operațiuni sunt reproduse simultan și în mai multe fire.

O matrice RAID 0 de la o pereche de Kingston HyperX 3K 240 GB arată viteze puțin mai mari decât o simplă unitate Kingston HyperX 3K 240 GB. Cu toate acestea, Kingston HyperX 3K 480 GB este și mai potrivit pentru sarcini mixte - rezultatele sale sunt mai mari. Cu toate acestea, diferența dintre configurațiile testate în acest benchmark nu este fundamentală.

⇡ Rezultate în CrystalDiskMark

CrystalDiskMark este o aplicație de benchmark populară, simplă, care rulează peste sistemul de fișiere și produce rezultate care sunt ușor de repetat de către utilizatorii obișnuiți. Și ceea ce produce acest benchmark este oarecum diferit de indicatorii pe care i-am obținut în pachetul IOmeter greu și multifuncțional, deși din punct de vedere calitativ nu există diferențe fundamentale. Performanța RAID în dungi se scalează bine în ceea ce privește operațiunile secvențiale. Nu există plângeri cu privire la funcționarea RAID 0 de la Kingston HyperX 3K 240 GB în timpul citirii aleatorii. În acest caz, creșterea vitezei în comparație cu SSD-urile individuale depinde de adâncimea cozii de solicitări, iar atunci când lungimea acesteia atinge o valoare mare, RAID 0 este capabil să livreze viteze semnificativ mai mari. Cu înregistrarea aleatorie, imaginea este oarecum diferită. RAID 0 pierde în fața unui Kingston HyperX 3K 240 GB în cazurile în care operațiunile nu sunt stocate în buffer, dar creșterea adâncimii cozii de cereri returnează avantajul configurației pe două discuri.

În plus, CrystalDiskMark dezvăluie din nou probleme de performanță cu modelul de scriere aleatorie Kingston HyperX 3K 480GB de mare capacitate, evidențiind și mai mult beneficiile RAID 0 atunci când trebuie create configurații de disc mari.

⇡ PCMark 8 2.0, cazuri reale de utilizare

Pachetul de testare Futuremark PCMark 8 2.0 este interesant pentru că nu este de natură sintetică, ci, dimpotrivă, se bazează pe modul în care funcționează aplicațiile reale. În timpul parcurgerii sale, sunt reproduse scenarii reale-urme de utilizare a discului în sarcini comune desktop și se măsoară viteza de execuție a acestora. Versiunea actuală a acestui test simulează încărcarea care este preluată din aplicațiile de jocuri reale ale Battlefield 3 și World of Warcraft și pachete software Companii Abobe și Microsoft: After Effects, Illustrator, InDesign, Photoshop, Excel, PowerPoint și Word. Rezultatul final este calculat sub forma vitezei medii pe care o arată unitățile la trecerea rutelor de testare.

În testul PCMark 8, care simulează performanța în aplicațiile din lumea reală, matricea RAID 0 arată o performanță cu aproximativ 20-25% mai mare decât unitățile flash individuale. Aparent, acei entuziaști care sunt interesați de subiectul acestui studiu ar trebui să se aștepte aproximativ la această îmbunătățire a vitezei.

Indicatorul integral PCMark 8 ar trebui, de asemenea, să fie completat cu indicatori de performanță produși de unitățile flash atunci când trec prin urme de testare individuale care simulează diferite cazuri de încărcare din viața reală.

În ciuda faptului că în testele sintetice am întâlnit situații în care matricea RAID 0 s-a dovedit a fi mai lentă decât unitățile unice incluse în ea, în viața reală, cel mai probabil, astfel de situații nu vor apărea. Cel puțin, PCMark 8 indică clar că RAID 0 este mai rapid în oricare dintre aplicațiile populare. Avantajul unei game de o pereche de Kingston HyperX 3K 240 GB față de o astfel de unitate variază de la 3 la 33 la sută. Și în comparație cu modificarea mai încăpătoare Kingston HyperX 3K 480 GB, matricea RAID studiată depășește și mai mult.

⇡ Concluzii

Deci, testarea unei matrice RAID 0 formată din unități SSD arată că o astfel de configurație are dreptul la viață. Desigur, acest lucru nu elimină dezavantajele tradiționale ale matricelor de discuri, dar dezvoltatorii de controlere și drivere RAID integrate au depus multă muncă și s-au asigurat că multe dintre problemele unor astfel de configurații aparțin trecutului. În general, crearea unei matrice RAID 0 este una dintre modalitățile tradiționale de îmbunătățire a performanței subsistemului de discuri. Această tehnică funcționează destul de bine și pentru SSD-uri combinarea unei perechi de discuri într-o matrice vă permite într-adevăr să creșteți atât vitezele liniare, cât și performanța operațiunilor pe blocuri mici cu o coadă de solicitări profundă. Astfel, în timpul testelor, am reușit să obținem indicatori de performanță secvențiali de citire și scriere cu adevărat impresionanți pentru matrice, depășind semnificativ debitului Interfata SATA 6 Gb/s. În același timp, unitățile SSD de capacitate maximă, așa cum am văzut în teste, nu au întotdeauna cel mai bun nivel de performanță. Prin urmare, configurațiile RAID 0 pot fi solicitate și în situațiile în care sarcina este de a crea un subsistem de disc de mare capacitate.

Trebuie să spun că anterior eram oarecum atenți la RAID-urile SSD-urilor, deoarece controlerele RAID blocau utilizarea comenzii TRIM și, de asemenea, nu ne permiteau să monitorizăm starea unităților incluse în matrice. Cu toate acestea, pe în acest moment toate acestea sunt de domeniul trecutului, cel puțin pentru controlerele încorporate în chipset-urile Intel. Astăzi, RAID 0 acceptă în mod normal TRIM, iar driverul vă permite să monitorizați liber parametrii S.M.A.R.T ai SSD-urilor incluse în matrice.

În ceea ce privește unitățile Kingston HyperX 3K care au participat la testarea noastră, modificările lor de 240 GB s-au dovedit a fi o alegere destul de demnă pentru crearea de matrice RAID. Kingston le-a trecut la memoria mai nouă de 19 nm a Toshiba, iar noul design hardware a permis o performanță ușor îmbunătățită, fără a provoca efecte neplăcute.

Chiar dacă unitățile bazate pe controlere SandForce ar putea să nu pară cea mai recentă soluție, acestea sunt foarte potrivite pentru matricele RAID. Pe de o parte, aceste SSD-uri sunt testate cuprinzător și foarte fiabile, iar pe de altă parte, au un preț foarte tentant. În ceea ce privește performanța, o matrice de discuri RAID 0 formată din două unități SandForce va depăși fără îndoială orice configurație cu un singur disc. Numai pentru că viteza operațiunilor sale secvențiale nu este limitată de lățimea de bandă a interfeței SATA 6 Gb/s.

O zi bună, dragi prieteni, cunoștințe, cititori, admiratori și alte persoane. Astăzi din nou despre matricea raid și crearea, configurarea acesteia etc.

După cum vă amintiți, am scris în mod repetat despre faptul că hard disk-uri sunt unul dintre cele mai mari blocaje în performanța computerului dvs. Odată cu apariția SSD-urilor, situația s-a schimbat semnificativ, dar nu radical.

Dacă vă gândiți bine, în general, discurile sunt un „gât de sticlă” și sunt, de asemenea, sigure, deoarece: „disk skim = data crap” (cu excepția cazului în care, desigur, nu pot fi restaurate în ). Matricele RAID pot rezolva ambele probleme, motiv pentru care, de fapt, sunt folosite în servere. Cu toate acestea, le puteți folosi cu succes acasă și nu aveți nevoie de multe pentru asta (suport pentru raiduri cu o placă de bază + o pereche de discuri identice).

Am scris deja despre ce sunt RAID-urile în articolul „”, dar vă voi spune despre cum să faceți rapid și ușor RAID acasă folosind metode standard în textul de mai jos.

Să începem.

Crearea unei matrice raid bazată pe controlerul încorporat

După cum am spus mai sus, al tău trebuie să sprijine crearea RAID „a. Instrucțiunile prezentate mai jos sunt relevante pentru plăcile ASUS bazate pe UEFI BIOS, dar principiu general este similară ca atare, prin urmare este totuși recomandat tuturor să se familiarizeze cu manualul.

Mai întâi, intrați în BIOS folosind cheia corespunzătoare (de obicei DEL), și acolo găsim secțiunea responsabilă de parametrii controlerului SATA (sper că IDE-ul nu mai este folosit nicăieri).

Unde comutăm poziția controlerului în RAID (de obicei, ACHI este acolo). Permiteți-mi să vă reamintesc că în mod ideal discurile ar trebui să fie identice (de preferință absolut, și nu doar ca dimensiune). Apoi, repornăm efectiv, după ce am salvat anterior modificările în BIOS.

În etapa de inițializare a discului, adică chiar înainte de a încărca sistemul de operare, va fi necesar să apăsați, de regulă (dar nu întotdeauna) CTRL-F sau CTRL-I. În general, urmăriți cu atenție, deoarece de obicei arată ce combinație de taste trebuie să apăsați (există și tot felul de F1-F12).

Cel mai simplu meniu poate fi văzut în captura de ecran de mai sus. Nu este deloc complicat și arată așa:

View Drive Assignments, - arată unitățile care sunt potrivite pentru crearea unei matrice;
LD View / LD Define Menu, - arată tablourile curente;
Delete LD Menu - vă permite să ștergeți matrice;
Configurația controlerului, de fapt, este direct responsabilă pentru setări.

În cadrul creării unui astfel de lucru ca o matrice raid, ne interesează de fapt doar al doilea punct. Apăsând butonul corespunzător de pe tastatură (adică numărul 2), ajungem la meniul corespunzător.

Aici putem vedea matricele curente (de fapt, ele sunt vizibile în captură de ecran), să ne uităm la setările lor (Enter), să ne uităm la discuri din afara RAID (Ctrl+V) sau, să zicem, să creăm noi raiduri (Ctrl+C) . Suntem interesați de creare și, prin urmare, apăsați combinația de taste corespunzătoare.

În continuare, vom observa meniul pentru crearea RAID (sus) și a discurilor singure (în afara matricelor) în sine (mai jos). Parametrii sunt comutați cu o bară de spațiu, elementele parametrilor în sine sunt modificate cu săgețile de la tastatură.

Permiteți-mi să vă reamintesc că primul raid este o „oglindă”, adică discurile se dublează între ele și chiar dacă unul eșuează, al doilea rămâne copie integrală date.

0 este responsabil pentru performanță, adică ambele discuri funcționează în perechi pentru a atinge viteza maximă disponibilă de citire-scriere. Am descris totul mai detaliat folosind linkul pe care l-am oferit chiar la începutul articolului.

Alți pași pentru a crea

În captura de ecran de mai sus, este setat tot ceea ce este necesar pentru a crea RAID 1 (oglindă), deși nu a fost nimic special de setat acolo: toți parametrii au fost lăsați implicit, a fost selectat tipul de raid și au fost specificate două discuri terabyte (Y în coloana Assingment ). Asta e tot. Nu vreau să intru acum în detalii despre toți parametrii, deoarece acesta este un subiect pentru un articol separat (pe scurt din partea practică pe sonikelf.name).

După ce ați specificat tot ce aveți nevoie, apăsați CTRL-Y. Apoi, fie apăsați orice buton (va seta numele implicit), fie repetați apăsarea CTRL-Y pentru a seta singur numele. Am ales a doua cale:

În etapa următoare, datorită faptului că am selectat opțiunea standard de inițializare rapidă, va apărea un avertisment că datele de pe discuri vor fi șterse. Apăsați CTRL-Y dacă sunteți sigur că nu aveți nevoie de nimic pe discuri.

În ultima etapă, vi se va cere să selectați dimensiunea care va fi alocată pentru matricea raid sau să ocupați tot spațiul disponibil pe discuri. În acest moment, am ales soluția de a ocupa tot spațiul de pe discuri (pe care, de altfel, vi-l recomand) apăsând orice buton de pe tastatură.

În acest moment, crearea RAID poate fi considerată completă, tot ce rămâne este să părăsiți expertul și să reporniți computerul.

A, și da, nu uitați, dacă este necesar, să mergeți la Disk Management Wizard și să inițializați și să alocați spațiu pe matricea RAID nou creată. Stăpânul trăiește pe drum" Panou de control - Instrumente administrative - Gestionare computere - Gestionare disc".

Ei bine, de fapt, distribuția spațiului, adică crearea de partiții, de asemenea, nu provoacă probleme speciale și este realizată într-un mod standard:

Și, da, va fi util să instalați drivere pentru așa ceva ca o matrice raid, dacă bineînțeles dacă nu le aveți de mult timp. Driverele sunt preluate de pe discul plăcii de bază sau de pe site-ul web al producătorului acestei plăci de bază.

Probabil asta e tot pentru moment.

Postfaţă

Așa stau lucrurile. Pe scurt, rapid și clar (deși recunosc că fotografiile nu sunt cele mai bune, dar realizarea de capturi de ecran cu un emulator sau pe un DSLR este cumva dificilă, pentru că, în acest caz, punctul principal), dar acum puteți asambla rapid un raid matrice.

Ca întotdeauna, dacă aveți întrebări, completări, gânduri etc., sunteți binevenit să comentați această postare.

Rămâneţi aproape ;)

Cantitatea de informații crește într-un ritm rapid. Deci, conform datelor organizare analitică IDC, în 2006, aproximativ 161 de miliarde de GB de informații, sau 161 de exaocteți, au fost generați pe Pământ. Dacă vă imaginați această cantitate de informații sub formă de cărți, veți obține 12 rafturi obișnuite, doar lungimea lor va fi egală cu distanța de la Pământ la Soare. Mulți utilizatori se gândesc să cumpere unități din ce în ce mai încăpătoare, deoarece prețurile lor sunt în scădere, iar pentru 100 de dolari puteți cumpăra acum un hard disk modern de 320 GB. Cele mai multe plăci de bază moderne au la bord un controler RAID integrat cu capacitatea de a organiza matrice de niveluri 0 și 1. Astfel, puteți cumpăra oricând câteva unități SATA și le puteți combina într-o matrice RAID. ÎN acest material Se ia în considerare procesul de creare a matricelor RAID de nivelurile 0 și 1 și compararea performanței acestora. Două moderne hard disk-uri Seagate Barracuda ES (Stocare Enterprise) capacitate maximă– 750 GB. Câteva cuvinte despre tehnologie în sine. O gamă redundantă de independente (sau cu costuri reduse) unități de disc(Redundant Array of Independent/Iefpensive Disks - RAID) a fost dezvoltat pentru a îmbunătăți toleranța la erori și eficiența sistemelor de dispozitive de stocare a computerelor. Tehnologia RAID a fost dezvoltată la Universitatea din California în 1987. S-a bazat pe principiul utilizării mai multor discuri de capacitate mică, interacționând între ele prin software și hardware special, ca un singur disc de capacitate mare. Designul original al matricelor RAID a fost să conecteze pur și simplu zonele de stocare ale mai multor unități separate. Cu toate acestea, mai târziu s-a dovedit că o astfel de schemă reduce fiabilitatea matricei și nu are practic niciun efect asupra performanței. De exemplu, patru discuri combinate într-o matrice se vor defecta de patru ori mai des decât o unitate similară. Pentru a rezolva această problemă, inginerii de la Institutul Berkeley au propus șase niveluri RAID diferite. Fiecare dintre ele se caracterizează printr-o anumită toleranță la erori, capacitate și performanță hard disk. În iulie 1992, RAID Advisory Board (RAB) a fost creat pentru a standardiza, clasifica și studia RAID. RAB a identificat în prezent șapte niveluri standard RAID. O matrice redundantă de unități de disc independente este implementată de obicei folosind o placă de controler RAID. În cazul nostru, hard disk-urile au fost conectate la controlerul RAID integrat al plăcii de bază abit AN8-Ultra bazată pe chipset-ul nForce 4 Ultra. Mai întâi, să ne uităm la capacitățile oferite de chipset-ul pentru construirea de matrice RAID. nForce 4 Ultra vă permite să creați matrice RAID de niveluri 0, 1, 0+1, JBOD.

RAID 0 (stripe)

Disk striping, cunoscut și ca modul RAID 0, reduce numărul de accesări de citire și scriere pe disc pentru multe aplicații. Datele sunt împărțite între mai multe unități din matrice, astfel încât operațiunile de citire și scriere sunt efectuate simultan pe mai multe unități. Acest nivel oferă viteză mare a operațiunilor de citire/scriere (teoretic - dublare), dar fiabilitate scăzută. Pentru un utilizator casnic, aceasta este probabil cea mai interesantă opțiune, permițând o creștere semnificativă a vitezei de citire și scriere a datelor de pe unități.

RAID 1 (oglindă)

Oglindirea discului, cunoscută sub numele de RAID 1, este pentru cei care doresc să facă cu ușurință copii de siguranță ale celor mai importante date. Fiecare operație de scriere este efectuată de două ori, în paralel. O copie în oglindă sau duplicat a datelor poate fi stocată pe aceeași unitate sau pe o a doua unitate de rezervă din matrice. RAID 1 oferă copie de rezervă date dacă volumul sau discul curent este deteriorat sau devine indisponibil din cauza unei defecțiuni în hardware. Oglindirea discului poate fi utilizată pentru sisteme de înaltă disponibilitate sau pentru a face backup automat al datelor în loc de procesul manual obositor de duplicare a informațiilor pe medii mai scumpe și mai puțin fiabile.

Sistemele RAID 0 pot fi duplicate folosind RAID 1. Disk striping and mirroring (RAID 0+1) oferă performanță și protecție mai mari. Metoda optimă în ceea ce privește raportul fiabilitate/performanță necesită însă un număr mare de unități.

JBOD

JBOD – această abreviere înseamnă „Doar o grămadă de discuri”, adică doar un grup de discuri. Această tehnologie vă permite să combinați discuri de diferite capacități într-o matrice, cu toate acestea, în acest caz, nu există o creștere a vitezei, dimpotrivă. Controlerul RAID integrat NVIDIA RAID pe care îl luăm în considerare are și alte caracteristici interesante: Determinarea unui disc prost. Mulți utilizatori ai sistemelor cu mai multe discuri cumpără mai multe hard disk-uri identice pentru a profita din plin de matricea de discuri. Dacă matricea eșuează, singura modalitate de a determina discul defect este prin număr de serie, care limitează capacitatea utilizatorului de a identifica corect un disc deteriorat.

Sistemul de alertă de disc de la NVIDIA facilitează identificarea prin afișarea plăcii de bază pe ecran cu portul defect, astfel încât să știți exact ce unitate trebuie înlocuită. Instalarea unui disc de rezervă. Tehnologiile de oglindire a discurilor permit utilizatorilor să desemneze discuri de rezervă care pot fi configurate ca rezervă, protejând matricea de discuri în cazul unei defecțiuni. General disc de rezervă poate proteja mai multe matrice de discuri, iar un disc de rezervă dedicat poate servi drept rezervă pentru o anumită matrice de discuri. Asistență pentru disc de rezervă care oferă protectie suplimentara over mirroring a fost în mod tradițional limitată la sistemele multi-disc de ultimă generație. Tehnologia de stocare NVIDIA aduce această capacitate pe computer. O unitate de rezervă dedicată o poate înlocui pe cea defectată până când reparațiile sunt finalizate, permițând echipei de asistență să aleagă oricând pentru reparații care le sunt convenabile. Morphing. Într-un mediu tradițional cu mai multe discuri, utilizatorii care doresc să schimbe starea unui disc sau a unei matrice multidisc trebuie să facă copii de rezervă ale datelor, să ștergă matricea, să repornească computerul și apoi să configureze o nouă matrice. În timpul acestui proces, utilizatorul trebuie să parcurgă câțiva pași doar pentru a configura noua matrice. Tehnologia de stocare NVIDIA vă permite să schimbați starea curentă a unui disc sau a unei matrice cu o singură acțiune numită morphing. Morphingul permite utilizatorilor să actualizeze un disc sau o matrice pentru a crește performanța, fiabilitatea și capacitatea. Dar, mai important, nu trebuie să treci prin mai mulți pași. Controler cross RAID. Spre deosebire de tehnologiile competitive multi-disk (RAID), soluția NVIDIA acceptă atât unități Serial ATA (SATA) cât și ATA paralele într-o singură matrice RAID. Utilizatorii nu trebuie să cunoască semantica fiecărui hard disk, deoarece diferențele dintre setările lor sunt evidente. Tehnologia de stocare NVIDIA acceptă pe deplin utilizarea unei matrice multi-disc pentru a porni sistemul de operare atunci când computerul este pornit. Aceasta înseamnă că toate hard disk-urile disponibile pot fi incluse în matrice pentru a obține performanță maximă și pentru a proteja toate datele. Recuperare de date din mers. Când un disc eșuează, oglindirea discului vă permite să continuați să lucrați fără întrerupere, având o copie duplicată a datelor stocate în matrice. Tehnologia de stocare NVIDIA face un pas mai departe și permite utilizatorului să creeze o nouă copie oglindă a datelor în timp ce sistemul rulează, fără a întrerupe accesul utilizatorilor și aplicațiilor la date. Recuperarea datelor din mers elimină timpul de nefuncționare a sistemului și mărește protecția informațiilor critice. Conectare la cald. Tehnologia de stocare NVIDIA acceptă conectarea la cald pentru Unități SATA . În cazul defecțiunii discului, utilizatorul poate deconecta discul eșuat fără a închide sistemul și îl poate înlocui cu unul nou. Interfață utilizator NVIDIA.

Interfața intuitivă facilitează utilizarea și gestionarea tehnologiei de stocare NVIDIA (cunoscută și sub numele de NVIDIA RAID) pentru oricine, chiar și pentru cei fără experiență RAID. O interfață simplă „mouse” vă va permite să identificați rapid discurile pentru configurare în matrice, să activați striping și să creați volume în oglindă. Configurația poate fi schimbată cu ușurință în orice moment folosind aceeași interfață.
Toate plăcile de bază moderne sunt echipate cu un controler RAID integrat, iar modelele de top au chiar mai multe controlere RAID integrate. Măsura în care controlerele RAID integrate sunt solicitate de utilizatorii casnici este o întrebare separată. În orice caz, o placă de bază modernă oferă utilizatorului posibilitatea de a crea o matrice RAID de mai multe discuri. Cu toate acestea, nu fiecare utilizator casnic știe cum să creeze o matrice RAID, ce nivel de matrice să aleagă și, în general, nu are idee despre avantajele și dezavantajele utilizării matricei RAID.

Istoria creației

Termenul „matrice RAID” a apărut pentru prima dată în 1987, când cercetătorii americani Patterson, Gibson și Katz de la Universitatea din California Berkeley în articolul lor „A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Discs, RAID” au descris cum, în acest fel, puteți combina mai multe hard disk-uri ieftine într-un singur dispozitiv logic, astfel încât capacitatea rezultată și performanța sistemului să fie crescute, iar defecțiunea unităților individuale nu duce la defecțiunea întregului sistem.

Au trecut peste 20 de ani de la publicarea acestui articol, dar tehnologia de construire a matricelor RAID nu și-a pierdut actualitatea astăzi. Singurul lucru care s-a schimbat de atunci este decodarea acronimului RAID. Faptul este că inițial matricele RAID nu au fost construite deloc pe discuri ieftine, așa că cuvântul Ieftin (necostisitor) a fost schimbat în Independent (independent), ceea ce era mai adevărat.

Principiul de funcționare

Deci, RAID este o matrice redundantă de discuri independente (Redundant Arrays of Independent Discs), care are sarcina de a asigura toleranța la erori și de a crește performanța. Toleranța la erori se realizează prin redundanță. Adică o parte din capacitate spațiu pe disc este alocat în scopuri oficiale, devenind inaccesibil utilizatorului.

Performanța crescută a subsistemului de discuri este asigurată de funcționarea simultană a mai multor discuri, iar în acest sens, cu cât mai multe discuri în matrice (până la o anumită limită), cu atât mai bine.

Operarea în comun a discurilor dintr-o matrice poate fi organizată folosind fie acces paralel, fie independent. Cu acces paralel, spațiul pe disc este împărțit în blocuri (fâșii) pentru înregistrarea datelor. În mod similar, informațiile care trebuie scrise pe disc sunt împărțite în aceleași blocuri. La înregistrare, blocurile individuale sunt scrise pe discuri diferite, pe care sunt scrise mai multe blocuri diverse discuri are loc simultan, ceea ce duce la creșterea performanței în operațiunile de scriere. Informații necesare se citește și în blocuri separate simultan de pe mai multe discuri, ceea ce crește și performanța proporțional cu numărul de discuri din matrice.

Trebuie remarcat faptul că modelul de acces paralel este implementat numai dacă dimensiunea cererii de scriere a datelor este mai mare decât dimensiunea blocului în sine. În caz contrar, înregistrarea în paralel a mai multor blocuri este aproape imposibilă. Să ne imaginăm o situație în care dimensiunea unui bloc individual este de 8 KB, iar dimensiunea unei cereri de scriere a datelor este de 64 KB. În acest caz, informațiile sursă sunt tăiate în opt blocuri a câte 8 KB fiecare. Dacă aveți o matrice de patru discuri, puteți scrie patru blocuri, sau 32 KB, la un moment dat. Evident, în exemplul luat în considerare, vitezele de scriere și citire vor fi de patru ori mai mari decât atunci când se utilizează un singur disc. Acest lucru este valabil doar pentru o situație ideală, dar dimensiunea cererii nu este întotdeauna un multiplu al mărimii blocului și al numărului de discuri din matrice.

Dacă dimensiunea datelor înregistrate este mai mică decât dimensiunea blocului, atunci este implementat un model fundamental diferit - acces independent. Mai mult, acest model poate fi folosit și atunci când dimensiunea datelor care sunt scrise este mai mare decât dimensiunea unui bloc. Cu acces independent, toate datele dintr-o singură solicitare sunt scrise pe un disc separat, adică situația este identică cu lucrul cu un singur disc. Avantajul modelului de acces independent este că dacă mai multe solicitări de scriere (citire) ajung simultan, toate vor fi executate pe discuri separate, independent unele de altele. Această situație este tipică, de exemplu, pentru servere.

Conform diverse tipuri acces, există diferite tipuri de matrice RAID, care sunt de obicei caracterizate prin niveluri RAID. Pe lângă tipul de acces, nivelurile RAID diferă prin modul în care găzduiesc și generează informații redundante. Informațiile redundante pot fi fie plasate pe un disc dedicat, fie distribuite între toate discurile. Există multe modalități de a genera aceste informații. Cea mai simplă dintre ele este duplicarea completă (redundanță de 100 la sută) sau oglindirea. În plus, sunt utilizate coduri de corectare a erorilor, precum și calcule de paritate.

Niveluri RAID

În prezent, există mai multe niveluri RAID care pot fi considerate standardizate: RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 și RAID 6.

De asemenea, sunt utilizate diverse combinații de niveluri RAID, ceea ce vă permite să combinați avantajele acestora. Aceasta este de obicei o combinație între un fel de nivel tolerant la erori și un nivel zero folosit pentru a îmbunătăți performanța (RAID 1+0, RAID 0+1, RAID 50).

Rețineți că toate controlerele RAID moderne acceptă funcția JBOD (Just a Bench Of Disks), care nu este destinată creării de matrice - oferă posibilitatea de a conecta discuri individuale la controlerul RAID.

Trebuie remarcat faptul că controlerele RAID integrate pe plăcile de bază pentru PC-urile de acasă nu acceptă toate nivelurile RAID. Controlerele RAID cu două porturi acceptă doar nivelurile 0 și 1, în timp ce controlerele RAID cu mai multe porturi (de exemplu, un controler RAID cu 6 porturi integrat în podul de sud chipset ICH9R/ICH10R) - de asemenea, nivelurile 10 și 5.

În plus, dacă vorbim despre plăci de bază bazate pe chipset-uri Intel, acestea implementează și funcția Intel Matrix RAID, care vă permite să creați simultan matrici RAID de mai multe niveluri pe mai multe hard disk-uri, alocând o parte din spațiul de disc pentru fiecare dintre ele.

RAID 0

Nivelul RAID 0, strict vorbind, nu este o matrice redundantă și, în consecință, nu oferă stocare fiabilă a datelor. Cu toate acestea, acest nivel este utilizat în mod activ în cazurile în care este necesar să se asigure o performanță ridicată a subsistemului de disc. Când se creează o matrice RAID de nivel 0, informațiile sunt împărțite în blocuri (uneori aceste blocuri sunt numite dungi), care sunt scrise în discuri separate, adică se creează un sistem cu acces paralel (dacă, desigur, dimensiunea blocului o permite). Permițând I/O simultană de pe mai multe discuri, RAID 0 oferă cele mai rapide viteze de transfer de date și eficiență maximă a spațiului pe disc, deoarece nu este necesar spațiu pentru stocarea sumelor de control. Implementarea acestui nivel este foarte simplă. RAID 0 este utilizat în principal în zonele în care este necesar transferul rapid de cantități mari de date.

RAID 1 (disc în oglindă)

RAID Level 1 este o matrice de două discuri cu redundanță de 100%. Adică, datele sunt pur și simplu complet duplicate (oglindite), datorită cărora foarte nivel înalt fiabilitatea (precum și costul). Rețineți că pentru a implementa nivelul 1, nu este necesar să partiționați mai întâi discurile și datele în blocuri. În cel mai simplu caz, două discuri conțin aceleași informații și sunt un singur disc logic. Dacă un disc eșuează, funcțiile sale sunt îndeplinite de altul (care este absolut transparent pentru utilizator). Restaurarea unei matrice se realizează prin simpla copiere. În plus, acest nivel dublează viteza de citire a informațiilor, deoarece această operație poate fi efectuată simultan de pe două discuri. Acest tip de schemă de stocare a informațiilor este utilizat în principal în cazurile în care costul securității datelor este mult mai mare decât costul implementării unui sistem de stocare.

RAID 5

RAID 5 este o matrice de discuri tolerantă la erori, cu stocare de sumă de control distribuită. La înregistrare, fluxul de date este împărțit în blocuri (stripe) la nivel de octeți și simultan scris pe toate discurile matricei în ordine ciclică.

Să presupunem că matricea conține n discuri și dimensiunea dungilor d. Pentru fiecare porțiune de n–1 dungi, se calculează suma de control p.

Dunga d 1înregistrat pe primul disc, stripe d 2- pe al doilea și așa mai departe până la dungă dn–1, care este scris la ( n–1) al-lea disc. În continuare n-se scrie suma de verificare a discului p n, iar procesul se repetă ciclic de pe primul disc pe care este scris banda d n.

Proces de înregistrare (n–1) dungile și suma lor de control sunt produse simultan pentru toți n discuri.

Suma de control este calculată utilizând o operație OR exclusivă pe biți (XOR) aplicată blocurilor de date care sunt scrise. Deci, dacă există n hard disk-uri, d- bloc de date (stripe), apoi suma de control este calculată folosind următoarea formulă:

pn=d1 d 2 ... d 1–1.

Dacă un disc nu reușește, datele de pe acesta pot fi restaurate folosind datele de control și datele rămase pe discurile de lucru.

Ca o ilustrare, luați în considerare blocurile de patru biți. Să existe doar cinci discuri pentru stocarea datelor și înregistrarea sumelor de control. Dacă există o secvență de biți 1101 0011 1100 1011, împărțiți în blocuri de patru biți, atunci pentru a calcula suma de control este necesar să efectuați următoarea operație pe biți:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

Astfel, suma de control scrisă pe al cincilea disc este 1001.

Dacă unul dintre discuri, de exemplu al patrulea, eșuează, atunci blocul d 4= 1100 nu va fi disponibil la citire. Cu toate acestea, valoarea sa poate fi restabilită cu ușurință prin suma de controlși după valorile blocurilor rămase folosind aceeași operațiune „SAU exclusivă”:

d4 = d1 d 2d 4p5.

În exemplul nostru obținem:

d4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.

În cazul RAID 5, toate discurile din matrice au aceeași dimensiune, dar capacitatea totală a subsistemului de disc disponibil pentru scriere devine cu exact un disc mai mică. De exemplu, dacă cinci discuri au o dimensiune de 100 GB, atunci dimensiunea reală a matricei este de 400 GB, deoarece 100 GB sunt alocați pentru informațiile de control.

RAID 5 poate fi construit pe trei sau mai multe hard disk-uri. Pe măsură ce numărul de hard disk-uri dintr-o matrice crește, redundanța acestuia scade.

RAID 5 are o arhitectură de acces independentă, care permite efectuarea simultană a mai multor citiri sau scrieri.

RAID 10

Nivelul RAID 10 este o combinație de niveluri 0 și 1. Cerința minimă pentru acest nivel este de patru unități. Într-o matrice RAID 10 de patru unități, acestea sunt combinate în perechi în matrice de nivel 0 și ambele matrice ca unități logice sunt combinate într-o matrice de nivel 1 nivelul 1 și apoi unitățile logice bazate pe aceste matrice - într-o matrice de nivel 0.

Intel Matrix RAID

Matricele RAID considerate de nivelurile 5 și 1 sunt rareori utilizate acasă, ceea ce se datorează în primul rând costului ridicat al unor astfel de soluții. Cel mai adesea, pentru computerele de acasă, este utilizată o matrice de nivel 0 pe două discuri. După cum am menționat deja, nivelul RAID 0 nu oferă stocare sigură a datelor și, prin urmare, utilizatorii finali se confruntă cu o alegere: creați o matrice RAID de nivel 0 rapidă, dar nesigură sau, dublând costul spațiului pe disc, RAID - o matrice de nivel 1 care oferă stocare fiabilă a datelor, dar nu oferă beneficii semnificative de performanță.

Pentru a rezolva această problemă dificilă, Intel a dezvoltat tehnologia Intel Matrix Storage, care combină beneficiile matricelor Tier 0 și Tier 1 pe doar două discuri fizice. Și pentru a sublinia că în acest caz nu vorbim doar despre o matrice RAID, ci despre o matrice care combină atât discuri fizice, cât și discuri logice, cuvântul „matrice” este folosit în numele tehnologiei în locul cuvântului „matrice”. ”.

Deci, ce este o matrice RAID cu două discuri care utilizează tehnologia Intel Matrix Storage? Ideea de bază este că, dacă sistemul are mai multe hard disk-uri și o placă de bază cu un chipset Intel care acceptă Intel Matrix Storage Technology, este posibil să se împartă spațiul pe disc în mai multe părți, fiecare dintre acestea va funcționa ca o matrice RAID separată.

Să ne uităm la un exemplu simplu de matrice RAID constând din două discuri de 120 GB fiecare. Oricare dintre discuri poate fi împărțit în două discuri logice, de exemplu 40 și 80 GB. Apoi, două unități logice de aceeași dimensiune (de exemplu, 40 GB fiecare) pot fi combinate într-o matrice RAID de nivel 1, iar unitățile logice rămase într-o matrice RAID de nivel 0.

În principiu, folosind două discuri fizice, este posibil să se creeze doar una sau două matrice RAID de nivel 0, dar este imposibil să se obțină doar matrice de nivel 1. Adică, dacă sistemul are doar două discuri, atunci Tehnologia Intel Matrix Storage vă permite să creați următoarele tipuri de matrice RAID:

o matrice de nivel 0;
două matrice de nivel 0;
matricea de nivel 0 și matricea de nivel 1.

Dacă sistemul are trei hard disk-uri, pot fi create următoarele tipuri de matrice RAID:

o matrice de nivel 0;
o matrice de nivel 5;
două matrice de nivel 0;
două matrice de nivel 5;
matricea de nivel 0 și matricea de nivel 5.

Dacă sistemul are patru hard disk-uri, atunci este posibil să creați o matrice RAID de nivel 10, precum și combinații de nivel 10 și nivel 0 sau 5.

De la teorie la practică

Dacă vorbim despre computerele de acasă, cele mai populare și populare sunt matricele RAID de nivelurile 0 și 1. Utilizarea matricelor RAID de trei sau mai multe discuri în computerele de acasă este mai degrabă o excepție de la regulă. Acest lucru se datorează faptului că, pe de o parte, costul matricei RAID crește proporțional cu numărul de discuri implicate în acesta, iar pe de altă parte, pentru computerele de acasă, capacitatea matricei de discuri este de o importanță primordială. , și nu performanța și fiabilitatea acestuia.

Prin urmare, în viitor vom lua în considerare nivelurile RAID 0 și 1 bazate pe doar două discuri. Obiectivul cercetării noastre va fi acela de a compara performanța și funcționalitatea matricei RAID de nivelurile 0 și 1, create pe baza mai multor controlere RAID integrate, precum și de a studia dependența caracteristicilor de viteză ale matricei RAID de bandă. dimensiune.

Cert este că, deși teoretic, atunci când se folosește o matrice RAID de nivel 0, viteza de citire și scriere ar trebui să se dubleze, în practică creșterea caracteristicilor de viteză este mult mai puțin modestă și variază pentru diferite controlere RAID. Același lucru este valabil și pentru o matrice RAID de nivel 1: în ciuda faptului că teoretic viteza de citire ar trebui să se dubleze, în practică nu este atât de fluidă.

Pentru noi testare comparativă Pentru controlerele RAID, am folosit placa de bază Gigabyte GA-EX58A-UD7. Această placă se bazează pe Chipset Intel X58 Express cu ICH10R southbridge, care are un controler RAID integrat pentru șase porturi SATA II, care acceptă organizarea matricelor RAID de nivelurile 0, 1, 10 și 5 cu funcția Intel Matrix RAID. În plus, placa Gigabyte GA-EX58A-UD7 integrează controlerul GIGABYTE SATA2 RAID, care are două porturi SATA II cu capacitatea de a organiza matrice RAID de niveluri 0, 1 și JBOD.

De asemenea, pe placa GA-EX58A-UD7 se află un controler integrat SATA III Marvell 9128, pe baza căruia sunt implementate două porturi SATA III cu capacitatea de a organiza matrice RAID de niveluri 0, 1 și JBOD.

Astfel, placa Gigabyte GA-EX58A-UD7 are trei controlere RAID separate, pe baza cărora puteți crea matrice RAID de nivelurile 0 și 1 și le puteți compara între ele. Să reamintim că standardul SATA III este compatibil cu standardul SATA II, prin urmare, pe baza controlerului Marvell 9128, care acceptă unități cu interfață SATA III, puteți crea și matrice RAID folosind unități cu interfață SATA II.

Standul de testare a avut următoarea configurație:

procesor - Intel Core i7-965 Extreme Edition;
placa de baza - Gigabyte GA-EX58A-UD7;
Versiunea BIOS- F2a;
hard disk-uri - două unități Western Digital WD1002FBYS, o unitate Western Digital WD3200AAKS;
controlere RAID integrate:
ICH10R,
GIGABYTE SATA2,
Marvell 9128;
memorie - DDR3-1066;
capacitate de memorie - 3 GB (trei module a câte 1024 MB fiecare);
modul de operare memorie - DDR3-1333, modul de operare cu trei canale;
placa video - Gigabyte GeForce GTS295;
sursa de alimentare - Tagan 1300W.

Testarea a fost efectuată sub controlul sistemului de operare Microsoft Windows 7 Ultimate (32 de biți). sistem de operare a fost instalat pe o unitate Western Digital WD3200AAKS, care a fost conectată la portul controlerului SATA II integrat în ICH10R southbridge. Matricea RAID a fost asamblată pe două unități WD1002FBYS cu o interfață SATA II.

Pentru a măsura caracteristicile de viteză ale matricelor RAID create, am folosit utilitarul IOmeter, care este standardul industrial pentru măsurarea performanței sistemelor de discuri.

Utilitar IOmeter

Deoarece am intenționat acest articol ca un fel de ghid al utilizatorului pentru crearea și testarea matricelor RAID, ar fi logic să începem cu o descriere a utilitarului IOmeter (Input/Output meter), care, așa cum am observat deja, este un fel de standard industrial pentru măsurarea performanței sistemelor de discuri. Acest utilitar este gratuit și poate fi descărcat de pe http://www.iometer.org.

Utilitarul IOmeter este un test sintetic și vă permite să lucrați cu hard disk-uri care nu sunt partiționate în partiții logice, astfel încât să puteți testa unități indiferent de structura fișieruluiși reduce influența sistemului de operare la zero.

La testare, este posibil să creați un model de acces specific, sau „model”, care vă permite să specificați execuția hard disk operațiuni specifice. În cazul creaţiei model specific accesul este permis pentru modificarea următorilor parametri:

dimensiunea cererii de transfer de date;
distribuție aleatorie/secvențială (în%);
distribuția operațiilor de citire/scriere (în%);
Numărul de operațiuni I/O individuale care rulează în paralel.

Utilitarul IOmeter nu necesită instalare pe un computer și constă din două părți: IOmeter în sine și Dynamo.

IOmeter este o parte de monitorizare a programului cu o interfață grafică de utilizator care vă permite să efectuați toate setările necesare. Dynamo este un generator de sarcină care nu are interfață. De fiecare dată când rulați IOmeter.exe, generatorul de încărcare Dynamo.exe pornește automat.

Pentru a începe să lucrați cu programul IOmeter, trebuie doar să rulați fișierul IOmeter.exe. Aceasta deschide fereastra principală a programului IOmeter (Fig. 1).

Orez. 1. Fereastra principală a programului IOmeter

Trebuie remarcat faptul că utilitarul IOmeter vă permite să testați nu numai sistemele de discuri locale (DAS), ci și dispozitivele de stocare atașate la rețea (NAS). De exemplu, poate fi folosit pentru a testa performanța unui subsistem de disc al unui server (server de fișiere) folosind mai mulți clienți de rețea. Prin urmare, unele dintre marcajele și instrumentele din fereastra utilitarului IOmeter se referă în mod specific la setările de rețea programe. Este clar că atunci când testăm discurile și matricele RAID nu vom avea nevoie de aceste capacități de program și, prin urmare, nu vom explica scopul tuturor filelor și instrumentelor.

Deci, când lansați programul IOmeter, o structură arborescentă a tuturor generatoarelor de sarcină care rulează (instanțele Dynamo) va fi afișată în partea stângă a ferestrei principale (în fereastra Topologie). Fiecare instanță generatoare de încărcare Dynamo care rulează este numită manager. În plus, programul IOmeter are mai multe fire și fiecare fir individual care rulează pe o instanță generator de încărcare Dynamo este numit Worker. Numărul de lucrători care rulează corespunde întotdeauna cu numărul de nuclee de procesor logic.

În exemplul nostru, folosim un singur computer cu un procesor quad-core care acceptă tehnologia Hyper-Threading, deci sunt lansate un singur manager (o instanță de Dynamo) și opt (în funcție de numărul de nuclee de procesor logic) Workers.

De fapt, pentru a testa discurile în această fereastră, nu este nevoie să schimbați sau să adăugați nimic.

Dacă selectați numele computerului cu mouse-ul în structura arborescentă a instanțelor Dynamo care rulează, atunci în fereastră Ţintă pe filă Disk Target Vor fi afișate toate discurile, matricele de discuri și alte unități (inclusiv unitățile de rețea) instalate pe computer. Acestea sunt unitățile cu care poate funcționa IOmeter. Suporturile pot fi marcate cu galben sau albastru. Partițiile logice ale mediilor sunt marcate cu galben și dispozitive fizice fără partiții logice create pe ele. O secțiune logică poate fi tăiată sau nu. Faptul este că, pentru ca programul să funcționeze cu o partiție logică, acesta trebuie mai întâi pregătit prin crearea unui fișier special pe ea, egal ca dimensiune cu capacitatea întregii partiții logice. Dacă partiția logică este tăiată, aceasta înseamnă că secțiunea nu este încă pregătită pentru testare (va fi pregătită automat în prima etapă a testării), dar dacă secțiunea nu este tăiată, înseamnă că un fișier a fost deja creat pe partiția logică, complet gata pentru testare.

Rețineți că, în ciuda capacității acceptate de a lucra cu partiții logice, este optim să testați unitățile care nu sunt partiționate în partiții logice. Puteți șterge o partiție de disc logic foarte simplu - printr-un snap-in Managementul discurilor. Pentru a-l accesa, trebuie doar să faceți clic clic dreapta mouse-ul pe pictogramă Calculator pe desktop și selectați elementul din meniul care se deschide Gestionează. În fereastra care se deschide Managementul computerelorîn partea stângă trebuie să selectați elementul Depozitare, și în ea - Managementul discurilor. După aceea, în partea dreaptă a ferestrei Managementul computerelor Vor fi afișate toate unitățile conectate. Făcând clic dreapta pe pe discul doritși selectând elementul din meniul care se deschide Șterge volumul..., puteți șterge partiția logică pe disc fizic. Să vă reamintim că atunci când ștergeți o partiție logică de pe un disc, toate informațiile de pe aceasta sunt șterse fără posibilitatea de recuperare.

În general, folosind utilitarul IOmeter puteți testa doar discuri goale sau matrice de discuri. Adică, nu puteți testa un disc sau o matrice de discuri pe care este instalat sistemul de operare.

Deci, să revenim la descrierea utilitarului IOmeter. În fereastră Ţintă pe filă Disk Target trebuie să selectați discul (sau matricea de discuri) care va fi testat. Apoi, trebuie să deschideți fila Specificații de acces(Fig. 2), pe care se va putea determina scenariul de testare.

Orez. 2. Accesați fila Specifications a utilitarului IOmeter

În fereastră Specificații globale de acces Există o listă de scripturi de testare predefinite care pot fi atribuite managerului de pornire. Cu toate acestea, nu vom avea nevoie de aceste scripturi, așa că toate pot fi selectate și șterse (există un buton pentru aceasta Şterge). După aceea, faceți clic pe butonul Nou pentru a crea un nou script de testare. În fereastra care se deschide Editați specificația de acces Puteți defini scenariul de pornire pentru un disc sau o matrice RAID.

Să presupunem că vrem să aflăm dependența vitezei de citire și scriere secvențială (liniară) de dimensiunea blocului de cerere de transfer de date. Pentru a face acest lucru, trebuie să generăm o secvență de scripturi de pornire în modul de citire secvențială la diferite dimensiuni de bloc și apoi o secvență de scripturi de pornire în modul de scriere secvențială la diferite dimensiuni de bloc. În mod obișnuit, dimensiunile blocurilor sunt alese ca o serie, fiecare membru fiind de două ori mai mare decât cel precedent, iar primul membru al acestei serii este de 512 octeți. Adică, dimensiunile blocurilor sunt următoarele: 512 octeți, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB. Nu are rost să facem dimensiunea blocului mai mare de 1 MB pentru operațiunile secvențiale, deoarece cu dimensiuni atât de mari ale blocurilor de date viteza operațiilor secvențiale nu se modifică.

Deci, să creăm un script de încărcare în modul de citire secvențială pentru un bloc de 512 octeți.

În câmp Nume ferestre Editați specificația de acces introduceți numele scriptului de încărcare. De exemplu, Sequential_Read_512. Următorul pe teren Dimensiunea cererii de transfer setăm dimensiunea blocului de date la 512 octeți. Glisor Distribuție procentuală aleatorie/secvențială(raportul procentual dintre operațiile secvențiale și cele selective) ne deplasăm complet spre stânga, astfel încât toate operațiile noastre să fie doar secvențiale. Ei bine, cursorul , care stabilește raportul procentual dintre operațiile de citire și scriere, este deplasat complet spre dreapta, astfel încât toate operațiunile noastre să fie numai în citire. Alți parametri în fereastră Editați specificația de acces nu este nevoie de schimbare (Fig. 3).

Orez. 3. Fereastra de editare a specificațiilor de acces pentru a crea un script de încărcare de citire secvențială
cu o dimensiune a blocului de date de 512 octeți

Faceți clic pe butonul Bine, iar primul script creat de noi va apărea în fereastră Specificații globale de acces pe filă Specificații de acces Utilitare IOmeter.

În mod similar, trebuie să creați scripturi pentru blocurile de date rămase, cu toate acestea, pentru a vă ușura munca, este mai ușor să nu creați scriptul din nou de fiecare dată făcând clic pe butonul Nou, iar după ce ați selectat ultimul scenariu creat, apăsați butonul Editare copie(editează copie). După aceasta, fereastra se va deschide din nou Editați specificația de acces cu setările ultimului script creat. Va fi suficient să schimbați doar numele și dimensiunea blocului. După ce ați finalizat o procedură similară pentru toate celelalte dimensiuni de bloc, puteți începe să creați scripturi pentru înregistrarea secvențială, care se face exact în același mod, cu excepția faptului că glisorul Distribuție procentuală de citire/scriere, care stabilește raportul procentual dintre operațiile de citire și scriere, trebuie mutat complet spre stânga.

În mod similar, puteți crea scripturi pentru scriere și citire selectivă.

După ce toate scripturile sunt gata, acestea trebuie să fie atribuite managerului de descărcare, adică să indice cu ce scripturi vor funcționa Dinam.

Pentru a face acest lucru, verificăm din nou ce este în fereastră Topologie Numele computerului (adică managerul de încărcare de pe computerul local) este evidențiat, și nu lucrătorul individual. Acest lucru asigură că scenariile de încărcare vor fi atribuite tuturor lucrătorilor simultan. Urmează în fereastră Specificații globale de acces selectați toate scenariile de încărcare pe care le-am creat și apăsați butonul Adăuga. Toate scenariile de încărcare selectate vor fi adăugate în fereastră (Fig. 4).

Orez. 4. Atribuirea scenariilor de încărcare create managerului de încărcare

După aceasta, trebuie să mergeți la fila Test de configurare(Fig. 5), unde puteți seta timpul de execuție al fiecărui script pe care l-am creat. Pentru a face acest lucru într-un grup Timp de rulare setați timpul de execuție al scenariului de încărcare. Va fi suficient să setați timpul la 3 minute.

Orez. 5. Setarea timpului de execuție a scenariului de încărcare

Mai mult, pe teren Descrierea testului Trebuie să specificați numele întregului test. În principiu, această filă are o mulțime de alte setări, dar nu sunt necesare pentru sarcinile noastre.

După ce au fost făcute toate setările necesare, se recomandă salvarea testului creat făcând clic pe butonul cu imaginea unei dischete din bara de instrumente. Testul este salvat cu extensia *.icf. Ulterior, puteți utiliza scenariul de încărcare creat rulând nu fișierul IOmeter.exe, ci fișierul salvat cu extensia *.icf.

Acum puteți începe testarea direct făcând clic pe butonul cu un steag. Vi se va cere să specificați numele fișierului care conține rezultatele testului și să selectați locația acestuia. Rezultatele testelor sunt salvate într-un fișier CSV, care poate fi apoi ușor exportat în Excel și, prin setarea unui filtru pe prima coloană, selectați datele dorite cu rezultatele testului.

În timpul testării, rezultatele intermediare pot fi văzute pe filă Afișarea rezultatelor, și puteți determina scenariul de încărcare căruia îi aparțin în filă Specificații de acces. În fereastră Specificație de acces atribuită un script care rulează apare în verde, scripturile finalizate în roșu și scripturile neexecutate în albastru.

Așadar, ne-am uitat la tehnicile de bază pentru lucrul cu utilitarul IOmeter, care vor fi necesare pentru testarea discurilor individuale sau a matricelor RAID. Rețineți că nu am vorbit despre toate capacitățile utilitarului IOmeter, dar o descriere a tuturor capabilităților sale depășește scopul acestui articol.

Crearea unei matrice RAID bazată pe controlerul GIGABYTE SATA2

Deci, începem să creăm o matrice RAID bazată pe două discuri folosind controlerul RAID GIGABYTE SATA2 integrat pe placă. Desigur, eu însumi Compania Gigabyte nu produce cipuri și, prin urmare, sub cipul GIGABYTE SATA2 este ascuns un cip reetichetat de la o altă companie. Cum puteți afla din fișierul INF al driverului, despre care vorbim despre controlerul din seria JMicron JMB36x.

Accesul la meniul de configurare a controlerului este posibil în faza de pornire a sistemului, pentru care trebuie să apăsați combinația de taste Ctrl+G atunci când pe ecran apare inscripția corespunzătoare. Desigur, primul în setări BIOS trebuie să definiți modul de funcționare a două porturi SATA aparținând controlerului GIGABYTE SATA2 ca RAID (în caz contrar accesul la meniul configurator de matrice RAID nu va fi posibil).

Meniul de configurare pentru controlerul GIGABYTE SATA2 RAID este destul de simplu. După cum am observat deja, controlerul este dual-port și vă permite să creați matrice RAID de nivel 0 sau 1. Prin meniul de setări a controlerului, puteți șterge sau crea o matrice RAID. Când creați o matrice RAID, puteți să specificați numele acesteia, să selectați nivelul matricei (0 sau 1), să setați dimensiunea benzii pentru RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 sau 4K) și, de asemenea, să determinați dimensiunea matricei. matrice.

Odată ce matricea este creată, orice modificare a acesteia nu mai este posibilă. Adică, nu puteți modifica ulterior pentru matricea creată, de exemplu, nivelul sau dimensiunea benzii. Pentru a face acest lucru, mai întâi trebuie să ștergeți matricea (cu pierdere de date), apoi să o creați din nou. De fapt, acest lucru nu este exclusiv pentru controlerul GIGABYTE SATA2. Incapacitatea de a modifica parametrii matricelor RAID create este o caracteristică a tuturor controlerelor, care decurge din însuși principiul implementării unei matrice RAID.

Odată ce o matrice bazată pe controlerul GIGABYTE SATA2 a fost creată, informațiile sale curente pot fi vizualizate folosind utilitarul GIGABYTE RAID Configurer, care este instalat automat împreună cu driverul.

Crearea unei matrice RAID bazată pe controlerul Marvell 9128

Configurarea controlerului Marvell 9128 RAID este posibilă numai prin setările BIOS Plăci Gigabyte GA-EX58A-UD7. În general, trebuie spus că meniul configuratorului controlerului Marvell 9128 este oarecum grosier și poate induce în eroare utilizatorii fără experiență. Cu toate acestea, despre aceste deficiențe minore vom vorbi puțin mai târziu, dar deocamdată le vom lua în considerare pe cele principale funcţionalitate Controler Marvell 9128.

Deci, deși acest controler acceptă unități SATA III, este și pe deplin compatibil cu unitățile SATA II.

Controlerul Marvell 9128 vă permite să creați o matrice RAID de niveluri 0 și 1 bazată pe două discuri. Pentru o matrice de nivel 0, puteți seta dimensiunea benzii la 32 sau 64 KB și, de asemenea, puteți specifica numele matricei. În plus, există o opțiune precum Gigabyte Rounding, care necesită explicații. În ciuda numelui, care este similar cu numele companiei producătoare, funcția Gigabyte Rounding nu are nimic de-a face cu aceasta. Mai mult, nu este în niciun fel conectat cu matricea RAID de nivel 0, deși în setările controlerului poate fi definit special pentru o matrice de acest nivel. De fapt, acesta este primul dintre acele deficiențe în configuratorul controlerului Marvell 9128 pe care l-am menționat. Caracteristica Gigabyte Rounding este definită numai pentru RAID Level 1. Vă permite să utilizați două unități (de exemplu, producători diferiți sau modele diferite) cu capacități ușor diferite pentru a crea o matrice RAID Level 1. Funcția Gigabyte Rounding stabilește cu precizie diferența dintre dimensiunile celor două discuri utilizate pentru a crea o matrice RAID de nivel 1. În controlerul Marvell 9128, funcția Gigabyte Rounding vă permite să setați diferența de dimensiuni ale discurilor la 1 sau 10. GB.

Un alt defect al configuratorului controlerului Marvell 9128 este că atunci când creează o matrice RAID de nivel 1, utilizatorul are posibilitatea de a selecta dimensiunea stripe (32 sau 64 KB). Cu toate acestea, conceptul de stripe nu este definit deloc pentru nivelul RAID 1.

Crearea unei matrice RAID bazată pe controlerul integrat în ICH10R

Controlerul RAID integrat în podul de sud ICH10R este cel mai comun. După cum sa menționat deja, acest controler RAID are 6 porturi și acceptă nu numai crearea de matrice RAID 0 și RAID 1, ci și RAID 5 și RAID 10.

Accesul la meniul de configurare a controlerului este posibil în faza de pornire a sistemului, pentru care trebuie să apăsați combinația de taste Ctrl + I atunci când pe ecran apare inscripția corespunzătoare. Desigur, mai întâi în setările BIOS ar trebui să definiți modul de operare al acestui controler ca RAID (în caz contrar, accesul la meniul de configurare a matricei RAID va fi imposibil).

Meniul de configurare a controlerului RAID este destul de simplu. Prin meniul de setări controler, puteți șterge sau crea o matrice RAID. Când creați o matrice RAID, puteți să specificați numele acesteia, să selectați nivelul matricei (0, 1, 5 sau 10), să setați dimensiunea benzii pentru RAID 0 (128, 84, 32, 16, 8 sau 4K) și, de asemenea, să determinați dimensiunea matricei.

Comparație de performanță RAID

Pentru a testa matricele RAID folosind utilitarul IOmeter, am creat scenarii de încărcare de citire secvențială, scriere secvențială, citire selectivă și scriere selectivă. Dimensiunile blocurilor de date din fiecare scenariu de încărcare au fost următoarele: 512 octeți, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 KB, 1 MB.

Pe fiecare dintre controlerele RAID, am creat o matrice RAID 0 cu toate dimensiunile de stripe permise și o matrice RAID 1 În plus, pentru a putea evalua câștigul de performanță obținut prin utilizarea unei matrice RAID, am testat și un singur disc. pe fiecare dintre controlerele RAID.

Deci, să ne uităm la rezultatele testării noastre.

Controler GIGABYTE SATA2

În primul rând, să ne uităm la rezultatele testării matricelor RAID bazate pe controlerul GIGABYTE SATA2 (Fig. 6-13). În general, controlerul s-a dovedit a fi literalmente misterios, iar performanța sa a fost pur și simplu dezamăgitoare.


Orez. 6. Viteză secvenţială și operațiuni selective pe disc Western Digital WD1002FBYS	Orez. 7.Viteză secvenţială cu o dimensiune a dungii de 128 KB (controler GIGABYTE SATA2)


Orez. 12. Viteza secvenţială și operațiuni selective pentru RAID 0 cu o dimensiune a dungii de 4 KB (controler GIGABYTE SATA2)	Orez. 13.Viteza de serie și operațiuni selective pentru RAID 1 (controler GIGABYTE SATA2)

Dacă vă uitați la caracteristicile de viteză ale unui disc (fără o matrice RAID), viteza maximă de citire secvenţială este de 102 MB/s, iar viteza maximă de scriere secvenţială este de 107 MB/s.

Când se creează o matrice RAID 0 cu o dimensiune stripe de 128 KB, viteza maximă de citire și scriere secvențială crește la 125 MB/s, o creștere de aproximativ 22%.

Cu dimensiuni de bandă de 64, 32 sau 16 KB, viteza maximă de citire secvenţială este de 130 MB/s, iar viteza maximă de scriere secvenţială este de 141 MB/s. Adică, cu dimensiunile benzilor specificate, viteza maximă de citire secvențială crește cu 27%, iar viteza maximă de scriere secvențială crește cu 31%.

De fapt, acest lucru nu este suficient pentru o matrice de nivel 0 și aș dori ca viteza maximă a operațiunilor secvențiale să fie mai mare.

Cu o dimensiune stripe de 8 KB, viteza maximă a operațiunilor secvențiale (citire și scriere) rămâne aproximativ aceeași ca și cu o dimensiune stripe de 64, 32 sau 16 KB, totuși, există probleme evidente cu citirea selectivă. Pe măsură ce dimensiunea blocului de date crește până la 128 KB, viteza de citire selectivă (cum ar trebui) crește proporțional cu dimensiunea blocului de date. Cu toate acestea, când dimensiunea blocului de date este mai mare de 128 KB, viteza de citire selectivă scade la aproape zero (la aproximativ 0,1 MB/s).

Cu o dimensiune a benzii de 4 KB, nu numai viteza de citire selectivă scade atunci când dimensiunea blocului este mai mare de 128 KB, ci și viteza de citire secvențială atunci când dimensiunea blocului este mai mare de 16 KB.

Utilizarea unei matrice RAID 1 pe un controler GIGABYTE SATA2 nu modifică semnificativ viteza de citire secvenţială (comparativ cu un singur disc), dar viteza maximă de scriere secvenţială este redusă la 75 MB/s. Amintiți-vă că pentru o matrice RAID 1, viteza de citire ar trebui să crească, iar viteza de scriere nu ar trebui să scadă în comparație cu viteza de citire și scriere a unui singur disc.

Pe baza rezultatelor testării controlerului GIGABYTE SATA2, se poate trage o singură concluzie. Este logic să utilizați acest controler pentru a crea matrice RAID 0 și RAID 1 numai dacă toate celelalte controlere RAID (Marvell 9128, ICH10R) sunt deja utilizate. Deși este destul de greu de imaginat o astfel de situație.

Controler Marvell 9128

Controlerul Marvell 9128 a demonstrat caracteristici de viteză mult mai mari în comparație cu controlerul GIGABYTE SATA2 (Fig. 14-17). De fapt, diferențele apar chiar și atunci când controlerul funcționează cu un singur disc. Dacă pentru controlerul GIGABYTE SATA2 viteza maximă de citire secvenţială este de 102 MB/s şi se realizează cu o dimensiune a blocului de date de 128 KB, atunci pentru controlerul Marvell 9128 viteza maximă de citire secvenţială este de 107 MB/s şi se realizează cu un dimensiunea blocului de 16 KB.

Când se creează o matrice RAID 0 cu dimensiuni de bandă de 64 și 32 KB, viteza maximă de citire secvențială crește la 211 MB/s, iar viteza de scriere secvențială crește la 185 MB/s. Adică, cu dimensiunile benzilor specificate, viteza maximă de citire secvențială crește cu 97%, iar viteza maximă de scriere secvențială crește cu 73%.

Nu există o diferență semnificativă în performanța unei matrice RAID 0 cu o dimensiune a benzilor de 32 și 64 KB, cu toate acestea, utilizarea unei benzi de 32 KB este mai de preferat, deoarece în acest caz viteza operațiunilor secvențiale cu o dimensiune a blocului de mai puțin de 128 KB va fi puțin mai mare.

Când se creează o matrice RAID 1 pe un controler Marvell 9128, viteza maximă de operare secvenţială rămâne practic neschimbată în comparaţie cu un singur disc. Deci, dacă pentru un singur disc viteza maximă a operațiunilor secvențiale este de 107 MB/s, atunci pentru RAID 1 este de 105 MB/s. De asemenea, rețineți că pentru RAID 1, performanța de citire selectivă se degradează ușor.

În general, trebuie remarcat faptul că controlerul Marvell 9128 are caracteristici bune de viteză și poate fi folosit atât pentru a crea matrice RAID, cât și pentru a conecta discuri individuale la acesta.

Controler ICH10R

Controlerul RAID încorporat în ICH10R s-a dovedit a fi cel mai performant dintre toți cei testați (Figura 18-25). Când lucrați cu o singură unitate (fără a crea o matrice RAID), performanța sa este practic aceeași cu cea a controlerului Marvell 9128. Viteza maximă de citire și scriere secvențială este de 107 MB și este atinsă cu o dimensiune a blocului de date de 16 KB.

Orez. 18. Viteza secvenţială
și operațiuni selective
pentru disc Western Digital WD1002FBYS (controler ICH10R)

Dacă vorbim despre matricea RAID 0 de pe controlerul ICH10R, atunci viteza maximă de citire și scriere secvențială nu depinde de dimensiunea stripe și este de 212 MB/s. Mărimea benzii determină doar dimensiunea blocului de date la care se realizează viteza maximă de citire și scriere secvențială. După cum arată rezultatele testului, pentru RAID 0 bazat pe controlerul ICH10R, este optim să folosiți o bandă de 64 KB în dimensiune. În acest caz, viteza maximă de citire și scriere secvențială este atinsă cu o dimensiune a blocului de date de numai 16 KB.

Deci, pentru a rezuma, subliniem încă o dată că controlerul RAID încorporat în ICH10R depășește semnificativ toate celelalte controlere RAID integrate în performanță. Și având în vedere că are și o funcționalitate mai mare, este optim să folosiți acest controler special și să uitați pur și simplu de existența tuturor celorlalte (cu excepția cazului în care, desigur, sistemul utilizează Unități SATA III).