NEXT 5/2009 - (Po)dane w rajdowym tempie

Posiadanie więcej niż jednego dysku SATA otwiera wiele nowych możliwości. Wystarczy podłączyć je do kontrolera RAID na płycie głównej i zbudować macierz, by uzyskać przyrost transferu i ochronę przed awarią dysków. Z takiej możliwości może skorzystać dziś prawie każdy.

Kontrolery RAID do niedawna były jeszcze dostępne najczęściej jako osobne karty PCI, przeznaczone do zastosowań serwerowych. Sytuacja zmieniła się wraz z popularyzacją standardu SATA. Dziś praktycznie każda nowa płyta główna ma taki kontroler. Wystarczy aktywować go w BIOS-ie. Pozostaje tylko sprawdzić, do których portów SATA na płycie trzeba podłączyć dyski, by móc z dobrodziejstw RAID-u skorzystać.

Wybierz optymalny tryb

Macierze RAID mogą pracować w różnych trybach, z których każdy przeznaczony jest do innych zastosowań. Zintegrowane kontrolery oferują obecnie praktycznie ten sam zestaw opcji, więc to, jakie tryby będą dostępne, zależy od liczby posiadanych dysków twardych.

Dwa dyski można spiąć w RAID 0 (striping), RAID 1 (mirroring) lub tzw. łączenia liniowego – JBOD (spanning). W pierwszym trybie dane będą zapisywane w tzw. paskach, naprzemiennie na obu napędach. Pozwala to dokonywać zapisu i odczytu plików równolegle z dwóch napędów, a tym samym podnieść wydajność o około 40–70 proc. w stosunku do pojedynczego dysku. RAID 1 użyje zaś drugiego napędu do wykonania dokładnej kopii pierwszego HDD. Wydajność odczytu powinna wzrastać podobnie jak w RAID 0, zapisu – pozostać niezmienna. Uzyskujemy za to pełną ochronę przed awarią jednego napędu. JBOD to zaś proste liniowe łączenie dysków, w wyniku którego systemowi operacyjnemu przedstawiona zostanie jedna wirtualna pamięć masowa, o rozmiarze będącym sumą pojemności obu napędów.

Dołożenie trzeciego dysku otwiera drogę do trybu RAID 5, który również dzieli dane na paski. Ale mechanizm działania jest znacznie bardziej skomplikowany, bo dla każdego paska wyliczana jest dodatkowo tzw. parzystość. Dane i informacje o parzystości zapisywane są naprzemiennie na dyskach macierzy w taki sposób, że zawsze jeden napęd może ulec awarii bez ryzyka utraty danych. Jest to swoisty kompromis między możliwie najwyższą pojemnością i stopniem ochrony danych.

Z czterech dysków zbudować można albo lepszy RAID 0/1/5, albo użyć trybu 10 (lub 1+0, oba określenia są tożsame). W tym trybie napędy dzielone są na dwie grupy po dwa urządzenia, z których każda pracuje w trybie RAID-1, a dodatkowo łączona jest RAID-em 0. Pojemności przykładowych macierzy prezentujemy w ramce obok.

Przygotowanie dobrej macierzy

Samo zbudowanie macierzy jest czynnością bardzo prostą. Po aktywacji w BIOS-ie kontrolera RAID ekran konfiguracyjny pojawi się na etapie POST. Pozwoli on na wybór napędów, które dodane mają być do macierzy, a także trybu ich łączenia. Należy pamiętać, że aktywacja kontrolera nie pociąga za sobą konieczności zbudowania macierzy ze wszystkich dysków. Często już w BIOS-ie można określić, które gniazdo SATA pracuje jako RAID, a które tylko jako AHCI. Jeśli nie ma takiej funkcji, wystarczy po prostu dodać tylko wybrane napędy do budowanej macierzy.

Takie rozwiązanie warto wybrać zwłaszcza wtedy, gdy mamy dwa dyski o jednakowej pojemności (np. 500 GB) i jeden mniejszy (np. 320 GB), gdyż ten ostatni właśnie spowoduje znaczne ograniczenie wielkości wynikowej macierzy. Lepiej pozostawić go osobno, wykorzystując na mniej newralgiczne dane. Co prawda zintegrowany z kontrolerami Intel ICH9R i nowszymi tryb Matrix RAID pozwoli na stworzenie w opisanym przypadku dwóch macierzy, np. RAID 1 na „wspólnych” 320 GB trzech dysków i RAID 0 na 180 GB pozostałej przestrzeni dwóch większych. W praktyce konsekwencją może być spadek transferu danych, bo w danym momencie może być prowadzony zapis/odczyt tylko jednej macierzy.

Rozmiar paska a wydajność

O ile w przypadku macierzy RAID 0 czy 1 wszystkie ustawienia w kontrolerze można pozostawić w domyślnej postaci, o tyle przy RAID 5 zaczyna się żmudne wyliczanie, gdyż rozmiar paska (i nie tylko) ma kolosalny wręcz wpływ na wynikowe transfery danych. Jak powiedzieliśmy na wstępie, ten tryb wymaga wyliczania parzystości dla pasków. Formalnie jest to obliczanie różnicy bitowej (XOR) między paskami zajmującymi dany sektor na dwóch napędach i zapisywanie jej na analogicznie ulokowanym pasku na dysku trzecim.

Problem polega na tym, że montowane na płytach kontrolery nie są w pełni sprzętowymi rozwiązaniami. Wszelkie obliczenia są więc wykonywane nie przez specjalistyczne układy kontrolera, tylko procesor. Okazuje się też, że właśnie w trybie RAID 5 uwidaczniają się wady tej metody. Stanie się tak zwłaszcza wtedy, gdy klastry, czyli logiczne jednostki podziału partycji, nie będą się w pełni pokrywać z paskami macierzy. Jeśli klastry będą pozycjonowane tak, że każdy z nich zajmie dwa sąsiednie paski, ilość danych wymagających przeliczenia przy każdym zapisie będzie zwielokrotniona. Efektem będzie niska wydajność macierzy, co dotyczy głównie kontrolerów RAID w chipsetach nForce Nvidii. Mają one bowiem problemy z identyfikacją sekwencyjnego zapisu (tj. gdy dotyczy on kilku sąsiednich pasków), przeliczając niepotrzebnie wielokrotnie każdy z nich.

Ocena:    (aby ocenić, musisz się zalogować w serwisie)

 del.icio.us |  Wykop mnie |  Digg this story |  dodajdo.com

• Dyski wirtualnie złączone »
  korzystanie z programowych macierzy RAID w Windows XP
• Szybki i niezawodny dysk twardy? »
  konfigurowanie dysków komputera osobistego
• Jeszcze dysk czy już miniserwer? »
  dysk sieciowy
• Dla wymagających overclockerów »
  PŁYTA GŁÓWNA FOXCONN
• Bezcenna kopia dysku »
  klonowanie dysków