Современный RAID-контроллер. Что это за устройство?    Вы живете в двадцать первом веке и хотите понять Что же такое современный RAID-контроллер и зачем он нужен?    Тогда эта статья для Вас. Уверяю Вас: если раньше Вы никогда не задавались этим вопросом, Вас ждет огромное количество необычайных открытий в этой области. Ваше мировоззрение может слегка поменяться.    Итак, RAID-контроллер не самый главный, но в то же время важный элемент системы хранения. Отсюда переходим к следующему вопросу, который в деталях рассмотрим в следующей главе. А что же такое современная система хранения?    Толковый обыватель, глядя на вопрос, легко скажет: это система, которая что-то хранит. И будет прав. Что же хранит современная система хранения?    Уверен, что любой читатель воскликнет: «Ну это уж совсем легкий вопрос. Понятно, если мы говорим о компьютерах, то система хранения хранит информацию».    Вот, ответ и готов: RAID-контроллер – это важный элемент в системах хранения информации.    И, кажется, всё ясно. Раньше, несколько веков назад, роль «системы хранения информации» для всего человечества выполняла.... вы не поверите – обыкновенная бумага. Даже самую важную... сверхважную информацию хранила бумага. Как рудимент мы до сих пор используем бумажные деньги. На первом, физическом уровне, – бумага. На втором, информационном, – деньги. Сегодня основная часть информации хранится в электронном виде, и роль систем хранения информации компьютеров с каждым днем приобретает всё большую актуальность. ВАЖНО: для понимания работы и основных функций RAID-контроллеров и других устройств, образующих систему хранения информации, Вам надо хорошо представлять себе, что такое информация и какими свойствами она обладает.    И это, поверьте, не такая уж простая задача. Этому вопросу в школе уделяют недостаточно внимания. Вы когда-нибудь изучали предметы c такими названиями: Общая теория информации, Специальная теория информации, Теория взаимодействия информационных систем, Основы хранения информации, Теория информационных контейнеров.... и т.д.? Боюсь, что все эти новые знания и новые теории, к сожалению, «прошли» мимо Вас. МНОГИЕ ДУМАЮТ, ЧТО ИНФОРМАЦИЮ ХРАНЯТ ЖЕСТКИЕ ДИСКИ.    Это не совсем так. Для хранения информации придумали способ помещать информацию в информационный контейнер. Этот принцип, если не брать в рассмотрение его практические реализации, кажется очень простым. Контейнер - сугубо информационный объект. Контейнер – это информация, окруженная другой информацией, служебной.    Как сохраняется информация при использовании контейнеров?    Первое: такой процесс кажется очень простым. На самом деле это впечатление очень обманчиво. Если представить себе процесс перемещения информации с жесткого диска одного компьютера через интернет на другой компьютер, то операции с контейнерами приобретут такую сложность, что весь процесс можно будет смоделировать только с помощью очень мощного компьютера. Воображение с этой задачей никак не справится.    Второе: Носителем такой структуры контейнеров является жесткий диск. Он обеспечивает поддержку этой структуры на физическом уровне. И роль контейнера играет структура под названием сектор диска.    Итак, самая простая система хранения реализуется с помощью одного контроллера (такой контроллер называется HBA (host bus adapter) и, как правило, он интегрирован на материнскую плату) и одного жесткого диска, содержащего, как подсолнух семечки, большое количество информационных контейнеров, в которых и будет храниться информация.    HBA формирует запросы на запись и чтение информации в контейнерах хранения, которые, как мы уже заметили, размещаются на жестком диске (сегодня это может быть не только жесткий диск (HDD), но и SSD-диск; структура его контейнера более сложная, чему у HDD, но базовый принцип такой же). Для передачи информации между HBA и жестким диском используются транспортные контейнеры. Наиболее популярные технологии для них – это SAS и SATA, хотя есть и другие.    Задача транспортных контейнеров – перенести надежно и без потерь информацию от HBA к диску и от диска к HBA. Роль контейнеров хранения очень ответственная: надежно и без потерь хранить информацию в течение сколь угодно длительного времени. Допустим, Вам надо активно пользоваться информацией и хранить её в течении 100 лет. Насколько хорошо справится с такой задачей простейшая система хранения из одного диска и одного HBA? В первую очередь, настораживает гарантия. Для большинства жестких дисков десктопного класса гарантия равна 1 год. Это очень мало. Второй неприятный момент – диски изнашиваются.    А что же с контейнером? Самый простой контейнер позволяет обнаружить, что информация внутри «испортилась», но никак не может поднять качество хранения информации – иными словами, гарантировать ее хранение 100 лет. Еще раз – смотрим на гарантию на жесткий диск. И задаемся вопросом, а почему гарантия не 100 лет? Как же сделать так, чтобы контейнер «жил» 100 лет при средней жизни диска, к примеру, 5 лет?    Для начала желательно убедиться, что информация, «уложенная» в контейнер, не «испортилась» при хранении. Это легко.    Если в начале записи в контейнер была создана контрольная сумма... и если потом по истечении времени ее посчитать снова и сравнить со старой, хранящейся в служебной области, то в случае расхождения можно определить, что информация, хранящаяся в контейнере, испортилась, исказилась и поэтому пропала.    В ряде случаев из-за технических проблем физического уровня хранения можно идентифицировать «разрушение» самого контейнера. Если запись или чтение в какой-то контейнер невозможны, эти события означают неисправность самого контейнера, его разрушение или потерю функционирования. Во многих случаях это означает и потерю информации тоже.    Итак, зададимся вопросом: существует ли способ усилить функцию сохранения информации в контейнере? Теория, к счастью, дает положительный ответ. Делается это созданием нового контейнера методом виртуализации базового контейнера. Поскольку контейнер попадает под определение информационной системы, к нему может быть применен основной закон информационных систем, который и позволяет применять методы виртуализации. Берем один контейнер, берем другой и виртуально «сшиваем» их в один общий.    Информация мультиплексируется. При желании Вы можете усложнить контейнер, сделав тройное, четверное и т.д. копирование информации. Собственно, в этом и заключается отличие HBA-контроллера от RAID-контроллера. RAID-контроллер - это HBA, в который добавлены функции виртуализации контейнеров хранения. Это вполне профессиональное определение. Теперь Вы «оторвались» при хранении информации от среднего времени жизни одного физического диска как устройства, обеспечивающего физический уровень создания контейнера.    Рассмотрим теперь несколько важных инженерных аспектов.    «Выше» находится принцип виртуализации дисков... еще раз хочу отметить, что многие сильно ошибаются, начиная с этого уровня.    По большому счету, такой виртуальный контейнер, как на рисунке, RAID-контроллер легко может создать на одном физическом диске. И некоторые старые модели RAID-контроллеров Adaptec действительно могли создать RAID1 или RAID5 на одном физическом диске. Надеюсь, Вы теперь понимаете как. Но гораздо рациональнее разместить каждую часть такого виртуального контейнера на отдельных дисках.    Это дает, помимо виртуализации контейнеров, еще (в дополнение к ней) и виртуализацию дисков. Выход из строя одного диска убивает только одну часть такого виртуального контейнера в огромном количестве виртуальных контейнеров, размещенных на этом диске, и это не приводит к потере информации, поскольку вторая часть контейнеров на другом диске жива и невредима.    Еще «выше» лежит принцип виртуализации бэкплейнов (это такие платы, к которым присоединяются HDD- и SSD-диски). В этом случае диск с разными частями виртуального контейнера помещается на разные бэкплейны, что позволяет виртуализировать бэкплейны. Выход из строя или потеря питания для одного бэкплейна не приведет к потере информации.    Это работает как «матрешка», и дальнейшие, более высокие уровни виртуализации тоже возможны. Виртуализация систем хранения, виртуализация операционных систем и т.д., предела нет.    В качестве небольшого заключения. Мы разобрались с тем, что такое современный RAID-контроллер. Еще раз - его задача значительно повысить возможность надежного хранения информации методом виртуализации контейнера хранения. Такой подход позволяет хранить информацию надежно не то что сотни, а тысячи лет и больше. И далее в нашей статье мы поговорим о многих профессиональных приемах в области хранения информации.    К сожалению, ограничения в объеме данной статьи не позволяют раскрыть во всей красоте и мощи теорию информационных контейнеров. Особенно с учетом того, что учебники по этой теории найти совсем непросто. [N3-Система хранения информации]    Внутренняя система хранения современного сервера на сегодняшний день базируется на технологиях SAS/SATA. И здесь по сравнению со старой классической технологией SCSI, которая сейчас уже не используется, добавилось не так уж и много нового. По сути, только SAS-экспандер, который позволяет создавать сетевой сегмент второго уровня для обмена информацией между контроллером и дисками на основе коммутатора второго уровня (научно говоря, сегмент типа “switchedmedia” для общения targets и initiators).    И, как правило, сегодня внутренняя система хранения сервера строится на основе одного (или нескольких) SAS RAID-контроллера или HBA (в ряде случаев они могут быть интегрированы на материнскую плату) и SAS/SATA HDD или SSD-дисках. Внешние системы могут использовать и другие технологии, такие как FiberChannel, i-SCSI, PCI-E.

Источник: НИКС - Компьютерный Супермаркет

подписаться   |   обсудить в ВК   |   

<< предыдущая     1   2   3   4 следующая >>

Комментарии к статье из сети в Вконтакте открыть страницу обсуждения

Стас Старков, г. Москва

задалбался читать

27-05-2015 12:44   ответить