Введение в RAID'ологию

    Несмотря на то, что информация по RAID массивам достаточно подробно представлена в "SCSI Глоссарии", есть смысл напомнить некоторые (решаемые контроллером FastTrak) основные задачи, для решения которых желателен или обязателен RAID массив.

1. Максимально высокая доступная скорость записи/чтения данных - достигается использованием RAID уровня 0 за счет чередования (interleave) данных, записываемых сначала на один диск, затем на следующий и т.д. и после последовательного перебора всех дисков в массиве возвращение к первому. Увеличение скорости (в случае использования как бы идеального контроллера скорость записи/чтения кратна скорости записи/чтения каждого диска) достигается за счет того, что, пока один диск "переваривает" полученные данные, данные передаются в другой. Размер блока данных всегда выбирается меньше размера буфера на жестком диске, и, строго говоря, связан и с количеством дисков в массиве - чем больше дисков, тем больше интервал между обращениями к одному диску, тем больше может быть записываемый блок. RAID уровня 0 в основном используется для записи видеоданных или решения других задач (например, записи потоков данных от некоторых видов промышленного оборудования), требующих недостижимой для отдельного жесткого диска скорости. К недостаткам RAID 0 следует отнести низкую надежность хранения данных - при выходе из строя одного диска теряются все данные в массиве.

2. Резервирование дисков для повышения надежности хранения данных - для этих целей, в частности, используется RAID уровня 1, при использовании которого информация просто дублируется во время записи. Поскольку выход из строя любого из дублированных дисков массива не приводит к потере данных, этот способ часто используется в недорогих серверах масштаба рабочей группы. К его достоинствам следует отнести высокую степень надежности данных, но к его недостаткам - высокую избыточность (50%) и низкую скорость записи данных, которая может быть намного меньше, чем при записи на один диск. При чтении скорость выше, чем при работе с одним диском за счет чередования считываемых блоков данных. Разница в скорости определяется как характеристиками самого контроллера RAID, так и жестких дисков, в частности размером буфера на диске.

3. Объединение RAID 0 и RAID 1 - совмещение преимуществ обоих вариантов - все хорошо, только избыточность все равно составляет 50%, что делает реализацию подобного метода достаточно дорогой.

Технические характеристики

Некоторая необычность контроллеров семейства Promise FastTrak вызвана тем, что это IDE RAID контроллеры. Все знают, по крайней мере, о существовании RAID контроллеров со SCSI интерфейсом, также почти все знают, что такой контроллер удовольствие не дешевое и применяется в основном в серверах стоимостью от $4000 и до ... Итак, параметры IDE RAID контроллера FastTrak:

• Интерфейс Ultra DMA/66-100
• Количество каналов IDE - 2
• Максимальное количество подключаемых жестких дисков - 4
• Поддерживаемые уровни RAID:
  • RAID 0 (striping данных на 2, 3 или 4 диска)
  • RAID 1 (дублирование одного диска другим)
  • RAID 0+1 (striping данных на 2 пары дисков - требует подключения 4 дисков к контроллеру)
  • JBOD - строго говоря, это не уровень RAID - просто объединение как бы в один физический (с точки зрения операционной системы) диск, на самом деле состоящий из 1, 2-х, 3-х или 4-х физических дисков произвольных размеров
• Поддерживаемые операционные системы - DOS/Win 3.1, Windows 9x, Windows NT 3.5, 4.0 и 2000, Linux, Novell Netware.
• BIOS - обновляемый программно, флэш-память
• Комплектация - собственно контроллер, 2 Ultra DMA/66-100 кабеля, Руководство пользователя, дискеты с драйверами

На снимке контроллер Promise FastTrak66

Тестирование контроллера FastTrak66

     В процессе тестирования было решено проверить производительность на самом, с нашей точки зрения, нужном режиме использования такого RAID контроллера - дублирование дисков на небольшом сервере, поскольку программное дублирование на IDE дисках с использованием обычного IDE контроллера приводит к существенному замедлению работы дисковой подсистемы сервера, а установка SCSI дисков с соответствующим контроллером заметно бьет по бюджету.

Оборудование:

• Материнская плата ASUS P3B-F
• Процессор Intel Pentium III 500E
• Памяти 128 MBytes
• Жесткие диски Western Digital 6.4 GBytes WD64AA Ultra DMA/66
• Операционная система Windows NT Server Service Pack 6
• Программы тестирования - Ziff-Davis Winbench 99 и Adaptec ThreadMark 2.0

       Как выполнялось тестирование: сначала были подключены 2 диска к контроллеру FastTrak66 и установлен режим RAID 0 (он же mirroring), все остальные параметры контроллера остались по умолчанию. Затем контроллер и один из дисков были сняты и все те же тесты выполнены с одним жестким диском, подключенным к контроллеру IDE на материнской плате. Для чистоты эксперимента режим Ultra DMA/66 не включался в жестких дисках, так как контроллер на материнской плате такой режим не поддерживает.

Как видно по результатам тестирования, режим дублирования (зеркализации) нисколько не ухудшает характеристики дисковой подсистемы, а наоборот улучшает, причем заметно.

Заключение

     Сейчас, с ростом производительности IDE жестких дисков, задача ускорения работы дисковой подсистемы с использованием RAID контроллеров постепенно будет отходить на задний план и будет решаться просто установкой более скоростных жестких дисков.
     Действительно, еще несколько лет тому назад при словах "нелинейный видеомонтаж" вопрос о выборе типа жестких дисков не обсуждался - только SCSI и никак иначе - в противном случае выпадение кадров, больший коэффициент компрессии с потерей качества и т.п. Сейчас даже для полупрофессиональных работ по видеомонтажу в DV формате без проблем подходят современные IDE жесткие диски. Да и кроме этих соображений, необходимо учитывать, что стоимость IDE RAID контроллера эквивалентна стоимости высокоскоростного IDE  жесткого диска с 7200 об/мин скоростью вращения шпинделя емкостью от 15 GBytes (более одного часа в DV формате).
     Поэтому, на наш взгляд, задача дублирования информации в небольших серверах более актуальна - жесткие диски во все времена подвержены внезапному выходу из строя и прогресс в их характеристиках слабо отражается на надежности. А для решения такой задачи контроллеры семейства FastTrak подходят практически идеально. Стоимость RAID уровня 0 на 2-х дисках 9.1 GBytes IDE IBM 7200 об/мин и контроллере FastTrak в 2 раза меньше стоимости такой же конфигурации на SCSI дисках той же фирмы и контроллера Adaptec 2940U2W с LVD кабелем. Качественные характеристики такого IDE RAID массива тоже практически не уступают аналогичной SCSI системе. С ростом скорости IDE интерфейса показатели подобных IDE RAID' ов будут улучшаться и дальше. Выход в свет контроллера FastTrak100 только подтверждает эту тенденцию.
      Ничего теоретически не мешает создавать на IDE жестких дисках RAID массивы также и 5-го уровня, поэтому в 2001 году сразу несколько компаний выпустили подобные контроллеры. Фирма Promise выпускает специальные отсеки, разрешающие "горячую" замену IDE дисков в RAID массиве.