RAID-owo szybciej i bezpieczniej

Kontrolery macierzy dyskowych RAID stosowano w serwerach od dawna. Jednak poza nazwą niewiele mają wspólnego z układami, które zaczęto montować w płytach głównych.

Kontrolery macierzy dyskowych RAID stosowano w serwerach od dawna. Jednak poza nazwą niewiele mają wspólnego z układami, które zaczęto montować w płytach głównych.

W systemie RAID 0 dane zapisywane są naprzemiennie na kolejnych napędach.

W systemie RAID 0 dane zapisywane są naprzemiennie na kolejnych napędach.

Tempo wzrostu wydajności twardych dysków z interfejsem IDE zaskoczyło producentów chipsetów. Okazało się, że kontroler UltraATA 33 wbudowany w ówczesne mostki południowe jest za słaby i ogranicza dyskowy transfer. Producenci płyt głównych nie mogli nakazać przejścia na droższy interfejs SCSI, ratowali się więc, wbudowując wyspecjalizowane układy IDE o większej wydajności. Tak wyposażona płyta mogła obsłużyć podwójną liczbę napędów: szybsze podłączenie do układu dodatkowego, wolniejsze do standardowego kontrolera z mostka.

Pamięci buforowane łatwo odróżnić po układach (trzy) wmontowanych poniżej właściwych modułów. Nie należy mylić buforów z dziewiątym układem pamięci używanym do korekcji błędów parzystości (ECC).

Pamięci buforowane łatwo odróżnić po układach (trzy) wmontowanych poniżej właściwych modułów. Nie należy mylić buforów z dziewiątym układem pamięci używanym do korekcji błędów parzystości (ECC).

Skoro podłączenie większej liczby dysków stało się możliwe, naturalne było dodanie jeszcze funkcji łączenia ich w macierze. Pozwoliło to na łączenie kilku dysków w taki sposób, aby system operacyjny "widział je" jako jeden napęd (tzw. striping) albo na wykorzystanie drugiego dysku do przechowywania kopii pierwszego na wypadek awarii (mirroring). Wymienione funkcje to poziomy zerowy i pierwszy RAID-u. W interfejsach IDE spotyka się jeszcze poziom 0+1 - połączenie stripingu z mirroringiem. Wtedy cztery dyski tworzą jeden napęd logiczny o podwójnej pojemności. W drugiej połówce gigabajtów przechowuje się obraz pierwszej.

Zerowy i pierwszy poziom RAID-u to rozwiązania skrajne. Ze zwykłych twardych dysków zbudować można jeszcze poziomy pośrednie, trzeci i piąty, które zapewniają bezpieczeństwo danych mniejszym kosztem. Taka konfiguracja wymaga jednak bardziej skomplikowanych i droższych kontrolerów.

Rejestrowa i niebuforowana

Spotyka się pamięci tzw. buforowane i rejestrowe. Wyjaśnimy, do czego służą i kiedy należy je stosować.

W odniesieniu do komputerów bufor kojarzy się z ciągłym dostępem. Kiedy sygnał pojawi się na wejściu bufora, prędzej czy później stanie się dostępny na jego wyjściu. Rejestry - przeciwnie, niezbędny jest jakiś zewnętrzny impuls, np. sygnał zegara, aby odświeżyć ich zawartość.

Mimo tej pozornej sprzeczności nie ma pamięci SDRAM - zarówno pojedynczej, jak i podwójnej prędkości (DDR) - które nie miałyby obu cech jednocześnie. Z tego punktu widzenia oba określenia oznaczają to samo. Zastosowanie bufora czy rejestru ma poprawić współpracę SDRAM-ów z kontrolerem pamięci, stabilizować napięcia i synchronizować cykle. Chodzi o gwarancje pojawienia się właściwego sygnału w odpowiednim momencie.

Funkcję bufora często porównuje się do funkcji układów wspomagania kierownicy i hamulców w samochodzie. W niewielkich, mało obciążonych - nie są potrzebne. Ciężarówka, tak jak mocno obciążone komputery, nie może się bez nich obejść. Dlaczego więc nie stosować ich w każdym przypadku?

Umożliwienie dostępu w jednym, ściśle określonym momencie jest wygodne dla współpracujących układów, ale wymaga dodatkowego cyklu zegara - oczekiwania w buforze na skompletowanie danych. Ma to wpływ na czas dostępu, który w pamięciach rejestrowych jest nieco dłuższy.

Na podstawie tych informacji łatwo sformułować kilka rad:

  • W komputerach używanych do grania zastosowanie pamięci rejestrowej może spowodować spadek wydajności systemu i dlatego raczej nie jest wskazane.

  • W serwerach zawsze stosujemy pamięć buforowaną. Większość serwerowych płyt głównych nie ruszy na innych układach.

  • Pamięci DDR: kiedy planujemy zastosowanie więcej niż dwóch modułów, powinny to być układy buforowane.

  • Kiedy chcemy mieć więcej niż gigabajt pamięci w systemie, używajmy SDRAM-u buforowanego.

  • Lekko, łatwo i przyjemnie

    Możliwość zastąpienia uszkodzonego dysku bez wyłączania komputera jest jedną z ważnych cech macierzy RAID.

    W wersjach IDE nie ma aż takiego komfortu, ale do niektórych kontrolerów można podłączyć dysk rezerwowy, który w razie awarii, automatycznie przejmie zadania zepsutego. Dopiero wyjęcie z obudowy jednego z nich wymaga przerwania pracy komputera.

    Dodatkowe układy wprowadzają nieco zamieszania do komputerowego setupu.

    W celu zmylenia użytkownika dyski często określane są jako napędy SCSI, ale wybór takiej pozycji jako startowej spowoduje, oczywiście, rozruch z dysków IDE podłączonych do kontrolera RAID. Poza wskazaniem dysku startowego konieczna jest opcja wyłączenia samego kontrolera i wyboru dla niego trybu pracy (jako RAID lub jedynie w charakterze interfejsu dodatkowych gniazd). W jednych płytach dokonuje się tego zworkami, w innych - przez ustawienia w głównym setupie. Pozostałe parametry wybiera się w setupie dodatkowym, który należy do kontrolera. Konfiguracja polega na wyborze poziomu RAID-u, zakładaniu i likwidacji macierzy oraz określaniu rozmiaru najmniejszej partii danych i jest bardzo prosta.

    Najlepsze wyniki daje zastosowanie dysków bliźniaczych. Każde odstępstwo od tej zasady ma ujemne konsekwencje. Na przykład wielkość macierzy dostosowuje się do tego napędu, który ma najmniejszą pojemność. Reszta gigabajtów się marnuje.

    W czasach szybkiego wzrostu wydajności i pojemności wymóg stosowania dysków identycznych lub chociaż podobnych jest bardzo dokuczliwy. Osoby, które nie planują z góry utworzenia macierzy, raczej nie dokupią podobnego dysku w późniejszym okresie, bo go po prostu nie będzie. Na to także znaleziono receptę.

    W kontrolerach firm Promise i High Point możliwa jest obsługa niejednakowych twardych dysków w taki sposób, aby następne były przedłużeniem poprzednich. Jednak w tzw. spanningu, bo o niego tu chodzi, nie ma współpracy charakterystycznej dla RAID-u. Każdy napęd pracuje osobno we własnym tempie, nie ma mowy o przyspieszeniach czy zwiększeniu bezpieczeństwa.

    Skoro RAID w dzisiejszych warunkach raczej nie może być lekarstwem na ubywanie przestrzeni dyskowej, spróbujmy znaleźć dla niego inne zastosowanie. O jednym była już mowa. Przechowywanie aktualnej kopii na twardym dysku gwarantuje o wiele większy poziom bezpieczeństwa niż zapisywanie od czasu do czasu na kompakcie. Druga możliwość związana jest z bardzo atrakcyjną własnością RAID-u: jednoczesny dostęp do kilku dysków w trybie stripe powinien również kilkakrotnie powiększyć transfer. Zbudowanie jednego superdysku z kilku małych i tanich - to byłaby gratka, zwłaszcza dla osób zajmujących się edycją wideo. Postanowiliśmy sprawdzić tę możliwość.


    Zobacz również