armin hodžic

INTERNACIONALNI FAKULET U TRAVNIKUEKOLOSKI FAKULTETINFORMATIKA

SEMINARSKI RAD

tema:RAID

Predmetni nastavnik: Student:Doc. Dr.Kozić Muharem Armin HodzicAss:Larisa Ramić

Decembar,2011

Page | 1

Sadrzaj:1.Uvod...........................................................................................................32.Raid 0......................................................................................................4-53.Raid 1......................................................................................................5-64.Raid 2..........................................................................................................75.Raid 3......................................................................................................8-96.Raid 4..........................................................................................................97.Raid 5........................................................................................................108.Raid 6...................................................................................................11-129.Raid 7...................................................................................................12-1310.Raid 10...............................................................................................13-1411.Raid 0+3(03 ili 53) i 3+0 (30)............................................................14-1512.Raid 50.............................................................................................. 16-1713. Raid 1+5 (15) i 5+1 (51).................................................................. 17-1814. SOFTVERSKI RAID.......................................................................19-2015. HARDVERSKI RAID...........................................................................2016. Zaključak................................................................................................21

Page | 2

Uvod

Početkom 80-ih godina kapacitet tvrdih diskova bio je ograničen i diskovi s velikim kapacitetom bili su rijetki i skupi. Stoga se počelo eksperimentirati s poljima manjih, jeftinijih tvrdih diskova. Istraživači Sveučilišta Berkeley (USA- California) predstavili su osnovna pravila za polje diskova. Uveli su izraz RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) da bi naglasili prednosti što ispravno implementirano polje diskova može pružiti. Predstavili su smjernice za razvoj šest različitih modela polja diskova, RAID 0 do RAID 6. Broj ne označava hijerarhiju tako da ne znači da je RAID 6 uvijek bolji ili lošiji od RAID 0 polja diskova. Kako se razvijala tehnologija tvrdih diskova i cijena po megabajtu je padala, pojam 'Inexpensive' je redefiniran u 'Independent' da bi se naglasile prednosti koje polje diskova ima. RAID polje diskova postalo je neizbježni dio poslužitelja. Prihvatanje RAID tehnologije zahtijevale su četiri najznačajnije činjenice:

Potreba za većim kapacitetom - povećanje veličine aplikacija zahtijeva veći diskovni prostor (volumen). RAID polje diskova pruža visok kapacitet skladištenja i dobre mogućnosti proširivanja.

Brži mikroprocesori - razvoj mikroprocesora je puno brži od razvoja tvrdih diskova, što je dovelo do velikog nerazmjera u brzini rada s podacima. Pravilno implementirani RAID sistem može smanjiti tu veliku razliku u odnosu na jedan tvrdi disk.

Pouzdanost - kako su se vremenski kritične aplikacije preselile na poslužitelje, RAID polja tvrdih diskova su postala sredstvo osiguranja stalnog pristupa podacima te izbjegavanja gubitka informacija u slučaju otkaza tvrdog diska. RAID sustavi posjeduju mogućnost redundancije i oporavljanja podataka u slučaju otkaza tvrdog diska u sustavu.

Cijena - smanjivanjem cijene RAID tehnologija se počela širiti s velikih sistema na mrežne poslužitelje, radne stanice i kućne računare.

Page | 3

RAID 0

RAID 0 (Striping) predstavlja najbrži i najefikasniji tip polja sa gledišta čitanjaupisivanja podataka pošto se upisivanje i čitanje vrši paralelno. Podaci jedne datoteke zapisuju se istovremeno na svim diskovima pa se postiže velika brzina pristupa podacima. Svi diskovi u polju prikazuju se kao jedan volumen koji podatke drži u kreiranim blokovima koji se nadovezuju jedan na drugog preko svih diskova tako da je prema prikazanoj šemi prvi blok na prvom disku, drugi na drugom, treći na trećem, potom četvrti na prvom itd. Dakle, sadržaj datoteke zapisan je na tri različita diska. Veličina blokova koji se istovremeno upisuju na članove niza se može podešavati u opsegu od 4 do 64 kB. Veličina bloka utiče na performanse sistema. Preporuka je da su diskovi po performansama isti. Ako se u sistem doda disk većeg kapaciteta ili su svi diskovi različitog kapaciteta dostupan je samo dio diska koji po veličini odgovora kapacitetu najmanjeg ugrađenog diska. Prema navedenom, u slučaju otkaza jednog od diskova nije dobro dodati disk po kapacitetu manji od najmanjeg postojećeg u sistemu, jer neće moći doći do usuglašavanja označavanja blokova. Ukupni kapacitet polja (volumen) jednak je proizvodu najmanjeg diskovnog kapaciteta i ukupnog broja diskova u polju. S obzirom da se ne vrši redudantno skladištenje podataka, performanse su dobre međutim kvar na bilo kojem od diskova može dovesti do gubitaka podataka. U slučaju kvara diska izgubljeni podaci neće moći da se povrate jer RAID 0 ne nudi nikakvu zaštitu od grešaka ili kvarova. Vjerovatnoća kvara računa se formulom:

Pkvar RAID-a = 1 - Pkvar nijedne komponente= 1 - ( 1 - Pkvar jednog diska)n

gdje je n broj diskova u RAID-u.

disk 1 disk 2 disk 3

VOLUMEN

Slika 1: Veličina logičkog diska kod RAID 0

Karakteristike RAID 0 su:

Sekvencijalna brzina upisa podata Sekvencijalno čitanje podataka. Iskorišćenost prostora. 100 % kada se koriste identi;ni diskovi.

Page | 4

Obrada Podataka. Ukoliko se koriste podaci koji se ne menjaju često ili ukoliko se podaci cesto čuvaju, predstavlja valjano rešenje za veb servere, grafički dizajn, video i grafičku obradu....

Cijena. Jako pristupačna, najniža od svih pet osnovnih RAID nivoa.

Slika 2: Način skladištenja podataka kod RAID 0

Na slici 2. se pokazuje kako fajlovi različitih veličina su distribuirani imeđu diskova RAID 0 nivoa u sistemu četiri diska kod kojih je veličina bloka 16kB. Crveni fajlovi su veličine 4 kB, plavi 20 kB, zeleni 100 a ljubičasti 500kB. Svrha slike je ilustracija zauzimanja prostora u nizu 0.

RAID 1

RAID 1 (Mirroring - Refleksija) stvara identičnu kopiju (mirror) podataka na dva diska. Ovime se uveliko podiže pouzdanost, a ovaj oblik RAID-a se koristi kada je važnija pouzdanost i performanse čitanja nego kapacitet. Minimalni broj diskova potreban je 2, a moguće je ostvarenje i sa više diskova. U principu se ne koristi kada su diskovi različitih veličina jer tada je kapacitet podataka jednak kapacitetu najmanjeg diska. Ovaj sistem je spor jer stalno kopira podatke na drugi disk pri upisivanju podataka. Pogodan je za male baze podataka i male sisteme koji zahtijevaju visoku pouzdanost. Volumen je veličine jednog diska. Sistem podnosi otkaz rada jednog diska. Kod ovog RAID nivoa moguće je umesto neispravnog priključiti novi rezervni disk, koji će se aktivirati kao potpuna zamjena za disk koji je otkazao, odnosno na njega ce se prenijeti kopija sa ispravnog člana niza. Prema tome ako kod RAID nivoa 1 bilo koji disk otkaže

Page | 5

Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4

pristup podacima će biti moguć sve dok postoji bar jedan ispravan disk u nizu. RAID 1, osim što povećava pouzdanost, može povećati i brzinu čitanja podataka. U teoriji, brzina čitanja proporcionalna je broju diskova koji su u RAID-u. U praksi, neki stariji RAID kontroleri čitaju samo sa jednog diska ili čitaju sa više diskova istovremeno te upoređuju podatke provjeravajući da li postoji pogreška u očitanim podacima. Brzina zapisivanja jednaka je brzini zapisivanja najsporijeg diska u RAID u te se nipošto ne preporučuje korištenje diskova različitih brzina.

disk 1 ====> disk 2

VOLUMEN



Prednosti RAID 1 su: Nema generacije parnosti. Koristi ili mirroring ili duplexing u svrhu provere i

pouzdanosti umesto parity. Laka implementacija. Dostupnost. Praktično je integrisan na boljim matičnim pločama tako da je

dostupnost široka. Visoka tolerancija grešaka. Približno je jednaka nuli zbog dupleksiranja podataka

na dva diska. Koristi pun kapacitet diska. Dva diska minimum.

Mane: Nekorisno iskorištavanje mesta na diskovima. Visoki troškovi po upotrebljivom GB-u. Sporo upisivanje. Zbog duplo većeg broja upisa.

Page | 6

RAID 2

RAID 2 je jedini nivo od originalnih RAID nivoa koji se danas ne primjenjuje u praksi. U ovom nivou RAID-a podaci se promatraju na razini bitova a ne na razini blokova podataka. Za korekciju grešaka koristi se Hammingov kod. Kontroler sinhronizuje diskove tako da se njihovo obrtanje odvija u skladu te su bitovi podataka koje uzimaju na istom mjestu. Hammingov kod koristi 7 bitova: 4 za podatke i 3 paritetna bita tako da se RAID 2 ostvaruje sa 7 diskova od čega su četiri za podatke i tri za ispravljanje pogrešaka.

Ovaj nivo RAID-a je, uz neke implementacije RAID 6, jedan od rijetkih koji omogućava oporavak od greške koja je nastala na razini bitova. Drugi nivoi mogu detektovati takvu vrstu greške ali njen ispravak je moguć samo uz ljudsku intervenciju.

disk 1 disk 2 disk 3 disk 4 disk 5 disk 6 disk 7

paritet paritet paritet


Karakteristike RAID 2 su: Sekvencijalno čitanje podataka. Prilično brzo zahvaljujući velikom broju diskova,

tako da paralelizam rezultira brzinom. Sekvencijalni upis podataka. Preformanse čitanja u radu. Siromašne, zbog striping –a na nivou bitova i zbog

ECC kalkulacije. Rasprostranjenost. Ne koristi se u modernim sistemima zbog cijene,

kompleksnosti, zahtijevnosti, ne-ekonomičnosti…

RAID 3

Page | 7

VOLUMEN

RAID 3 (byte parity) - Koristi paritetne informacije za oporavak od greške i sprema ih na posebni namjenski 'paritetni' disk. Traži minimum tri diska, dva za podatke i jedan za paritet. Paritet je XOR obrada podatka obima jednog byte-a s dva diska i zapis rezultata obrade na paritetni disk. Pisanje zahtijeva četiri pristupa diskovima:

čitanje starih podataka čitanje paritetnog bita upis novih podataka upis novog pariteta

Pogodan je za aplikacije koje zahtijevaju velike količine slijednih podataka kao što je obrada slike i video zapisa, ali nisu preporučljiva za sisteme koji stvaraju višestruke istovremene modifikacije podataka. Čitanje je brzo ali je upisivanje sporo zbog izračunavanja i zapisivanja pariteta. Volumen je zbir podatkovnih diskova (zbir svih diskova minus jedan disk koji se koristi za parnost). Sistem podnosi otkaz rada jednog diska.


paritet

VOLUMEN


Dodavanjem dodatnih diskova povećava se ukupni volumen koji je uvijek umanjen za paritetne zapise u veličini jednog diska.Karakteristike RAID 3 su:

Kapacitet niza = (veličina najmanjeg diska) * (broj diskova – 1) Efikasnost kapaciteta = ((broj diskova – 1) / brojem diskova) Dostupnost. Veoma dobra. Degradacija preformansi. Relativno slaba. U slučaju da jedan disk otkaže

oporavak može da traje satima. Radni upis podataka. Siromašan zbog: striping tehnike na nivou bajta,

kalkulacija parnosti, i uskog grla posvećenog diska parnosti. Sekvencijalno čitanje podataka. Vrlo dobro. Cijena: Moderna. Uglavnom je neophodan hardverski kontroler čija je cijena

oko vrijednosti tri diska.

Page | 8


RAID 4

RAID 4 vrši podjelu podataka na nivou blokova. Kao i kod RAID 3, koristi se paritetni disk. Za zahtjeve koji traže samo male količine podataka moguće je istovremeno čitanje zapisa. Za implementaciju ovog tipa RAID-a potrebno je minimalno 3 diska.

RAID 4 je prelaz između RAID 3 i RAID 5 implementacija budući da je jedina razlika u odnosu na RAID 3 rad s blokovima podataka a ne bajtovima. Razlika u odnosu na RAID 5 leži u mjestu na kojem se nalaze paritetni blokovi - kod RAID 5 polja oni su raspodijeljeni ravnomjerno po diskovima za razliku od RAID 3 gdje su svi na istom (paritetnom) disku.


Page | 9

RAID 5

Kod RAID 5 (block distributed parity) upis pariteta rješava se raspodjelom zapisivanja na svaki disk, te se ubrzava proces upisivanja jer se ne “napada” samo jedan disk. Nema namjenskog paritetnog diska. Paritet, odnosno XOR obrada vrši na polju (bloku) podataka. Traži minimum tri diska (princip XOR od dva diska na treći). Volumen je zbir svih diskova umanjen za paritetne zapise. Sistem podnosi otkaz rada jednog diska.


paritet

VOLUMEN


Bitan podataka za efikasnost prilikom čitanja podataka u RAID sistemu je veličina polja (bloka, paketa) podataka. Ako je blok podataka mali, pogodan je za rad s manjim datotekama, dok će za video sadržaje pogodovati veći blok podataka. Na slici su prikazana samo tri bloka od svakog diska. Razni testovi ukazuju da je optimalna veličina polja 32KB ili 64KB. Pojam bloka podataka ne treba miješati sa cluster-om (najmanjom alokacijskom jedinicom) diska. Dodavanjem dodatnih diskova povećava se ukupni volumen koji je uvijek umanjen za paritetne zapise u veličini jednog diska (N-1, uz N=>3). Preporuča se za konfiguracije do 12 ugrađenih diskova.

Page | 10

RAID 6

RAID 6 (block distributed parity) - Isto princip rada kao RAID 5, samo što se za upis pariteta upotrebljavaju dva diska, a ne jedan. Minimum diskova je četiri. Volumen je zbir svih diskova umanjen za paritetne zapise. Sistem podnosi otkaz rada dva diska, što znači da je povećana sigurnost.

disk 1 disk 2 disk 3 disk 4

paritet paritet

VOLUMEN


Princip rada je sličan RAID 5 sistemu. Dodavanjem dodatnih diskova povećava se ukupni volumen koji je uvijek umanjen za paritetne zapise u veličini dva diska (N-2, uz N=>4). Preporuča se za konfiguracije sa 12 ili više ugrađenih diskova.Moguće su kombinacije više polja u novo polje druge vrste pa tako nastaje RAID 7, RAID 10, RAID 0+1, RAID 30, RAID 50. Iz navedenih opisa vidi se da svrha RAID-a nije samo povećanje volumena nego i povećanje sigurnosti. Ako dođe do otkaza jednog od diskova u RAID 3,4,5,6 već na nivou sklopovlja slijedi signalizacija (optička ili zvučna ili obje) da je disk otkazao i performanse padaju zbog preračunavanja XOR zapisa kao bi se rekonstruisali podaci, ali sistem i dalje radi. Zamjenom diska vrši se rekonstrukcija podataka na novom disku, što može potrajati više sati, a signalizacija će prestati upozoravati kad se rekonstrukcija završi. Novi zamjenski disk se prije dodavanja mora FORMATIRATI, ako se već koristio u nekom RAID polju da se izbrišu eventualno kreirani blokovi od prije, jer u protivnom može doći do rušenja sistema zbog krivo shvaćenih već postojećih blokova. Na formatiranom (izbrisanom) disku po njegovom uključivanju u RAID polje slijedi već navedena rekonstrukcija blokova. Naravno, cjelokupna RAID tehnologija zasnovana je na zamjeni diskova “na vruće” (hot-swap), dakle bez gašenja računala. Najčešće je u uporabi RAID 0, RAID 1 i RAID 5 sistem povezivanja diskova. RAID u nekoj od navedenih kombinacija koriste SAN (Storage Area Network) i NAS (Network Attached Storage) sistem za skladistenje podataka. SAN arhitektura temelji se na raspoloživosti svih diskova svim poslužiteljima u mreži bez obzira u kojem se poslužitelju (i operativnom sistemu) fizički nalaze. NAS arhitektura

Page | 11

temelji se na ugradnji diskova u zasebni uređaj koji ima svoj “operativni sustav” i koji je vidljiv preko mreže kao uređaj za skladistenje podataka.Nije svejedno ni koje vrste je upravljački elektronski sklop za RAID; ugrađeni čip na matičnoj ploči računara ili neki zaseban autonoman uređaj na dodatnoj kartici. Potpuni autonoman upravljački sklop s vlastitom programskom podrskom ima potpuni nadzor nad diskovima, “proširuje” na neki način BIOS računarskog sistema svojim BIOS-om, i predstavlja operativnom sistemu diskove kao jedan. Obično sadrži dijagnostičku programsku podrsku i potpun „management” nad diskovima koje nadzire. Ako se RAID oslanja na upravljačke programe ukomponovane u operativni sistem i nekakvu nepotpunu podršku kroz BIOS matične ploče, takvo rješenje sigurno je jeftinije, ali to znači da u slučaju zamjene matične ploče računara nekom drugom vrstom matične ploče sadržaj diskova nije više vidljiv, što nije baš dobro. Operativni ssitem je lako instalirati, a podatke treba čuvati, pa je možda NAS bolja solucija u pogledu čuvanja podataka. Ozbiljna firma (banka) sistem čuvanja podataka ce izraditi na komplementarnim i sinhronizovanim sistemima koji su na fizički različitim i međusobno dovoljno udaljenim lokacijama.

RAID 7

JBOD ili SPAN (Just a Bunch Of Disks - Ulančavanje) ili RAID 7 u stručnoj literaturi često je nazivan 'LINEAR'. Popularan način spajanja sadržaja više fizičkih različitih diskova u 'jedinstveni logički disk'. Diskovi se mogu fizički potpuno razlikovati po osobinama. Poneki RAID uređaji omogućavaju da se svaki od diskova vidi kao zaseban disk koji se može pridodati ili oduzeti skupini diskova. Ako se svi diskovi objedine u jedan, podaci datoteke se zapisuju u blokove koji ne moraju slijediti redoslijed diskova, odnosno nakon slijednog zapisa na primjer u prvih pet blokova prvog diska, mogu slijediti zapisi u blokove na istom ili narednom disku te analogno navedenom nadalje. Podaci na novom pridodanom disku odmah su raspoloživi bez usuglašavanja redoslijeda blokova. Ukupni kapacitet polja (volumen) jednak je zbiru kapaciteta svih pojedinih diskova u polju. Sistem ne podnosi otkaz rada bilo kojeg diska jer ovaj tip nema nikakvu zaštitu od gubitka podataka ni redundancijom, ni pomoću pariteta.

Page | 12

Slika 11: Način skladištenja podataka kod JBOD

RAID 10

Kombinacija brzine RAID 0 polja i sigurnosnog RAID 1 po mnogima RAID 10 čine najkvalitetnijim rješenjem,barem za korisnike koji traže visoke performanse. RAID 10 je u stvari RAID 0 uparen sa 1. Odatle vidimo da je RAID 10 isto što i RAID 0+1.Najbržem RAID nizu, RAID 0, dodata je sigurnost podataka sa RAID 1. Ovo je najskuplji RAID niz za korišćenje, jer zahteva minimalno četiri diska, a proširenje je veoma ograničeno. Ovo je prvi takozvani "dvodimenzionalni" niz, jer se zasniva na direktnoj saradnji između dva niza. I ovde važi da diskovi koji se koriste moraju da budu isti.

Prednosti: Nema generisanja parnosti. Lak za implementaciju. Koristi pun kapacitet diskova. Dobre performanse. Skraćenica koja označava Redundant Array of Independent (or Inexpensive)

Disks (srp. rezervni(pridodat) niz nezavisnih(jeftinih) diskova) 5. Visoka tolerancija greške. Odlične performanse pri upisu i čitanju podataka

Mane: Neefikasno iskorišćenje mesta na diskovima. Visoka cijena. Mala skalabilnost.

Page | 13


RAID 0+3 (03 ili 53) i 3+0 (30)

Za RAID 03 postoji pravilo, za koje niko nije siguran zašto, da se označava sa 53. Ne postoji razlog kojim bi se nivo 0 zamijenio sa nivoom 5. A još veća zabunu stvara to da je u stvari nivo 53 nivo 30 a ne 03.

Tehnika je bajt striping sa posvećenom parnošću kombinovano sa blok striping režimom. On naime koristi ovu tehniku koja je konceptualno teška za razumijevanje. RAID 03 je formiran stavljajući u RAID 3 niz više RAID 0 nizova koji su već strip-ovani. RAID 30 je u praksi češći i formiran je strip-ovanjem (RAID 0) preko više RAID 3 pod nizova. Kombinacija parnosti, striping malih i velikih blokova, čini performanse ovog nivoa teškim.Generalno ima bolje performanse od RAID 3 zahvaljujući dodatku stripovanju RAID 0. Raid 30 ima bolji stepen tolerancije greške i brži oporavak od nivoa 03, ali oba zavise od širine RAID 3 dimenzije diska vezanim za RAID 0. Više diskova parnosti donosi manje efikasnosti kapaciteta i prostora na disku ali i veći stepen tolerancije greške. Po većini karakteristika RAID 03 i 30 su slični sa RAID 50 i 05. RAID 30 i 03 su bolji za korišćenje sa velikim fajlovima nego RAID 50 i 05.

Karakteristike RAID 03 i 30: Zahtijevnost. Generalno traži high end kontrolere. Kapacitet niza. za RAID 03: (veličina najmanjeg diska) * (broj diskova u

svakom RAID 0 setu) * (broj RAID 0 setova - 1). Za RAID 30: (veličina najmanjeg diska) * (Broj diskova u svakom RAID 3 setu - 1) * (broj RAID 3 setova)

Page | 14

Zahtevi hard diskova. Broj diskova mora biti u mogućnosti da se proizvede u dvije cjeline, od kojih jedna mora biti 2 ili više a ostala 3 ili više (može se napraviti RAID 30 niz od 10 diskova , od 11 ne može). Minimum diskova je šest .

Efikasnost prostora. Za RAID 03: ( (Broj RAID 0 setova - 1) / Broj RAID 0 setova). Za RAID 30: ( (Broj diskova u svakom RAID 3 setu - 1) / Broj diskova u svakom RAID 3 setu)

Tolerancija greške. Dobra do vrlo dobra zavisno od toga da li je 30 ili 03 i broj parity diskova vezanim za krajnji broj.

Sekvencijalne performanse. Vrlo dobre do odlične, pogotovo za proces čitanja podataka.

Cijena. Prilično visoka zahvaljujući high end kontroleru i zahtevu broja diskova. Jeste efikasnost kapaciteta viša nego kod RAID 10 i nije gora od ni jednog RAID nivoa koji poseduje redundanciju.

Instalacija. Komplikovana.

Nije tako široko korištena kao i ostali RAID nivoi. Prepruka je korištenje sa aplikacijama koje zahtijevaju brzinu RAID 0 nivoa sa visokim stepenom tolerancije greške, velikim prostorom na disku. Takođe aplikacije kritičnih podataka multimedije i velikih baza podataka fajl servera. Ponekad se koristi umesto RAID 3 nivoa da poveća kapacitet kao i performanse.


Page | 15

RAID 50

RAID 50: Logièno... minimalno 6 diskova... Prvo se kreiraju dva polja sa po barem 3 diska u RAID 5, pa onda ta dva polja u Stripe... Da li moram objašnjavati?... I kod ovog polja (50) i kod prethodnog polja (10) nema gubitaka podataka èak i kada se pokvare dva diska - po uvjetom da nisu iz istih strip-anih polja... Performanse su u oba sluèaja "na nivou"...

Uobičajeno ime RAID 0+5 ili 05; RAID 5+0 ili 50. Tehnika koja se koristi je blok striping sa distribuiranom parnošću.RAID 05 je RAID 5 niz komprimovan sa više RAID 0 nizova i manje je viđen nego nivo 50 koji je u stvari RAID 0 niz stripovan preko elemenata RAID 5 niza. Raid 50 i 05 poboljšavaju performanse niza RAID 5 dodatkom RAID 0 posebno prilikom upisa podataka, takođe ima viši stepen tolerancije greške, naročito ako je konfigurisan kao Raid 50. Većina karakteristika je slična onima iz RAID nivoa 30 i 03. Za razliku od 03 i 30 nivoi se preporučuju za transakcije sa malim fajlovima. Ilustracija pokazuje kako su podaci organizovani na sistemu sa osam diskova RAID 5+0. Koristeći RAID 0 podaci su stripovani između ova dva RAID 5 niza. Primećujemo kao su manji podaci organizovani oko vrha nivoa dok su sve veći organizovani pri dnu.


Page | 16

Karakteristike RAID 05 i 50: Harderski zahtjevi. Generalno zahteva high end kontroler. Zahtjevi broja diskova. Broj diskova mora biti u mogućnosti da se proizvede u

dvije cjeline od koje jedna mora biti dva diska ili više a druga tri ili više. Minimalan broj je dakle sedam.

Kapacitet niza. Isti kao kod niza 03 i 30. Efikasnost kapaciteta takođe isti kao kod RAID nivoa 03 i 30. Tolerancija greške. RAID 50 ima veći stepen tolerancije greške nego nivo 05,

znači imuniji je na kvarove. U sistemu sa dva različita 21 diska, RAID 50 može da toleriše kvar najviše tri diska; onaj sa manjim prostorom i efikasnosti kapaciteta može izdržati sedam ako su različit RAID 5 set. U slučaju niza 05 kvar drugog diska nakon što je jedan otkazao i uništio RAID 0 pod niz će dovesti do pada kompletnog multi nivoa.

Oporavak od kvara. Odličan za 50 kratkotrajan i ne preterano komplikovan. Slab za RAID 05.

Radne i vršne performanse. Vrlo dobre do odlične zahvaljujući RAID 0. Sekvencijalne transakcije. Dobre do vrlo dobre. Cijena i ekonomičnost. Što se cene tiče ona je visoka za RAID nivoe zbog

zahteva hardverskog kontrolera i broja diskova. Ekonomičiji je od RAID 10 ali nije ništa lošiji od ostalih RAID nivoa.

Preporučuje se aplikacijama koje zahtevaju visok stepen tolerancije grečke. Velike Baze podataka… Ponekad se koristi tamo gde RAID 5 ne zadovoljava performanse brzine.

RAID 1+5 (15) i 5+1 (51)

Tehnika ovod nivoa je prelikavanje (ili dupleksiranje) kombinovano sa blok striping i distribuiranom parity. Jedini nivo koji koriste obe tehnike redundancije a to je i parnost i preslikavanje i to sve u svrhu maksimalnog stepena tolerancije greške i skupoće svega ostalog. Raid 51 je kreiran preslikavanjem celog RAID 5 nivoa i sličan je po ovom pitanju sa RAID 01 osim što su setovi RAID 5 umesto RAID 0 i uključuje i zaštitu parnosti. Tolerancija greške je neverovatna; na osam diskova nivo RAID 15 toleriše kvar bilo koja tri diska istovremeno; na osam diskova nivo RAID 51 trpi kvar 3 do 5 diskova sve dok je jedan od preslikanih setova RAID 5 nema više od jednog kvara. Cijena je izuzetno visoka i ekonomičnost prostora gotovo nikakva, ali se zato nadoknadjuje stepenom tolerancije greške.

Page | 17


Karakteristike RAID 15 i 51: Zahtijevi kontrolera. Hardverski kontroler se ponekad sastoji od multi sistema

softvera i hardvera. RAID 51 je ponekad hibrid preslikavanja na nivou operatvnog sistema na paru RAID 5 kontrolera, implementirajući dupleksiranje za još veći stepen tolerancije greške. Teorijski ovo može biti odrađeno Windows NT ili 2000 softverskim preslikavanjem i parom RAID 5 kontrolera.

Broj diskova. Minimum diskova koji se zahteva je šest. Diskovi trebaju biti identični.

Kapacitet niza. (Veličina najmanjeg diska) * ( (broj diskova / 2) - 1). Tako u nizu sa deset diskova od 18 GB biće kapacitet 18 GB * ( (10/2) - 1 ) = samo 72 GB.

Efikasnost kapaciteta. Ako su svi diskovi iste veličine, ( (broj diskova / 2) - 1 ) / (broj diskova). U primeru gore efikasnost je 40%. Ovo je najgora efikasnost kapaciteta od svih RAID nivoa; šest diskova RAID 15 ili 51 niz će imati efikasnost kapaciteta samo 33%!

Tolerancija greške. Najbolja od svih nivoa. Performanse. Brzina upisa podataka je dobra, dok je brzina čitanja znatno bolja. Cijena. Peskup i neekonomičan.

Preporuka je aplikacijama koje traže previsok stepen tolerancije greške. Ukoliko dodjete u ovu situaciju da vam je toliko bitan stepen greške, preporučuje se RAID 10 kao alternativa. Znatno je jeftiniji i ekonomičniji a i performansa posebno čitanja podataka je visoka.

Page | 18

SOFTVERSKI RAID

Softverski RAID je još poznat i kao "poor man's RAID". Razlog tome je što za ostvarivanje ovog oblika RAID-a nisu potrebne nikakve dodatne (hardverske) komponente. Ovakav RAID se u osnovi ostvaruje na nivou operacijskog sistema, stvaranjem apstrakcije u obliku logičkih uređaja od fizičkih diskova. Najčešće korišteni nivoi RAID-a u ovoj implementaciji su RAID 0, 1, 1+0, 0+1 i 5. Svi operacijski sistemi ne podržavaju sve oblike softverskog RAID-a kao što je prikazano u donjoj tablici. Operacijski sistemi NetBSD, OpenSolaris i Solaris 10 podržavaju, uz one u tablici navedene, i sve ugniježđene kombinacije navedenih RAID nivoa.

MS Windows (server) 0, 1, 5

MS Windows (desktop) 0

Mac OS X Server 0, 1, 5, 1+0

FreeBSD 0, 1, 5

NetBSD 0, 1, 4, 5

OpenSolaris 0, 1, 5, 6

Solaris 10 0, 1, 5, 6

Softverski RAID se nalazi na nekom polsužitelju koji je spojen na neki podatkovni uređaj i procesor troši vlastite cikluse na rad RAID softvera. Dodatno opterećenje je zanemarivo u RAID 0 i 1 tipovima za razliku od ostalih koji implementiraju složene paritetne sheme. Takođe, sve sabirnice između procesora i disk kontrolera su dodatno opterećene podacima potrebnim za funkcionisanje RAID-a pa je moguće zagušenje. Smanjenje performansi je značajno samo kod zapisivanja, dok kod čitanja postoji samo mali ili nikakav pad performansi.

Specifičan način rada ovih RAID-ova onemogućava funkcionisanje particija stvorenih pomoću RAID sistema jednog operacijskog sistema na drugom operacijskom sistemu. Kako nije moguće upravljati takvim logičkim particijama, dual boot je praktički onemogućen. Još jedan od nedostataka je nemogućnost automatskog oporavka u slučaju greške prilikom podizanja sistema odnosno automatsko prebacivanje na neoštećeni uređaj.

Prilikom izrade RAID-a koriste se, kako je ranije rečeno, logičke particije, a ne sami fizički diskovi. Problem nastaje kada je jedan fizički uređaj podijeljen na više particija koje su dio dvaju ili više RAID polja. Kvar tog uređaja uzrokuje kvar svih RAID polja kojima pripadaju njegove particije te je takvu konfiguraciju preporučljivo izbjegavati.

Page | 19

U slučaju softverskog RAID-a moguće je da podaci prestanu biti dostupni bez da je i jedan blok podataka oštećen. Kako se podaci o RAID sistemu, njegovom stanju i operacijama pohranjuju na isti uređaj na kojem se same operacije izvršavaju, moguće je da greškom u toj bazi nastane stanje od kojega se RAID sistem ne može oporaviti. Zaštita od takvog scenarija je replikacija RAID baze na više lokacija. Savjet je držati više replika te baze na svakom od diskova koji su dio RAID-a. Ne treba pretjerivati sa brojem replika jer rastom broja replika raste utjecaj na brzinu I/O operacija.

Softverski RAID je najjeftinije rješenje koje ima brojne mane i zbog toga se koristi samo u situacijama kada nije moguće implementirati neko drugo rješenje.

HARDVERSKI RAID

Hardverski RAID zahtIjeva postojanje RAID kontrolera – posebne hardverske komponente za upravljanje RAID poljima. Budući da sve proracune vezane uz rad RAID-a obavlja kontroler, ovaj tip RAID-a ne opterećuje procesor. Koji su tipovi RAID-a podržani, zavisi samo o hardverskoj komponenti - kontroleru. Danas većina RAID kontrolera podržava sve standardne RAID nivoe.

Hardverski RAID je nevidljiv ostalim komponentama sistema. Zbog toga je moguće bootati masinu sa bilo kojeg uređaja. Bolja integracija sa driverima pruža bolje i pouzdanije mehanizme za oporavak od grešaka.

Danas većina hardverskih RAID-ova koristi međuspremnik (buffer) za operacije zapisivanja kako bi se smanjio ili uklonio uticaj RAID sistema na brzinu I/O operacija. Navedeni međuspremnik je zaštićen vlastitim napajanjem (baterija) da bi se spriječio gubitak podataka koji su u njemu uskladisteni.

Hardverski ostvareni RAID-ovi pružaju visoke performanse, ne opterećuju centralni procesor i podržavaju gotovo sve operacijske sisteme budući da se iz perspektive operacijskog sistema vide samo logički diskovi. Dodatno, hardverski RAID-ovi najčešće podržavaju "hot swap", dakle izmjenu neispravnih uređaja dok je sistem aktivan te kasniju rekonstrukciju podataka na novom uređaju

Page | 20

Zaključak

Sam RAID sistem u poslužitelju s jednim ili više mikroprocesora nije dovoljna pretpostavka za sigurno ili brzo skladištenje velike količine podataka ili njihovu obradu. U tu svrhu učinkovitija je vrlo brza lokalna mreža računara povezanih u CLUSTER (grupu - grozd), koji se prema korisniku prezentuje kao jedan ENTITET i u osnovi se njegovim resursima upravlja s jednog mjesta. Cilj povezivanja je osiguravanje veće dostupnosti i pouzdanosti (High Availability - HA) ili većih performansi (High Performance Computing - HPC) u odnosu na samostalno računar, a razultat je super-računar. Specifična programska podrska daje visok stepen integracije računara (čvorova u cluster-u), omogućava njihov koordinisani zajednički rad i pretvara ih u jedinstven višeprocesorski sistem. Cluster je obično baziran na jednoj vrsti OS-a (Windows, Linux ..) i fizički se realizuje kao grupa od barem dva računara ili poslužitelja ili izmiješano. Na taj način moguće je osigurati korišcenje značajnih računarskih resursa u svrhu zahtjevnih obrada podataka, na primjer u sklopu naucno-istraživačkih projekata. Pošto se radi o grupi računara koja individualno imaju ograničenu fizičku proširivost resursa, fizička proširivost cluster-a puno je veća od proširivosti računara kao jedinke. Povećanje broja računara u cluster-u skoro u istom procentu znači i porast njegovih performansi. Kada se posebnim tehnologijama povezivanja ovakvi nezavisni cluster-i povežu u mrežu i grupisu u svrhu dobijanja sistema za skupljanje i obradu velike količine podataka ili rješavanje vrlo kompleksnih problema (vremenska prognoza, predviđanje potresa i drugo), dobije se GRID - opet mreža ali objedinjena po problemu kojoj performanse njenih čvorova, OS-a čvorova ili način upravljanja resursima pojedinih čvorova nisu bitnu.No čini se da vrijeme diskova kakve znamo prolazi. Tehnologija, mada još uvijek skupa, zasnovana na flash memoriji, polako prodire u upotrebu i zamjenjuje standardne elektro-mehaničke diskove. Takvi “diskovi” nazivaju se SSD (Solid State Disk), brzina zapisivanja i čitanja je otprilike dvostruko veća nego kod klasičnih diskova uz 10 puta manju potrošnju električne energije. Dakle, nema pokretnih mehaničkih dijelova. Osnovna upotreba je u prenosnim uređajima gdje se planiraju jedinice kapaciteta 32GB i veće.

Page | 21

armin hodžic

Documents