Когда мы говорим о RAID, три термина становятся особенно важными и умест­ными: 

страйпинг 

(striping), 

зеркалирование (mirroring) 

и 

контроль четности 

(parity).

Страйпингом называется процесс "разламывания" данных на кусочки и рас-
пределения их по нескольким дискам, которые объединены в один логический
том (принцип "разделяй и властвуй"). Это часто приводит к существованию ло-
гических томов, больших по размерам, чем одиночные диски, и имеющих боль-
шую полосу пропускания ввода/вывода. Эта политика полностью основывается
на        зависимости пошагового добавления дисков к тому для увеличе-

ния размеров и полосы пропускания ввода/вывода логического тома. Увеличе-
ние полосы пропускания становится результатом того, как выполняются
операции        на распределенном томе.

Представьте, что мы с вами оказались в бакалейной лавке. Вместе с нами там
находится примерно 200 наших самых близких друзей и соседей, делающих
свои еженедельные покупки. Теперь посмотрим, что будет, если мы подойдем к
зоне контроля (где стоят кассовые аппараты. - 

Прим. пер.) 

и обнаружим, что ра-
ботает всего одна касса. Бедняга-кассир может пропустить за час весьма ограни-
ченное количество покупателей. Очередь начинает прогрессивно (т. е. все
быстрее) расти. То же самое верно и для наших подсистем        Конк-

ретный диск за секунду может обработать только определенное количество опе­раций ввода/вывода. И ни одной операцией больше. Поэтому начинает

накапливаться очередь запросов. Теперь самое время остановиться и подумать, как было бы хорошо, если бы мы зашли в лавку и увидели, что работают все 20 касс. Мы пристроились бы к самой короткой очереди и вскоре вышли из две­рей магазина.

Страйпинг оказывает аналогичный эффект на систему ввода/вывода. За счет создания единого тома из кусков данных, распределенных по разным дис­кам, можно увеличить пропускную способность, чтобы линейным образом об­рабатывать запросы ввода/вывода благодаря комбинированию полосы

пропускания каждого диска. Итак, когда обрабатываются запросы да для файлов на томе со страйпингом, их можно было бы обслужить нескольки­ми устройствами, входящими в состав тома, если запрос разделить между этими

дисками. Таким образом, все устройства в томе со страйпингом участвуют в не­скольких запросах ввода/вывода и обслуживают их более эффективным обра­зом. Такое сплоченное функционирование всех устройств логического тома имеет смысл для обеих операций - ввода и вывода. Необходимо отметить, что сам по себе страйпинг не может уменьшить время реакции при обслуживании запросов ввода/вывода. Однако он обеспечивает предсказуемое время реакции и способствует поднятию производительности путем балансировки запросов ' ввода/вывода по разным устройствам тома со страйпингом, В таком случае умень­шается число запросов ввода/вывода, ожидающих в 

очереди на выполнение 

и 

оче­реди ожиданий 

для данного запоминающего устройства.

В таблице 11.1 показан том с четырехкратным страйпингом (vl), состоящий из четырех дисков (1-4). Конкретный слой данных (Datal) в файле на томе vl будет разделен/распределен по четырем дискам на четыре куска (Datal 1-Datal4). Аналогично, Data2 будет разделен/распределен по четырем дискам на четыре куска (Data21-Data24).

Примеры тома RAID со страйпингом

Datal 1        Datal 2        Data13        Data14

Data21        Data22        Data23        Data24

Зеркалированием называется процесс одновременной записи тех же самых данных на другой член этого же тома. Зеркалирование обеспечивает защиту данных за счет записи в точности той же информации в каждый член тома. Кро­ме того, зеркалирование обеспечивает улучшение производительности опера­ций чтения, потому что запросы на чтение могут быть обслужены с любого члена тома. Если вам когда-либо приходилось делать фотокопию документа прежде, чем отправить оригинал почтой, значит, вы уже имели дело с данными. Один из наиболее часто встречающихся мифов о

ровании следующий: при выполнении этой операции требуется вдвое больше

времени для записи данных. Но многочисленные измерения производительно­сти и эталонные тесты показали значения для накладных расходов на зеркали-рование в районе 15-20%. При этом число запросов на чтение, которые могут

быть обслужены запоминающим устройством, возрастает вдвое.

Таблица 11.2 иллюстрирует случай тома (vl) с четырехкратным страйпин­гом, состоящего из восьми дисков (1-8). Заданный слой данных (Datal) в файле на томе vl будет разделен/распределен между дисками 1-4, а затем зеркалиро-ван на диски 5-8. Диски      и 5-8 можно назвать зеркальными членами тома vl.

Контроль четности - термин из области обнаружения ошибок. Некоторые
уровни RAID при чтении и записи данных выполняют вычисления, которые
производятся при операциях записи. Однако, если один или более дисков тома
становятся недоступными, в зависимости от уровня RAID, даже при выполне-
нии операций чтения могут потребоваться операции контроля четности для
восстановления информации, находившейся на вышедших из строя дисках.
Контроль четности используется для определения места        записи и допу-

стимости каждого слоя, записанного на распределенном (со страйпингом) то­ме. Контроль четности реализуется для тех уровней RAID, где не используется зеркалирование.

Алгоритмы контроля четности содержат 

коды коррекции ошибок 

(ЕСС, error
correction        которые вычисляют четность для данного слоя или фрагмента

данных внутри тома RAID. Размер фрагмента зависит от ОС и аппаратной плат­формы. Генерируемые алгоритмом контроля четности коды используются для воссоздания данных в случае сбоя диска. Поскольку алгоритм может обратить эти вычисления четности, становится возможным восстановить данные, уте­рянные в результате сбоя диска. Это очень похоже на решение математической

проблемы, когда заранее известны ответ (контрольная сумма) и одна из состав­ляющих: например, если 

2 + х= 5, 

чему равен х? Ответ очевиден: 

х = 3.

Таблица 11.3 представляет четырехкратно распределенный том RAID 3 с
контролем четности - том vl, состоящий их 5 дисков (1-5). Заданный слой дан-
ных (Datal) из файла, находящегося на томе vl, разделен/распределен по дис-
кам 1-4, а байты четности для Datal записаны на диск 5. Существуют другие
типы RAID, в которых байты контроля четности хранятся по-другому. Речь о
них        в следующих разделах.

■

Собираем все это вместе

Страйпинг приводит к лучшей производительности ввода/вывода, зеркали­рование обеспечивает защиту данных, а контроль четности (там, где возможно) является способом контроля работы. Используя все три аспекта RAID, можно получить масштабируемую, защищенную и высоко доступную производитель­ность ввода/вывода.