Понимание RAID
О: RAID - путь комбинирования нескольких дисков в одно целое для увеличения скорости и/или надежности. Существует несколько различных типов и реализаций RAID, каждый со своими преимуществами и недостатками. Например, помещая копию одинаковых данных на два диска (называется зеркализация дисков, или RAID уровня 1), скорость чтения может быть повышена поочередным считыванием с каждого диска зеркала. В среднем, каждый диск менее занят, т.к. он обрабатывает только половину операций чтения (для двух дисков), или 1/3 (для трех дисков), и т.д. В дополнение, зеркало может повышать надежность: если один диск выходит из строя, другой диск содержит копию данных. Различные пути комбинирования дисков в один, обозначаются уровнями RAID, могут обеспечить большую эффективность хранения, чем просто зеркализация, или могут изменить производительность по задержкам (времени доступа), или производительность пропускной способности (скорости передачи), для чтения или записи, в то же время поддерживается избыточность - это полезно для противодействия отказам.
Хотя RAID может защитить от отказа, он не защищает от ошибок оператора и администратора (человека), или потерь вызванных ошибками программ (возможно и ошибками собственно программной реализации RAID). Сеть изобилует трагическими историями о системных администраторах, которые неправильно устанавливали RAID, и потеряли все свои данные. RAID - не заменяет необходимость частого, регулярного планового резервного копирования.
RAID может быть реализован аппаратно, в виде специальных дисковых контроллеров, или программно, как модуль ядра который связывает низкоуровневый драйвер диска, и файловую систему, которая находится на нем. Аппаратный RAID - всегда "дисковый контроллер", - это устройство к которому могут подсоединяться диски. Обычно он представляет собой плату, которая вставляется в слот ISA/EISA/PCI/S-Bus/MicroChannel. Однако, некоторые RAID контроллеры - в виде ящика, который соединяется кабелями с используемым дисковым контроллером, и дисками. Меньшие из них помещаются в дисковой стойке; большие могут быть встроены в дисковый шкаф со своими собственными стойками и источником питания. Последние аппаратные RAID используют с последними и быстрейшими процессорами, что обеспечивает обычно лучшую общую производительность, несмотря на значительную цену. Это потому, что большинство RAID контроллеров поставляются с встроенными процессорами на борту и кеш-памятью, которые могут значительно разгрузить суммарную обработку главного процессора, насколько позволяет скорость поступления данных в большой кеш контроллера. Старые аппаратные RAID могут работать как "тормоз" когда используются с новейшими процессорами: вчерашние модные встроенные процессоры и кеш могут быть бутылочным горлышком, и их производительность часто превосходится чисто-программными RAID и новыми, но простыми в других отношениях, дисковыми контроллерами. Аппаратные RAID могут иметь преимущество над чисто-программными RAID, если используют синхронизацию шпинделей дисков и знают позицию дисковых пластин относительно головок диска и желаемого дискового блока. Однако, большинство современных (дешевых) дисков не предоставляют эту информацию, во всяком случае, средства управления этим и т.о., большинство аппаратных RAID не имеет этих преимуществ. Аппаратные RAID различных производителей, версий и моделей обычно не совместимы: если RAID контроллер отказывает, он должен быть заменен на другой контроллер того-же самого типа. На момент написания (Июнь 1998), широкое разнообразие аппаратных контроллеров используется под Linux; однако, никакой из них, на текущий момент, не поставляется с утилитами конфигурации и управления, которые запускаются под Linux.
Software-RAID - набор модулей ядра, вместе с утилитами управления, которые реализуют чисто программный RAID, и не требуют необычной аппаратуры. Подсистема Linux RAID реализована в ядре, как уровень над низкоуровневыми драйверами дисков (для IDE, SCSI и Paraport устройств), и интерфейсом блочных устройств. Файловая система, будь то ext2fs, DOS-FAT, или другая, работает поверх блочного интерфейса. Программный RAID, по своей программной природе, склонен быть более гибким, чем аппаратная реализация. Обратная сторона этого - требуется больше процессорного времени, по сравнению с аппаратной реализацией. Конечно, цена не превзойденная. Кроме того программный RAID имеет одну важную отличительную особенность: он оперирует базируясь на разделах, где несколько отдельных дисковых разделов собираются вместе для создания разделов RAID. В этом отличие от большинства аппаратных решений RAID, которые объединяют вместе целые диски в массив. В аппаратных RAID, факт, что массив RAID - прозрачен для операционной системы, упрощает управление. В программном, гораздо больше конфигурационных опций и вариантов, что запутывает дело.
На момент написания (Июнь 1998), администрирование RAID под Linux далеко от простоты, и это лучше пробовать опытным системным администраторам. Теория функционирования сложна. Системные инструменты требуют модификации загрузочных скриптов. И восстановление дискового отказа непростая задача, и способствует ошибкам человека. RAID не для новичков, и полученный прирост в надежности и производительности, может запросто перевеситься излишней сложностью. Действительно, современные диски - невероятно надежны и современные процессоры и контроллеры вполне мощные. Вы можете более просто получить желаемую надежность и производительность купив диск высшего качества и/или быструю аппаратуру.
О: Различные уровни RAID имеют различную производительность, избыточность, емкость, надежность и ценовые характеристики. Большинство, но не все, из уровней RAID предоставляют повышенную защиту от отказов диска. Из тех, которые предоставляют избыточность, RAID-1 и RAID-5 более популярны. RAID-1 предлагает лучшую производительность, в то же время RAID-5 применяется для более продуктивного использования имеющихся емкостей накопителей. Однако, настройка производительности - совсем иное дело, так как производительность зависит от множества различных факторов, от типа приложения, до размеров stripe-ов, блоков, и файлов. Более трудные аспекты настройки производительности откладываются до более поздних разделов этого HOWTO.
Далее описывается разница между уровнями RAID в контексте реализации программного RAID в Linux.
простое объединение разделов для создания большого виртуального раздела. Это применяется если у Вас несколько маленьких дисков, и Вы хотите создать один большой раздел. Это объединение не предлагает избыточности, и фактически уменьшает общую надежность: если один из дисков выходит из строя, весь раздел выходит из строя.
уже рассеивает файлы по разделу, стараясь минимально фрагментировать. Итак, на простейшем уровне, любой доступ может быть выполнен к одному из нескольких дисков, и таким образом, чередование stripe-ов по многим дискам предоставляет реальные преимущество. Однако, существует разница в производительности, она зависит от данных, рабочей загрузки, и размера stripe.
