Proč disková pole?

Diskové pole – externí úložné zařízení sestávající z několika pevných disků.

1. Diskové pole střední třídy EMC CLARiiON CX500 (Kryt jedné z polic je otevřený).

2. Hi-End diskové pole EMC Symmetrix DMX-1000. Popis

Na rozdíl od přihrádky pro instalaci pevného disku do počítačové skříně nebo speciální konstrukce pro montáž jednoho disku, která obsahuje prostředky pro implementaci fyzického a mechanického (odpovídající konektory) rozhraní a v případě potřeby upevnění diskové jednotky jiný formát uvnitř takové struktury (například 3½ “v provedení 5¼”) – tzv. „kapsa“ je mnohem složitější systém skládající se z následujících komponent: [ ]

• řadiče s virtualizačními schopnostmi a schopné vytvářet RAID.
• Vyrovnávací paměť. Podle provedení může být na desce řadiče nebo jako samostatná součást diskového pole.
• Napájecí zdroje. Průmyslová disková pole mají redundantní napájecí zdroje.
• Samostatné záložní napájení pro řadič a mezipaměť.
• Chladiče disků a řadičů, ventilátory atd.
• Řadiče pro spotřebitelský přístup k diskovému prostoru: FC, SCSI, Ethernet.
• Diskové koše. Bloky na několika discích nebo jednotlivých discích.
• Vlastně samotné disky.

Některé z těchto bloků mohou být implementovány jako jedna deska, například: řadič RAID spolu s mezipamětí, záložním napájením mezipaměti a řadičem přístupu.

Některá levnější zařízení mohou také chybět nebo jsou nadbytečné součásti.

Redundance napájecího zdroje (duplikace).

Diskové pole obvykle poskytuje vysokou dostupnost díky:

• redundance s redundantními komponenty: disky, napájecí zdroje
• rezervace přístupových cest k diskovému poli: Multipath
• funkce vyměnitelné za provozu.

Disková pole mohou také poskytovat vyšší rychlost přístupu k datům nebo vyšší propustnost díky:

• Vyrovnávací paměť
• pomocí RAID
• vyvažování zátěže na ovladači pomocí technologie Multipath
• Prediktivní čtení.

Připojuje se k serveru přes rozhraní: SCSI, Fibre Channel, ESCON, FiCON, Ethernet, USB atd.

Třídy diskových polí [ ]

Disková pole se běžně dělí do 3 tříd:

• Entry-level – vstupní úroveň. Pro domácí použití a malé firmy.
• Střední rozsah – průměrná úroveň. Pro malé organizace a oddělení podniků.
• Hi-End nebo Enterprise – podniková úroveň.

Vstupní úroveň [ ]

Zařízení základní úrovně se obvykle skládají z malého (několika jednotek) počtu disků a buď mají jeden řadič, nebo jej nemají vůbec. Obvykle implementováno ve verzi pro stolní počítače nebo ve formě police na jeden disk. Zpravidla nemá záložní baterii.

Střední kategorie [ ]

Zařízení střední třídy mají obvykle modulární konstrukci a sestávají z jedné nebo několika (až několika desítek) stojanových polic na disky.

Vyznačují se přítomností dvou podobných řadičů, z nichž každý má vlastní vyrovnávací paměť a obsluhuje část disků a připojení k serveru. Má redundantní napájecí a ventilační komponenty a také záložní baterii. Nemá jediný bod selhání. Pokud jeden z řadičů selže, přístup ke všem uloženým informacím zůstane zachován, ale dojde ke ztrátě poloviny výkonu.

Příklady: řada EMC Clariion CX, Hitachi AMS-2500, IBM DS-4700

Hi-End [ ]

Špičková pole pro použití ve velkých podnicích. Mají vyšší výkon a spolehlivost oproti předchozím třídám. Obvykle mají následující vlastnosti:

• Monolitické nebo monoliticko-modulární provedení ve formě samostatně stojící skříně (skříně).
• Možnost instalace od stovek až po tisíce disků.
• Symetrická víceprocesorová architektura.
• Má až několik desítek specializovaných řadičů, z nichž každý je navržen pro diskové (BackEnd) nebo hostitelské (FrontEnd) operace. Ovladače sdílejí společnou paměť.
• Zařízení je plně redundantní. Pokud selže některá z komponent (včetně disku, řadiče), pokles výkonu je nevýznamný (méně než polovina). Rysem Hi-End systémů je podpora pro zařízení Mainframe, včetně rozhraní ESCON a FiCON.

Další funkce diskových polí [ ]

Doplňkové funkce diskových polí. Dříve byly tyto funkce majetkem polí třídy Hi-End, ale postupem času se staly standardními funkcemi třídy Mid-Range a začaly se objevovat i v polích vstupní úrovně.

Místní replikace [ ]

Vytváření kopií dat pomocí diskového pole uvnitř diskové pole. Používá se pro zálohování, vývoj atd. Má dvě varianty:

• Klonujte — úplnou kopii údajů. Zabírá stejné místo jako původní data. Nezávislé na originále.
• Momentka — rozdílová kopie dat. Zapisují se pouze údaje, které se liší od originálu. Zabírá méně místa, ale závisí na původním objemu. Pokud dojde ke ztrátě původních dat, jsou ztracena.

Příklady: TimeFinder (EMC), Copy-on-Write (Hitachi), Shadow Image (Hitachi)

Vzdálená replikace [ ]

Vytváření kopií dat pomocí diskového pole další diskové pole.

Používá se pro zálohování a řešení odolná proti katastrofám.

Rozděleno na Synchronní, Asynchronní, stejně jako jejich kombinace.

Příklady: SRDF (EMC), MirrorView (EMC), True Copy (Hitachi)

Dynamické zajišťování, tenké zajišťování [ ]

Dynamické objemy. Hostitel je vybaven virtuálními svazky, jejichž velikost se nerovná skutečnému použitému prostoru na disku. Objem poskytovaný serveru tak může být „větší navenek než uvnitř“, například objem 100 GB přidělený serveru, který je ve skutečnosti umístěn na 10GB diskovém poli. Jak se svazek zaplňuje, přidávají se k němu nové fyzické disky, aniž by si toho server všiml.

Virtualizace [ ]

Virtualizace úložišť je technologie, při které lze diskové pole propojit s jiným diskovým polem tak, že pro server, který je k němu připojen, jsou považovány za jedno zařízení, ale zároveň mají kombinovanou diskovou kapacitu a funkčnost. Používá se v diskových polích USP-V, VSP od Hitachi Data Systems atd. Příklad komplexu: diskové pole USP-V připojené k serveru. K němu je připojeno diskové pole AMS-2500 nižší třídy, takže USP-V prezentuje disky připojeného („virtualizovaného“) zařízení AMS-2500 serveru jako své vlastní. To umožňuje výrazně zjednodušit topologii úložiště z pohledu serveru a také využít veškerou funkcionalitu a výkon zařízení USP-V vyšší třídy na úkor levnějších médií zařízení AMS-2500.

Vrstvení [ ]

Přesouvání (nebo automatické přesouvání na pozadí) uživatelských dat mezi disky a/nebo diskovými poli různých cenových a výkonnostních tříd. Nejoblíbenější uživatelská data jsou například uložena na rychlých (Flash SSD, FC) discích, případně na diskových polích třídy Hi-End, přičemž data, k nimž se dlouho nepřistupovalo, se přenášejí na levnější média (SAS, SATA) , úložné systémy jsou spíše nižší třídy, nebo dokonce pro archivaci.

Příklady implementace: EMC FAST, Hitachi Tired Storage Manager (HTSM), HP 3Par Dynamic Optimization.

Deduplikace [ ]

Eliminace duplicitních informací pomocí diskových polí za účelem snížení obsazeného místa na disku a/nebo doby replikace.

Příklady aplikací: CAS – Content-Aware Storage, EMC Data Domain

Použití diskových polí [ ]

Podle použití se dělí na

• DAS – Direct Attached Storage – Přímé/přímé připojení. Blok.
• NAS – Network Attached Storage – Připojeno k LAN. Soubor.
• SAN – Storage Area Network – Sjednocené do Storage Network. Blok.
• CAS – Content Addressed Storage – Obsahově adresovatelné úložiště dat.

Raidová pole (raidová pole) jsou pole pevných disků pracujících ve spojení za účelem zvýšení spolehlivosti uložených dat, zlepšení výkonu, rychlosti čtení a zápisu dat. Raidová pole poskytují vysokou efektivitu paměti, na rozdíl od jediného pevného disku v systému.

Raidová pole mohou být prezentována v různých typech konfigurací, které jsou číslovány typem 1,2,3,4,5,6,0 nebo kombinacemi 01, 10, 03, 30 atd. Čtěte dále a zjistěte, proč je to potřeba a jak se tyto konfigurace od sebe liší.

Raidová pole – software a hardware

Raidová pole jsou vytvořena jako hromada HDD disků. Když k počítači připojíme několik externích pevných disků, systém je vidí jako různá zařízení. Účelem vytvoření pole je donutit systém vnímat všechny připojené disky jako jedno pole, aby se urychlilo zpracování dat. Běžný HDD je rozdělen na několik logických disků, ale v raidu jsou všechny připojené disky vnímány jako jeden jediný disk připojený k základní desce.

Když je pole vytvořeno po instalaci OS pomocí speciálních nástrojů pro nastavení raidu, nazývá se to software. Hardwarové pole je vytvořeno před instalací OS a nezávisí na obslužných programech třetích stran. Hardwarový raid je považován za nejvýhodnější kvůli stabilitě, výkonu a zabezpečení dat.

Disky v každém poli musí být zcela identické, aby nedošlo k chybám a ztrátě dat. Čili je nutné, aby se shodoval výrobce, objem, velikost cache. Obecně všechny možné charakteristiky.

Nyní se podíváme na nejoblíbenější konfigurace polí Raid. Nebudeme hovořit o polích s číslem 2,3,4 kvůli jejich složitosti a úzkému rozsahu použití, ale budeme hovořit pouze o nejběžnějších raidech.

Raid 0

Tato konfigurace umožňuje připojit několik pevných disků do jednoho a sečíst celkový objem připojených disků. Pevné disky jsou zapojeny do série a systém je vnímá jako jeden disk. Vezměme například 3 1TB disky a vytvoříme z nich Raid 0 Operační systém bude pole vnímat jako jeden pevný disk s celkovou kapacitou 3 TB, což umožňuje provádět funkce čtení a zápisu současně na několik disků. Pokud jde o rychlost čtení a zápisu, vše je jednoduché – počet pevných disků v této konfiguraci se násobí stávající rychlostí. To znamená, že rychlost čtení se zvyšuje tolikrát, kolikrát je počet disků nainstalovaných v poli.

Nevýhodou tohoto pole je závislost úložiště dat na všech discích ve svazku. Pokud dojde k vybití jednoho pevného disku, dojde ke ztrátě celého datového pole.

Raid 1

Podstatou tohoto zrcadlového pole je vytvořit kompletní duplikát jednoho disku. Tedy pokud máte 4 1 TB disky, tak ve výsledku dostanete 2 TB reálného objemu + 2 náhradní TB na obnovu dat. Slouží ke spolehlivému ukládání informací, ale nepřináší žádné zvýšení rychlosti čtení a zápisu. Takové pole je relevantní pro ty, kteří uchovávají cenné informace, jejichž ztráta je jako smrt.

Raid 5

Jedna z nejjednodušších a nejbezpečnějších konfigurací pole raid. Jeho význam je následující – několik pevných disků je sloučeno do RAID 0 a jeden disk (nebo více, v závislosti na počtu HDD ve svazku) zbývá pro uložení kontrolního součtu dat na další disky pro následné obnovení v případě, že jeden z disky ukládající data selžou. Rychlost zápisu takového pole je nižší než rychlost nulového raidu, ale rychlost čtení zůstává stejná. Pro dodatečné zabezpečení můžete použít záložní náhradní disk. V případě krizové situace je potřeba zkopírovat data z pevných disků z pole.

Výhody pole Raid 5 jsou následující:

• není potřeba kupovat velké množství pevných disků pro zajištění výkonu,
• můžete obnovit ztracená data z poškozených disků,
• Tato konfigurace je ideální pro datové sklady.

Raid 6

Toto pole využívá principu ukládání dat podobný jako Raid 5, pouze s rezervou pro výpadek více pevných disků najednou. Kontrolní součty se nebudou zapisovat na jeden disk, jako v konfiguraci předchozího pole, ale na dva najednou. Takové pole je obvykle sestaveno ze 4-5 disků. Například tři disky tvoří celkovou kapacitu paměti (například 3 x 1 TB = 3 TB) a dva jsou zodpovědné za obnovu. Nevýhody takového pole jsou:

• snížená rychlost čtení a zápisu dat díky neustálému výpočtu kontrolních součtů všech disků pro obnovu na pozadí,
• vyšší náklady na sběr takového pole ve srovnání s Raidem 5,
• účelnost. Je extrémně nepravděpodobné, že by dva pevné disky selhaly současně.

Raid 10

Pole číslo 10 je symbióza 0 a 1. Jedna z nejspolehlivějších konfigurací pole. Takový raid obsahuje sudý počet pevných disků pro vytvoření zrcadlení pevných disků a sečtení celkové kapacity. Výkonem a zabezpečením nejefektivnější pole, jehož nevýhodou jsou vysoké náklady na sběr. Obvykle se používá k ukládání dat na databázových serverech.

Raid 50 a Raid 60

Typy složených polí typu 10. Jsou sestaveny z polí 5+0 a 6+0 (v tomto pořadí a nikoli naopak – tj. 0+5 a 0+6 se budou nazývat 05 a 06, v tomto pořadí, s odlišným způsob ukládání a čtení dat). Tato pole nejsou sestavena z HDD, ale z několika polí typu Raid 0 Ukládání a obnova dat probíhá pomocí typu 5 nebo 6, v závislosti na konfiguraci.

Závěr

Jak jsme viděli, vytvoření pole Raid hraje významnou roli nejen pro velké společnosti a servery, ale také pro domácí použití. Pole vám umožní výrazně zvýšit rychlost vašeho počítače a také ušetřit velké množství dat v případě poškození nebo selhání HDD (které, bohužel, je krátkodobé). Můžete si vybrat vhodný typ pole podle svých potřeb a finančních možností.

I s tím vám rádi pomůžeme! Naše servisní středisko shromažďuje, konfiguruje a obnovuje pole RAID typů hardwaru a softwaru jakékoli konfigurace.