"Сравнение уровней raid массивов в серверах для различных компаний." По дисциплине "организация ЭВМ "
Скачать 132.65 Kb.
|
| МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский Государственный институт электроники и математики (Технический университет) Кафедра электронно-вычислительная аппаратура КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ: "Сравнение уровней RAID массивов в серверах для различных компаний." ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ " ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ ГРУППЫ С-35 Билый Кирилл ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: доцент Мартиросян Сашик Таргомович Москва, 2008г. Оглавление Список литературы. 11
Залог успеха современного живого бизнеса состоит в его непрерывности и регулярном копировании критически важной информации, это помогает обезопасить его активы. Из такой цели (безопасная защита данных на работающих дисковых накопителях) выросли RAID-массивы, а разнообразие пользовательских сценариев породило множество уровней RAID, список которых продолжает пополняться. Итак, что такое RAID? RAID (redundant array of independent/inexpensive disks) - в переводе с англ. избыточный массив независимых/недорогих дисков. История RAID началась в 1987 году, когда появилась на свет статья "Корпус для избыточных массивов из дешевых дисков (RAID)", подписанная тремя учеными Петерсоном, Гибсоном и Катцем из Университета Калифорнии в Беркли. В заметке была описана технология объединения нескольких обычных дисков в массив для получения более быстрого и надежного накопителя. Принцип функционирования RAID-системы заключается в следующем: из набора дисковых накопителей создается массив, который управляется специальным контроллером и определяется компьютером как единый логический диск большой емкости. За счет параллельного выполнения операций ввода-вывода обеспечивается высокое быстродействие системы, а повышенная надежность хранения информации достигается дублированием данных или вычислением контрольных сумм. Помимо надежности, предполагаемой вначале, как главная задача, которую выполняет RAID массив, возникла еще одна – увеличение производительности, с которой RAID должен справляться. Таким образом, независимо от назначения RAID пользователь находится в трехмерном пространстве принятия решения,  где по осям отложены требования к производительности, защищенности (доступности) данных и цена решения. Разнообразие различных реализаций RAID-массивов (называемых “уровни”) и служит для ориентирования в этом пространстве. Рассмотрим особенности этих уровней. RAID-0 использует так называемую запись с чередованием и позволяет объединять в один том произвольное число дисков. Рассмотрим простейший случай RAID-0 с двумя дисками: данные на него пишутся блоками определенного, заданного при конфигурировании массива, размера (обычно контроллер позволяет выбрать размер блока от 4Kb до 256Kb и более). Блоки с нечетными номерами записываются на первый HDD, с четными - на второй HDD, и читаются в аналогичном порядке. При этом емкость тома оказывается равна суммарной емкости HDD, а скорость записи и чтения больших файлов теоретически вырастает вдвое (пропорционально числу HDD).  RAID-0 обеспечивает наибольшее из всех типов RAID увеличение производительности дисковой подсистемы, но при этом не только не улучшает надежности хранения данных, но напротив, ухудшает ее - поскольку данные полностью пропадают при выходе из строя любого из дисков, объединенных в массив. Понятно, что вероятность выхода из строя одного из двух дисков вдвое выше, чем одного отдельно взятого диска. Этот уровень как таковым RAID не является, так как нет никакой избыточности. Но в некоторых случаях может найти применение. Особенно в сочетании со следующим уровнем. Однако существуют приложения, в которых эффективность важнее сохранности данных. Например, использование RAID-0 оправданно при редактировании цифрового видео (ведь всегда остается возможность восстановить исходный материал непосредственно с пленки), для хранения рабочей копии часто используемой базы данных или WEB-сервера (в случае, когда приемлемо обеспечение сохранности данных путем периодического создания резервных копий на другом носителе), или для хранения временных файлов (своп системы, индексы SQL-сервера). Уровень RAID-1 (также известный как "зеркало") использует так называемую параллельную запись, и может объединять диски только парами. Идея RAID-1 состоит в том, чтобы постоянно поддерживать точный дубликат содержания одного диска (так называемого "ведущего", или source) на другом диске ("ведомом" или backup). Если произошел отказ ведущего диска, его роль автоматически переходит к ведомому, если же отказал ведомый, то тем более ничего ужасного не происходит, все данные в любом случае сохраняются, и система продолжает работать, как ни в чем не бывало. Потерять данные на RAID-1 можно только в случае одновременного отказа обоих HDD (точнее, в случае отказа второго HDD до того, как администратор заменит отказавший первый) - что при должной оперативности персонала практически невероятно. Таким образом, RAID-1 обеспечивает практически наивысшую сохранность данных из всех возможных конфигураций RAID и при отказе одного HDD не только не теряет производительности, но даже может ее несколько увеличить.  Однако RAID-1 не дает выигрыша в производительности по сравнению с одиночным HDD (операции чтения он выполняет несколько быстрее, чем одиночный диск, но запись происходит заметно медленнее), и при этом теряется 50% суммарной емкости дисков (то есть массив из двух дисков имеет размер одного). RAID-5 придуман для преодоления этого минуса. В нем к данным, записываемым на каждом диске, приписываются контрольные коды на других дисках, позволяющие полностью восстановить информацию с вышедшего из строя диска. Минимальное число дисков в RAID-5 - три, но эффективным его использование становится при существенном увеличении числа дисков.  Плюс RAID-5 в том, что он обеспечивает сохранность данных при выходе из строя одного HDD, при этом уменьшая полезную емкость тома ровно на емкость одного диска. Разумеется, поскольку вероятность отказа одного из трех и более дисков выше, чем отказа одного из двух дисков в RAID-1, теоретическая надежность RAID-5 ниже, чем RAID-1, и падает с ростом числа дисков - но на практике она достаточно высока даже при 15 и более дисках. А при использовании дополнительного резервного диска, который включается в работу при выходе из строя одного из дисков, заменяя его (RAID-5E), надежность такой системы становится практически максимальной. Более существенным недостатком RAID-5 является его низкая производительность при операциях записи. Дело в том, что запись каждого блока данных на один HDD вызывает операцию записи контрольных кодов на все остальные HDD, причем эти контрольные коды надо еще вычислить по не самым простым формулам. Именно поэтому контроллеры с поддержкой RAID-5 имеют на борту довольно мощные процессоры и весьма дороги - и все равно даже самые лучшие из них по скорости записи значительно уступают одиночному HDD. Менее очевидным недостатком является катастрофическое падение производительности всех операций (включая чтение) при отказе одного из дисков. Теоретически контроллер может продолжать работу, рассчитывая недостающие данные по контрольным кодам с оставшихся дисков, но на практике такая система столь медлительна, что работа на ней теряет какой-либо смысл. Эту проблему решает введение дополнительного диска для резервирования. Существуют и другие уровни RAID: RAID 2, 3, 4, 6, 7. Вследствие большого числа недостатков, область их применения столь мала, что рассматривать их мы не будем. Также существуют комбинированные уровни, такие как RAID 10, 0+1, 30, 50. На одном из них мне хотелось бы остановиться подробнее, потому что он находит свое практическое применение во многих случаях: RAID 10 или 0+1 (они практически идентичны). RAID-0+1 сочетает в себе технологии и, соответственно, достоинства RAID-0 и RAID-1. От первого он берет высокую скорость, а от второго - надежную сохранность данных, при этом он полностью избавлен от недостатков, присущих RAID-5. Однако число дисков, объединяемых в том RAID-10, должно быть четным и не менее четырех.  RAID-10 единственный из всех массивов способен продолжать работу при отказе до половины дисков массива, при этом, практически не теряя своей производительности. Фактически, он выходит из строя с потерей данных только при одновременном отказе двух определенных HDD, образующих зеркальную пару. Другими словами, его надежность немного ниже, чем у RAID-1 (из-за большего числа дисков), но выше, чем у RAID-5 (который разрушается при отказе любых двух дисков). Среди всех остальных реализаций RAID, RAID-10 – самый надежный, быстрый, но и самый дорогой. Рассмотрим целесообразность применения того или иного уровня RAID для различных задач, которые RAID должен выполнять.
Учитывая, что RAID в своем первоначальном предназначении (первое название его было «недорогой») создавался для использования в ПК, то первым среди круга применимости RAID рассмотрим ПК домашнего использования. Целесообразность использования RAID на домашнем ПК – вопрос противоречивый. В принципе для обычного пользователя RAID не нужен, но если потребности и выполняемые задачи на ПК выходят за рамки “обычных”, то может возникнуть необходимость в использовании RAID-массивов. Для чего может понадобиться использование RAID в домашних условиях?
Многие работают с видео, аудио, различными пользовательскими программами, или играют в современные игры. Для всего этого может понадобиться большая скорость работы жесткого диска, которую можно реализовать с помощью RAID-0. Скорость работы с дисковым пространством увеличивается, и, если не так страшит возможная потеря данных, то такая реализация целесообразна.
У многих пользователей на домашнем ПК хранится ценная информация, возможность потери которой стоит дороже, чем реализация RAID или бэкапов. Оптимальным в этом случае будет RAID 1. Действительно, из возможных конкурентов остается тут только уровень 5, но в домашних условиях он не выгоден: для его реализации нужно как минимум 3 диска. Помимо того, RAID-1 не требует перестройки структуры диска, поэтому в случае чего, винчестер можно вытащить из массива и подключить напрямую к материнской плате, пусть даже в другой компьютер. Все RAID контроллеры поддерживают RAID 1, и стоят такие решения порой в несколько раз дешевле одного винчестера. Однако в этом случае возникает вопрос: что лучше использовать для дома: бэкап или RAID? Ведь сохранность данных можно реализовать и с помощью регулярных бэкапов. Однозначного ответа тут нет. И то и другое имеет свои преимущества: при использовании RAID, при выходе из строя одного диска, ПК продолжает работать на другом диске, информация не теряется и простоя в работе не происходит. Если же используется резервное копирование, то восстановление информации займет время, к которому нужно прибавить время на покупку нового винчестера, часть информации теряется (та, что была изменена со времени последнего бэкапа), однако бэкап позволяет защитить информацию от краха системы, вирусов, и прочих напастей. Оптимальным будет сочетание RAID-1 и регулярных бэкапов, если вероятность потери информации стоит того, чтобы реализовать такую схему. Однако если стоит выбор между RAID-1 и бэкапом – я бы выбрал RAID-1, потому как если от программных напастей несложно защититься, имея голову на плечах, то от выхода из строя жесткого диска защититься невозможно. В случае если в работе на домашнем ПК требуется решить обе задачи, то есть увеличить быстродействие системы и обезопасить данные от выхода из строя жесткого диска, можно реализовать RAID 10. Такая реализация будет дороже, но при данных задачах она оптимальна. Есть еще одна реализация RAID, которую можно использовать в домашнем ПК:  Она позволяет, используя лишь 2 диска, организовать одновременно один или несколько массивов уровня RAID 1 и один или несколько массивов уровня RAID 0. Это позволяет за сравнительно небольшие деньги обеспечить для одних данных повышенную надёжность, а для других высокую скорость доступа. Но у такой реализации есть существенные минусы: первый - при выходе из строя одного диска восстанавливать RAID будет очень сложно и долго, в отличие от обычного контроллера RAID, и второй – то, что такой RAID можно построить только на современных чипсетах intel, то есть апгрейдить систему не получится – нужно покупать новую материнскую плату с встроенным RAID контроллером. Из-за этих минусов я бы не рекомендовал использовать эту реализацию RAID. Основное применение RAID имеет, конечно же, в серверах. Тут помимо уже перечисленных задач прибавляются еще несколько. Рассмотрим некоторые типы предприятий, с задачами, которые должны выполнять RAID-массивы.
В данном случае целесообразным будет использование RAID-5E (с одним резервным диском, который в случае выхода из строя одного из диска массива “встает” на его место). Все преимущества этого уровня используются: максимальный запас надежности при минимальной стоимости. Тот недостаток, что производительность такой системы ниже производительности одного диска или RAID-10, не играет роли, так как производительность не столь нужна в такого рода фирмах. RAID 6 здесь не рассматриваются, так как RAID 6 – слишком дорогое и сложное решение для данной компании. Может возникнуть необходимость использовать RAID 1, из двух дисков, и разместить на нем серверную операционную систему, и программы, работающие на сервере. Тогда эта система получается сверх надежной, ведь при выходе из строя одного диска система продолжает работать, на место этого диска встает резервный. Помимо того нагрузка работы серверных приложений не влияет на работу файл-сервера. Такая реализация RAID подойдет как для ограниченных в бюджете фирм (дешевая), так и для фирм, которые просто разумно подходят к решению данного вопроса, так как RAID-5 действительно экономически целесообразен. В этом случае реализуется сохранение возможно более высокой доступности данных и производительности деградированного массива, т. е. находящегося в процессе восстановления после отказа одного из дисков (так называемый rebuild), что очень важно для современных компаний, время простоя в которых стоит больших денег.
В такого рода фирмах стоят несколько серверов: файл-сервер, SQL-сервер, сервер бэкапа, список может продолжаться в зависимости возникающих задач. Рассмотрим два из них: файловый сервер и SQL. И если для файлового сервера вполне подходит описанная выше реализация RAID-5E, то с SQL все не так просто. Нагрузка на такой сервер очень высока. Более 100 пользователей постоянно обращаются к нему (к примеру, работая с 1С, почтой, и др.). Поэтому нужно обеспечить высокую скорость работы дискового пространства, большую отказоустойчивость, и малое время восстановления системы при выходе из строя одного или нескольких дисков. В данном случае оптимальным решением будет RAID 10 (или 0+1). Этот уровень RAID обладает самой высокой производительностью, при выходе из строя одного (а может даже и двух) диска система продолжает работать, не претерпевая никаких изменений, и у системного администратора есть время поменять диск на рабочий. Можно добавить резервный диск, тогда системный администратор не потребуется, и диск будет заменен автоматически. Но, учитывая, что офис работает в часы работы сис.админа, в этом нет необходимости. Высокая стоимость такой реализации оправдана – скорость работы RAID-10 выше, чем RAID-5, который можно применить в этом случае. И его преимущество будет в цене. Но фирма с таким парком компьютеров и требованиями к системе, должна быть готова тратить дополнительные средства для обеспечения высокой производительности. Иначе просто все будет «тормозить». Помимо того, с ростом количества дисков в системе увеличивается производительность (особенность уровня RAID 0).
Какие-нибудь отдельные советы по использованию RAID для таких предприятий дать сложно. В большинстве случаев происходит комбинирование различных RAID-ов в зависимости от задач, которые будут выполнять те или иные. Можно упомянуть лишь, что в такого рода фирмах сервера обычно строятся из огромных кластерных систем, где отсеки для хранения жестких дисков стоят отдельно от серверов (технология SAN). И в таких системах можно ставить большое количество дисков, контроллеры которых позволяют создавать несколько RAID-ов, зеркалировать, бэкапить, и делать с ними что угодно. Такие системы применяются успешно в действительно больших компаниях, в который эта реализация будет не просто целесообразна, но и выгодна с экономической точки зрения.
Таким образом, приведем итог оптимального выбора реализации RAID в следующих случаях:
Приведем примеры фактического использования RAID массивов в трех компаниях:
150 компьютеров, на SQL сервере – RAID 0+1, на файловом – RAID 5.
Парк – 30 компьютеров + 20 удаленных. Реализован RAID 5, и на RAID 1 работает ОС и серверные приложения. +1 диск резервный, который встанет на место вышедшего из строя, независимо от того, в RAID 1 или в RAID 5.
Работает на современных Blade серверах, в которых реализован SAN, к которым подключены дисковые массивы. Постоянное развитие информационных технологий не позволяет рынку застаиваться, поэтому создаются все новые и новые уровни RAID: RAID 1E, RAID 5EE. И перспектив для развития очень много. Помимо того, переход больших компаний на blade-системы, дает новые перспективы в развитии серверного оборудования, на платформе которых можно реализовать несколько различных реализаций RAID. Список литературы.
http://itc.ua/node/28408 http://www.raidtech.ru/archives/2-KratkaJa_istoriJa_RAID.html http://www.computery.ru/upgrade/numbers/2005/230/likbez_230.htm http://www.citforum.ru/hardware/data/raid/index.shtml http://www.5ka.ru/35/50554/1.html http://ru.wikipedia.org/wiki/RAID http://www.hardwareportal.ru/article.php?ID=52258 http://www.fcenter.ru/fcconfa/viewtopic.php?f=13&t=48462 http://www.nestor.minsk.by/sr/2001/08/10805.html |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Методические рекомендации по освоению учебной дисциплины «организация... М является усвоение базовых знаний о принципах организации современных ЭВМ и систем, на основе которых студенты могли бы самостоятельно... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методические указания предназначены для студентов специальностей ”эвм и системы“, “Автоматизированные системы обработки информации... |
 | Курсовой проект по дисциплине «Организация эвм» «Разработка эвм» Каждый специалист рассматривает вычислительную машину с позиции стоящей перед ним задачи, абстрагируясь от несуществующих, по его... | | Презентация Клуба молодого избирателя Оформление зала: Лозунги: «Молодежь. Власть. Выборы» Организация диалога молодежи города с представителями органов власти различных уровней |
| Перечень вопросов для проведения конкурсного собеседования при поступлении... Организация стоматологической помощи в учреждениях различных уровней. Стоматологический кабинет терапевтического профиля. Медицинская... | | «архитектура ЭВМ и систем» Новосибирск сгга содержание Эвм различных классов; параллельные системы понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах; матричные и ассоциативные... |
| Курсовая работа на тему: «Поисковые системы» по дисциплине "организация ЭВМ " Учебно-методический комплекс «Таможенное право» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта... | | Руководство по лицензированию Содержание Для Microsoft® Lync™ Server 2010 предлагается несколько гибких вариантов развертывания. Продукт можно развертывать локально, размещать... |
| Тесты по дисциплине Современные средства ЭВМ и телекоммуникаций для... Тесты по дисциплине "Современные средства ЭВМ и телекоммуникаций " для экономических, финансовых, юридических и гуманитарных специальностей.... | | “Внешние устройства персонального компьютера.” Пу обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде,... |
| Курсовая работа по дисциплине «Организация эвм» Тема: «Устройства ввода настоящего и будущего» Московский Государственный Институт Электроники и Математики (Технический Университет) | | Отчет о проведении круглого стола «Интеграция различных уровней обучения... Отчет о проведении круглого стола «Интеграция различных уровней обучения в антикризисном управлении» 28. 03. 2013г организованного... |
| Техническое обеспечение кит реферат Сша и предназначалась для баллистических расчётов при стрельбе. Первая отечественная цифровая ЭВМ «мэсм» создана в 1950 г. Ход развития... | | Программа дисциплины «Анализ массивов данных» для специальности 080506.... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 080500. 62 "Менеджмент"... |
| Рефератов по дисциплине «Организация ЭВМ и систем» Сравнительный анализ процессоров мобильных устройств и встраиваемых систем (Intel Atom, pxa, armx) | | Понятие программы для ЭВМ Эвм, и порождаемые ею аудиовизуальные отображения. Программ для ЭВМ (в том числе на операционные системы и программные комплексы),... |
