RAID الميزانية. أداء الاختبار. أداء صفيفات Raid 0 من قرص واحد

إذا كنت مهتمًا بهذه المقالة ، فمن الواضح أنك قد واجهت أو تتوقع أن تواجه قريبًا إحدى المشكلات التالية على جهاز الكمبيوتر الخاص بك:

- من الواضح أنه لا يوجد حجم مادي كافٍ للقرص الصلب ، كقرص منطقي واحد. غالبًا ما تحدث هذه المشكلة عند العمل مع الملفات الكبيرة (الفيديو والرسومات وقواعد البيانات) ؛
- من الواضح عدم كفاية أداء القرص الصلب. غالبًا ما تحدث هذه المشكلة عند العمل مع أنظمة تحرير الفيديو غير الخطية أو عندما يصل عدد كبير من المستخدمين إلى الملفات الموجودة على محرك أقراص ثابت في نفس الوقت ؛
- من الواضح أنه لا توجد موثوقية كافية لمحرك الأقراص الثابتة. في أغلب الأحيان ، تحدث هذه المشكلة عندما تحتاج إلى العمل مع بيانات يجب ألا تُفقد أبدًا أو التي يجب أن تكون متاحة دائمًا للمستخدم. تظهر التجربة المحزنة أنه حتى أكثر المعدات موثوقية تتعطل أحيانًا ، وكقاعدة عامة ، في أكثر اللحظات غير المناسبة.

يمكن حل هذه المشكلات وبعض المشكلات الأخرى عن طريق إنشاء نظام RAID على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

ما هو "RAID"؟

في عام 1987 ، نشر باترسون وجيبسون وكاتز من جامعة كاليفورنيا في بيركلي حالة لمصفوفات زائدة عن الحاجة للأقراص الرخيصة (RAID). وصفت هذه المقالة أنواعًا مختلفة من صفائف الأقراص ، والمختصرة باسم RAID - صفيف متكرر للأقراص المستقلة (أو غير المكلفة) (صفيف متكرر من محركات الأقراص المستقلة (أو غير المكلفة)). يعتمد RAID على الفكرة التالية: من خلال الجمع بين العديد من محركات الأقراص الصغيرة و / أو الرخيصة في صفيف ، يمكنك الحصول على نظام يتجاوز أغلى محركات الأقراص من حيث الحجم والسرعة والموثوقية. علاوة على ذلك ، من وجهة نظر الكمبيوتر ، يبدو مثل هذا النظام وكأنه محرك أقراص واحد.
نحن نعلم أن متوسط ​​الوقت بين حالات فشل مجموعة من محركات الأقراص يساوي متوسط ​​الوقت بين حالات فشل محرك أقراص واحد مقسومًا على عدد محركات الأقراص في الصفيف. نتيجة لذلك ، فإن MTBF للصفيف قصير جدًا للعديد من التطبيقات. ومع ذلك ، يمكن جعل مجموعة الأقراص متسامحة مع فشل محرك أقراص واحد بعدة طرق.

في المقالة أعلاه ، تم تحديد خمسة أنواع (مستويات) من مصفوفات القرص: RAID-1 ، RAID-2 ، ... ، RAID-5. يوفر كل نوع التسامح مع الخطأ بالإضافة إلى مزايا مختلفة على محرك أقراص واحد. إلى جانب هذه الأنواع الخمسة ، أصبحت مجموعة الأقراص غير الزائدة RAID-0 شائعة أيضًا.

ما هي مستويات RAID وأي منها يجب أن أختار؟

RAID-0. يتم تعريفها عادةً على أنها مجموعة محرك أقراص غير مكررة بدون تماثل. يطلق على RAID-0 أحيانًا اسم "Striping" ("مخطط" أو "سترة") من خلال طريقة وضع المعلومات على محركات الأقراص المضمنة في المصفوفة:

نظرًا لأن RAID-0 ليس زائدًا عن الحاجة ، يؤدي فشل محرك أقراص واحد إلى فشل الصفيف بأكمله. من ناحية أخرى ، يوفر RAID-0 أقصى سرعة تبادل واستخدام فعال لمساحة القرص. نظرًا لأن RAID-0 لا يتطلب حسابات رياضية أو منطقية معقدة ، فإن تكاليف تنفيذه ضئيلة للغاية.

النطاق: تتطلب تطبيقات الصوت والفيديو نقلًا مستمرًا عالي السرعة للبيانات ، والذي لا يمكن توفيره بواسطة محرك أقراص واحد. على سبيل المثال ، تُظهر الدراسات التي أجرتها Mylex لتحديد التكوين الأمثل لنظام القرص لمحطة تحرير الفيديو غير الخطية أنه ، مقارنة بمحرك أقراص واحد ، يعطي صفيف RAID-0 ثنائي المحرك زيادة بنسبة 96٪ في سرعة الكتابة / القراءة من ثلاثة محركات - بنسبة 143 ٪ (وفقًا لاختبار Miro VIDEO EXPERT Benchmark).
الحد الأدنى لعدد محركات الأقراص في صفيف "RAID-0" هو 2.

RAID-1. يُعرف أكثر باسم "Mirroring" ، وهو عبارة عن زوج من محركات الأقراص التي تحتوي على نفس المعلومات وتشكل محرك أقراص منطقيًا واحدًا:

يتم التسجيل على كلا محركي الأقراص في كل زوج. ومع ذلك ، يمكن لمحركات الأقراص في الزوج أداء قراءات متزامنة. وبالتالي ، فإن "الانعكاس" يمكن أن يضاعف سرعة القراءة ، لكن سرعة الكتابة تظل كما هي. يحتوي RAID-1 على 100 ٪ من التكرار وفشل محرك أقراص واحد لا يؤدي إلى فشل المجموعة بأكملها - تقوم وحدة التحكم ببساطة بتبديل عمليات القراءة / الكتابة إلى محرك الأقراص المتبقي.
يوفر RAID-1 أعلى أداء بين جميع أنواع المصفوفات الزائدة عن الحاجة (RAID-1 - RAID-5) ، خاصة في بيئة متعددة المستخدمين ، ولكن أسوأ استخدام لمساحة القرص. نظرًا لأن RAID-1 لا يتطلب حسابات رياضية أو منطقية معقدة ، فإن تكاليف تنفيذه ضئيلة للغاية.
الحد الأدنى لعدد محركات الأقراص في صفيف "RAID-1" هو 2.
يمكن دمج صفيفات RAID-1 المتعددة في RAID-0 لزيادة سرعة الكتابة وضمان موثوقية البيانات. يسمى هذا التكوين RAID "ثنائي المستوى" أو RAID-10 (RAID 0 + 1):

الحد الأدنى لعدد محركات الأقراص في صفيف "RAID 0 + 1" هو 4.
النطاق: المصفوفات الرخيصة ، الشيء الرئيسي فيها هو موثوقية تخزين البيانات.

RAID-2. يوزع البيانات في شرائط بحجم القطاع عبر مجموعة من محركات الأقراص. بعض محركات الأقراص مخصصة لتخزين ECC (رمز تصحيح الخطأ). نظرًا لأن معظم محركات الأقراص تخزن رموز ECC لكل قطاع افتراضيًا ، فإن RAID-2 يقدم ميزة قليلة عن RAID-3 وبالتالي لا يستخدم على نطاق واسع.

RAID-3. كما في حالة RAID-2 ، يتم توزيع البيانات على أشرطة من قطاع واحد في الحجم ، ويتم تخصيص أحد محركات الأقراص في المصفوفة لتخزين معلومات التماثل:

يعتمد RAID-3 على أكواد ECC المخزنة في كل قطاع لاكتشاف الأخطاء. في حالة فشل أحد محركات الأقراص ، يمكن استعادة المعلومات المخزنة عليه عن طريق حساب OR (XOR) الحصري من المعلومات الموجودة على محركات الأقراص المتبقية. عادةً ما يتم توزيع كل إدخال عبر جميع محركات الأقراص ، وبالتالي فإن هذا النوع من المصفوفات مفيد للتطبيقات التي تتطلب اتصالاً مكثفًا مع النظام الفرعي للقرص. نظرًا لأن كل عملية إدخال / إخراج تصل إلى جميع محركات الأقراص في الصفيف ، لا يمكن لـ RAID-3 إجراء عمليات متعددة في نفس الوقت. لذلك ، يعد RAID-3 جيدًا لمستخدم واحد ، وبيئة مهمة واحدة مع عمليات الكتابة الطويلة. للعمل مع التسجيلات القصيرة ، يلزم مزامنة دوران محركات الأقراص ، لأنه بخلاف ذلك لا مفر من حدوث انخفاض في سعر الصرف. نادرا ما تستخدم ، لأن. يتفوق RAID-5 من حيث استخدام مساحة القرص. التنفيذ مكلف.
الحد الأدنى لعدد محركات الأقراص في صفيف "RAID-3" هو 3.

RAID-4. RAID-4 مطابق لـ RAID-3 فيما عدا أن حجم الشريط أكبر بكثير من قطاع واحد. في هذه الحالة ، تكون القراءة من محرك أقراص واحد (بدون احتساب محرك الأقراص الذي يخزن معلومات التكافؤ) ، لذلك يمكن إجراء قراءات متعددة في نفس الوقت. ومع ذلك ، نظرًا لأن كل عملية كتابة يجب أن تقوم بتحديث محتويات محرك التماثل ، فلا يمكن إجراء عمليات كتابة متعددة في نفس الوقت. لا يتمتع هذا النوع من المصفوفات بمزايا ملحوظة مقارنة بمصفوفة RAID-5.
RAID-5. يسمى هذا النوع من المصفوفات أحيانًا "مصفوفة تماثل دوارة". يتغلب هذا النوع من المصفوفات بنجاح على العيب الكامن في RAID-4 - عدم القدرة على إجراء عمليات كتابة متعددة في نفس الوقت. تستخدم هذه المجموعة ، مثل RAID-4 ، ملفات شرائط حجم كبير، ولكن على عكس RAID-4 ، لا يتم تخزين معلومات التكافؤ على محرك أقراص واحد ، ولكن على جميع محركات الأقراص بدورها:

عمليات كتابة الوصول إلى محرك أقراص واحد مع البيانات ومحرك آخر مع معلومات التكافؤ. نظرًا لأنه يتم تخزين معلومات التكافؤ للأشرطة المختلفة على محركات أقراص مختلفة ، فمن الممكن فقط إجراء عمليات كتابة متزامنة متعددة في تلك الحالات النادرة عندما تكون خطوط البيانات أو التماثل على نفس محرك الأقراص. كلما زاد عدد محركات الأقراص في المصفوفة ، قل تزامن موقع المعلومات وأشرطة التكافؤ.
النطاق: مصفوفات موثوقة ذات حجم كبير. التنفيذ مكلف.
الحد الأدنى لعدد محركات الأقراص في صفيف "RAID-5" هو 3.

RAID-1 أو RAID-5؟
مقارنةً بـ RAID-1 ، يستخدم RAID-5 مساحة القرص بشكل اقتصادي أكثر ، لأنه لا يخزن "نسخة" من المعلومات للتكرار ، ولكن رقم التحكم. نتيجة لذلك ، يمكن دمج أي عدد من محركات الأقراص في RAID-5 ، وسيحتوي محرك واحد فقط على معلومات زائدة عن الحاجة.
ولكن يتم تحقيق كفاءة أعلى في استخدام مساحة القرص على حساب معدل تبادل معلومات أقل. أثناء كتابة المعلومات إلى RAID-5 ، تحتاج إلى تحديث معلومات التكافؤ في كل مرة. للقيام بذلك ، تحتاج إلى تحديد بتات التكافؤ التي تغيرت. أولاً ، تتم قراءة المعلومات القديمة المطلوب تحديثها. ثم يتم ضرب هذه المعلومات في XOR بـ معلومات جديدة. نتيجة هذه العملية هي قناع بت ، حيث كل بت = 1 يعني أنه يجب استبدال معلومات التكافؤ في الموضع المقابل بقيمة. بعد ذلك ، تتم كتابة معلومات التكافؤ المحدثة في الموقع المناسب. لذلك ، لكل طلب برنامج لكتابة المعلومات ، ينفذ RAID-5 قراءتين ، وكتابتين ، واثنين من XORs.
يأتي الاستخدام الأكثر كفاءة لمساحة القرص (يتم تخزين كتلة التكافؤ بدلاً من نسخة من البيانات) بتكلفة: يستغرق الأمر وقتًا إضافيًا لإنشاء معلومات التكافؤ وكتابتها. هذا يعني أن سرعة الكتابة على RAID-5 أقل من سرعة RAID-1 بنسبة 3: 5 أو حتى 1: 3 (على سبيل المثال ، سرعة الكتابة على RAID-5 هي 3/5 إلى 1/3 من الكتابة سرعة RAID-1). وبسبب هذا ، لا جدوى من إنشاء RAID-5 في البرامج. لا يمكن التوصية بها أيضًا في الحالات التي تكون فيها سرعة الكتابة أمرًا بالغ الأهمية.

ما هي طريقة تنفيذ RAID - البرامج أو الأجهزة؟

عند قراءة أوصاف المستويات المختلفة لـ RAID ، ستلاحظ أنه لا توجد في أي مكان أي متطلبات أجهزة معينة مطلوبة لتنفيذ RAID. من هنا يمكننا أن نستنتج أن كل ما هو مطلوب لتنفيذ RAID هو توصيل العدد المطلوب من محركات الأقراص بوحدة التحكم المتوفرة في الكمبيوتر وتثبيت برنامج خاص على الكمبيوتر. هذا صحيح ، لكن ليس تمامًا!
في الواقع ، هناك إمكانية لتنفيذ برنامج RAID. من الأمثلة على ذلك نظام التشغيل مايكروسوفت ويندوز NT 4.0 Server ، والذي يمكنه تنفيذ برامج RAID-0 و -1 وحتى RAID-5 (يوفر Microsoft Windows NT 4.0 Workstation فقط RAID-0 و RAID-1). ومع ذلك ، يجب اعتبار هذا الحل مبسطًا للغاية ، ولا يسمح بإدراك إمكانات مجموعة RAID بشكل كامل. يكفي أن نقول أنه مع تنفيذ برنامج RAID ، فإن العبء الكامل لوضع المعلومات على محركات الأقراص ، وحساب رموز التحكم ، وما إلى ذلك. يقع على وحدة المعالجة المركزية، والتي لا تؤدي بطبيعة الحال إلى زيادة أداء وموثوقية النظام. للأسباب نفسها ، لا توجد وظائف خدمة عمليًا هنا ، ويتم تنفيذ جميع العمليات لاستبدال محرك أقراص معيب ، وإضافة محرك أقراص جديد ، وتغيير مستوى RAID ، وما إلى ذلك مع فقد كامل للبيانات ومع حظر كامل على أداء أي منها عمليات أخرى. الميزة الوحيدة لتطبيق برنامج RAID هي التكلفة الدنيا.

- تحرر وحدة التحكم المتخصصة وحدة المعالجة المركزية من العمليات الأساسية باستخدام RAID ، وتزداد فعالية وحدة التحكم بشكل ملحوظ ، وكلما زاد مستوى تعقيد RAID ؛
- وحدات التحكم ، كقاعدة عامة ، مجهزة ببرامج تشغيل تسمح لك بإنشاء RAID لأي نظام تشغيل شائع تقريبًا ؛
- يسمح BIOS المدمج لوحدة التحكم وبرامج التحكم المرفقة به لمسؤول النظام بالاتصال بسهولة أو فصل أو استبدال محركات الأقراص المضمنة في RAID ، وإنشاء عدة صفائف RAID ، حتى من مستويات مختلفة ، ومراقبة حالة مجموعة الأقراص ، إلخ. باستخدام وحدات التحكم "المتقدمة" ، يمكن إجراء هذه العمليات "على الفور" ، أي دون إيقاف وحدة النظام. يمكن إجراء العديد من العمليات في " معرفتي"، بمعنى آخر. دون مقاطعة العمل الحالي وحتى عن بعد ، أي من أي مكان عمل (بالطبع ، إذا كان لديك وصول) ؛
- يمكن تجهيز وحدات التحكم بذاكرة تخزين مؤقت ("ذاكرة التخزين المؤقت") ، والتي تخزن الكتل القليلة الأخيرة من البيانات ، والتي ، مع الوصول المتكرر إلى نفس الملفات ، يمكن أن تزيد بشكل كبير من سرعة نظام القرص.

عيب RAID للأجهزة هو التكلفة العالية نسبيًا لوحدات تحكم RAID. ومع ذلك ، فمن ناحية ، عليك أن تدفع مقابل كل شيء (الموثوقية والسرعة والخدمة). من ناحية أخرى ، في الآونة الأخيرة ، مع تطور تقنية المعالجات الدقيقة ، بدأت تكلفة وحدات تحكم RAID (خاصة الطرز الأقل) في الانخفاض بشكل حاد وأصبحت قابلة للمقارنة مع تكلفة وحدات التحكم في القرص العادية ، مما يجعل من الممكن تثبيت أنظمة RAID ليس فقط في حواسيب مركزية باهظة الثمن ، ولكن أيضًا في الخوادم. مبتدأوحتى محطات العمل.

كيف تختار نموذج تحكم RAID؟

هناك عدة أنواع من وحدات تحكم RAID وفقًا لوظائفها وتصميمها وتكلفتها:
1. محرك وحدات تحكم مع وظيفة RAID.
في الواقع ، هذه وحدة تحكم قرص عادية ، والتي ، بفضل برنامج BIOS الثابت الخاص ، تسمح لك بدمج محركات الأقراص في مجموعة RAID ، عادةً المستوى 0 أو 1 أو 0 + 1.

جهاز تحكم SCSI Ultra (واسع للغاية) من Mylex KT930RF (KT950RF).
خارجياً ، لا تختلف وحدة التحكم هذه عن وحدة تحكم SCSI العادية. كل "تخصص" موجود في BIOS ، والذي ينقسم ، كما كان ، إلى قسمين - "تكوين SCSI" / "تكوين RAID". على الرغم من التكلفة المنخفضة (أقل من 200 دولار) ، فإن وحدة التحكم هذه لديها مجموعة جيدة من الوظائف:

- الجمع بين ما يصل إلى 8 محركات في RAID 0 أو 1 أو 0 + 1 ؛
- الدعم قطع غيار ساخنةلاستبدال محرك أقراص فاشل "أثناء التنقل" ؛
- إمكانية الاستبدال التلقائي (دون تدخل المشغل) لمحرك الأقراص المعيب ؛
- التحكم الآلي في سلامة البيانات وهويتها (لـ RAID-1) ؛
- وجود كلمة مرور للوصول إلى BIOS ؛
- يوفر برنامج RAIDPlus معلومات حول حالة محركات الأقراص في RAID ؛
- برامج تشغيل DOS و Windows 95 و NT 3.5x و 4.0

الآن دعونا نرى ما هي الأنواع الموجودة وكيف تختلف.

قدمت جامعة كاليفورنيا في بيركلي المستويات التالية من مواصفات RAID ، والتي تم اعتمادها كمعيار واقعي:

• RAID 0- مجموعة أقراص عالية الأداء مع شريطية ، دون التسامح مع الخطأ ؛
• - مجموعة القرص المرآة ؛
• RAID 2محجوز للمصفوفات التي تستخدم كود هامينج ؛
• RAID 3 و 4- صفائف القرص مع شريطية وقرص تماثل مخصص ؛
• - مجموعة أقراص مع شريطية و "قرص تماثل غير مخصص" ؛
• - مجموعة أقراص مخططة باستخدام مجموعين اختباريين محسوبين بطريقتين مستقلتين ؛
• - مصفوفة RAID 0 مبنية من صفيفات RAID 1 ؛
• - مصفوفة RAID 0 مبنية من صفيفات RAID 5 ؛
• - صفيف RAID 0 مبني من صفيفات RAID 6.

يمكن لوحدة التحكم في RAID للأجهزة أن تدعم عدة مصفوفات RAID مختلفة في نفس الوقت ، ولا يتجاوز العدد الإجمالي لمحركات الأقراص الثابتة عدد فتحاتها. في الوقت نفسه ، تم دمج وحدة التحكم في اللوحة الأم ، بتنسيق إعدادات BIOSيحتوي على حالتين فقط (ممكّنة أو معطلة) ، لذا فإن محرك الأقراص الثابتة الجديد متصل بموصل وحدة تحكم غير مستخدم عندما الوضع النشطقد يتجاهل النظام RAID حتى يتم إقرانه كمصفوفة RAID أخرى JBOD (ممتدة) تتكون من قرص واحد.

RAID 0 (شريطية - "بالتناوب")

الوضع الذي يزيد من الأداء. يتم توزيع البيانات بالتساوي عبر أقراص المصفوفة ، ويتم دمج الأقراص في واحدة ، والتي يمكن تقسيمها إلى عدة أقراص. تتيح لك عمليات القراءة والكتابة الموزعة زيادة سرعة العمل بشكل كبير ، نظرًا لأن العديد من الأقراص تقرأ / تكتب في وقت واحد جزء البيانات الخاص بها. يتوفر الحجم الكامل للأقراص للمستخدم ، ولكن هذا يقلل من موثوقية تخزين البيانات ، لأنه في حالة فشل أحد الأقراص ، يتم عادةً تدمير المصفوفة ومن المستحيل تقريبًا استعادة البيانات. النطاق - التطبيقات التي تتطلب سرعات عالية في تبادل القرص ، مثل التقاط الفيديو وتحرير الفيديو. يوصى باستخدامه مع محركات الأقراص عالية الموثوقية.

(انعكاس - "انعكاس")

مجموعة من قرصين يمثلان نسخًا كاملة لبعضهما البعض. يجب عدم الخلط بينه وبين مصفوفات RAID 1 + 0 و RAID 0 + 1 و RAID 10 ، والتي تستخدم أكثر من محركين وآليات نسخ متطابقة أكثر تعقيدًا.

يوفر سرعة كتابة مقبولة وزيادة في سرعة القراءة عند موازنة الاستعلامات.

تتمتع بموثوقية عالية - فهي تعمل طالما أن هناك قرصًا واحدًا على الأقل في المصفوفة يعمل. يساوي احتمال فشل قرصين في وقت واحد ناتج احتمالات فشل كل قرص ، أي أقل بكثير من احتمال فشل محرك أقراص واحد. من الناحية العملية ، إذا فشل أحد الأقراص ، فيجب اتخاذ تدابير عاجلة - يجب استعادة التكرار مرة أخرى. للقيام بذلك ، مع أي مستوى RAID (باستثناء الصفر) ، يوصى باستخدام الأقراص الاحتياطية الساخنة.

على غرار RAID10 ، وهو نوع من توزيع البيانات عبر الأقراص ، مما يسمح باستخدام عدد فردي من الأقراص (الحد الأدنى للعدد هو 3)

RAID 2 و 3 و 4

خيارات متنوعة للتخزين الموزع مع الأقراص المخصصة لرموز التكافؤ وأحجام الكتل المختلفة. حاليًا ، لا يتم استخدامها عمليًا بسبب الأداء المنخفض والحاجة إلى تخصيص مساحة كبيرة على القرص لتخزين رموز ECC و / أو رموز التكافؤ.

يتمثل العيب الرئيسي لمستويات RAID من 2 إلى 4 في عدم القدرة على إجراء عمليات كتابة متوازية ، حيث يتم استخدام قرص تماثل منفصل لتخزين معلومات التماثل. RAID 5 ليس لديه هذا العيب. تتم كتابة مجموعات البيانات والمجاميع الاختبارية بشكل دوري على جميع الأقراص الموجودة في المصفوفة ، ولا يوجد عدم تناسق في تكوين القرص. المجاميع الاختبارية هي نتيجة عملية XOR (حصريًا أو). Xorلديه ميزة تجعل من الممكن استبدال أي معامل بالنتيجة ، وباستخدام الخوارزمية xor، احصل على المعامل المفقود نتيجة لذلك. على سبيل المثال: أ xor ب = ج(أين أ, ب, ج- ثلاثة أقراص من مجموعة الغارة) ، إذا أيرفض ، يمكننا الحصول عليه بوضعه في مكانه جوبعد أن أمضى xorما بين جو ب: xor ب = أ.ينطبق هذا بغض النظر عن عدد المعاملات: أ xor b xor c xor d = e. إذا فشلت جومن بعد هيأخذ مكانه و xorنتيجة نحصل عليه ج: أ xor b xor e xor d = c. توفر هذه الطريقة بشكل أساسي التسامح مع الخطأ الإصدار 5. لا يتطلب الأمر سوى قرص واحد لتخزين نتيجة xor ، وحجمها يساوي حجم أي قرص آخر في الغارة.

مزايا

أصبح RAID5 واسع الانتشار ، ويرجع ذلك أساسًا إلى فعاليته من حيث التكلفة. يتم حساب حجم مجموعة أقراص RAID5 باستخدام الصيغة (n-1) * hddsize ، حيث يمثل n عدد الأقراص في الصفيف ويكون حجم القرص الصلب هو حجم أصغر قرص. على سبيل المثال ، بالنسبة لمجموعة من أربعة أقراص سعة 80 جيجابايت ، سيكون الحجم الإجمالي (4-1) * 80 = 240 جيجابايت. يتم إنفاق موارد إضافية على كتابة المعلومات إلى وحدة تخزين RAID 5 وينخفض ​​الأداء ، نظرًا لأن العمليات الحسابية والكتابة الإضافية مطلوبة ، ولكن عند القراءة (مقارنة بمحرك أقراص ثابت منفصل) ، يكون هناك مكسب ، لأن تدفقات البيانات من عدة أقراص صفيف يمكن تتم معالجتها بالتوازي.

عيوب

أداء RAID 5 أقل بشكل ملحوظ ، خاصة في عمليات الكتابة العشوائية (يكتب بترتيب عشوائي) ، حيث ينخفض ​​الأداء بنسبة 10-25٪ من أداء RAID 0 (أو RAID 10) ، لأنه يتطلب المزيد من عمليات القرص (تكتب كل عملية ، باستخدام باستثناء ما يسمى يكتب كامل الشريط ، يتم استبدال الخادم على وحدة تحكم RAID بأربعة - قراءتان وكتابتان). تظهر عيوب RAID 5 عند فشل أحد الأقراص - ينتقل الحجم بالكامل إلى الوضع الحرج (يتحلل) ، وتكون جميع عمليات الكتابة والقراءة مصحوبة بمعالجات إضافية ، وينخفض ​​الأداء بشكل حاد. في هذه الحالة ، يتم تقليل مستوى الموثوقية إلى موثوقية RAID-0 مع العدد المقابل من الأقراص (أي أقل بـ n مرة من موثوقية قرص واحد). إذا حدث فشل قبل استعادة المصفوفة بالكامل ، أو حدث خطأ قراءة غير قابل للاسترداد على قرص واحد آخر على الأقل ، فسيتم إتلاف المصفوفة ، ولا يمكن استعادة البيانات الموجودة عليها بالطرق التقليدية. يجب أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن عملية إعادة بناء RAID (استعادة بيانات RAID بسبب التكرار) بعد فشل القرص تتسبب في تحميل قراءة مكثفة من الأقراص لعدة ساعات متواصلة ، مما قد يتسبب في فشل أي من الأقراص المتبقية في هذا أقل فترة حماية لعملية RAID ، بالإضافة إلى اكتشاف حالات فشل القراءة غير المكتشفة سابقًا في مصفوفات البيانات الباردة (البيانات التي لا يتم الوصول إليها أثناء التشغيل العادي للصفيف ، والبيانات المؤرشفة وغير النشطة) ، مما يزيد من مخاطر الفشل أثناء استعادة البيانات.

الحد الأدنى لعدد الأقراص المستخدمة هو ثلاثة.

RAID 6 - مشابه لـ RAID 5 ، ولكنه يتمتع بدرجة أعلى من الموثوقية - يتم تخصيص سعة قرصين لمجموع اختباري ، ويتم حساب مجموعين باستخدام خوارزميات مختلفة. يتطلب وحدة تحكم RAID أكثر قوة. يوفر قابلية التشغيل بعد الفشل المتزامن لقرصين - حماية ضد الأعطال المتعددة. مطلوب ما لا يقل عن 4 أقراص لتنظيم المصفوفة. عادةً ما يتسبب استخدام RAID-6 في انخفاض أداء مجموعة الأقراص بنسبة 10-15٪ تقريبًا مقارنةً بـ RAID 5 ، والذي ينتج عن كمية كبيرة من المعالجة لوحدة التحكم (الحاجة إلى حساب المجموع الاختباري الثاني ، وقراءة المزيد من الأقراص والكتابة فوقها كتل عند كتابة كل كتلة).

RAID 0 + 1

يمكن أن يعني RAID 0 + 1 خيارين أساسيين:

• تم دمج جهازي RAID 0 في RAID 1 ؛
• يتم دمج ثلاثة أقراص أو أكثر في مصفوفة ، ويتم كتابة كل كتلة بيانات على قرصين من هذه المجموعة ؛ وبالتالي ، مع هذا النهج ، كما هو الحال في RAID 1 "النقي" ، يكون الحجم المفيد للصفيف هو نصف الحجم الإجمالي لجميع الأقراص (إذا كانت هذه الأقراص بنفس السعة).

RAID 10 (1 + 0)

RAID 10 عبارة عن مصفوفة معكوسة يتم فيها كتابة البيانات بالتسلسل على عدة أقراص ، كما هو الحال في RAID 0. هذه البنية عبارة عن مصفوفة من نوع RAID 0 ، وأجزاء منها عبارة عن صفيفات RAID 1 بدلاً من أقراص فردية. وبناءً على ذلك ، فإن مصفوفة من هذا المستوى يجب أن يحتوي على 4 أقراص على الأقل (ودائمًا رقم زوجي). يجمع RAID 10 بين الأداء العالي في التسامح مع الأخطاء.

إن الادعاء بأن RAID 10 هو الخيار الأكثر موثوقية لتخزين البيانات له ما يبرره من حقيقة أن المصفوفة ستخرج من الخدمة بعد فشل جميع محركات الأقراص في نفس المجموعة. مع فشل محرك أقراص واحد ، فإن فرصة فشل محرك أقراص آخر في نفس المجموعة هي 1/3 * 100 = 33٪. سيفشل RAID 0 + 1 إذا فشل محركان في صفيفات مختلفة. فرصة فشل محرك أقراص في مجموعة مجاورة هي 2/3 * 100 = 66٪ ، ومع ذلك ، نظرًا لأن محرك أقراص في مصفوفة به محرك فاشل بالفعل لم يعد مستخدمًا ، فإن احتمال تعطيل محرك الأقراص التالي المجموعة بأكملها هي 2/2 * 100 = 100٪

مصفوفة مشابهة لـ RAID5 ، ومع ذلك ، بالإضافة إلى التخزين الموزع لرموز التكافؤ ، يتم استخدام توزيع مناطق الغيار - في الواقع ، يتم استخدامه HDD، والتي يمكن إضافتها إلى مجموعة RAID5 كاحتياطي (تسمى هذه المصفوفات 5+ أو 5 + الغيار). في صفيف RAID 5 ، يكون محرك الأقراص الاحتياطي خاملاً حتى يفشل أحد محركات الأقراص الأساسية. محركات الأقراص الصلبة، أثناء وجوده في مصفوفة RAID 5EE ، تتم مشاركة محرك الأقراص هذا مع باقي محركات الأقراص الثابتة طوال الوقت ، مما يؤثر بشكل إيجابي على أداء المصفوفة. على سبيل المثال ، يمكن لمصفوفة RAID5EE مؤلفة من 5 محركات أقراص صلبة تنفيذ عمليات إدخال / إخراج أكثر بنسبة 25٪ في الثانية مقارنة بمصفوفة RAID5 مكونة من 4 محركات أقراص ثابتة أساسية وواحدة احتياطية. الحد الأدنى لعدد الأقراص لمثل هذا الصفيف هو 4.

الجمع بين صفيفتين (أو أكثر ، ولكن نادرًا ما يتم استخدام هذا) RAID5 في شريط ، أي مزيج من RAID5 و RAID0 ، يصحح جزئيًا العيب الرئيسي لـ RAID5 - سرعة منخفضةكتابة البيانات من خلال الاستخدام المتوازي للعديد من هذه المصفوفات. يتم تقليل السعة الإجمالية للمصفوفة من خلال سعة محركي أقراص ، ولكن على عكس RAID6 ، يمكنها فقط تحمل فشل محرك أقراص واحد دون فقد البيانات ، والحد الأدنى لعدد محركات الأقراص المطلوبة لإنشاء مجموعة RAID50 هو 6. جنبًا إلى جنب مع RAID10 ، هذا هو مستوى RAID الموصى به للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا مقترنًا بالموثوقية المقبولة.

دمج صفيفتين RAID6 في شريط. تبلغ سرعة الكتابة ضعف سرعة الكتابة في RAID6 تقريبًا. الحد الأدنى لعدد الأقراص لإنشاء مثل هذا الصفيف هو 8. لا يتم فقدان المعلومات في حالة فشل قرصين من كل مجموعة RAID 6.

RAID 00

RAID 00 نادر جدًا ، لقد قابلته على وحدات تحكم LSI. مجموعة أقراص RAID 00 هي مجموعة أقراص ممتدة تقوم بإنشاء مجموعة مخططة من سلسلة من
صفيفات القرص RAID 0. RAID 00 لا يوفر تكرار البيانات، ولكن مع RAID 0 ، يقدم أفضل أداء لأي مستوى RAID. يقسم RAID 00 البيانات إلى أجزاء أصغر ثم يقطع مقاطع البيانات على كل قرص في مجموعة تخزين. يتم تحديد حجم كل مقطع بيانات حسب حجم الشريط. يوفر RAID 00 نطاقًا تردديًا عاليًا. RAID 00 ليس متسامحًا مع الأخطاء. إذا فشل قرص في مجموعة أقراص RAID 0 ، فإن الملف بأكمله
قرص افتراضي (جميع الأقراص المرتبطة بـ قرص افتراضي) ستفشل. من خلال تقسيم ملف كبير إلى أجزاء أصغر ، يمكن لوحدة التحكم RAID استخدام كلا SAS
تحكم لقراءة الملف أو كتابته بشكل أسرع. لا يفترض RAID 00 أن حسابات التكافؤ تعقد عمليات الكتابة. هذا يجعل RAID 00 مثاليًا لـ
التطبيقات التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا ولكنها لا تتطلب التسامح مع الخطأ. يمكن أن تتكون من 2 إلى 256 قرصًا.

أيهما أسرع RAID 0 أم RAID 00؟

لقد أجريت اختباري الموضح في المقالة حول تحسين سرعة محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة على وحدات تحكم LSI وحصلت على هذه الأرقام على صفائف من 6 محركات أقراص صلبة

مقارنة أداء الحلول من نفس مستوى السعر

حقيقة مثيرة للفضول: ما يسمى بمؤشر الخبرة في نظام التشغيل Windows 7 ، والذي يقيم أداء الأنظمة الفرعية الرئيسية لأجهزة الكمبيوتر ، لمحرك أقراص الحالة الصلبة النموذجي (SSD) ، وبعيدًا عن الأبطأ (حوالي 200 ميجابايت / ثانية للقراءة والكتابة ، وصول عشوائي - 0.1 مللي ثانية) ، تُظهر قيمة 7.0 ، بينما تُظهر مؤشرات جميع الأنظمة الفرعية الأخرى (المعالج ، الذاكرة ، الرسومات ، رسومات الألعاب) في نفس أنظمة سطح المكتب استنادًا إلى وحدات المعالجة المركزية القديمة (بمتوسط ​​4 جيجا بايت DDR3-1333 يتم تقييم ذاكرة اليوم ومتوسط ​​نفس بطاقة رسومات الألعاب مثل AMD Radeon HD 5770) من خلال قيم أعلى بكثير من 7.0 (أي 7.4-7.8 ؛ هذا المعيار في Windows 7 له مقياس لوغاريتمي ، وبالتالي فإن الفرق في أعشار يترجم إلى عشرات بالمائة من القيم المطلقة). وهذا يعني أن محرك أقراص الحالة الصلبة "المنزلي" السريع الموجود على ناقل SATA ، وفقًا لنظام التشغيل Windows 7 ، يمثل عنق الزجاجة حتى في أجهزة الكمبيوتر المكتبية الأكثر تطورًا اليوم. ماذا يجب أن يكون الأداء (الفاحش؟) لقرص النظام حتى يعتبره "العظماء والأقوياء" من "السبعة" جديراً بباقي مكونات مثل هذا الكمبيوتر الشخصي؟ .. :)

هذا السؤال ، على ما يبدو ، بلاغي ، لأن قلة من الناس يتم توجيههم الآن من خلال "فهرس الخبرة" الخاص بـ Windows 7 عند اختيار تكوين سطح المكتب الخاص بهم. وقد أصبحت محركات أقراص الحالة الثابتة (SSD) متجذرة بالفعل في أذهان المستخدمين كخيار لا جدال فيه ، إذا كنت ترغب في الضغط على الحد الأقصى من نظام القرص الفرعي والحصول على عمل مريح "بدون مكابح". ولكن هل هو حقا كذلك؟ هل Windows 7 وحده في تقييمه للفائدة الحقيقية لمحركات أقراص الحالة الصلبة؟ وهل هناك بديل لـ SSD في أجهزة الكمبيوتر المكتبية القوية؟ خاصة إذا كنت لا تريد حقًا رؤية الفراغ اليائس في محفظتك ... فنحن نجرؤ على تقديم واحدة من والخياراتبدائل.

ما هي العيوب الرئيسية لمحركات أقراص الحالة الصلبة الحديثة؟ إذا لم نأخذ في الاعتبار الخلافات "طويلة المدى" حول موثوقيتها وقوة تحملها وتدهورها بمرور الوقت ، فهناك عموماً عيبان من هذا القبيل: سعة صغيرة وسعر مرتفع إلى حد ما. في الواقع ، تبلغ تكلفة محرك أقراص الحالة الصلبة MLC SSD سعة 128 جيجابايت المتوسط ​​الآن حوالي 8000 روبل. (السعر وقت كتابة هذا التقرير ، بالطبع ، يعتمد بشكل كبير على النموذج ، لكن ترتيب الأسعار حتى الآن). هذا ، بالطبع ، ليس 600 روبل لكل 1 جيجابايت ، كما هو الحال بالنسبة لذاكرة DDR3 ، ولكنه أقل من حيث الحجم ، ولكنه لا يزال بعيدًا عن صغر حجم محركات الأقراص الصلبة المغناطيسية التقليدية. في الواقع ، "سبعة آلاف" منتج للغاية يبلغ 1000 جيجابايت مع أقصى سرعة قراءة / كتابة تبلغ حوالي 150 ميجابايت / ثانية (والتي ، بالمناسبة ، لا تقل كثيرًا عن SSD مقابل 8 آلاف روبل!) الآن يمكنك الشراء أقل من 2000 روبل. (على سبيل المثال ، Hitachi 7K1000.C أو أي شيء كوري). ستكون تكلفة وحدة جيجابايت من المساحة في هذه الحالة 2 (2) روبل فقط! هل تشعر بالفرق مع SSD مع 60 روبل لكل جيجابايت؟ ؛) وهل "الفجوة" بينهما كبيرة حقًا في تطبيقات سطح المكتب النموذجية مع عدد كبير من عمليات الوصول المتتالية؟ على سبيل المثال ، عند العمل مع الفيديو والصوت والرسومات وما إلى ذلك ، فإن سرعة القراءة المتسلسلة النموذجية لمحرك أقراص الحالة الصلبة MLC SSD (160-240 ميجابايت / ثانية) لا تتجاوز كثيرًا سرعة أول 120 جيجابايت من المساحة في نفس " سبعة آلاف تيرابايت "(150 ميغا بايت / مع). ومن حيث سرعة الكتابة المتسلسلة ، لديهم عمومًا تكافؤ تقريبي (نفس 150 ميجابايت / ثانية مقابل 70-190 لمحركات أقراص الحالة الثابتة). نعم ، من حيث وقت الوصول العشوائي ، فهي لا تضاهى تمامًا ، ولكن بعد كل شيء ، نحن لا نبني خادمًا لأنفسنا على سطح المكتب.

علاوة على ذلك ، بالنسبة لسطح المكتب ، فإن نفس حجم 128 جيجا بايت في الوقت الحالي هو حجم تافه للغاية (في 80 جيجا بايت يعد أمرًا سخيفًا بشكل عام). سيتناسب بالكاد مع قسم أو قسمين من أقسام النظام مع نظام التشغيل والتطبيقات الرئيسية. وأين تخزن العديد من ملفات الوسائط المتعددة؟ أين تضع الألعاب ، كل منها ستسحب الآن 5-20 جيجا بايت غير معبأة؟ باختصار ، بدون "المسمار" رحيب عادي لا يزال في أي مكان. السؤال الوحيد هو ما إذا كان سيكون نظامًا أم إضافيًا في الكمبيوتر.

ماذا لو اقتربت من الجانب الآخر؟ لأنه بدون محرك أقراص ثابت (تذكر الاختصار القديم الجيد - محركات الأقراص الثابتة ، أو ببساطة "محركات الأقراص الثابتة") مع جهاز كمبيوتر في أي مكان ، فلماذا لا تجمعهم في مجموعة RAID؟ علاوة على ذلك ، حصل الكثير منا على وحدة تحكم RAID بسيطة ، في الواقع ، "مجانًا" - في الجسر الجنوبي للوحات الأم على أساس شرائح AMD أو Intel أو Nvidia. على سبيل المثال ، لا يمكن إنفاق نفس 8000 روبل على SSD ، ولكن على 4 "تيرابايت". دعنا نجمعها في مصفوفة (صفائف) - فلن نضطر إلى شراء محرك أقراص صلبة كبير لتخزين البيانات ، أي أننا سنوفر حتى. أو كخيار ثانٍ - جنبًا إلى جنب مع شراء قرص SSD واحد وقرص واحد بسعة 2-3 تيرابايت ، يمكنك شراء 4 أقراص بسعة 1.5-2 تيرابايت لكل ...

ما هو أكثر من ذلك ، لنفترض أن RAID 0 رباعي الأقراص لن يضاعف السعة أربع مرات فحسب ، بل سيكون له أيضًا أربعة أضعاف السرعة الخطية للقراءة / الكتابة. وهذا بالفعل 400-600 ميغا بايت / ثانية ، وهو SSD واحد نفس السعرلم تحلم حتى! وبالتالي ، ستعمل مثل هذه المصفوفة بشكل أسرع بكثير من SSD ، وفقًا لـ على الاكثر، مع تدفق البيانات (قراءة / كتابة / تحرير الفيديو ، نسخ ملفات كبيرة ، إلخ). من الممكن أن في مشاكل نموذجية أخرى كمبيوتر شخصيمثل هذه المصفوفة لن تتصرف بشكل أسوأ من SSD - بعد كل شيء ، النسبة المئوية للعمليات المتسلسلة في مثل هذه المهام عالية جدًا ، ويتم إجراء عمليات الوصول العشوائية ، كقاعدة عامة ، في قسم مضغوط إلى حد ما من محرك الأقراص الواسع (ملف ترحيل الصفحات ، ملف محرر الصور المؤقت ، وما إلى ذلك) ، أي أن تحريك الرؤوس داخل هذا القسم سيكون أسرع بكثير من متوسط ​​القرص - في بضع أجزاء من الثانية) ، والذي سيكون له ، بالطبع ، تأثير إيجابي على أدائه. إذا تم تخزين صفيف RAID متعدد الأقراص في ذاكرة التخزين المؤقت أيضًا في نظام التشغيل ، فيمكنك توقع سرعة مذهلة منه حتى في العمليات باستخدام كتل بيانات صغيرة.

لاختبار افتراضاتنا ، اختبرنا صفيفات RAID 0 و RAID 5 بأربعة أقراص لمحركات أقراص Hitachi Deskstar E7K1000 تيرابايت مع 7200 دورة في الدقيقة و 32 ميجابايت من المخزن المؤقت. نعم ، إنها أبطأ إلى حد ما من حيث سرعة اللوحات من اللوحات الأحدث وتلك التي تباع حاليًا بسعر 1800-1900 روبل للقطعة. محركات Hitachi 7K1000.C بنفس السعة. ومع ذلك ، فإن برامجهم الثابتة مُحسَّنة بشكل أفضل للأقراص الموجودة في المصفوفات ، وبالتالي ، مع وجود أقل قليلاً من 600 ميجابايت / ثانية المطلوبة للحصول على أقصى سرعة قراءة لـ 4 أقراص RAID 0 ، سنحصل على أداء أفضل في المهام التي تحتوي على عدد كبير من عمليات الوصول العشوائية. ويمكن توسيع الأنماط التي وجدناها لتشمل مصفوفات من نماذج الأقراص الأسرع (والأكثر اتساعًا) من مختلف الصانعين.

باستخدام اللوحات الأم القائمة على شرائح Intel مع ICH8R / ICH9R / ICH10R (والإصدارات الأحدث) southbridges ، نعتقد أنه من الأفضل تنظيم أربعة أقراص تيرابايت على النحو التالي. بفضل تقنية Intel Matrix RAID ، من النصف الأول من حجم كل قرص ، نصنع مجموعة RAID 0 بسعة 2 تيرابايت (بحيث يمكن فهمها من خلال أنظمة التشغيل الموجودة أسفل Vista بدون حيل خاصة) ، والتي ستوفر لنا أعلى أداء لأقسام النظام ، التشغيل السريعالتطبيقات والألعاب وكذلك العمل التشغيلي عالي السرعة مع الوسائط المتعددة والمحتويات الأخرى. ومن أجل تخزين أكثر موثوقية للبيانات التي تهمنا ، سنجمع النصف الثاني من حجم هذه الأقراص في مصفوفة RAID 5 (بالمناسبة ، الأداء أيضًا بعيد عن الأسوأ ، كما سنرى أدناه) . وهكذا ، مقابل 8 آلاف روبل فقط. سنحصل على قرص نظام فائق السرعة سعة 2 تيرابايت ووحدة تخزين "أرشيف" موثوقة وواسعة 1.5 تيرابايت. في هذا التكوين للمصفوفتين الذي أنشأناه بالقيم الافتراضية ، سنجري المزيد من الاختبارات. ومع ذلك ، فإن كارهي RAID5 المشبوهين بشكل خاص على وحدات تحكم Intel يمكنهم بدلاً من ذلك بناء RAID10 مرة ونصف أصغر - سيكون أدائه لقراءة البيانات أقل من أداء RAID5 ، عند الكتابة (مع التخزين المؤقت) يكونون متكافئين تقريبًا ، لكن الموثوقية والبيانات ستكون قابلية الاسترداد عند انهيار الصفيف أفضل (في نصف الحالات ، يمكن إحياء RAID10 في حالة فشل حتى قرصين).

تتيح لك الأداة المساعدة Intel Matrix Storage Manager تمكين وتعطيل التخزين المؤقت للكتابة على صفيفات القرص باستخدام نظام التشغيل (أي باستخدام الرامات "الذاكرة العشوائية في الهواتف والحواسيب PC) ، انظر السطر الثالث من الأعلى في حقل المعلومات الصحيح في لقطة الشاشة:

يمكن أن يؤدي التخزين المؤقت إلى تسريع تشغيل المصفوفات ذات الملفات الصغيرة وكتل البيانات بشكل كبير ، بالإضافة إلى سرعة الكتابة إلى صفيف RAID 5 (وهو أمر بالغ الأهمية في بعض الأحيان). لذلك ، من أجل التوضيح ، أجرينا اختبارات مع تمكين التخزين المؤقت وتعطيله. كمرجع ، سنتطرق أيضًا إلى مشكلات تحميل وحدة المعالجة المركزية مع تمكين التخزين المؤقت أدناه.

تم إجراء الاختبارات من قبلنا على نظام اختبار يمثل سطح مكتب نموذجيًا وليس أقوى سطح مكتب في العصر الحديث:

• المعالج Intel Core 2 Duo E8400 (3 جيجاهرتز) ؛
• ذاكرة نظام 2 جيجا بايت DDR2-800 ؛
• لوحة ASUS P5Q-E القائمة على شرائح Intel P45 Express مع ICH10R ؛
• مسرع الفيديو AMD Radeon HD 5770.

احتوى محرك نظام Seagate ST950042AS على Windows 7 x64 Ultimate و Windows XP SP3 Pro (تم اختبار المصفوفات ومحركات الأقراص المختبرة في حالة "نظيفة"). استخدمنا ATTO Disk Benchmark 2.41 و Futuremark PCMark05 و Futuremark PCMark Vantage x86 و Intel NAS Performance Toolkit 1.7 وما إلى ذلك كمعايير ، بناءً على النتائج التي سنحكم على التنافس بين محركات أقراص الحالة الثابتة SSDs مع RAID التقليدي. وتم حساب متوسط ​​النتائج. للتوجيه ، في الجزء السفلي من الرسوم البيانية مع نتائج الاختبار ، يتم تقديم البيانات لمحرك أقراص واحد سريع Seagate Barracuda XT ST32000641AS بسعة 2 تيرابايت ، أي نفس "النظام" RAID 0 من أربعة Hitachi Deskstar E7K1000 تم اختبار HDE721010SLA330 بواسطتنا.

شرف محرك SSD غير مكلف ولكنه منتج للغاية بسعة 128 جيجابايت وسعر (في وقت كتابة هذا التقرير) في منطقة 8000 روبل. حماية طراز PNY Optima SSD 128GB MLC. دعونا نلقي نظرة فاحصة عليها أولاً.

SSD PNY أوبتيما 128 جيجابايت Gen2.0

رقم الطراز P-SSD2S128GM-CT01 (البرنامج الثابت 0309) هو محرك أقراص SATA SSD مقاس 2.5 بوصة في علبة أنيقة معدنية سوداء بسمك 9.5 مم. الشركة المصنعة لها هي شركة مشهورة بمحركات الأقراص المحمولة ووحدات الذاكرة.

PNYأوبتيماSSD 128غيغابايتام ال سي

يعتمد محرك الأقراص على ذاكرة فلاش Intel 29F64G08CAMDB مع خلايا MLC ووحدة تحكم JMicron JMF612 ، والتي تسمح لهذا SSD بالعمل ليس فقط عبر Serial ATA ، ولكن أيضًا عبر USB 2.0 (الموصل الصغير الأخير موجود بجوار منفذ SATA في الطرف الخلفي من علبة القرص).

وهذا يعني أنه يمكن أيضًا استخدام محرك الحالة الصلبة هذا كوحدة تخزين محمولة مقاومة للصدمات. صحيح أن كبل USB غير مدرج في العبوة. لكن لا يمكن تسمية سعر المنتج بأنه مبالغ فيه.

بطاقة القيادةPNYأوبتيماSSD 128غيغابايتام ال سي

تعد الشركة المصنعة لهذا الطراز بسرعة قراءة تبلغ 235 ميجابايت / ثانية وسرعة كتابة تبلغ 150 ميجابايت / ثانية (في الممارسة العملية ، تبين أنها أعلى قليلاً). ذاكرة التخزين المؤقت للقرص هي 64 ميجا بايت ، ودعم TRIM مدمج ، ومقاومة الصدمات عند 1500 جرام ، ونطاق درجة حرارة التشغيل من -10 إلى +70 درجة مئوية. تمنح الشركة المصنعة ضمانًا لمدة 3 سنوات لهذا الطراز مع MTBF يبلغ 1.5 مليون ساعة.

بالمناسبة ، لا ينبغي لأحد أن يكون مخطئًا ويعتبر أن محركات أقراص الحالة الصلبة MLC المشهورة القائمة على وحدة تحكم JMicron JMB612 هي حلول "منخفضة الدرجة". كما هو موضح ، لا تبدو محركات الأقراص على وحدة التحكم هذه في المتوسط ​​أسوأ من محركات أقراص الحالة الصلبة ذات السعة المماثلة والأسعار على وحدات التحكم من Indilinx (IDX110) و Intel و SandForce (SF1222) و Samsung ، حتى أنها تفوقت عليها في عدد من معايير القرص.

نتائج الإختبار

الحد الأقصى لسرعة القراءة والكتابة التسلسلية لبيانات الحمولة لـ SSD PNY Optima 128 جيجابايت وفقًا لنتائج اختبار ATTO Disk Benchmark 2.41 (كتابة وقراءة ملف 256 ميجابايت في كتل من 64 كيلوبايت إلى 8 ميجابايت) كان 238 و 155 ميجابايت / ثانية ، على التوالي ، وهي أعلى قليلاً من تلك المعلنة من قبل قيم الشركة المصنعة (انظر الرسم البياني).

من الغريب أن اختبار المستوى المنخفض HD Tach RW 3.0 ، والذي يستخدم الوصول إلى محرك الأقراص الذي يتجاوز نظام الملفات ، أظهر قيمًا تبلغ 217 و 165 ميجابايت / ثانية لهاتين المعلمتين ، على التوالي (انظر الرسم البياني). بالنسبة إلى زوج مصفوفات RAID المكونة من أربعة أقراص التي اختبرناها ، أظهر RAID 0 أقصى سرعة قراءة / كتابة للملفات الكبيرة أقل من 450 ميجابايت / ثانية (وهذا ما أكده الرسم البياني HD Tach RW 3.0) ، أي مرتين إلى ثلاث مرات أسرع من هذا SSD! صحيح ، قم بتمكين التخزين المؤقت للكتابة (WC = نعم على الرسوم التخطيطية) أدوات Windowsيقلل إلى حد ما من سرعة الكتابة المتسلسلة ، وكذلك القراءة ، ولكنه ليس بالغ الأهمية بحيث يمكن اعتباره غير مقبول.

أما بالنسبة لـ RAID 5 ، فقد تم تنظيمه في النصف الثاني من اختبار محركات الأقراص الثابتة لدينا ، إذن السرعة القصوىتتجاوز القراءة المتسلسلة لهذه المصفوفة 270 ميجابايت / ثانية (وهي أعلى بشكل ملحوظ من أي محرك أقراص ثابت مغناطيسي حديث!) ، وتعتمد سرعة الكتابة المتسلسلة بشكل أساسي على التخزين المؤقت في Windows: بدونها ، بالكاد تصل إلى 40-50 غير مقبول تمامًا ميغا بايت / ثانية ، ثم كيف تزيد أكثر من ثلاث مرات (انظر أيضًا الرسم البياني HD Tach RW 3.0) ، على الرغم من أنه لا يزال لا يصل إلى ذلك عند قراءة RAID 5 ، كما كان مع RAID 0. ولكن على أي حال ، هنا لدينا RAID 5 يعمل بشكل ملحوظ أسرع من واحد "سبعة آلاف" من Seagate Barracuda XT.

فائدة أخرى مهمة للتخزين المؤقت لصفائف القرص في Windows هي التسريع الهائل للعمل مع ملفات صغيرة (أقل من 64 كيلو بايت) وكتل بيانات. يظهر هذا بوضوح من نتائج اختبار ATTO Disk Benchmark 2.41 (تشير العمودية على اليسار إلى حجم كتلة البيانات بالكيلو بايت ؛ الأعمدة الموجودة على اليمين هي قيم السرعة بالكيلو بايت / ثانية).

RAID 0 بدون تخزين مؤقت

RAID 0 مع التخزين المؤقت

RAID 5 بدون تخزين مؤقت

RAID 5 مع التخزين المؤقت

كما ترى ، يؤدي هذا إلى تسريع العمل ليس فقط عند الكتابة ، ولكن أيضًا عند القراءة. بشكل عام ، يعد استخدام التخزين المؤقت للصفيف في نظام التشغيل شرطًا لا غنى عنه إذا كنت ترغب في الحصول على أداء جيد عليها ، ليس فقط مع تدفق البيانات ، ولكن في كل شيء آخر (مثل قرص النظام ، على سبيل المثال).

يوضح الرسم البياني التالي تشغيل عمليات التخزين المؤقت باستخدام RAID من خلال ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر (عند القراءة والكتابة) بوضوح ، والذي نقدمه عادةً كتوضيح لسرعة واجهة القرص (SATA ، SAS ، إلخ).

سرعات القراءة المخزنة من 3-5 جيجابت / ثانية هي بنفس الترتيب من حيث الحجم مثل عرض النطاق الترددي لذاكرة النظام في جهاز كمبيوتر مثل جهاز الاختبار الخاص بنا. إن ناقل DMI ، الذي يتواصل من خلاله الجسر الجنوبي لشرائح Intel مع النظام ، لديه إمكانات أقل بكثير ، وهو في الواقع مساوٍ للحافلة بي سي اي اكسبريسالجيل الأول بسرعة x4 (أي 1 جيجابايت / ثانية في اتجاه واحد). الاستنتاج الثاني المفيد من هذا الرسم البياني هو أنه بالنسبة لمصفوفات RAID (حتى بدون التخزين المؤقت) ، فإن معدل نقل البيانات عبر الناقل (العديد من حافلات SATA) من المضيف إلى محركات الأقراص يزيد بشكل مشروط بما يتناسب مع عدد الأقراص في المصفوفة. وبالنسبة إلى RAID 0 ، على سبيل المثال ، فهو أعلى بعدة مرات من معدل تبادل البيانات مع SSD واحد على ناقل SATA. الاستنتاج بشكل عام واضح جدا.

بالمناسبة ، متوسط ​​وقت الوصول العشوائي إلى المصفوفات (الكتل الصغيرة) عند القراءة لا يعتمد على التخزين المؤقت في Windows ، ولكن عند الكتابة ، يتغير بشكل كبير (انظر الرسم البياني). علاوة على ذلك ، بالنسبة لأبسط (برنامج) RAID 5 بدون تخزين مؤقت ، فهو كبير بشكل غير لائق.

بالنسبة لمسألة تحميل المعالج الإضافي من التخزين المؤقت ، فهي موجودة بالتأكيد ، ولكن بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية الحديثة أو الأقل ، لا يمكن وصفها بأنها مرهقة للغاية. دعنا نلقي نظرة على الرسوم البيانية لاستخدام وحدة المعالجة المركزية عند إجراء اختبار ATTO نفسه:

RAID 0
RAID 5
الرسوم البيانية لاستخدام وحدة المعالجة المركزية بدون تخزين RAID مؤقتًا

لكل من RAID 0 و RAID 5 ، قراءة وكتابة استخدام وحدة المعالجة المركزية بدون تخزين Windows RAID المؤقت هو نسبة قليلة. إذا تم تمكين التخزين المؤقت ، فإن حمل وحدة المعالجة المركزية في الكتل الصغيرة يزيد إلى عشرات بالمائة ، وأحيانًا يتجاوز 50٪ (الأجزاء اليسرى من الرسوم البيانية أدناه).

RAID 0

RAID 5
الرسوم البيانية لتحميل وحدة المعالجة المركزية مع التخزين المؤقت RAID

ومن المثير للاهتمام ، بالنسبة لـ RAID 5 ، أن الحمل على المعالج أقل قليلاً من حمولة RAID 0 - على ما يبدو ، تتأثر سرعة القراءة / الكتابة الأعلى للحالة الثانية. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة حجم كتلة البيانات ، يقل حمل المعالج ، ويقترب من ذلك مع تعطيل التخزين المؤقت للكتل التي تبلغ 64 كيلوبايت وما فوق. بالطبع ، هذا مجرد تقدير ، توضيح للسؤال. يمكن استكشاف هذا الجانب بدقة أكبر ، في "شكل خالص". لكن في هذه الحالة ، ليس هذا هو الغرض من المقال بالنسبة لنا ، لأن السؤال الذي يهمنا هنا هو ما هو أداء محركات الأقراص.

قمنا بتقييم الأخير ، على وجه الخصوص ، من خلال الاختبارات المعقدة التي تحاكي عمل المهام المختلفة تحت Windows - PCMark Vantage و PCMark05 و Intel NAS Performance Toolkit. النتائج التفصيلية لكل نمط من هذه الاختبارات معطاة في الجدول العام. وفي نص المقالة ، سنقدم فقط المخططات النهائية التي تعطي فكرة عن متوسط ​​أداء محركات الأقراص تحت Windows.

في اختبار PCMark05 ، يكون طراز SSD هذا أقل من ضعف سرعة 4 محركات أقراص RAID 0. نعم ، هذه ميزة ملحوظة ، ولكنها ليست قاتلة بالمقارنة مع محرك أقراص ثابت واحد. من الغريب أن تتحقق هذه الميزة فقط في ثلاثة من خمسة أنماط PCMark05 (بشكل أساسي بدء تشغيل Windowsوالتطبيقات) ، بينما في نمط فحص الفيروسات ، فإن RAID 0 الخاص بنا أسرع بنسبة 10٪ من SSD ، وفي نمط كتابة الملف يكون بشكل عام أسرع من SSD ، أكثر من ثلاث مرات!

تعمل مصفوفات التخزين المؤقت على زيادة أدائها في هذا المعيار بمقدار مرة ونصف تقريبًا ، على الرغم من أن Seagate Barracuda XT واحد لا يزال أسرع قليلاً من RAID 5 الذي تم اختباره هنا. ومع ذلك ، لم نقترح عليك استخدام RAID 5 لأقسام النظام الرئيسية وتشغيلها التطبيقات. ؛) ولكن عند الكتابة إلى هذا الحجم "الأرشفي" من الملفات (نمط كتابة الملف) ، من الواضح أن سرعته أعلى من سرعة قرص واحد.

في اختبار PCMark Vantage الأحدث تحت Windows 7 ، كانت ميزة SSDs على المصفوفات الخاصة بنا هائلة (على الأقل ثلاث مرات في المتوسط). من الواضح أن أنماط هذا المعيار تعمل بنشاط كبير مع عمليات الوصول العشوائية الزائفة إلى محركات الأقراص ، حيث يكون محرك أقراص الحالة الثابتة خارج المنافسة.

ومع ذلك ، فإن تحليل النتائج حسب الأنماط (انظر الجدول) يوضح أن "ليس كل شيء هو Maslenitsa" - في عدد من المهام ، لا يتمتع RAID 0 الخاص بنا بسرعة مماثلة لـ SSD (Movie Maker ، أي تحرير الفيديو) ، ولكن يمكنه أيضًا التفوق بشكل كبير على (Media Center) الخاص به. وبالتالي ، على الأقل بالنسبة لمركز الوسائط ، تكون المصفوفة أكثر ربحية من SSD (وهذا ينطبق أيضًا على سعتها الأكبر بكثير). يضيف التخزين المؤقت هنا أيضًا 20-30 ٪ إلى متوسط ​​أداء المصفوفات ، مما يجعل حتى برنامج RAID 5 منافسًا تمامًا لواحد أعلى بسعة 2 تيرابايت.

في اختبار أحدث وأكثر واقعية ، برأينا ، مجموعة أدوات أداء NAS من Intel ، والتي تستخدم فلسفة قياس أداء مختلفة قليلاً عن "المسار" PCMark - أي العمل المباشر مع نظام الملفاتمن محرك الأقراص قيد الاختبار ، بدلاً من تشغيل أوامر الوصول إلى القرص المسجلة مسبقًا (على نظام آخر) داخل ملف مؤقت تم إنشاؤه مسبقًا - يفضل الموقف RAID متعدد الأقراص بشكل أكبر. في المتوسط ​​، يكون RAID 0 هنا متقدمًا على SSD ليس فقط مع التخزين المؤقت (مرة ونصف!) ، ولكن أيضًا بدونه! والبرمجيات "الأرشيفية" RAID 5 مع التخزين المؤقت أسرع من محرك Barracuda XT الفردي.

عند الفحص الدقيق (انظر الجدول) ، اتضح أنه في 10 من أصل 12 نمطًا ، يكون RAID 0 المخزن مؤقتًا أسرع من SSD! ينطبق هذا أيضًا على العمل مع الفيديو وإنشاء المحتوى (إنشاء المحتوى) والعمل المكتبي ومعالجة الصور (ألبوم الصور) ونسخ الملفات. فقط مع تشغيل 4 دفق للفيديو ونسخ دليل به العديد من الملفات من قرص ، فاز محرك الحالة الصلبة على RAID 0 من محركات الأقراص الثابتة التقليدية. في هذه الملاحظة المتفائلة ، سنصل إلى نتيجة.

استنتاج

في الواقع ، لقد سبق أن قيل كل شيء أعلاه. مع الاختيار الصحيح لمحركات الأقراص المغناطيسية التقليدية ، فإن المصفوفات المكونة من 4 محركات أقراص قادرة تمامًا على مناقشة الأداء في مهام كمبيوتر سطح المكتب النموذجية باستخدام محرك أقراص ذي حالة صلبة واحد نفس التكلفة! علاوة على ذلك ، من حيث السعر لكل جيجابايت من المساحة ومن حيث السعة ، تعد هذه المصفوفات أكثر ربحية بما لا يقاس من محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة. والقدرة (في حالة شرائح Intel) على الإنشاء المتزامن مع RAID 0 سريع على جزء من مساحة محرك الأقراص الثابتة ، كما أن RAID 5 واسع النطاق ومحمي لتخزين البيانات الأكثر أهمية ليس له نظائر بأسعار مناسبة بين محركات أقراص الحالة الثابتة. وبالتالي فإن الخيار لك. فقط لا تنسَ تمكين التخزين المؤقت لمصفوفات RAID باستخدام الأداة المساعدة المقابلة في Windows - وبدون ذلك ، لن تكتمل متعة استخدام حل منتج وواسع واقتصادي على سطح المكتب.

وملاحظات أخرى - فيما يتعلق باستهلاك الطاقة وموثوقية هذه الحلول. بالطبع ، لا يمكن مقارنة 0.5-3 واط من استهلاك محرك أقراص صلبة واحد مع 20-40 واط من الشراهة لمجموعة من أربعة محركات أقراص صلبة. ومع ذلك ، فإننا لا نفكر في جهاز كمبيوتر محمول / nettop ، ولكننا نفكر في سطح مكتب كامل (وإلا ، في الواقع ، ليست هناك حاجة لتسييج مثل هذا RAID). لذلك ، يجب تقدير الاستهلاك في المجموع. وعلى خلفية الشره الأكبر بكثير من معالجات سطح المكتب النموذجية (100-200 واط مع اللوحة الأم) وبطاقة الفيديو (50-300 واط) ، فإن بضع عشرات من الواط لمحركات الأقراص لا تبدو مضيعة على الإطلاق (فقط الشخص المصاب بجنون العظمة سيحسب الكيلوواط الإضافي منه على عداد الكهرباء في منزله :)). خاصة إذا كنت تأخذ في الاعتبار أنه لا يزال يتعين عليك شراء محرك أقراص ثابت واحد أو اثنين لمحرك أقراص صلبة SSD (لتقدير: 20 واط 8 ساعات 30 يومًا = 4.8 كيلو واط في الساعة ، أي بحد أقصى 15-20 روبل إضافي للكهرباء شهريًا) . بالنسبة لموثوقية كلا الحلين ، يمكن للمرء أن يجد العديد من الشكاوى حول محركات أقراص الحالة الصلبة ، و RAID على وحدات التحكم في الشرائح ، وحتى محركات الأقراص الثابتة على الويب ، على الرغم من أن الشركات المصنعة تعد بملايين الساعات MTBFs لهم. لذلك ، على أي حال ، أفضل حمايةضد فقدان البيانات هو النسخ الاحتياطي المنتظم على وسائط مستقلة. وهذا لا ينبغي نسيانه أبدًا.

للحصول على وجبة خفيفة - رسم تخطيطي متوسط ​​أداء محركات الأقراص المختبرة هندسيًا (بالميجابايت / ثانية) لجميع أنماط الاختبار الـ 26 PCMark05 (5 أنماط) ، PCMark Vantage x86 (7 أنماط) ، مجموعة أدوات Intel NAS Performance (12 نمطًا) والقراءة / كتابة ملفات كبيرة في ATTO Disk Benchmark (نمطان). شاهد وفكر. ؛)

تم تجهيز جميع اللوحات الأم الحديثة بجهاز تحكم RAID مدمج ، كما أن الطرازات العليا بها العديد من وحدات تحكم RAID المدمجة. ما مقدار وحدات تحكم RAID المتكاملة المطلوبة من قبل المستخدمين المنزليين هو سؤال منفصل. في أي حال ، توفر اللوحة الأم الحديثة للمستخدم القدرة على إنشاء مجموعة RAID من عدة أقراص. ومع ذلك ، لا يعرف كل مستخدم منزلي كيفية إنشاء مصفوفة RAID ، ومستوى الصفيف الذي يختاره ، ولديه عمومًا فكرة سيئة عن إيجابيات وسلبيات استخدام مصفوفات RAID.
في هذه المقالة ، سنقدم لك دليلًا سريعًا لإنشاء مصفوفات RAID على أجهزة الكمبيوتر المنزلية واستخدام مثال محدد لتوضيح كيف يمكنك اختبار أداء مجموعة RAID بنفسك.

تاريخ الخلق

ظهر مصطلح "مصفوفة RAID" لأول مرة في عام 1987 ، عندما وصف الباحثون الأمريكيون باترسون وجيبسون وكاتز من جامعة كاليفورنيا بيركلي في مقالتهم "حالة لمصفوفات الأقراص غير المكلفة ، RAID" كيف يمكنك الجمع بين العديد من محركات الأقراص الثابتة الرخيصة في جهاز منطقي واحد بحيث تكون النتيجة زيادة سعة وسرعة النظام ، ولا يؤدي فشل محركات الأقراص الفردية إلى فشل النظام بأكمله.

لقد مرت أكثر من 20 عامًا على نشر هذا المقال ، لكن تقنية بناء مصفوفات RAID لم تفقد أهميتها اليوم. الشيء الوحيد الذي تغير منذ ذلك الحين هو فك تشفير اختصار RAID. الحقيقة هي أن مصفوفات RAID في البداية لم يتم بناؤها على أقراص رخيصة على الإطلاق ، لذلك تم تغيير كلمة Inexpensive (غير مكلف) إلى Independent (مستقل) ، وهو ما كان أكثر صحة.

مبدأ التشغيل

لذا ، فإن RAID عبارة عن مجموعة زائدة عن الحاجة من الأقراص المستقلة (مصفوفات متكررة للأقراص المستقلة) ، والتي تم تكليفها بمهمة توفير التسامح مع الأخطاء وتحسين الأداء. يتم تحقيق التسامح مع الخطأ من خلال التكرار. أي أن جزءًا من سعة مساحة القرص مخصص لأغراض الخدمة ، بحيث يتعذر على المستخدم الوصول إليه.

يتم توفير الزيادة في أداء النظام الفرعي للقرص من خلال التشغيل المتزامن لعدة أقراص ، وبهذا المعنى ، كلما زاد عدد الأقراص في الصفيف (حتى حد معين) ، كان ذلك أفضل.

يمكن مشاركة محركات الأقراص في مصفوفة باستخدام الوصول المتوازي أو المستقل. مع الوصول المتوازي ، يتم تقسيم مساحة القرص إلى كتل (شرائط) لتسجيل البيانات. وبالمثل ، يتم تقسيم المعلومات المراد كتابتها على القرص إلى نفس الكتل. عند الكتابة ، تتم كتابة الكتل الفردية على أقراص مختلفة ، ويتم كتابة العديد من الكتل على أقراص مختلفة في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى زيادة الأداء في عمليات الكتابة. تتم أيضًا قراءة المعلومات الضرورية في كتل منفصلة في وقت واحد من عدة أقراص ، مما يساهم أيضًا في نمو الأداء بما يتناسب مع عدد الأقراص في الصفيف.

وتجدر الإشارة إلى أن نموذج الوصول المتوازي يتم تنفيذه فقط بشرط أن يكون حجم طلب كتابة البيانات أكبر من حجم الكتلة نفسها. خلاف ذلك ، من المستحيل عمليا كتابة عدة كتل على التوازي. تخيل موقفًا يكون فيه حجم الكتلة الواحدة 8 كيلوبايت ، وحجم طلب كتابة البيانات هو 64 كيلوبايت. في هذه الحالة ، يتم تقسيم معلومات المصدر إلى ثمانية كتل كل منها 8 كيلوبايت. إذا كانت هناك مجموعة من أربعة أقراص ، فيمكن كتابة أربع كتل ، أو 32 كيلوبايت في نفس الوقت في نفس الوقت. من الواضح ، في هذا المثال ، أن سرعة الكتابة وسرعة القراءة ستكون أعلى أربع مرات من استخدام قرص واحد. هذا صحيح فقط للحالة المثالية ، ومع ذلك ، فإن حجم الطلب ليس دائمًا مضاعفًا لحجم الكتلة وعدد الأقراص في الصفيف.

إذا كان حجم البيانات المسجلة أقل من حجم الكتلة ، فسيتم تطبيق نموذج مختلف تمامًا - الوصول المستقل. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام هذا النموذج أيضًا عندما يكون حجم البيانات المراد كتابتها أكبر من حجم كتلة واحدة. من خلال الوصول المستقل ، تتم كتابة جميع بيانات طلب معين على قرص منفصل ، أي أن الوضع مماثل للعمل مع قرص واحد. تتمثل ميزة نموذج الوصول المستقل في أنه في حالة وصول طلبات كتابة (قراءة) متعددة في نفس الوقت ، فسيتم تنفيذها جميعًا على أقراص منفصلة بشكل مستقل عن بعضها البعض. هذا الموقف نموذجي ، على سبيل المثال ، للخوادم.

وفقًا لأنواع الوصول المختلفة ، هناك أنواع مختلفة من مصفوفات RAID ، والتي تتميز عادةً بمستويات RAID. بالإضافة إلى نوع الوصول ، تختلف مستويات RAID في طريقة وضع المعلومات الزائدة وتشكيلها. يمكن وضع المعلومات المكررة على قرص مخصص أو توزيعها عبر كافة الأقراص. هناك طرق عديدة لتوليد هذه المعلومات. أبسطها هو النسخ الكامل (التكرار بنسبة 100٪) ، أو الانعكاس. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام أكواد تصحيح الخطأ ، وكذلك حساب التكافؤ.

مستويات RAID

يوجد حاليًا العديد من مستويات RAID التي يمكن اعتبارها قياسية ، وهي RAID 0 و RAID 1 و RAID 2 و RAID 3 و RAID 4 و RAID 5 و RAID 6.

تُستخدم أيضًا مجموعات مختلفة من مستويات RAID ، مما يسمح لك بدمج مزاياها. عادة ما يكون هذا مزيجًا من نوع من الطبقة المتسامحة مع الخطأ ومستوى الصفر المستخدم لتحسين الأداء (RAID 1 + 0 ، RAID 0 + 1 ، RAID 50).

لاحظ أن جميع وحدات تحكم RAID الحديثة تدعم وظيفة JBOD (مجرد مجموعة من الأقراص) ، والتي لا تهدف إلى إنشاء المصفوفات - فهي توفر القدرة على توصيل الأقراص الفردية بوحدة التحكم في RAID.

وتجدر الإشارة إلى أن وحدات تحكم RAID المدمجة في اللوحات الأم لأجهزة الكمبيوتر المنزلية لا تدعم جميع مستويات RAID. تدعم وحدات تحكم RAID ثنائية المنافذ المستويين 0 و 1 فقط ، بينما تدعم وحدات تحكم RAID التي تحتوي على عدد كبير من المنافذ (على سبيل المثال ، وحدة تحكم RAID ذات 6 منافذ المدمجة في الجسر الجنوبي لمجموعة شرائح ICH9R / ICH10R) أيضًا المستويين 10 و 5.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا تحدثنا عن اللوحات الأم القائمة على شرائح Intel ، فإنها تقوم أيضًا بتنفيذ وظيفة Intel Matrix RAID ، والتي تتيح لك إنشاء العديد من محركات الأقراص الصلبة x في نفس الوقت مصفوفات RAID من عدة مستويات ، مع تخصيص جزء من مساحة القرص لكل منها.

RAID 0

المستوى 0 من RAID ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، ليس صفيفًا متكررًا ، وبالتالي لا يوفر موثوقية تخزين البيانات. ومع ذلك ، يتم استخدام هذا المستوى بنشاط في الحالات التي يكون فيها من الضروري ضمان الأداء العالي لنظام القرص الفرعي. عند إنشاء مصفوفة RAID من المستوى 0 ، يتم تقسيم المعلومات إلى كتل (تسمى أحيانًا هذه الكتل خطوط (شريطية)) ، والتي تتم كتابتها على أقراص منفصلة ، أي يتم إنشاء نظام له وصول متوازي (إذا كان ، بالطبع ، الكتلة الحجم يسمح بذلك). مع القدرة على الإدخال / الإخراج المتزامن من محركات أقراص متعددة ، يوفر RAID 0 أسرع معدلات نقل البيانات وأقصى كفاءة في مساحة القرص لأنه لا يلزم مساحة تخزين المجموع الاختباري. تنفيذ هذا المستوى بسيط جدا. يستخدم RAID 0 بشكل أساسي في المناطق التي تتطلب نقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة.

RAID 1 (قرص معكوس)

المستوى 1 من RAID عبارة عن صفيف مكون من قرصين مع تكرار بنسبة 100 بالمائة. وهذا يعني أن البيانات ببساطة مكررة تمامًا (معكوسة) ، ويرجع ذلك إلى أن ملف مستوى عالالموثوقية (وكذلك التكلفة). لاحظ أن تنفيذ الطبقة 1 لا يتطلب تقسيمًا مسبقًا للأقراص والبيانات إلى كتل. في أبسط الحالات ، يحتوي محركان على نفس المعلومات وهما محرك منطقي واحد. عندما يفشل أحد الأقراص ، يؤدي قرص آخر وظائفه (وهي شفافة تمامًا للمستخدم). تتم استعادة المصفوفة عن طريق النسخ البسيط. بالإضافة إلى ذلك ، يضاعف هذا المستوى سرعة قراءة المعلومات ، حيث يمكن إجراء هذه العملية في وقت واحد من قرصين. يتم استخدام مثل هذا المخطط لتخزين المعلومات بشكل أساسي في الحالات التي يكون فيها سعر أمان البيانات أعلى بكثير من تكلفة تنفيذ نظام التخزين.

RAID 5

RAID 5 عبارة عن مجموعة أقراص متسامحة مع تخزين المجموع الاختباري الموزع. عند الكتابة ، يتم تقسيم تدفق البيانات إلى كتل (خطوط) على مستوى البايت ويتم كتابتها في نفس الوقت على جميع الأقراص في المصفوفة بترتيب دوري.

افترض أن المصفوفة تحتوي على نالأقراص وحجم الشريط د. لكل جزء من ن – 1يتم حساب المجموع الاختباري للشرائط ص.

شريط د 1مسجل على القرص الأول ، شريط د 2- في الثانية وهكذا حتى الشريط د ن – 1، وهو مكتوب إلى ( ن–1) القرص. بجانب او بجوار نالمجموع الاختباري لكتابة القرص ص ن، وتتكرر العملية دوريًا من القرص الأول الذي كتب عليه الشريط د ن.

عملية التسجيل (ن – 1)يتم إنتاج المشارب ومجموعها الاختباري في وقت واحد للجميع نالأقراص.

لحساب المجموع الاختباري ، تُستخدم عملية XOR على مستوى بت على كتل البيانات التي تتم كتابتها. نعم ، إذا كان هناك نمحركات الأقراص الصلبة ، د- كتلة البيانات (الشريطية) ، ثم يتم حساب المجموع الاختباري بالصيغة التالية:

ص ن = د 1 د 2 ... د 1–1.

في حالة فشل أي قرص ، يمكن استعادة البيانات الموجودة عليه من بيانات التحكم ومن البيانات المتبقية على الأقراص السليمة.

كتوضيح ، ضع في اعتبارك كتل من أربع بتات. افترض أن هناك خمسة أقراص فقط لتخزين البيانات وكتابة المجاميع الاختبارية. إذا كان هناك تسلسل من البتات 1101 0011 1100 1011 ، مقسمة إلى كتل من أربع بتات ، فيجب إجراء عملية البت التالية لحساب المجموع الاختباري:

1101 0011 1100 1011 = 1001.

وبالتالي ، فإن المجموع الاختباري المكتوب على القرص 5 هو 1001.

إذا فشل أحد الأقراص ، على سبيل المثال القرص الرابع ، فإن الكتلة د 4= 1100 ستكون غير قابلة للقراءة. ومع ذلك ، يمكن استعادة قيمتها بسهولة من المجموع الاختباري ومن قيم الكتل المتبقية باستخدام نفس عملية XOR:

د 4 = د 1 د 2د 4ص 5.

في مثالنا ، نحصل على:

د 4 = (1101) (0011) (1100) (1011) = 1001.

في حالة RAID 5 ، تكون جميع الأقراص في المصفوفة من نفس الحجم ، لكن السعة الإجمالية لنظام القرص الفرعي المتاح للكتابة تقل بقرص واحد بالضبط. على سبيل المثال ، إذا كانت خمسة أقراص بحجم 100 غيغابايت ، فإن الحجم الفعلي للصفيف هو 400 غيغابايت لأنه يتم تخصيص 100 غيغابايت لمعلومات التماثل.

يمكن إنشاء RAID 5 على ثلاثة محركات أقراص ثابتة أو أكثر. مع زيادة عدد محركات الأقراص الثابتة في مجموعة ، يقل التكرار.

يحتوي RAID 5 على بنية وصول مستقلة تسمح بإجراء عمليات قراءة أو كتابة متعددة في وقت واحد.

RAID 10

RAID 10 عبارة عن مزيج من المستويين 0 و 1. الحد الأدنى المطلوب لهذا المستوى هو أربعة محركات. في مجموعة RAID 10 المكونة من أربعة محركات ، يتم دمجها في أزواج في مصفوفات المستوى 0 ، وكلا المصفوفتين محركات أقراص منطقيةيتم دمجها في مصفوفة من المستوى 1. هناك طريقة أخرى ممكنة: في البداية ، يتم دمج الأقراص في مصفوفات متطابقة من المستوى 1 ، ثم يتم دمج الأقراص المنطقية القائمة على هذه المصفوفات في مصفوفة من المستوى 0.

إنتل مصفوفة RAID

نادراً ما تستخدم مصفوفات RAID المدروسة من المستويين 5 و 1 في المنزل ، وهذا يرجع في المقام الأول إلى التكلفة العالية لهذه الحلول. في أغلب الأحيان لأجهزة الكمبيوتر المنزلية ، يتم استخدام مصفوفة من المستوى 0 على قرصين. كما أشرنا بالفعل ، لا يوفر المستوى 0 من RAID أمانًا للتخزين ، وبالتالي يواجه المستخدمون النهائيون خيارًا: إنشاء مصفوفة RAID من المستوى 0 سريعة ولكن غير موثوقة ، أو مضاعفة تكلفة مساحة القرص ، - RAID- a صفيف من المستوى 1 يوفر موثوقية تخزين البيانات ، لكنه لا يوفر مكاسب كبيرة في الأداء.

لحل هذه المشكلة الصعبة ، طورت إنتل تقنية Intel Matrix Storage ، والتي تجمع بين مزايا صفيفتي Tier 0 و Tier 1 على محركي أقراص فعليين فقط. ومن أجل التأكيد على أننا في هذه الحالة لا نتحدث فقط عن مصفوفة RAID ، ولكن عن مصفوفة تجمع بين كل من الأقراص المادية والمنطقية ، يستخدم اسم التقنية كلمة "matrix" بدلاً من كلمة "array".

إذن ، ما هي مصفوفة RAID ثنائية القرص القائمة على تقنية Intel Matrix Storage؟ الفكرة الأساسية هي أنه إذا كان النظام يحتوي على محركات أقراص ثابتة متعددة ولوحة أم بها مجموعة شرائح Intel تدعم تقنية التخزين المصفوف Intel Matrix Storage ، فمن الممكن تقسيم مساحة القرص إلى عدة أجزاء ، يعمل كل منها كمصفوفة RAID منفصلة.

ضع في اعتبارك مثالًا بسيطًا لمصفوفة RAID مكونة من قرصين سعة 120 جيجابايت. يمكن تقسيم أي قرص إلى قرصين منطقيين ، على سبيل المثال ، 40 و 80 جيجابايت لكل منهما. بعد ذلك ، يمكن دمج محركي أقراص منطقيين من نفس الحجم (على سبيل المثال ، 40 جيجابايت لكل منهما) في مصفوفة RAID من المستوى 1 ، ومحركات الأقراص المنطقية المتبقية في مصفوفة مستوى 0 من RAID.

من حيث المبدأ ، باستخدام قرصين فيزيائيين ، من الممكن أيضًا إنشاء مصفوفة واحدة أو اثنتين من مصفوفات RAID من المستوى 0 ، ولكن من المستحيل الحصول على مصفوفات المستوى 1 فقط. بمعنى ، إذا كان النظام يحتوي على قرصين فقط ، فإن تقنية Intel Matrix Storage تسمح لك بإنشاء الأنواع التالية من مصفوفات RAID:

• مصفوفة واحدة من المستوى 0 ؛
• مصفوفتان من المستوى 0 ؛
• مصفوفة المستوى 0 ومصفوفة المستوى 1.

إذا تم تثبيت ثلاثة محركات أقراص ثابتة في النظام ، فيمكن إنشاء الأنواع التالية من مصفوفات RAID:

• مصفوفة واحدة من المستوى 0 ؛
• مصفوفة واحدة من المستوى الخامس ؛
• مصفوفتان من المستوى 0 ؛
• مصفوفتان من المستوى الخامس ؛
• مصفوفة المستوى 0 ومصفوفة المستوى 5.

إذا تم تثبيت أربعة محركات أقراص ثابتة في النظام ، فمن الممكن أيضًا إنشاء مصفوفة RAID من المستوى 10 ، بالإضافة إلى مجموعات من المستوى 10 والمستوى 0 أو 5.

من النظرية إلى التطبيق

إذا تحدثنا عن أجهزة الكمبيوتر المنزلية ، فإن أكثرها شيوعًا وشعبية هي مصفوفات RAID من المستويين 0 و 1. استخدام مصفوفات RAID المكونة من ثلاثة أقراص أو أكثر في أجهزة الكمبيوتر المنزلية هي استثناء للقاعدة. هذا يرجع إلى حقيقة أن تكلفة مصفوفات RAID ، من ناحية ، تزداد بما يتناسب مع عدد الأقراص المشاركة فيها ، ومن ناحية أخرى ، بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المنزلية ، فإن سعة مجموعة الأقراص ذات أهمية قصوى ، وليس أدائها وموثوقيتها.

لذلك ، في ما يلي ، سننظر في صفيفات RAID من المستويين 0 و 1 بناءً على قرصين فقط. سيكون الغرض من دراستنا هو مقارنة أداء ووظائف مصفوفتي RAID 0 و 1 استنادًا إلى العديد من وحدات تحكم RAID المتكاملة ، بالإضافة إلى دراسة اعتماد خصائص سرعة مصفوفة RAID على حجم الشريط.

الحقيقة هي أنه على الرغم من أنه من الناحية النظرية ، عند استخدام مصفوفة RAID 0 ، فإن سرعة القراءة والكتابة يجب أن تتضاعف ، في الممارسة العملية ، فإن الزيادة في خصائص السرعة أقل تواضعًا وتختلف بالنسبة لوحدات تحكم RAID المختلفة. وينطبق الشيء نفسه على مصفوفة RAID من المستوى 1: على الرغم من حقيقة أن سرعة القراءة يجب أن تتضاعف نظريًا ، إلا أن كل شيء عمليًا ليس سلسًا للغاية.

لنا الاختبار المقارنبالنسبة لوحدات تحكم RAID ، استخدمنا اللوحة الأم Gigabyte GA-EX58A-UD7. تعتمد هذه اللوحة على مجموعة شرائح Intel X58 Express مع ICH10R southbridge ، والتي تحتوي على وحدة تحكم SATA II RAID مدمجة بستة منافذ تدعم مستويات RAID 0 و 1 و 10 و 5 مع وظيفة Intel Matrix RAID. بالإضافة إلى ذلك ، تم دمج وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 RAID في لوحة Gigabyte GA-EX58A-UD7 ، بناءً على منفذي SATA II مع القدرة على تنظيم مصفوفات RAID من المستويات 0 و 1 و JBOD.

تدمج اللوحة GA-EX58A-UD7 أيضًا وحدة تحكم Marvell 9128 SATA III ، بناءً على منفذي SATA III مع القدرة على تنظيم مصفوفات RAID من المستويات 0 و 1 و JBOD.

وبالتالي ، تحتوي لوحة Gigabyte GA-EX58A-UD7 على ثلاثة وحدات تحكم RAID منفصلة ، والتي على أساسها يمكنك إنشاء مصفوفات RAID من المستويين 0 و 1 ومقارنتها مع بعضها البعض. تذكر أن معيار SATA III متوافق مع الإصدارات السابقة مع معيار SATA II ، لذلك بناءً على وحدة التحكم Marvell 9128 التي تدعم محركات أقراص SATA III ، يمكنك أيضًا إنشاء صفيفات RAID باستخدام محركات أقراص SATA II.

يحتوي حامل الاختبار على التكوين التالي:

• المعالج - Intel Core i7-965 Extreme Edition ؛
• اللوحة الأم - Gigabyte GA-EX58A-UD7 ؛
• إصدار BIOS - F2a ؛
• محركات الأقراص الصلبة- محركان ويسترن ديجيتال WD1002FBYS ، محرك ويسترن ديجيتال WD3200AAKS ؛
• وحدات تحكم RAID المتكاملة:
• ICH10R ،
• GIGABYTE SATA2 ،
• مارفيل 9128 ؛
• الذاكرة - DDR3-1066 ؛
• حجم الذاكرة - 3 جيجابايت (ثلاث وحدات كل منها 1024 ميجابايت) ؛
• وضع تشغيل الذاكرة - DDR3-1333 ، وضع التشغيل ثلاثي القنوات ؛
• بطاقة الفيديو - Gigabyte GeForce GTS295 ؛
• مزود الطاقة - تاجان 1300 واط.

تم إجراء الاختبار تحت سيطرة غرفة العمليات أنظمة مايكروسوفت Windows 7 Ultimate (32 بت). نظام التشغيلتم تثبيته على محرك أقراص Western Digital WD3200AAKS ، والذي كان متصلاً بمنفذ وحدة التحكم SATA II المدمج في الجسر الجنوبي ICH10R. تم تجميع مجموعة RAID على قرصين من نوع WD1002FBYS بواجهة SATA II.

لقياس خصائص السرعة لمصفوفات RAID التي تم إنشاؤها ، استخدمنا الأداة المساعدة IOmeter ، وهي معيار صناعي لقياس أداء أنظمة الأقراص.

فائدة IOmeter

نظرًا لأننا تصورنا هذه المقالة كنوع من دليل المستخدم لإنشاء مصفوفات RAID واختبارها ، فسيكون من المنطقي البدء بوصف الأداة المساعدة IOmeter (مقياس الإدخال / الإخراج) ، والتي ، كما أشرنا بالفعل ، هي نوع من معيار الصناعة لقياس أداء أنظمة الأقراص. هذه الأداةمجاني ويمكن تنزيله من http://www.iometer.org.

الأداة المساعدة IOmeter هي اختبار تركيبي وتسمح لك بالعمل مع محركات الأقراص الثابتة غير المقسمة إلى أقسام منطقية ، بحيث يمكنك اختبار محركات الأقراص بغض النظر عن بنية الملف وتقليل تأثير نظام التشغيل إلى الصفر.

عند الاختبار ، من الممكن إنشاء نموذج وصول محدد ، أو "نمط" ، والذي يسمح لك بتحديد أداء عمليات محددة بواسطة القرص الثابت. في حالة إنشاء نموذج وصول محدد ، يُسمح بتغيير المعلمات التالية:

• حجم طلب نقل البيانات ؛
• التوزيع العشوائي / المتسلسل (٪) ؛
• توزيع عمليات القراءة / الكتابة (٪) ؛
• عدد عمليات الإدخال / الإخراج الفردية التي تعمل بالتوازي.

لا تتطلب الأداة المساعدة IOmeter التثبيت على جهاز كمبيوتر وتتكون من جزأين: IOmeter نفسه و Dynamo.

IOmeter هو جزء تحكم من البرنامج بواجهة رسومية للمستخدم تتيح لك القيام بكل شيء الإعدادات الضرورية. Dynamo هو منشئ أحمال لا يحتوي على واجهة. في كل مرة تقوم فيها بتشغيل IOmeter.exe ، يتم تشغيل منشئ التحميل Dynamo.exe تلقائيًا أيضًا.

لبدء العمل مع برنامج IOmeter ، ما عليك سوى تشغيل ملف IOmeter.exe. هذا يفتح النافذة الرئيسية لبرنامج IOmeter (الشكل 1).

أرز. 1. النافذة الرئيسية لبرنامج IOmeter

وتجدر الإشارة إلى أن الأداة المساعدة IOmeter تتيح لك اختبار ليس فقط أنظمة الأقراص المحلية (DAS) ، ولكن أيضًا محركات أقراص الشبكة (NAS). على سبيل المثال ، يمكن استخدامه لاختبار أداء النظام الفرعي لقرص الخادم (خادم الملفات) باستخدام العديد من عملاء الشبكة. لذلك ، تشير بعض علامات التبويب والأدوات في نافذة الأداة المساعدة IOmeter على وجه التحديد إلى اعدادات الشبكةالبرامج. من الواضح أنه عند اختبار الأقراص ومصفوفات RAID ، لن نحتاج إلى ميزات البرنامج هذه ، وبالتالي لن نشرح الغرض من جميع علامات التبويب والأدوات.

لذلك ، عند بدء تشغيل برنامج IOmeter ، سيتم عرض الهيكل الشجري لجميع مولدات الأحمال قيد التشغيل (مثيلات Dynamo) على الجانب الأيسر من النافذة الرئيسية (في نافذة Topology). يُطلق على كل مثيل منشئ تحميل Dynamo قيد التشغيل اسم المدير. بالإضافة إلى ذلك ، فإن برنامج IOmeter متعدد الخيوط ويطلق على كل خيط فردي من مثيل مولد تحميل Dynamo اسم العامل. عدد العمال قيد التشغيل يتوافق دائمًا مع عدد نوى المعالج المنطقي.

في مثالنا ، يوجد جهاز كمبيوتر واحد فقط مزود بمعالج رباعي النواة يدعم تقنية Hyper-Threading ، لذلك يتم بدء تشغيل مدير واحد (مثيل واحد من Dynamo) وثمانية (حسب عدد نوى المعالج المنطقي).

في الواقع ، لاختبار الأقراص في هذه النافذة ، ليست هناك حاجة لتغيير أو إضافة أي شيء.

إذا قمت بتمييز اسم الكمبيوتر في الهيكل الشجري لتشغيل مثيلات Dynamo بالماوس ، فحينئذٍ في النافذة استهدافالتبويب هدف القرصسيتم عرض جميع الأقراص وصفيفات الأقراص ومحركات الأقراص الأخرى (بما في ذلك محركات أقراص الشبكة) المثبتة في الكمبيوتر. هذه هي محركات الأقراص التي يمكن لبرنامج IOmeter العمل معها. يمكن تمييز الوسائط باللون الأصفر أو الأزرق. يشير اللون الأصفر إلى أقسام الوسائط المنطقية ، ويشير اللون الأزرق إلى الأجهزة المادية التي لا تحتوي على أقسام منطقية تم إنشاؤها عليها. قد يتم أو لا يتم شطب القسم المنطقي. الحقيقة هي أنه لكي يعمل البرنامج مع قسم منطقي ، يجب أولاً إعداده عن طريق إنشاء ملف خاص عليه ، مساوٍ في الحجم لسعة القسم المنطقي بأكمله. إذا تم شطب القسم المنطقي ، فهذا يعني أن القسم لم يتم تحضيره بعد للاختبار (سيتم إعداده تلقائيًا في المرحلة الأولى من الاختبار) ، ولكن إذا لم يتم شطب القسم ، فهذا يعني أن الملف تم إنشاؤه بالفعل على القسم المنطقي ، وهو جاهز تمامًا للاختبار.

لاحظ أنه على الرغم من القدرة المدعومة للعمل مع الأقسام المنطقية ، فمن الأفضل اختبار الأقراص التي لم يتم تقسيمها إلى أقسام منطقية. يمكنك حذف قسم منطقي من القرص بكل بساطة - من خلال الأداة الإضافية إدارة الأقراص. فقط انقر للوصول إليه. انقر على اليمينالماوس على الأيقونة الحاسوبعلى سطح المكتب وفي القائمة التي تفتح ، حدد العنصر يدير. في النافذة المفتوحة إدارة الكمبيوترعلى الجانب الأيسر ، حدد تخزينوفيه - إدارة الأقراص. بعد ذلك ، على الجانب الأيمن من النافذة إدارة الكمبيوترسيتم عرض جميع محركات الأقراص المتصلة. عن طريق النقر بزر الماوس الأيمن على القرص المطلوبوالاختيار من القائمة التي تظهر حذف وحدة التخزين... ، يمكنك حذف قسم منطقي على قرص فعلي. تذكر أنه عند حذف قسم منطقي من القرص ، يتم حذف جميع المعلومات الموجودة عليه دون إمكانية الاسترداد.

بشكل عام ، باستخدام الأداة المساعدة IOmeter ، يمكنك فقط اختبار أقراص فارغةأو صفائف القرص. أي أنه لا يمكنك اختبار مجموعة القرص أو القرص المثبت عليه نظام التشغيل.

لذا ، عد إلى وصف الأداة المساعدة IOmeter. فى الشباك استهدافالتبويب هدف القرصيجب عليك تحديد القرص (أو مجموعة الأقراص) التي سيتم اختبارها. بعد ذلك ، تحتاج إلى فتح علامة التبويب مواصفات الوصول(الشكل 2) ، حيث سيكون من الممكن تحديد سيناريو الاختبار.

أرز. 2. الوصول إلى علامة التبويب "المواصفات" في الأداة المساعدة IOmeter

فى الشباك مواصفات الوصول العالميةتوجد قائمة بنصوص الاختبار المحددة مسبقًا التي يمكن تعيينها لمدير التنزيل. ومع ذلك ، لن نحتاج إلى هذه البرامج النصية ، لذلك يمكن تحديدها جميعًا وحذفها (يوجد زر لذلك). حذف). بعد ذلك ، انقر فوق الزر جديدلإنشاء نص اختبار جديد. في النافذة المفتوحة تحرير مواصفات الوصوليمكنك تحديد قرص أو سيناريو تمهيد RAID.

لنفترض أننا نريد معرفة اعتماد سرعة القراءة والكتابة المتسلسلة (الخطية) على حجم كتلة طلب نقل البيانات. للقيام بذلك ، نحتاج إلى إنشاء سلسلة من البرامج النصية للتحميل في وضع القراءة المتسلسل بأحجام كتل مختلفة ، ثم سلسلة من البرامج النصية للتحميل في وضع الكتابة المتسلسل بأحجام كتل مختلفة. عادة ، يتم اختيار أحجام الكتلة كسلسلة ، كل عضو منها هو ضعف السابق ، والعضو الأول في هذه السلسلة هو 512 بايت. أي أن أحجام الكتلة هي كما يلي: 512 بايت ، 1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 ، 64 ، 128 ، 256 ، 512 كيلوبايت ، 1 ميجابايت. ليس من المنطقي جعل حجم الكتلة أكبر من 1 ميجابايت للعمليات المتسلسلة ، لأنه مع مثل هذه الأحجام الكبيرة لكتل ​​البيانات ، لا تتغير سرعة العمليات المتسلسلة.

لذلك ، لنقم بإنشاء نص تحميل قراءة متسلسلة لكتلة من 512 بايت.

في الميدان اسمنافذة او شباك تحرير مواصفات الوصولأدخل اسم نص التنزيل. على سبيل المثال ، Sequential_Read_512. أبعد في الميدان حجم طلب التحويلاضبط حجم كتلة البيانات على 512 بايت. المنزلق نسبة التوزيع العشوائي / المتسلسل(النسبة المئوية بين العمليات المتسلسلة والاختيارية) ننتقل على طول الطريق إلى اليسار بحيث تكون جميع عملياتنا متسلسلة فقط. حسنًا ، المنزلق ، التي تحدد النسبة المئوية بين عمليات القراءة والكتابة ، ننتقل إلى اليمين بحيث تكون جميع عملياتنا للقراءة فقط. خيارات أخرى في النافذة تحرير مواصفات الوصوللا حاجة للتغيير (الشكل 3).

أرز. 3. تحرير نافذة مواصفات الوصول لإنشاء قراءة تسلسلية تحميل نصي
بحجم كتلة بيانات 512 بايت

انقر فوق الزر موافق، وسيتم عرض النص الأول الذي أنشأناه في النافذة مواصفات الوصول العالميةالتبويب مواصفات الوصولالمرافق IOmeter.

وبالمثل ، تحتاج إلى إنشاء نصوص برمجية لبقية كتل البيانات ، ولكن لتسهيل عملك ، يكون من الأسهل عدم إنشاء نص برمجي في كل مرة عن طريق النقر فوق الزر جديد، وبعد تحديد آخر نص تم إنشاؤه ، اضغط على الزر تحرير نسخة(تحرير نسخة). بعد ذلك ، ستفتح النافذة مرة أخرى. تحرير مواصفات الوصولمع إعدادات آخر برنامج نصي تم إنشاؤه. في ذلك ، سيكون كافيًا تغيير اسم الكتلة وحجمها فقط. بعد القيام بإجراء مماثل لجميع أحجام الكتل الأخرى ، يمكنك البدء في إنشاء نصوص للتسجيل المتسلسل ، والذي يتم بالطريقة نفسها تمامًا ، باستثناء شريط التمرير نسبة القراءة / الكتابة التوزيع، التي تحدد النسبة المئوية بين عمليات القراءة والكتابة ، يجب إزاحتها بالكامل إلى اليسار.

وبالمثل ، يمكنك إنشاء نصوص للكتابة والقراءة الانتقائية.

بعد أن تصبح جميع البرامج النصية جاهزة ، يجب تعيينها إلى مدير التمهيد ، أي الإشارة إلى البرامج النصية التي ستعمل معها دينامو.

للقيام بذلك ، نتحقق مرة أخرى من ذلك في النافذة البنيةيتم تمييز اسم الكمبيوتر (أي ، مدير التحميل على جهاز الكمبيوتر المحلي) ، وليس عامل منفصل. يضمن ذلك تعيين سيناريوهات التحميل لجميع العمال دفعة واحدة. التالي في النافذة مواصفات الوصول العالميةحدد جميع سيناريوهات التحميل التي أنشأناها واضغط على الزر يضيف. ستتم إضافة جميع سيناريوهات التحميل المحددة إلى النافذة (الشكل 4).

أرز. 4. تعيين سيناريوهات التحميل التي تم إنشاؤها إلى مدير التحميل

بعد ذلك ، عليك أن تذهب إلى علامة التبويب إعداد الاختبار(الشكل 5) ، حيث يمكنك ضبط وقت التنفيذ لكل برنامج نصي أنشأناه. لهذا ، المجموعة مدة العرضضبط وقت تنفيذ سيناريو التحميل. سيكون كافيًا ضبط الوقت على 3 دقائق.

أرز. 5. تحديد وقت تنفيذ سيناريو التحميل

بالإضافة إلى ذلك ، في الميدان وصف الاختباريجب عليك تحديد اسم الاختبار بأكمله. من حيث المبدأ ، تحتوي علامة التبويب هذه على الكثير من الإعدادات الأخرى ، ولكنها ليست ضرورية لمهامنا.

بعد إجراء جميع الإعدادات الضرورية ، يوصى بحفظ الاختبار الذي تم إنشاؤه بالنقر فوق الزر الذي يحتوي على صورة قرص مرن على شريط الأدوات. يتم حفظ الاختبار بامتداد * .icf. بعد ذلك ، يمكنك استخدام البرنامج النصي للتحميل الذي تم إنشاؤه عن طريق تشغيل ليس ملف IOmeter.exe ، ولكن الملف المحفوظ بملحق * .icf.

الآن يمكنك المتابعة مباشرة للاختبار من خلال النقر على الزر الذي يحمل صورة العلم. سيُطلب منك تسمية ملف نتائج الاختبار وتحديد موقعه. يتم حفظ نتائج الاختبار في ملف CSV ، والذي يسهل بعد ذلك تصديره إلى Excel ، ومن خلال تعيين عامل تصفية في العمود الأول ، حدد البيانات المطلوبة مع نتائج الاختبار.

أثناء الاختبار ، يمكن ملاحظة النتائج الوسيطة على علامة التبويب عرض النتيجة، ويمكنك تحديد سيناريو التحميل الذي ينتمون إليه في علامة التبويب مواصفات الوصول. فى الشباك مواصفات الوصول المعينةيظهر النص قيد التشغيل باللون الأخضر ، والنصوص المكتملة باللون الأحمر ، والنصوص التي لم يتم تنفيذها باللون الأزرق.

لذلك ، قمنا بتغطية التقنيات الأساسية للعمل مع الأداة المساعدة IOmeter ، والتي ستكون مطلوبة لاختبار الأقراص الفردية أو صفيفات RAID. لاحظ أننا لم نتحدث عن جميع ميزات الأداة المساعدة IOmeter ، ولكن وصف جميع ميزاتها خارج نطاق هذه المقالة.

إنشاء مصفوفة RAID بناءً على وحدة تحكم GIGABYTE SATA2

لذلك ، بدأنا في إنشاء مصفوفة RAID ثنائية القرص باستخدام وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 RAID المدمجة على اللوحة. بالطبع ، لا تنتج جيجابايت نفسها رقائق ، وبالتالي فإن الشريحة المعاد تسميتها من شركة أخرى مخفية تحت شريحة جيجابايت SATA2. كما ترون من ملف INF لبرنامج التشغيل ، هذه وحدة تحكم سلسلة JMicron JMB36x.

من الممكن الوصول إلى قائمة إعدادات وحدة التحكم في مرحلة تمهيد النظام ، والتي تحتاج إلى الضغط على مجموعة المفاتيح Ctrl + G عند ظهور النقش المقابل على الشاشة. بطبيعة الحال ، تحتاج أولاً في إعدادات BIOS إلى تحديد وضع التشغيل لمنفذي SATA المرتبطين بوحدة تحكم GIGABYTE SATA2 مثل RAID (وإلا فسيكون الوصول إلى قائمة تكوين مصفوفة RAID مستحيلاً).

تعد قائمة إعداد وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 RAID واضحة ومباشرة. كما أشرنا من قبل ، فإن وحدة التحكم عبارة عن منفذ مزدوج ويسمح لك بإنشاء صفيفات RAID من المستوى 0 أو 1. من خلال قائمة إعدادات وحدة التحكم ، يمكنك إزالة أو إنشاء مجموعة RAID. عند إنشاء مصفوفة RAID ، من الممكن تحديد اسمها ، وتحديد مستوى الصفيف (0 أو 1) ، وتعيين حجم الشريط لـ RAID 0 (128 ، 84 ، 32 ، 16 ، 8 أو 4K) ، وكذلك تحديد الحجم من المصفوفة.

بمجرد إنشاء المصفوفة ، لا يمكن إجراء أي تغييرات عليها. أي أنه لا يمكنك تغيير المصفوفة التي تم إنشاؤها لاحقًا ، على سبيل المثال ، مستواها أو حجم شريطها. للقيام بذلك ، تحتاج أولاً إلى حذف المصفوفة (مع فقد البيانات) ، ثم إنشائها مرة أخرى. في الواقع ، هذا ليس فريدًا بالنسبة لوحدة تحكم GIGABYTE SATA2. تعد استحالة تغيير معلمات مصفوفات RAID التي تم إنشاؤها ميزة لجميع وحدات التحكم ، والتي تتبع مبدأ تنفيذ مصفوفة RAID.

بمجرد إنشاء مصفوفة تعتمد على وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 ، يمكن عرض المعلومات الحالية عنها باستخدام الأداة المساعدة GIGABYTE RAID Configurer ، والتي يتم تثبيتها تلقائيًا مع برنامج التشغيل.

إنشاء مصفوفة RAID مبنية على متحكم Marvell 9128

لا يمكن تكوين وحدة تحكم Marvell 9128 RAID إلا من خلال الإعدادات لوحة BIOSجيجابايت GA-EX58A-UD7. بشكل عام ، يجب القول أن قائمة مكون وحدة تحكم Marvell 9128 خام إلى حد ما ويمكن أن تضلل المستخدمين عديمي الخبرة. ومع ذلك ، سنتحدث عن هذه العيوب الطفيفة بعد ذلك بقليل ، لكن في الوقت الحالي سننظر في العيوب الرئيسية. وظائفتحكم مارفيل 9128.

لذلك ، على الرغم من أن وحدة التحكم هذه تدعم محركات أقراص SATA III ، إلا أنها متوافقة تمامًا مع محركات أقراص SATA II.

تتيح لك وحدة التحكم Marvell 9128 إنشاء مجموعة RAID من المستويين 0 و 1 بناءً على قرصين. بالنسبة لصفيف من المستوى 0 ، يمكنك تحديد حجم شريط 32 أو 64 كيلوبايت ، ويمكنك أيضًا تحديد اسم المصفوفة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خيار مثل Gigabyte Rounding ، والذي يحتاج إلى شرح. على الرغم من الاسم المتوافق مع اسم الشركة المصنعة ، فإن وظيفة Gigabyte Rounding لا علاقة لها بها. علاوة على ذلك ، لا علاقة له بمصفوفة RAID من المستوى 0 ، على الرغم من أنه يمكن تعريفه في إعدادات وحدة التحكم خصيصًا لمجموعة من هذا المستوى. في الواقع ، هذا هو أول أوجه القصور في مكون وحدة التحكم Marvell 9128 التي ذكرناها. يتم تعريف Gigabyte Rounding فقط لمستوى RAID 1. وهو يسمح لك باستخدام محركي أقراص (على سبيل المثال ، جهات تصنيع مختلفة أو طرز مختلفة) بسعات مختلفة قليلاً لإنشاء مصفوفة RAID من المستوى الأول. تقوم وظيفة Gigabyte Rounding فقط بتعيين الفرق في أحجام قرصين مستخدمين لإنشاء مصفوفة RAID من المستوى 1. في وحدة التحكم Marvell 9128 ، تتيح لك وظيفة Gigabyte Rounding ضبط الفرق في أحجام القرص على 1 أو 10 جيجابايت.

عيب آخر لمكوِّن وحدة التحكم Marvell 9128 هو أنه عند إنشاء مصفوفة مستوى RAID 1 ، يكون لدى المستخدم خيار تحديد حجم الشريط (32 أو 64 كيلوبايت). ومع ذلك ، لم يتم تعريف مفهوم الشريط على الإطلاق لمصفوفة RAID من المستوى 1.

إنشاء مصفوفة RAID بناءً على وحدة التحكم المدمجة في ICH10R

وحدة تحكم RAID المدمجة في الجسر الجنوبي ICH10R هي الأكثر شيوعًا. كما لوحظ بالفعل ، فإن وحدة تحكم RAID هذه عبارة عن 6 منافذ ولا تدعم فقط إنشاء صفيفات RAID 0 و RAID 1 ، ولكن أيضًا RAID 5 و RAID 10.

يمكن الوصول إلى قائمة إعدادات وحدة التحكم في مرحلة تمهيد النظام ، والتي تحتاج إلى الضغط على مجموعة المفاتيح Ctrl + I عند ظهور النقش المقابل على الشاشة. بطبيعة الحال ، يجب عليك أولاً تحديد وضع التشغيل لوحدة التحكم هذه على أنها RAID في إعدادات BIOS (وإلا ، فسيكون الوصول إلى قائمة مكون مصفوفة RAID مستحيلاً).

قائمة إعداد وحدة تحكم RAID بسيطة للغاية. من خلال قائمة إعدادات وحدة التحكم ، يمكنك حذف أو إنشاء مجموعة RAID. عند إنشاء مصفوفة RAID ، يمكنك تحديد اسمها وتحديد مستوى المصفوفة (0 أو 1 أو 5 أو 10) ، وتعيين حجم الشريط لـ RAID 0 (128 ، 84 ، 32 ، 16 ، 8 ، أو 4K) ، و تحديد حجم المصفوفة.

مقارنة أداء RAID

لاختبار صفائف RAID باستخدام الأداة المساعدة IOmeter ، أنشأنا سيناريوهات قراءة متسلسلة وكتابة متسلسلة وقراءة انتقائية وتحميل كتابة انتقائي. كانت أحجام كتل البيانات في كل سيناريو تحميل هي التسلسل التالي: 512 بايت ، 1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 ، 64 ، 128 ، 256 ، 512 كيلوبايت ، 1 ميجابايت.

في كل من وحدات تحكم RAID ، تم إنشاء مصفوفة RAID 0 مع جميع أحجام الشريط المسموح بها ومجموعة RAID 1. بالإضافة إلى ذلك ، لكي نتمكن من تقييم مكاسب الأداء التي تم الحصول عليها من استخدام مصفوفة RAID ، قمنا أيضًا باختبار قرص واحد على كل من وحدات تحكم RAID.

لذا ، دعنا ننتقل إلى نتائج اختباراتنا.

وحدة تحكم جيجابايت SATA2

بادئ ذي بدء ، لنلقِ نظرة على نتائج اختبار مصفوفات RAID بناءً على وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 (الشكل 6-13). بشكل عام ، تبين أن وحدة التحكم غامضة حرفياً ، وكان أداؤها ببساطة مخيباً للآمال.

أرز. 6. سرعة متسقة وعمليات القرص الانتقائية ويسترن ديجيتال WD1002FBYS	أرز. 7. سرعة متسقة بحجم شريط 128 كيلوبايت (وحدة تحكم GIGABYTE SATA2)
أرز. 12. السرعة المتتابعة وعمليات انتقائية لـ RAID 0 بحجم شريطي 4 كيلوبايت (وحدة تحكم GIGABYTE SATA2)	أرز. 13. سرعة متسلسلة والعمليات الانتقائية لـ RAID 1 (وحدة تحكم GIGABYTE SATA2)

بالنظر إلى أداء محرك أقراص واحد (بدون RAID) ، فإن أقصى سرعة قراءة متسلسلة هي 102 ميجابايت / ثانية وأقصى سرعة كتابة متسلسلة هي 107 ميجابايت / ثانية.

عند إنشاء مصفوفة RAID 0 بحجم شريط 128 كيلوبايت ، تزداد سرعة القراءة والكتابة المتسلسلة القصوى إلى 125 ميجابايت / ثانية ، أي بزيادة تبلغ حوالي 22٪.

مع حجم شريطي 64 أو 32 أو 16 كيلوبايت ، فإن أقصى سرعة قراءة متسلسلة هي 130 ميجابايت / ثانية ، والحد الأقصى لسرعة الكتابة التسلسلية هو 141 ميجابايت / ثانية. أي ، مع أحجام الشريط المحددة ، تزداد سرعة القراءة التسلسلية القصوى بنسبة 27٪ ، وأقصى سرعة للكتابة التسلسلية - بنسبة 31٪.

في الواقع ، هذا لا يكفي لصفيف من المستوى 0 ، وأود أن تكون السرعة القصوى للعمليات المتسلسلة أعلى.

مع حجم شريطي يبلغ 8 كيلوبايت ، تظل السرعة القصوى للعمليات المتسلسلة (القراءة والكتابة) كما هي تقريبًا مع حجم شريطي يبلغ 64 أو 32 أو 16 كيلوبايت ، ولكن هناك مشكلات واضحة في القراءة الانتقائية. مع زيادة حجم كتلة البيانات إلى 128 كيلوبايت ، تزداد سرعة القراءة الانتقائية (كما ينبغي) بما يتناسب مع حجم كتلة البيانات. ومع ذلك ، مع حجم كتلة البيانات الذي يزيد عن 128 كيلوبايت ، تنخفض سرعة القراءة الانتقائية إلى الصفر تقريبًا (إلى حوالي 0.1 ميجابايت / ثانية).

مع حجم شريطي يبلغ 4 كيلوبايت ، لا تنخفض سرعة القراءة الانتقائية فقط بحجم كتلة يزيد عن 128 كيلوبايت ، ولكن أيضًا سرعة القراءة المتسلسلة بحجم كتلة يزيد عن 16 كيلوبايت.

لا يؤدي استخدام مصفوفة RAID 1 على وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 إلى تغيير كبير (مقارنة بمحرك أقراص واحد) في سرعة القراءة المتسلسلة ، ولكن يتم تقليل الحد الأقصى لسرعة الكتابة التسلسلية إلى 75 ميجابايت / ثانية. تذكر أنه بالنسبة إلى مجموعة RAID 1 ، يجب زيادة سرعة القراءة ، ويجب ألا تنخفض سرعة الكتابة مقارنة بسرعة القراءة والكتابة لقرص واحد.

بناءً على نتائج اختبار وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 ، يمكن استخلاص نتيجة واحدة فقط. يكون استخدام وحدة التحكم هذه لإنشاء صفيفات RAID 0 و RAID 1 منطقيًا فقط عندما تكون جميع وحدات تحكم RAID الأخرى (Marvell 9128، ICH10R) ممكَّنة بالفعل. على الرغم من صعوبة تخيل مثل هذا الموقف.

تحكم Marvell 9128

أظهرت وحدة التحكم Marvell 9128 أداءً أسرع بكثير مقارنةً بوحدة التحكم GIGABYTE SATA2 (الشكل 14-17). في الواقع ، تظهر الاختلافات حتى عندما تعمل وحدة التحكم مع قرص واحد. في حين أن وحدة تحكم GIGABYTE SATA2 لديها أقصى سرعة قراءة متسلسلة تبلغ 102 ميجابايت / ثانية ويتم تحقيقها بحجم كتلة بيانات 128 كيلوبايت ، فإن أقصى سرعة قراءة متسلسلة لوحدة التحكم Marvell 9128 هي 107 ميجابايت / ثانية ويتم تحقيقها باستخدام كتلة بيانات حجم 16 كيلو بايت.

عند إنشاء مصفوفة RAID 0 بحجم شريطي 64 و 32 كيلوبايت ، تزداد سرعة القراءة التسلسلية القصوى إلى 211 ميجابايت / ثانية ، والكتابة المتسلسلة - حتى 185 ميجابايت / ثانية. أي ، مع أحجام الشريط المحددة ، تزداد سرعة القراءة التسلسلية القصوى بنسبة 97٪ ، وأقصى سرعة للكتابة التسلسلية - بنسبة 73٪.

لا يوجد فرق كبير في السرعة بين صفيفات RAID 0 ذات حجم شريطي 32 و 64 كيلوبايت ، ولكن استخدام شريط 32 كيلوبايت هو الأفضل ، لأنه في هذه الحالة سرعة العمليات المتسلسلة بحجم كتلة أقل من 128 كيلوبايت سيكون أعلى قليلاً.

عند إنشاء مصفوفة RAID 1 على وحدة التحكم Marvell 9128 ، فإن أقصى سرعة تشغيل متسلسلة لا تتغير تقريبًا مقارنة بمحرك أقراص واحد. لذلك ، إذا كانت سرعة التشغيل المتسلسلة القصوى لقرص واحد هي 107 ميغا بايت / ثانية ، فعندئذٍ بالنسبة إلى RAID 1 تكون 105 ميغا بايت / ثانية. لاحظ أيضًا أنه بالنسبة إلى RAID 1 ، تقل سرعة القراءة الانتقائية قليلاً.

بشكل عام ، تجدر الإشارة إلى أن وحدة التحكم Marvell 9128 تتمتع بخصائص سرعة جيدة ويمكن استخدامها لإنشاء مصفوفات RAID وتوصيل أقراص فردية بها.

تحكم ICH10R

أثبتت وحدة التحكم RAID المدمجة في ICH10R أنها أعلى أداء اختبرناه على الإطلاق (الشكل 18-25). عند استخدامه مع محرك أقراص واحد (بدون إنشاء مصفوفة RAID) ، يكون أداؤه في الواقع هو نفسه أداء وحدة تحكم Marvell 9128. أقصى سرعة للقراءة والكتابة التسلسلية هي 107 ميجا بايت ويتم تحقيقها مع حجم كتلة البيانات 16 كيلو بايت.

أرز. 18. السرعة المتتابعة والعمليات الانتقائية لمحرك الأقراص ويسترن ديجيتال WD1002FBYS (وحدة تحكم ICH10R) إذا تحدثنا عن مصفوفة RAID 0 على وحدة التحكم ICH10R ، فإن السرعة القصوى للقراءة والكتابة المتسلسلة لا تعتمد على حجم الشريط وهي 212 ميجابايت / ثانية. يعتمد حجم كتلة البيانات فقط على حجم الشريط ، حيث يتم تحقيق أقصى قيمة لسرعة القراءة والكتابة المتسلسلة. كما تظهر نتائج الاختبار ، بالنسبة لـ RAID 0 استنادًا إلى وحدة التحكم ICH10R ، فمن الأفضل استخدام شريط 64 كيلو بايت. في هذه الحالة ، يتم تحقيق أقصى سرعة قراءة وكتابة متسلسلة باستخدام حجم كتلة بيانات يبلغ 16 كيلو بايت فقط. لذلك ، باختصار ، نؤكد مرة أخرى أن وحدة تحكم RAID المدمجة في ICH10R تتفوق بشكل كبير على جميع وحدات تحكم RAID المدمجة الأخرى من حيث الأداء. وبالنظر إلى أنه يحتوي أيضًا على المزيد من الوظائف ، فمن الأفضل استخدام وحدة التحكم هذه ونسيان وجود جميع الأجهزة الأخرى (ما لم يتم استخدام محركات SATA III في النظام بالطبع).

تم تصميم صفيفات RAID لتحسين موثوقية تخزين البيانات ، وزيادة السرعة ، والسماح بدمج عدة أقراص في قرص واحد كبير. أنواع مختلفةيحل RAID مشكلات مختلفة ، وهنا سنلقي نظرة على بعض التكوينات الأكثر شيوعًا لمصفوفات RAID من نفس الحجم.

RAID 0

RAID 0(شريط). الوضع الذي يزيد من الأداء. يتم توزيع البيانات بالتساوي عبر أقراص المصفوفة ، مدمجة في قرص واحد ، والذي يمكن تقسيمه إلى عدة أقراص. يمكن أن تؤدي عمليات القراءة والكتابة الموزعة إلى زيادة سرعة العمل بشكل كبير ، نظرًا لأن العديد من عمليات القراءة / الكتابة الخاصة بهم من البيانات في نفس الوقت. وحدة التخزين بالكامل متاحة للمستخدم ، ولكن هذا يقلل من موثوقية تخزين البيانات ، لأنه في حالة فشل أحد الأقراص ، يتم عادةً تدمير المصفوفة ومن المستحيل تقريبًا استعادة البيانات. النطاق - التطبيقات التي تتطلب سرعات عالية في تبادل القرص ، مثل التقاط الفيديو وتحرير الفيديو. يوصى باستخدامه مع محركات الأقراص عالية الموثوقية.

RAID 1

RAID 1(مرآة). تعمل عدة أقراص (عادةً 2) بشكل متزامن للتسجيل ، أي تكرار بعضها البعض تمامًا. تحسين الأداء يحدث فقط عند القراءة. الطريقة الأكثر موثوقية لحماية المعلومات من فشل أحد الأقراص. نظرًا لارتفاع التكلفة ، يتم استخدامه عادةً عند تخزين البيانات المهمة جدًا. ترجع التكلفة العالية إلى حقيقة أن نصف السعة الإجمالية فقط متاحة للمستخدم.

RAID 10

RAID 10، وتسمى أيضًا أحيانًا RAID 1 + 0- مزيج من أول خيارين. (صفيف RAID0 من صفائف RAID1). يتمتع بجميع مزايا السرعة لـ RAID0 وميزة الموثوقية لـ RAID1 ، مع الاحتفاظ بالعيب - التكلفة العالية لمجموعة الأقراص ، نظرًا لأن السعة الفعالة للمصفوفة هي نصف سعة الأقراص المستخدمة فيها. مطلوب ما لا يقل عن 4 أقراص لإنشاء مثل هذا الصفيف. (في هذه الحالة ، يجب أن يكون عددهم زوجيًا).

RAID 0 + 1- صفيف RAID1 من صفائف RAID0. في الواقع ، لا يتم استخدامه بسبب نقص المزايا على RAID10 وقلة التسامح مع الخطأ.

RAID 1E

RAID 1E- على غرار RAID10 ، وهو نوع من توزيع البيانات عبر الأقراص ، مما يسمح باستخدام رقم فردي (الحد الأدنى للعدد هو 3)

RAID 2 و 3 و 4- خيارات متنوعة لتخزين البيانات الموزعة مع الأقراص المخصصة لرموز التكافؤ وأحجام الكتل المختلفة. حاليًا ، لا يتم استخدامها عمليًا بسبب الأداء المنخفض والحاجة إلى تخصيص مساحة كبيرة على القرص لتخزين رموز ECC و / أو رموز التكافؤ.


RAID 5

RAID 5- مصفوفة تستخدم أيضًا تخزين البيانات الموزعة على غرار RAID 0 (والجمع في واحد منطقي كبير) + تخزين رمز التكافؤ الموزع لاستعادة البيانات في حالة الفشل. بالنسبة إلى التكوينات السابقة ، تم زيادة حجم كتلة Stripe بشكل أكبر. كل من القراءة والكتابة في وقت واحد ممكن. تتمثل ميزة هذا الخيار في أن سعة الصفيف المتاحة للمستخدم تقل بسعة قرص واحد فقط ، على الرغم من أن موثوقية تخزين البيانات أقل من تلك الموجودة في RAID 1. في الواقع ، إنها حل وسط بين RAID0 و RAID1 ، مما يوفر سرعة عالية إلى حد ما مع موثوقية تخزين بيانات جيدة. في حالة فشل محرك أقراص واحد من المصفوفة ، يمكن استرداد البيانات دون فقد في الوضع التلقائي. الحد الأدنى لعدد الأقراص لمثل هذا الصفيف هو 3.
لا تتمتع تطبيقات "البرامج" الخاصة بـ RAID5 ، المدمجة في الجسور الجنوبية للوحات الأم ، بسرعة كتابة عالية ، لذا فهي غير مناسبة لجميع التطبيقات.


RAID 5EE

RAID 5EE- مصفوفة مشابهة لـ RAID5 ، ومع ذلك ، بالإضافة إلى التخزين الموزع لرموز التكافؤ ، يتم استخدام توزيع مناطق الغيار - في الواقع ، يتم استخدامه ، والتي يمكن إضافتها إلى مجموعة RAID5 كاحتياطي (تسمى هذه المصفوفات 5 + أو 5 + الغيار). في مصفوفة RAID 5 ، يظل محرك الأقراص الاحتياطية خاملاً حتى فشل أحد محركات الأقراص الأساسية ، بينما في مصفوفة RAID 5EE ، تتم مشاركة محرك الأقراص هذا مع بقية محرك الأقراص الثابتة طوال الوقت ، مما يؤثر بشكل إيجابي على أداء محرك الأقراص. مجموعة مصفوفة. على سبيل المثال ، يمكن لمصفوفة RAID5EE مؤلفة من 5 محركات أقراص صلبة تنفيذ عمليات إدخال / إخراج أكثر بنسبة 25٪ في الثانية مقارنة بمصفوفة RAID5 مكونة من 4 محركات أقراص ثابتة أساسية وواحدة احتياطية. الحد الأدنى لعدد الأقراص لمثل هذا الصفيف هو 4.


RAID 6

RAID 6- تناظرية لـ RAID5 بمستوى عالٍ من التكرار - لا تُفقد المعلومات في حالة فشل أي قرصين ، على التوالي ، يتم تقليل السعة الإجمالية للمصفوفة بسعة قرصين. الحد الأدنى لعدد الأقراص المطلوبة لإنشاء مصفوفة من هذا المستوى هو 4. بشكل عام ، تكون سرعة التشغيل مماثلة تقريبًا لسرعة RAID5. يوصى به للتطبيقات التي يكون فيها الحد الأقصى من الموثوقية أمرًا مهمًا.


RAID 50

RAID 50- الجمع بين صفيفتين (أو أكثر ، ولكن نادرًا ما يستخدم) RAID5 في شريط ، أي مزيج من RAID5 و RAID0 ، يصحح جزئيًا العيب الرئيسي لـ RAID5 - سرعة كتابة البيانات المنخفضة بسبب الاستخدام المتوازي للعديد من هذه المصفوفات. يتم تقليل السعة الإجمالية للصفيف بسعة اثنين ، ولكن على عكس RAID6 ، لا يمكن لهذا الصفيف تحمل سوى فشل محرك أقراص واحد دون فقد البيانات ، والحد الأدنى لعدد محركات الأقراص المطلوبة لإنشاء مجموعة RAID50 هو 6. جنبًا إلى جنب مع RAID10 ، هذا هو مستوى RAID الموصى به للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب أداءً عاليًا مقترنًا بالموثوقية المقبولة.


RAID 60

RAID 60- دمج صفيفتي RAID6 في شريط. تبلغ سرعة الكتابة ضعف سرعة الكتابة في RAID6 تقريبًا. الحد الأدنى لعدد الأقراص لإنشاء مثل هذا الصفيف هو 8. لا يتم فقدان المعلومات في حالة فشل قرصين من كل مجموعة RAID 6.

مصفوفة RAID- تقنية نفذتها إنتل في جسورها الجنوبية ، بدءًا من ICH6R ، والتي تسمح بتنظيم عدة مصفوفات RAID0 و RAID1 على قرصين فقط ، وإنشاء أقسام في نفس الوقت مع زيادة السرعة وموثوقية تخزين البيانات المتزايدة.

JBOD(من اللغة الإنجليزية "مجرد مجموعة من الأقراص") - مجموعة متسلسلة من عدة أقراص مادية في واحدة منطقية واحدة ، والتي لا تؤثر على الأداء (تنخفض الموثوقية في هذه الحالة بشكل مشابه لـ RAID0) ، بينما يمكن أن يكون لها أحجام مختلفة. حاليا ، لا يتم استخدامه عمليا.