Macierze dyskowe RAID

Transkrypt

1 Wrocław, 22 maja 2007

2 Agenda 1 Wstęp 2 Nowa koncepcja SMDA 3 Metody realizacji macierzy dyskowych 4 Podsumowanie

3 Przyczyny powstania RAID Redundant Array of Independent Disks Przyczyny powstania: Zwiększenie niezawodności. Zwiększenie wydajności.

4 RAID 0 równoległy zapis danych na wielu dyskach wysoka wydajność brak zabezpieczenia przed utratą danych podział bloku danych na podbloki rozmiar bloku na wpływ na wydajność RAID 0 A0 B0 C0 D0 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3

5 RAID 1 równoległy zapis tych samych danych na wielu dyskach wydajność taka jak pojedynczego dysku najlepsze zabezpieczenie przed utrata danych lustrzana kopia wysoki współczynnik koszt/pojemność macierzy RAID 1 A0 A0 A1 A1 A2 A2 A3 A3

6 RAID 5 równoległy zapis na n 1 dyskach jeden blok danych na sumę kontrolną suma kontrolna umieszczana cyklicznie na wszystkich dyskach przetrwa awarię jednego dysku wydajność większa niż pojedynczego dysku, lecz mniejsza niż RAID 0 korzystny współczynnik koszt/pojemność macierzy RAID 5 A0 B0 C0 P0 A1 B1 P1 D1 A2 P2 C2 D2 P3 B3 C3 D3

7 Inne rodzaje RAID RAID 2 i RAID 3 RAID 4 RAID 6 RAID 10 i 0+1 RAID 50 inne autorskie rozwiązania inne kombinacje konfiguracji podstawowych

8 SMDA Połączenie koncepcji RAID 1 i RAID 0. Oryginalne dane przechowywane na jednym dysku. Kopia rozproszona i przechowywana na pozostałych dyskach zgodnie z RAID 0. W normalnym trybie pracy odczyt wg zasady RAID 0. W przypadku awarii odczyt z oryginalnego dysku brak czasochłonnego odtwarzania danych z sum kontrolnych. Wydajność porównywalna z RAID 0, niezawodność na poziomie RAID 1 lub 10. Brak dostępnych implementacji koncepcja tylko na papierze.

9 SMDA

10 Metody realizacji macierzy dyskowych Technologie sprzętowe: Kontrolery w formie kart rozszerzeń Zewnętrzne dedykowane macierze dyskowe Kontrolery montowane na płytach głównych

11 Metody realizacji macierzy dyskowych Technologie sprzętowe: Kontrolery w formie kart rozszerzeń Zewnętrzne dedykowane macierze dyskowe Kontrolery montowane na płytach głównych Technologie programowe: Kontrolery montowane na płytach głównych Sterownik systemu Linux Sterownik systemu Windows

12 Kontrolery montowane na płytach głównych Zalety: Montowane na popularnych płytach głównych. Przystępna cena. Łatwość obsługi. Nie potrzeba drogich dysków SCSI.

13 Kontrolery montowane na płytach głównych Wady: Obsługa tylko kilku trybów RAID (0, 1, 10, JBOD, rzadko 5). Zdecydowana większość to kontrolery programowe obciążenia procesora. Słabsza wydajność w porównaniu z kontrolerami sprzętowymi. Ograniczona funkcjonalność. Problem ze sterownikami pod Linuxa. Ograniczona ilość obsługiwanych dysków zazwyczaj max. 4. Zazwyczaj brak funkcji hot-swap. Problem potencjalnej niekombatybilności pomiędzy sterownikami awaria płyty głównej

14 Kontrolery w formie kart rozszerzeń Zalety: Rozwiązanie sprzętowe duża wydajność i funkcjonalność. Obsługa większej ilości trybów RAID. Dodatkowe dedykowane oprogramowanie diagnostyczne. Możliwość podłączenia większej ilości dysków. Obsługa dysków SCSI. Obsługa hot-swap. Brak obciążania procesora. Większa przenośność.

15 Kontrolery w formie kart rozszerzeń Wady: Wysoka cena kontrolera (IDE < 400 PLN, SCSI < 1500 PLN). Wysokie koszty dysków SCSI. Mniejsza elastyczność w przypadku wystąpienia problemów.

16 Programowy sterownik systemu Linux Zalety: Ciekawa alternatywa dla kontrolerów z płyt głównych. Brak kosztów. Prosta konfiguracja podczas instalacji. Możliwość uruchomienia macierzy na zainstalowanym już systemie. Obsługa najpopularniejszych trybów RAID (0, 1, 10, 5). Standardowo dostępne narzędzia do zarządzania i monitorowania. Brak problemów w przypadku awarii płyty głównej.

17 Programowy sterownik systemu Linux Wady: Brak obsługi macierzy przez GRUBa. Bootowanie z macierzy tylko dla RAID 1. Brak obsługi bootowania z RAID 5. Dodatkowe obciążenie systemu.

18 Programowy sterownik systemu Windows Ukryta funkcjonalność systemu Windows XP. Uruchamiana poprzez edycję trzech plików systemowych. Obsługa RAID 0, 1, 5. Umożliwia przeniesienie na inny kontroler (niekompatybilny).

19 Własne spostrzeżenia Testowanie hot-swap pod Linuxem źle się kończy. Proces odbudowy macierzy na kontrolerze sprzętowym powoduje odczuwalny spadek wydajności. Proces odbudowy macierzy programowej Linuxa całkowicie obciąża system i nie nadaje się on wtedy do komfortowego używania.

20 Przykłady wydajności różnych rozwiązań Przedstawione wyniki dotyczą własnych instalacji RAID w laboratoriach PWr. Użyte dyski Tryb pracy Zmierzony transfer 4 x Seagate SCSI 18GB sprzętowy RAID 5 10MB/s 2 x Samsung SATA 160GB programowy RAID 1 56MB/s 4 x Samsung SATA 250GB programowy RAID 5 70MB/s 1 x Seagate IDE 120GB brak 51MB/s

21 Podsumowanie Wybór trybu pracy RAID zależy od naszych potrzeb. Macierz może zostać zbudowana przy użyciu różnych technologii. Do najprostszych rozwiązań potrzebujemy tylko odpowiedniej ilości dysków, w rozwiązaniach profesjonalnych musimy liczyć się z wysokimi kosztami. W zastosowaniach profesjonalnych RAID jest jednym z podstawowych zabezpieczeń sytemu. Powstają różne ciekawe koncepcje takie jak SMDA.

22 Dziękuję za uwagę.