Приветствую читателей блога!
Сегодня будет очередная статья на компьютерную тему, а посвящена она будет такому понятию, как Raid массив — уверен, многим это понятие абсолютно ничего не скажет, а те, кто уже где-то про это слышал, не имеют представление о том, что это вообще такое. Давайте разбираться вместе!

Что такое Raid?

Не вдаваясь в детали терминологии, Raid массив — это некий комплекс, построенный из нескольких жестких дисков, который позволяет более грамотно распределять между ними функции. Как обычно мы размещаем жесткие диски в компе? Подключаем к Sata один жесткий диск, потом другой, третий. И появляются в нашей операционке диски D, E, F и так далее. Мы можем поместить на них какие-то файлы или установить Windows, но по сути это будут отдельные диски — вынув один из них мы ровным счетом ничего не заметим (если на нем не была установлена ОС) кроме того, что нам не будут доступны записанные на них файлы. Но есть другой путь — объединить эти диски в систему, задать им определенный алгоритм совместной работы, в результате которого значительно повысится надежность хранения информации или скорость их работы.

Но прежде, чем мы сможем создать эту систему, нужно знать, поддерживает ли материнская плата работу с Raid массивами. Во многих современных материнках уже имеется встроенный Raid контроллер , который-то и позволяет объединить жесткие диски. Поддерживаемые схемы массивов имеются в описаниях к материнской плате. Например, возьмем первую попавшуюся мне на глазаd Яндекс Маркете плату ASRock P45R2000-WiFi.

Здесь описание поддерживаемых Raid массивов отображается в разделе «Дисковые контроллеры Sata».

В данном примере мы видим, что Sata контроллер поддерживает создание массивов Raid: 0, 1, 5, 10. Что означают эти цифры? Это обозначение различных типов массивов, в которых диски взаимодействуют между собой по разным схемам, которые призваны, как я уже говорил, либо ускорять их работу, либо увеличивают надежность от потери данных.

Если же системная плата компьютера не поддерживает Raid, то можно приобрести отдельный Raid-контроллер в виде PCI платы, которая вставляется в PCI слот на материнке и дает ей возможность создавать массивы из дисков. Для работы контроллера после его установки нужно будет также установить raid драйвер, который либо идет на диске с данной моделью, либо можно просто скачать из интернета. Лучше всего на данном устройстве не экономить и купить от какого-то известного производителя, например Asus, и с чипсетами Intel.

Я подозреваю, что пока что вы еще не очень имеете представление, о чем все же идет речь, поэтому давайте внимательно разберем каждый из самых популярных типов Raid массивов, чтобы все стало более понятно.

Raid 1 — один из самых распространенных и бюджетных вариантов, который использует 2 жестких диска. Этот массив призван обеспечить максимальную защиту данных пользователя, потому что все файлы будут одновременно копироваться сразу на 2 жестких диска. Для того, чтобы его создать, берем два одинаковых по объему харда, например по 500 Гб и делаем соответствующие настройки в BIOS для создания массива. После этого в вашей системе будет виден один жесткий диск размеров не 1 Тб, а 500 Гб, хотя физически работают два жестких диска — формула расчета приведена чуть ниже. И все файлы одновременно будут писаться на два диска, то есть второй будет полной резервной копией первого. Как вы понимаете, при выходе из строя одного из дисков вы не потеряете ни частички своей информации, так как у вас будет вторая копия этого диска.

Также поломки и не заметит операционная система, которая продолжит работу со вторым диском — о неполадке вас известит лишь специальная программа, которая контролирует функционирование массива. Вам нужно лишь удалить неисправный диск и подключить такой же, только рабочий — система автоматически скопирует на него все данные с оставшегося исправного диска и продолжит работу.

Объем диска, который будет видеть система, рассчитывается здесь по формуле:

V = 1 x Vmin , где V — это общий объем, а Vmin — объем памяти самого маленького жесткого диска.

Еще одна популярная схема, которая призвана повысить не надежность хранения, а наоборот, скорость работы. Также состоит из двух HDD, однако в этом случае ОС видим уже полный суммарный объем двух дисков, т.е. если объединить в Raid 0 диски по 500 Гб, то система увидит один диск размером 1 Тб. Скорость чтения и записи повышается за счет того, что блоки файлов пишутся поочередно на два диска — но при этом отказоустойчивость данной системы минимальная — при выходе из строя одного из дисков почти все файлы будут повреждены и вы потеряете часть данных — ту, которая была записана на сломавшийся диск. Восстанавливать информацию после этого придется уже в сервисном центре.

Формула расчета общего объема диска, видимого Windows, выглядит так:

V = V1 + V2

Если вы до прочтения данной статьи по большому счету не беспокоились об отказоустойчивости вашей системы, но хотели бы повысить скорость работы, то можете купить дополнительный винчестер и смело использовать этот тип. По большому счету, в домашних условиях подавляющее количество пользователей не хранит какой-то супер-важной информации, а скопировать какие-то важные файлы можно на отдельный внешний жесткий диск.

Raid 10 (0+1)

Как следует уже из самого названия, этот тип массива объединяет в себе свойства двух предыдущих — это как бы два массива Raid 0, объединенных в Raid 1. Используются четыре жестких диска, на два из них информация записывается блоками поочередно, как это было в Raid 0, а на два других — создаются полные копии двух первых. Система очень надежная и при этом достаточно скоростная, однако весьма дорогая в организации. Для создания нужно 4 HDD, при этом система будет видеть общий объем по формуле:

V = 2 x Vmin

То есть, если возьмем 4 диска по 500 Гб, то система увидит 1 диск размером 1 Тб.

Данный тип, также как и следующий, чаще всего используется в организациях, на серверных компьютерах, где нужно обеспечить как высокую скорость работы, так и максимальную безопасность от потери информации в случае непредвиденных обстоятельств.

Raid 5 — оптимальное сочетание цены, скорости и надежности. В данном массиве минимально могут быть задействованы 3 HDD, объем рассчитывается из более сложной формулы:

V = N x Vmin — 1 x Vmin , где N — количество жестких дисков.

Итак, допустим у нас 3 диска по 500 Гб. Объем, видимый ОС, будет равен 1 Тб.

Схема работы массива выглядит следующим образом: на первые два диска (или три, в зависимости от их количества) записываются блоки разделенных файлов, а на третий (или четвертый) — контрольная сумма первых двух (или трех). Таким образом, при отказе одного из дисков, его содержимое легко восстановить за счет имеющейся на последнем диске контрольной суммы. Производительность такого массива ниже, чем у Raid 0, но такая же надежная, как Raid 1 или Raid 10 и при этом дешевле последнего, т.к. можно сэкономить на четвертом харде.

На схеме ниже представлена схема Raid 5 из четырех HDD.

Есть также другие режимы — Raid 2,3, 4, 6, 30 и т.д., но они являются по большому счету производными от перечисленных выше.

Как установить Raid диск на Windows?

С теорией, надеюсь, разобрались. Теперь посмотрим на практику — вставить в слот PCI Raid контроллер и установить драйвера, думаю, опытным пользователям ПК труда не составит. Как же теперь создать Raid массив из подключенных жестких дисков?

Лучше всего, конечно, это делать, когда вы только-только приобрели и подключили чистенькие винчестеры без установленной ОС. Сначала перезагружаем компьютер и заходим в настройки BIOS — здесь нужно найти SATA контроллеры, к которым подключены наши жесткие диски, и выставить их в режим RAID.

После этого сохраняем настройки и перезагружаем ПК. На черном экране появится информация о том, что у вас включен режим Raid и о клавише, с помощью которой можно попасть в его настройку. В примере ниже предложено нажать клавишу «TAB».

В зависимости от модели Raid-контроллера она может быть другой. Например, «CNTRL+F»

Заходим в утилиту настройки и нажимаем в меню что-то типа «Create array» или «Create Raid» — надписи могут отличаться. Также если контроллер поддерживает несколько типов Raid, то будет предложено выбрать, какой именно нужно создать. В моем примере доступен только Raid 0.

После этого возвращаемся обратно в BIOS и в настройке порядка загрузки видим уже не несколько отдельных дисков, а один в виде массива.

Вот собственно и все — RAID настроен и теперь компьютер будет воспринимать ваши диски как один. Вот так, например, будет виден Raid при установке Windows.

Если Вы заинтересовались этой статьей, то Вы, по-видимому, столкнулись или предполагаете вскоре столкнуться с одной из ниже перечисленных проблем на Вашем компьютере:

- явно не хватает физического объема винчестера, как единого логического диска. Наиболее часто эта проблема возникает при работе с файлами большого объема (видео, графика, базы данных);
- явно не хватает производительности винчестера. Наиболее часто эта проблема возникает при работе с системами нелинейного видео монтажа или при одновременном обращении к файлам на винчестере большого количества пользователей;
- явно не хватает надежности винчестера. Наиболее часто эта проблема возникает при необходимости работать с данными, которые ни в коем случае нельзя потерять или которые должны быть всегда доступны для пользователя. Печальный опыт показывает, что даже самая надежная техника иногда ломается и, как правило, в самый не подходящий момент.

Решить эти и некоторые другие проблемы может создание на Вашем компьютере RAID-системы.

Что такое «RAID»?

В 1987 году Паттерсон (Patterson), Гибсон (Gibson) и Катц (Katz) из калифорнийского университета Беркли опубликовали статью «Корпус для избыточных массивов из дешевых дисководов (RAID)» (A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)). В этой статье описывались разные типы дисковых массивов, обозначаемых сокращением RAID - Redundant Array of Independent (или Inexpensive) Disks (избыточный массив независимых (или недорогих) дисководов). В основу RAID положена следующая идея: объединяя в массив несколько небольших и/или дешевых дисководов, можно получить систему, превосходящую по объему, скорости работы и надежности самые дорогие дисководы. Вдобавок ко всему такая система с точки зрения компьютера выглядит как один единственный дисковод.
Известно, что среднее время наработки на отказ массива дисководов равно среднему времени наработки на отказ одиночного дисковода, деленному на число дисководов в массиве. Вследствие этого среднее время наработки на отказ массива оказывается слишком малым для многих приложений. Однако дисковый массив можно несколькими способами сделать устойчивым к отказу одного дисковода.

В вышеупомянутой статье было определено пять типов (уровней) дисковых массивов: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Каждый тип обеспечивал устойчивость на отказ, а также различные преимущества по сравнению с одиночным дисководом. Наряду с этими пятью типами популярность приобрел также дисковый массив RAID-0, НЕ обладающий избыточностью.

Какие существуют уровни RAID и какой из них выбрать?

RAID-0 . Обычно определяется как НЕ избыточная группа дисководов без контроля четности. RAID-0 по способу размещения информации по дисководам, входящим в массив, иногда называется "Striping" ("полосатый" или "тельняшка"):

Так как RAID-0 не обладает избыточностью, авария одного дисковода приводит к аварии всего массива. С другой стороны RAID-0 обеспечивает максимальную скорость обмена и эффективность использования объема дисководов. Поскольку для RAID-0 не требуются сложные математические или логические вычисления, затраты на его реализацию минимальны.

Область применения: аудио- и видео приложения требующие высокой скорости непрерывной передачи данных, которую не может обеспечить одиночный дисковод. Например, исследования, проведенные фирмой Mylex, с целью определить оптимальную конфигурацию дисковой системы для станции нелинейного видео монтажа показывают, что, по сравнению с одним дисководом, массив RAID-0 из двух дисководов дает прирост скорости записи/чтения на 96%, из трех дисководов - на 143% (по данным теста Miro VIDEO EXPERT Benchmark).
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-0" - 2шт.

RAID-1 . Более известен как "Mirroring" ("Зеркалирование") - это пара дисководов, содержащих одинаковую информацию и составляющих один логический диск:

Запись производится на оба дисковода в каждой паре. Тем не менее, дисководы, входящие в пару, могут совершать одновременные операции чтения. Таким образом «зеркалирование» может удваивать скорость чтения, но скорость записи остается неизменной. RAID-1 обладает 100% избыточностью и авария одного дисковода не приводит к аварии всего массива - контроллер просто переключает операции чтения/записи на оставшийся дисковод.
RAID-1 обеспечивает наивысшую скорость работы среди всех типов избыточных массивов (RAID-1 - RAID-5), особенно в многопользовательском окружении, но наихудшее использование дискового пространства. Поскольку для RAID-1 не требуются сложные математические или логические вычисления, затраты на его реализацию минимальны.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-1" - 2шт.
Для увеличения скорости записи и обеспечения надежности хранения данных несколько массивов RAID-1 можно, в свою очередь, объединить в RAID-0. Такая конфигурация называется «двухуровневый» RAID или RAID-10 (RAID 0+1):

Минимальное количество дисководов в массиве "RAID 0+1" - 4шт.
Область применения: дешевые массивы, в которых главное - надежность хранения данных.

RAID-2 . Распределяет данные по страйпам размером в сектор по группе дисководов. Некоторые дисководы выделяются для хранения ECC (код коррекции ошибок). Так как большинство дисководов по умолчанию хранят коды с ECC для каждого сектора, RAID-2 не дает особых преимуществ по сравнению с RAID-3 и, поэтому, практически не применяется.

RAID-3 . Как и в случае с RAID-2 данные распределяются по страйпам размером в один сектор, а один из дисководов массива отводится для хранения информации о четности:

RAID-3 полагается на коды с ECC, хранящиеся в каждом секторе для обнаружения ошибок. В случае отказа одного из дисководов восстановление хранившейся на нем информации возможно с помощью вычисления исключающего ИЛИ (XOR) по информации на оставшихся дисководах. Каждая запись обычно распределена по всем дисководам и поэтому этот тип массива хорош для работы в приложениях с интенсивным обменом с дисковой подсистемой. Так как каждая операция ввода-вывода обращается ко всем дисководам массива, RAID-3 не может одновременно выполнять несколько операций. Поэтому RAID-3 хорош для однопользовательского однозадачного окружения с длинными записями. Для работы с короткими записями требуется синхронизация вращения дисководов, так как иначе неизбежно уменьшение скорости обмена. Применяется редко, т.к. проигрывает RAID-5 по использованию дискового пространства. Реализация требует значительных затрат.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-3" - 3шт.

RAID-4 . RAID-4 идентичен RAID-3 за исключением того, что размер страйпов много больше одного сектора. В этом случае чтение осуществляется с одного дисковода (не считая дисковода, хранящего информацию о четности), поэтому возможно одновременное выполнение нескольких операций чтения. Тем не менее, так как каждая операция записи должна обновить содержимое дисковода четности, одновременное выполнение нескольких операций записи невозможно. Этот тип массива не имеет заметных преимуществ перед массивом типа RAID-5.
RAID-5. Этот тип массива иногда называется «массив с вращающейся четностью». Данный тип массива успешно преодолевает присущий RAID-4 недостаток - невозможность одновременного выполнения нескольких операций записи. В этом массиве, как и в RAID-4, используются страйпы большого размера, но, в отличие от RAID-4, информация о четности хранится не на одном дисководе, а на всех дисководах по очереди:

Операции записи обращаются к одному дисководу с данными и к другому дисководу с информацией о четности. Так как информация о четности для разных страйпов хранится на разных дисководах выполнение нескольких одновременных операций записи невозможно только в тех редких случаях, когда либо страйпы с данными, либо страйпы с информацией о четности находятся на одном и том же дисководе. Чем больше дисководов в массиве, тем реже совпадает местоположение страйпов информации и четности.
Область применения: надежные массивы большого объема. Реализация требует значительных затрат.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-5" - 3шт.

RAID-1 или RAID-5?
RAID-5 по сравнению с RAID-1 более экономно использует дисковое пространство, так как в нем для избыточности хранится не «копия» информации, а контрольное число. В результате в RAID-5 можно объединить любое количество дисководов, из которых только один будет содержать избыточную информацию.
Но более высокая эффективность использования дискового пространства достигается за счет более низкой скорости обмена информацией. Во время записи информации в RAID-5 надо каждый раз обновлять информацию о четности. Для этого надо определить, какие именно биты четности изменились. Сначала считывается подлежащая обновлению старая информация. Затем эта информация перемножается по XOR с новой информацией. Результат этой операции - битовая маска, в которой каждый бит =1 означает, что в информации о четности в соответствующей позиции надо заменить значение. Затем обновленная информация о четности записывается на соответствующее место. Следовательно, на каждое требование программы записать информацию, RAID-5 совершает два чтения, две записи и две операции XOR.
За то, что более эффективно используется дисковое пространство (вместо копии данных хранится блок четности) приходится платить: на генерацию и запись информации о четности уходит добавочное время. Это означает, что скорость записи на RAID-5 ниже, чем на RAID-1 в соотношении 3:5 или даже 1:3 (т.е. скорость записи на RAID-5 составляет от 3/5 до 1/3 от скорости записи RAID-1). Из-за этого RAID-5 бессмысленно создавать в программном варианте. Их также нельзя рекомендовать в тех случаях, когда именно скорость записи имеет решающее значение.

Какой выбрать способ реализации RAID - программный или аппаратный?

Прочитав описание различных уровней RAID можно заметить, что нигде не упоминаются какие-либо специфические требования к аппаратуре, которая необходима для реализации RAID. Из чего можно сделать вывод, что все, что нужно для реализации RAID - подключить необходимое количество дисководов к имеющемуся в компьютере контроллеру и установить на компьютер специальное программное обеспечение. Это верно, но не совсем!
Действительно, существует возможность программной реализации RAID. Примером может служить ОС Microsoft Windows NT 4.0 Server, в которой возможна программная реализация RAID-0, -1 и даже RAID-5 (Microsoft Windows NT 4.0 Workstation обеспечивает только RAID-0 и RAID-1). Однако данное решение следует рассматривать, как крайне упрощенное, не позволяющее полностью реализовать возможности RAID-массива. Достаточно отметить, что при программной реализации RAID вся нагрузка по размещению информации на дисководах, вычислению контрольных кодов и т.д. ложится на центральный процессор, что естественно, не увеличивает производительности и надежности системы. По тем же причинам, здесь практически отсутствуют какие-либо сервисные функции и все операции по замене неисправного дисковода, добавления нового дисковода, изменения уровня RAID и т. п. производятся с полной потерей данных и при полном запрете выполнения каких-либо других операций. Единственное достоинство программной реализации RAID - минимальная стоимость.

- специализированный контроллер освобождает центральный процессор от основных операций с RAID, причем эффективность контроллера тем более заметна, чем выше уровень сложности RAID;
- контроллеры, как правило, снабжены драйверами, позволяющими создать RAID практически для любой популярной ОС;
- встроенный BIOS контроллера и прилагаемые к нему программы управления позволяют администратору системы легко подключать, отключать или заменять дисководы, входящие в RAID, создавать несколько RAID-массивов, причем даже разных уровней, контролировать состояние дискового массива и т.д. У «продвинутых» контроллеров эти операции можно производить «на лету», т.е. не выключая системный блок. Многие операции могут быть выполнены в «фоновом режиме», т.е. не прерывая текущую работу и даже дистанционно, т.е. с любого (конечно при наличии доступа) рабочего места;
- контроллеры могут оснащаться буферной памятью («кэш»), в которой запоминаются несколько последних блоков данных, что, при частом обращении к одним и тем же файлам, позволяет значительно увеличить быстродействие дисковой системы.

Недостатком аппаратной реализации RAID является относительно высокая стоимость RAID-контроллеров. Однако, с одной стороны, за все (надежность, быстродействие, сервис) надо платить. С другой стороны, в последнее время, с развитием микропроцессорной техники, стоимость RAID-контоллеров (особенно младших моделей) стала резко падать и стала сравнимой со стоимостью обыкновенных дисковых контроллеров, что позволяет устанавливать RAID-системы не только в дорогие мэйнфреймы, но и в сервера начального уровня и даже в рабочие станции.

Как выбрать модель RAID-контроллера?

Можно выделить несколько типов RAID-контроллеров в зависимости от их функциональных возможностей, конструктивному исполнению и стоимости:
1. Контроллеры дисковода с функциями RAID.
По сути, это обыкновенный дисковый контроллер, который благодаря специальной прошивке BIOS позволяет объединять дисководы в RAID-массив, как правило, уровня 0, 1 или 0+1.

Ultra (Ultra Wide) SCSI контроллер фирмы Mylex KT930RF (KT950RF).
Внешне данный контроллер ни чем не отличается от обыкновенного SCSI-контроллера. Вся "специализация" находится в BIOS, который как бы разделен на две части - «Конфигурация SCSI» / «Конфигурация RAID». Несмотря на невысокую стоимость (менее $200) данный контроллер обладает неплохим набором функций:

- объединение до 8-и дисководов в RAID 0, 1или 0+1;
- поддержка Hot Spare для замены "на лету" вышедшего из строя дисковода;
- возможность автоматической (без вмешательства оператора) замены неисправного дисковода;
- автоматический контроль целостности и идентичности (для RAID-1) данных;
- наличие пароля для доступа в BIOS;
- программа RAIDPlus представляющая информацию о состоянии дисководов в RAID;
- драйвера для DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0

Взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).

Аббревиатура RAID изначально расшифровывалась как «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле RAM). Именно так был представлен RAID его создателями Петтерсоном (David A. Patterson), Гибсоном (Garth A. Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году. Со временем RAID стали расшифровывать как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому что для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).

(+) : Имеет высокую надёжность - работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна произведению вероятностей отказа каждого диска. На практике при выходе из строя одного из дисков следует срочно принимать меры - вновь восстанавливать избыточность. Для этого с любым уровнем RAID (кроме нулевого) рекомендуют использовать диски горячего резерва . Достоинство такого подхода - поддержание постоянной доступности.

(-) : Недостаток заключается в том, что приходится выплачивать стоимость двух жёстких дисков, получая полезный объём лишь одного жёсткого диска.

RAID 1+0 и RAID 0+1

Зеркало на многих дисках - RAID 1+0 или RAID 0+1 . Под RAID 10 (RAID 1+0) имеют в виду вариант, когда два или более RAID 1 объединяются в RAID 0. Под RAID 0+1 может подразумеваться два варианта:

RAID 2

Массивы такого типа основаны на использовании кода Хемминга . Диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок, причём если данные хранятся на дисках, то для хранения кодов коррекции необходимо дисков. Данные распределяются по дискам, предназначенным для хранения информации, так же, как и в RAID 0, т.е. они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации. Метод Хемминга давно применяется в памяти типа ECC и позволяет на лету исправлять однократные и обнаруживать двукратные ошибки.

Достоинством массива RAID 2 является повышение скорости дисковых операций по сравнению с производительностью одного диска.

Недостатком массива RAID 2 является то, что минимальное количество дисков, при котором имеет смысл его использовать,- 7. При этом нужна структура из почти двойного количества дисков (для n=3 данные будут храниться на 4 дисках), поэтому такой вид массива не получил распространения. Если же дисков около 30-60, то перерасход получается 11-19%.

RAID 3

В массиве RAID 3 из дисков данные разбиваются на куски размером меньше сектора (разбиваются на байты) или блоки и распределяются по дискам. Ещё один диск используется для хранения блоков чётности. В RAID 2 для этой цели применялся диск, но большая часть информации на контрольных дисках использовалась для коррекции ошибок на лету, в то время как большинство пользователей удовлетворяет простое восстановление информации в случае поломки диска, для чего хватает информации, умещающейся на одном выделенном жёстком диске.

Отличия RAID 3 от RAID 2: невозможность коррекции ошибок на лету и меньшая избыточность.

Достоинства:

высокая скорость чтения и записи данных;
минимальное количество дисков для создания массива равно трём.

Недостатки:

массив этого типа хорош только для однозадачной работы с большими файлами, так как время доступа к отдельному сектору, разбитому по дискам, равно максимальному из интервалов доступа к секторам каждого из дисков. Для блоков малого размера время доступа намного больше времени чтения.
большая нагрузка на контрольный диск, и, как следствие, его надёжность сильно падает по сравнению с дисками, хранящими данные.

RAID 4

RAID 4 похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось отчасти «победить» проблему низкой скорости передачи данных небольшого объёма. Запись же производится медленно из-за того, что чётность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск. Из систем хранения широкого распространения RAID-4 применяется на устройствах хранения компании NetApp (NetApp FAS), где его недостатки успешно устранены за счет работы дисков в специальном режиме групповой записи, определяемом используемой на устройствах внутренней файловой системой WAFL .

RAID 5

Основным недостатком уровней RAID от 2-го до 4-го является невозможность производить параллельные операции записи, так как для хранения информации о чётности используется отдельный контрольный диск. RAID 5 не имеет этого недостатка. Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR (исключающее или). Xor обладает особенностью, которая применяется в RAID 5, которая даёт возможность заменить любой операнд результатом, и, применив алгоритм xor , получить в результате недостающий операнд. Например: a xor b = c (где a , b , c - три диска рейд-массива), в случае если a откажет, мы можем получить его, поставив на его место c и проведя xor между c и b : c xor b = a. Это применимо вне зависимости от количества операндов: a xor b xor c xor d = e . Если отказывает c тогда e встаёт на его место и проведя xor в результате получаем c : a xor b xor e xor d = c . Этот метод по сути обеспечивает отказоустойчивость 5 версии. Для хранения результата xor требуется всего 1 диск, размер которого равен размеру любого другого диска в raid.

(+) : RAID5 получил широкое распространение, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Объём дискового массива RAID5 рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize, где n - число дисков в массиве, а hddsize - размер наименьшего диска. Например, для массива из 4-х дисков по 80 гигабайт общий объём будет (4 - 1) * 80 = 240 гигабайт. На запись информации на том RAID 5 тратятся дополнительные ресурсы и падает производительность, так как требуются дополнительные вычисления и операции записи, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких дисков массива могут обрабатываться параллельно.

(-) : Производительность RAID 5 заметно ниже, в особенности на операциях типа Random Write (записи в произвольном порядке), при которых производительность падает на 10-25% от производительности RAID 0 (или RAID 10), так как требует большего количества операций с дисками (каждая операция записи сервера заменяется на контроллере RAID на три - одну операцию чтения и две операции записи). Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков - весь том переходит в критический режим (degrade), все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. При этом уровень надежности снижается до надежности RAID-0 с соответствующим количеством дисков (то есть в n раз ниже надежности одиночного диска). Если до полного восстановления массива произойдет выход из строя, или возникнет невосстановимая ошибка чтения хотя бы на еще одном диске, то массив разрушается, и данные на нем восстановлению обычными методами не подлежат. Следует также принять во внимание, что процесс RAID Reconstruction (восстановления данных RAID за счет избыточности) после выхода из строя диска вызывает интенсивную нагрузку чтения с дисков на протяжении многих часов непрерывно, что может спровоцировать выход какого-либо из оставшихся дисков из строя в этот наименее защищенный период работы RAID, а также выявить ранее необнаруженные сбои чтения в массивах cold data (данных, к которым не обращаются при обычной работе массива, архивные и малоактивные данные), что повышает риск сбоя при восстановлении данных. Минимальное количество используемых дисков равно трём.

RAID 5EE

Примечание: поддерживается не во всех контроллерах RAID level-5EE подобен массиву RAID-5E, но с более эффективным использованием резервного диска и более коротким временем восстановления. Подобно RAID level-5E, этот уровень RAID-массива создает ряды данных и контрольных сумм во всех дисках массива. Массив RAID-5EE обладает улучшенной защитой и производительностью. При применении RAID level-5E, ёмкость логического тома ограничивается ёмкостью двух физических винчестеров массива (один для контроля, один резервный). Резервный диск является частью массива RAID level-5EE. Тем не менее, в отличие от RAID level-5E, использующего неразделенное свободное место для резерва, в RAID level-5EE в резервный диск вставлены блоки контрольных сумм, как показывается далее на примере. Это позволяет быстрее перестраивать данные при поломке физического диска. При такой конфигурации, вы не сможете использовать его с другими массивами. Если вам необходим запасной диск для другого массива, вам следует иметь еще один резервный винчестер. RAID level-5E требует как минимум четырех дисков и, в зависимости от уровня прошивки и их ёмкости, поддерживает от 8 до 16 дисков. RAID level-5E обладает определенной прошивкой. Примечание: для RAID level-5EЕ, вы можете использовать только один логический том в массиве.

Достоинства:

100% защита данных
Большая ёмкость физических дисков по сравнению с RAID-1 или RAID -1E
Большая производительность по сравнению с RAID-5
Более быстрое восстановление RAID по сравнению с RAID-5Е

Недостатки:

Более низкая производительность, чем в RAID-1 или RAID-1E
Поддержка только одного логического тома на массив
Невозможность совместного использования резервного диска с другими массивами
Поддержка не всех контроллеров

RAID 6

RAID 6 - похож на RAID 5, но имеет более высокую степень надёжности - под контрольные суммы выделяется ёмкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам. Требует более мощный RAID-контроллер. Обеспечивает работоспособность после одновременного выхода из строя двух дисков - защита от кратного отказа. Для организации массива требуется минимум 4 диска . Обычно использование RAID-6 вызывает примерно 10-15% падение производительности дисковой группы, по сравнению с аналогичными показателями RAID-5, что вызвано большим объёмом обработки для контроллера (необходимость рассчитывать вторую контрольную сумму, а также прочитывать и перезаписывать больше дисковых блоков при записи каждого блока).

RAID 7

RAID 7 - зарегистрированная торговая марка компании Storage Computer Corporation, отдельным уровнем RAID не является. Структура массива такова: на дисках хранятся данные, один диск используется для складирования блоков чётности. Запись на диски кешируется с использованием оперативной памяти, сам массив требует обязательного ИБП ; в случае перебоев с питанием происходит повреждение данных.

RAID 10

Схема архитектуры RAID 10

RAID 10 - зеркалированный массив, данные в котором записываются последовательно на несколько дисков, как в RAID 0 . Эта архитектура представляет собой массив типа RAID 0, сегментами которого вместо отдельных дисков являются массивы RAID 1. Соответственно, массив этого уровня должен содержать как минимум 4 диска. RAID 10 объединяет в себе высокую отказоустойчивость и производительность.

Нынешние контроллеры используют этот режим по умолчанию для RAID 1+0. То есть, один диск основной, второй - зеркало, считывание данных производится с них поочередно. Сейчас можно считать, что RAID 10 и RAID 1+0 - это просто разное название одного и того же метода зеркалирования дисков. Утверждение, что RAID 10 является самым надёжным вариантом для хранения данных, ошибочно, т.к., несмотря на то, что для данного уровня RAID возможно сохранение целостности данных при выходе из строя половины дисков, необратимое разрушение массива происходит при выходе из строя уже двух дисков, если они находятся в одной зеркальной паре.

В интернете есть масса статей с описанием RAID. Например, эта описывает все очень подробно. Но как обычно, читать все не хватает времени, поэтому надо что-нибудь коротенькое для понимания - а надо оно или нет, и что лучше использовать применительно к работе с СУБД (InterBase, Firebird или что то иное - на самом деле все равно). Перед вашими глазами - именно такой материал.

В первом приближении RAID это объединение дисков в один массив. SATA, SAS, SCSI, SSD - неважно. Более того, практически каждая нормальная материнская плата сейчас поддерживает возможность организации SATA RAID. Пройдемся по списку, какие бывают RAID и зачем они. (Хотел бы сразу заметить, что в RAID нужно объединять одинаковые диски. Объединение дисков от разных производителей, от одного но разных типов, или разных размеров - это баловство для человека, сидящего на домашнем компьютере).

RAID 0 (Stripe)

Грубо говоря, это последовательное объединение двух (или более) физических дисков в один "физический" диск. Годится разве что для организации огромных дисковых пространств, например, для тех, кто работает с редактированием видео. Базы данных на таких дисках держать нет смысла - в самом деле, если даже у вас база данных имеет размер 50 гигабайт, то почему вы купили два диска размером по 40 гигабайт, а не 1 на 80 гигабайт? Хуже всего то, что в RAID 0 любой отказ одного из дисков ведет к полной неработоспособности такого RAID, потому что данные записываются поочередно на оба диска, и соответственно, RAID 0 не имеет средств для восстановления в случае сбоев.

Конечно, RAID 0 дает ускорение в работе из-за чередования чтения/записи.

RAID 0 часто используют для размещения временных файлов.

RAID 1 (Mirror)

Зеркалирование дисков. Если Shadow в IB/FB это программное зеркалирование (см. Operations Guide.pdf), то RAID 1 - аппаратное зеркалирование, и ничего более. Упаси вас от использования программного зеркалирования средствами ОС или сторонним ПО. Надо или "железный" RAID 1, или shadow.

При сбое тщательно проверяйте, какой именно диск сбойнул. Самый частый случай погибания данных на RAID 1 - это неверные действия при восстановлении (в качестве "целого" указан не тот диск).

Насчет производительности - по записи выигрыш 0, по чтению - возможно до 1.5 раз, т. к. чтение может производиться "параллельно" (поочередно с разных дисков) . Для баз данных ускорение мало, в то время как при параллельном обращении к разным (!) частям (файлам) диска ускорение будет абсолютно точно.

RAID 1+0

Под RAID 1+0 имеют в виду вариант RAID 10, когда два RAID 1 объединяются в RAID 0. Вариант, когда два RAID 0 объединяются в RAID 1 называется RAID 0+1, и "снаружи" представляет собой тот же RAID 10.

RAID 2-3-4

Эти RAID являются редкими, т. к. в них используются коды Хэмминга, либо разбиение байт на блоки + контрольные суммы и т. п., но общее резюме таково - эти RAID дают только надежность, при 0-вом увеличении производительности, и иногда даже ее ухудшении.

RAID 5

Для него нужно минимально 3 диска. Данные четности распределяются по всем дискам массива

Обычно говорится, что "RAID5 использует независимый доступ к дискам, так что запросы к разным дискам могут выполняться параллельно". Следует иметь в виду, что речь идет, конечно, о параллельных запросах на ввод-вывод. Если такие запросы идут последовательно (в SuperServer), то конечно, эффекта распараллеливания доступа на RAID 5 вы не получите. Разумеется, RAID5 даст прирост производительности, если с массивом будут работать операционная система и другие приложения (например, на нем будет находиться виртуальная память, TEMP и т. п.).

Вообще RAID 5 раньше был наиболее часто используемым массивом дисков для работы с СУБД. Сейчас такой массив можно организовать и на SATA дисках, причем он получится существенно дешевле, чем на SCSI. Цены и контроллеры вы можете посмотреть в статьях
Причем, следует обратить внимание на объем покупаемых дисков - например, в одной из упомянутых статей RAID5 собирается из 4-х дисков объемом 34 гиг, при этом объем "диска" получается 103 гигабайта.

Тестирование пяти контроллеров SATA RAID -

RAID массивы всё чаще становятся такой же неотъемлемой частью персонального компьютера, как и сервера. Причин тому предостаточно: за последние несколько лет жёсткие диски сильно продвинулись в технологическом плане: они сменили несколько интерфейсов от ATA/33 до SATA 300, вырос объём кэш-памяти, а технология перпендикулярной записи кардинально снизила стоимость одного гигабайта объёма HDD. Неизменным осталось одно - надёжность жёстких дисков. И хотя сегодня производители дают гарантию на жёсткие диски для настольных ПК до 5 лет, а заявленное время наработки на отказ составляет до 136 лет (1.2 млн. часов), никто не гарантирует, что винчестер не выйдет из строя в любой момент. Исследования показывают, что жесткие диски очень часто выходят из строя в течение первых трёх месяцев службы - наиболее подло, когда пользователь так уверен в новеньком быстром жёстком диске.

Наглядно о надёжности современных винчестеров говорит исследование, проведённое компанией Google. Ниже мы приводим график вероятности выхода из строя винчестера в зависимости от его срока службы и загрузки. Полностью ознакомиться с исследованиями Google и набраться пессимизма можно, скачав отчёт на английском языке в формате.pdf .

Вероятность выхода из строя жесткого диска в зависимости от его возраста

Вероятность выхода из строя жесткого диска в зависимости от его загрузки

Наиболее простой способ повысить надёжность данных - использовать зеркалированный массив RAID 1. В этом случае два винчестера работают как один, дублируя содержимое друг друга. При установе двух дисков в RAID 1, вы теряете объём в два раза (получаете объём одного HDD), но при поломке любого из них, система продолжит работать и у вас будет время для резервного копирования и замены жёстких дисков. Надо сказать, что технология RAID 1 стара как мир, но всё большее распространение в домашних компьютерах получает только сейчас. И вот причины:

Современные винчестеры стоят достаточно дёшево, чтобы можно было ставить 2 жёстких диска вместо одного в обычный домашний компьютер

Большинству пользователей достаточно объёма и одного винчестера стоимостью 80$

Современные винчестеры достаточно быстры, чтобы можно было отдать поступиться скоростью в угоду надёжности

Современные жёсткие диски всё ещё не надёжны

Конечно, своевременный бэкап позволяет избежать лишних трат на создание RAID массивов, но делать резервные копии больших винчестеров можно, разве что, на такие же большие винчестеры. Плюс, при выходе из строя основного диска вы потратите время на восстановление данных из архива. Применение RAID 1 нисколько не освобождает пользователя от создания резервных копий, т.к. массив всё ещё остаётся не защищённым против действий пользователя и программных сбоев (вирусы, хакерские атаки и т.д.), но в случае поломки одного из защищённых винчестеров, компьютер продолжит работать на втором HDD.

Но до сих пор не все материнские платы поддерживают RAID. Если у вас такая материнская плата, если на плате уже не хватает портов для подключения ещё пары дисков, или хочется использовать контроллер, чтобы можно было легко делать апгрейд материнской платы, вы встанете перед выбором выбором модели RAID-контроллера.

RAID 1 - оптимальный выбор для дома

Условно, RAID-контроллеры можно разделить на два типа: полностью аппаратные и хост-контроллеры, полупрограммные. Первые отличаются наличием собственного процессора, частотой до 800 МГц (а в будущем и выше), на который ложится вся нагрузка по обслуживанию массива. Мощь этого процессора востребована в массивах RAID 5, RAID 50, RAID 6 и RAID 60. Это не наш случай. RAID-контроллеры для домашнего использования, как правило, имеют 2 или 4 порта. Это позволяет строить на них массивы уровня 0, 1, 10 и 5, последние два - на 4-портовых контроллерах. Рассмотрим, почему мы откажемся от всех типов, кроме одного.

RAID 0 - подключает винчестеры в последовательную цепь. При поломке любого из них, вы теряете данные на массиве. С каждым добавленным в массив жёстким диском, надёжность решения снижается. Массив RAID 0 в два раза менее надёжен, чем 1 винчестер.

RAID 10 - подключает четыре винчестера: два последовательно и два параллельно. Считается надёжным, как и RAID 1, но требует установки 4 дисков. В итоге вы получаете объём, равный сумме двух HDD. Но так ли он надёжен? Если параллельно работают две последовательных цепочки из двух винчестеров, насколько он надёжен? RAID 10 позволяет выйти из строя двум дискам. При его структуре A1B1+A2B2, он выдерживает следующие комбинации поломок: A1, B1, A2, B2, A1B1, A1B2, A2B1, A2B2. Но остаются две смертельные комбинации: A1A2 и B1B2, а так же любая поломка 3-х дисков. Вероятность выхода из строя одновременно двух дисков A1A2 или B1B2 в два раза выше, чем если бы массив состоял из двух дисков. Поэтому паранойя торжествует, и мы отказываемся от RAID 10.

RAID 5 - требует большой вычислительной мощности, наличия минимум трёх дисков, и при этом он выдерживает выход из строя только одного диска. Давая преимущество в объёме, он имеет свойство "рассыпаться", особенно на полупрограммных контроллерах. Это слишком сложная технология, чтобы доверять её контроллеру за 50$. Возможно, существуют тысячи примеров удачной реализации надёжных RAID 5 на дешёвых контроллерах, но паранойе достаточно такого же количества сообщений на форумах с криками "спасите, рассыпался RAID 5".

Выходит, что самый простой и самый надёжный из недорогих массивов - RAID 1. Для его реализации не нужно столько ресурсов, как для RAID 5. Его можно реализовать на двух дисках. Он 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.

Но создавая RAID 1, мы должны быть готовы к тому, что скорость массива снизится по сравнению с одним диском, загрузка CPU повысится, а объём массива будет равен объёму одного из двух винчестеров.

Если просмотреть прайс-листы компьютерных магазинов в поисках RAID-контроллеров, то вы обнаружите, что с трудом можно найти старые-добрые решения HighPoint, Adaptec и даже Promise. Новый мир принёс перемены, и теперь перед нами такие брэнды, как Orient, Tekram и STLab.

Мы тестируем следующие модели RAID контроллеров:

Orient S-822R (SiI3112), PCI, 2x SATA

Tekram TR-824 (SiI 3114), PCI, 4xSATA

Orient V-802R (VIA VT6421A), PCI, 2xSATA, 1xPATA

Orient S3132 RAID (SiI3132), PCI Express 1x, 2+2 SATA

STLab A-341 (SiI3132), PCI Express 1x, 2x SATA + 2x E-SATA

Четыре контроллера на чипах Silicon Image, один - на чипе VIA, три - с интерфейсом PCI, два - с более новым PCI Express 1x. И как раз у нас будет шанс проверить, насколько новая шина PCI Express 1x даёт преимущества по сравнению с PCI 2.3.

Все контроллеры имеют собственный BIOS и позволяют загружаться с RAID массива

Все контроллеры поставляются в комплекте с кабелями Serial ATA

Все контроллеры поставляются в комплекте с переходниками питания PCPlug-SATA

Все контроллеры поддерживают режим JBOD, позволяющий использовать винчестеры по одному, без организации RAID массива

Ни один контроллер не имеет низкопрофильной планки для установки в низкопрофильные корпуса.

Тестовая конфигурация:

Intel Pentium D 820 (2.8 GHz)

2x512 Mb DDR2 PC5300

2xSamsung HD161HJ 160 Gb

Для тестирования мы взяли два винчестера Samsung HD161HJ. Эти диски имеют объём 160 Гб, кэш 8 Мб, интерфейс SATA 300 и частоту вращения шпинделя 7200 rpm. Он поддерживает NCQ, что покажет преимущества при работе с контроллерами, поддерживающими Native Command Queing. В общем-то, обычный современный недорогой диск. При тестировании винчестер форматировался под NTFS с размером сектора 64Кб.

Для каждого устройства мы будем приводить результаты тестов, а потом подведём итоговое сравнение. Вот, что показал один винчестер Samsung HD161HJ в тестах CrystalMark 2.1, HDTach 2.61, SiSoft Sandra XII и PCMark05. Кликните на диаграмму для увеличения.

Интересующиеся могут ознакомиться с результатами одного диска, а мы перейдём к рассмотрению первого RAID контроллера, Orient S-822R.

Orient S-822R

Перед нами двухканальный Serial ATA RAID контроллер, построенный на базе чипа Silicon Image SiI3112. Низкопрофильная плата красного цвета со стандартной металлической планкой. При средней стоимости 19$ , это очень распространённое решение для тех, кому нужен RAID контроллер с интерфейсом PCI.

Это достаточно старый чип, он поддерживает стандарт Serial ATA 1.5 Gbps (SATA 150), так что современные винчестеры с интерфейсом SATA 300 при возникновении проблем с совместимостью надо переключать в режим SATA 150. На некоторых дисках это делается перемычками, на некоторых - программно, автоматически. В нашем случае, переключение интерфейса винчестера не потребовалось - всё заработало автоматически.

Чип Silicon Image SiI3112 поддерживает интерфейс PCI 32-bit/66 MHz, что позволяет ему передавать данные южному мосту со скоростью до 266 Мб/с, естественно, если материнская плата поддерживает такой режим работы PCI шины.

На плате установлен чип ST39SF010A, перезаписываемый Flash EEPROM объёмом 1 Мбит. При современных тенденциях устанавливать на контроллеры неперезаписываемые чипы, плата Orient S-822R выглядит предпочтительно.

Из BIOS контроллера вы можете создавать RAID массив уровня 0 или 1, причём имеется возможность при этом сохранить данные на первом диске. Так же вы можете форматировать диски на низком уровне в случае появления битых секторов, а так же производить перестройку массива. Не хватает, разве что, функции проверки соответствия дисков в массиве. В случае если массив был разрушен, после подстановки нового диска перестройка производится в фоновом режиме, не мешая вам работать.

Создание RAID 1 массива без сохранения данных на дисках, например, на новых компьютерах, занимает всего пару секунд. После этого вы можете работать уже с логическим диском.

Учитывая низкую стоимость и возможность перепрошивки BIOSа, это наиболее вероятный RAID контроллер на 2 SATA диска в домашнем комьютере. А следующая модель - логическое продолжение предыдущей.

Tekram TR-824

Контроллер от известного брэнда построен на базе чипа Silicon Image SiI3114, и поддерживает до 4 винчестеров с интерфейсом SATA. За счёт поддержки четырёх дисков, он позволяет создавать массивы RAID 0, RAID 1, RAID 10, а так же RAID 5. Этот контроллер так же ограничен в поддержке дисков с интерфейсом SATA 150 и так же поддерживает шину PCI 32-bit/66 MHz.

Поддержка до четырёх дисков позволяет создавать конфигурации с дисками "горячей подмены", Hot Spare, которые простаивают в компьютере до тех пор, пока один из винчестеров RAID массива не сломается. Как только это происходит, диск Hot Spare подключается в массив вместо сломанного, после чего производится перестроение массива. Hot Spare активно используется в многодисковых конфигурациях, в массивах RAID 5 и RAID 6, где после выхода из строя одного винчестера, резко возрастает нагрузка на оставшиеся, что может привезти и к их поломке.

Дома время работы RAID массива в деградированном состоянии не столь актуально, как в серверах, да и причины, по которым мы отказываемся от RAID 5, мы уже рассмотрели. А для RAID 1 диски горячей подмены актуальны лишь при повышенной заботе пользователя о данных (читай параноидальном расстройстве).

Но вот возможность построения RAID 10 или подключения четырёх дисков может потребоваться тем пользователям, кому нужна повышенная производительность дисковой системы при более высокой надёжности, чем RAID 0, и кто готов установить ради этого 4 винчестера в компьютер.

Контроллер Tekram TR-824 имеет разъёмы для подключения четырёх светодиодных индикаторов, плюс - индикаторы установлены под каждым S-ATA портом. Это очень удобно, поскольку далеко не каждый RAID контроллер начального уровня заставит мигать индикатор HDD на корпусе вашего компьютера.

На контроллере установлен перепрошиваемый чип флэш-памяти Winbond, точную модификацию которого прочесть не удалось - наклейка стёрла все надписи.

Поддержка 4 каналов делает этот контроллер самым дорогим в нашем сравнении - 45$ . А чтобы реализовать его преимущества, придется потратить на жёсткие диски в два раза большую сумму - не каждый пользователь готов вложить так много в дисковую подсистему компьютера.

Следующий контроллер, так же позволяет подключать 4 диска, но он более интересен тем, у кого в системе установлены как SATA, так и IDE винчестеры.

Orient V-802R

Чипы VIA редко используются в RAID-контроллерах, но именно они позволяют создавать универсальные решения для подключения старых IDE и новых SATA дисков. Яркий пример тому - контроллер Orient V-802R на чипе VIA Vectro VT6421A. Этот RAID контроллер имеет два порта SATA 150 и один ATA133/100/66 порт.

И хотя вы не можете объединять в один RAID-массив SATA и IDE винчестеры, этот контроллер очень пригодится тем, кому некуда подключить старые жёсткие диски. Ведь на современных материнских платах часто устанавливается только один IDE разъём для подключения DVD-приводов.

Контроллер Orient V-802R так же поддерживает шину PCI 2x, обеспечивая передачу данных со скоростью до 266 Мб/с на соответствующих материнских платах.

На плате установлен чип перепрошиваемой флэш-памяти WinBond W49V002AP, так что вы сможете заливать в EEPROM обновления, если потребуется.

BIOS контроллера имеет функцию автоматического создания массива, которая избавит пользователя от лишних телодвижений. Хотя процесс объединения дисков в массивы итак сложным назвать язык не поворачивается, нам трудно сказать, проще ли он у чипов VIA или Silicon Image.

Конечно, совместимость со старыми дисками - это хорошо, а когда контроллер на 2 SATA устройства и 2 IDE устройства стоит всего 14$ - это просто отлично, но прогресс не стоит на месте, и для тех, кто подбирает RAID контроллер для современного компьютера, следующие две модели.

Orient S3132 RAID и STLab A-341

Эти два RAID контроллера - пример современного подхода к разработке устройств. Во-первых, они используют самый современный чип Silicon Image SiI3132, во-вторых они имеют интерфейс PCI Express 1x, так что будет для чего использовать пока ещё мало востребованные порты на материнской плате. В-третьих, они настолько компактны, что меньше остальных влияют на воздушные потоки в корпусе. И в конце концов они похожи, как братья близнецы, но мы найдём в них различия.

Чип Silicin Image SiI3132 поддерживает два SerialATA 300 устройства с одной стороны и шину PCI Express 1x с другой стороны, обеспечивая скорость передачи по интерфейсной шине до 2.5 Гбит/с (312 Мб/с). Это уже серьёзная заявка на современные RAID массивы, не ограниченные по скорости тормозным интерфейсом. Данный чип поддерживает NCQ, что ставит его в более выгодное положение при использовании дисков с поддержкой этой технологии.

Перед нами два контроллера, построенные на референсном дизайне: слева - STLab A-341, справа - Orient S3132 RAID. Внешне они очень похожи, и как видно на фотографиях, каждая плата имеет по четыре порта: два внешних и два внутренних.

Так как сам чип SiI3132 поддерживает только два SATA 300 устройства, то и использовать вы можете только половину портов на плате, какие именно, внешние или внутренние - вы выставляете перемычками.

Причём, у контроллера STLab A-341 внешние порты соответствуют стандарту ESATA для подключения внешних винчестеров с этим интерфейсом, а у Orient SiI3132 RAID снаружи доступны обычные SATA порты, подключить к которым ESATA устройства можно будет только через переходник, покупаемый отдельно.

На контроллере STLab A-341 установлен FLASH-чип EON EN29LV040A, который может быть заблокирован на запись или стирание, чтобы пользователь не мог купить более дешёвый аналогичный SATA контроллер без поддержки RAID и добавить её перепрошивкой BIOS-а. В нашем случае был именно такой, заблокированный BIOS - программа перепрошивать его отказывалась. На плате Orient S3132 RAID установлен флэш чип Winbond W27E010P, который такой защиты не имеет, что определённо хорошо, т.к. в случае выхода новой прошивки для контроллера, её можно будет обновить.

BIOS контроллеров одинаков, и он идентичен тому, что используется на Orient S-822R. Он позволяет создавать RAID 1, RAID 0 и JBOD. Собственно, как уже было сказано ранее.

Контроллеры устанавливаются в системе одинаково, интерфейс PCI Express 1x никак не отражается на процессе установки - вы можете загружать систему с массива, построенного на этом контроллере. Лишь бы в операционной системе были установлены драйверы.

Контроллер STLab A-341 стоит в розницу примерно 23$ , а модель Orient S3132 RAID - примерно 21$ . Соответственно, если нет надобности использовать внешние ESATA устройства, а плата берётся именно под домашний RAID 1, надо ли платить больше?

Результаты тестирования Orient S3132 RAID:

Результаты тестирования STLab A-341:

Ну что же, мы рассмотрели и протестировали все контроллеры, теперь пришло время свести вместе все результаты и сделать выводы.

Результаты тестирования

Итак, прежде, чем мы сведём результаты в общие диаграммы, напомним ещё раз нашу тестовую конфигурацию.

Тестовая конфигурация:

Intel Pentium D 820 (2.8 GHz)

2x512 Mb DDR2 PC5300

Windows XP SP2 на Maxtor DiamondMax 9 80Gb

2xSamsung HD161HJ 160 Gb

В режиме тестирования одного жёсткого диска, винчестер подключался к SATA порту южного моста материнской платы.

CrystalDisk Mark

В тесте CrystalDisk Mark 2.1 использовались настройки по умолчанию: объём тестовой таблицы - 50 Мб, 5 запусков каждого теста.

Первый же тест даёт очень интересные результаты - на контроллерах STLab A-341 и Orient S3132 последовательная запись даёт более высокие результаты, чем последовательное чтение. Так как ни в том, ни в ином случае запись не превышает скорость работы одного диска, можно с уверенностью говорить о том, что алгоритм записи отлажен очень хорошо. Но вот при считывании, выигрывают контроллеры Orient V-802R на базе чипа VIA и Orient S-822R на чипе Silicon Image S3112.

При случайной записи ситуация с PCI express контроллерами повторяется, но решение на чипе VIA уже не даёт никаких преимуществ.

При снижении размера блока, ситуация с контроллерами становится более линейной, а разницу в показаниях можно списать на погрешность измерений. Можно сказать, что здесь RAID 1 никак не влияет на скорость дисковой подсистемы.

HDTach 2.61

Тест HDTach 2.61 интересен, прежде всего, своими диаграммами, которые вы уже могли видеть в нашем описании каждого контроллера. Здесь же мы приводим минимальные, максимальные и средние значения.

Интересно, что минимальное значение скорости показывает именно одиночный диск, чуть выигрывает у него контроллер на чипе VIA. Но если рассматривать средние значения при чтении, то все контроллеры приблизительно равны по скорости.

При записи лучшие результаты снова показывают контроллеры с интерфейсом PCI Express. Они выигрывают примерно 10% у остальных, и столько же проигрывают одному диску. Но минимальное значение скорости записи у них в два раза выше, чем у одного диска. А Orient V-802R определённо выглядит аутсайдером в этом тесте, недалеко от него ушёл и 4-портовый Tekram.

При том, что время случайного доступа у контроллеров различается на уровне погрешности, интересно посмотреть на загрузку процессора. Как показывает HDTach 2.61, большинство контроллеров не сильно-то нагружают систему. И только драйверы от VIA отличаются большей прожорливостью. Напоминаю, что наш процессор - Pentium D 820 частотой 2.8 ГГц.

SiSoft Sandra XII

Тест Sandra должен нам явно показать ограничения интерфейса при использовании буферизации.

Да, буферизованное чтение показывает преимущество шины PCI Express 1x перед устаревшей PCI. Но последовательное и случайное чтение показывают примерно одинаковые результаты для всех тестовых конфигураций.

В тестах записи можно отметить, разве что, преимущества контроллеров Orient S3132 RAID и STLab A-341 перед остальными. Контроллер Orient V-802R снова показывает самые низкие результаты.

А вот то, что время доступа на RAID контроллерах оказывается ниже, чем на одном диске, говорит о грамотной реализации работы с двумя дисками. И снова чип Silicon Image SiI3132 выигрывает, а VIA VT6421A проигрывает. А контроллер Orient S-822R уже второй раз показывает низкое время доступа. Видимо, дело в прошивке.

PCMark05

Тест PCMark05 более интересен для домашних пользователей, так как при работе с дисковой подсистемой он показывает результаты работы в реальных задачах - загрузке Windows XP, запуске программы и т.д. Посмотрим, что даёт здесь RAID 1.

В тестах, эмулирующих реальные задачи, RAID 1 показывает свои преимущества перед одним диском. Возможно, потому что контроллер поддерживает NCQ или читает информацию сразу с двух дисков. Интересно так же, что Tekram TR-824 здесь выглядит очень слабо.

И последняя диаграмма полностью подтверждает все предыдущие выводы.

Выводы

Если вы решили, что данные, хранящиеся на вашем компьютере стоят дороже, чем второй винчестер и RAID контроллер, то стоит обезопасить себя установкой массива RAID 1. Как мы выяснили, это просто, быстро, недорого, и вы гарантированно приносите в жертву только объём дисковой системы, а скорость может быть даже выше, чем у одного винчестера. Главное - это не ошибиться с выбором RAID контроллера.

Среди протестированных нами контроллеров лучше всего показали себя решения на чипе Silicon Image SiI3132. Это современное решение, поддерживающее интерфейс SATA 300, NCQ и шину PCI Express 1x. Модель Orient S3132 RAID, построенная на этом чипе, выиграла в большинстве текстов. Так как мы подбираем контроллер для RAID массива, обеспечивающего повышенную надёжность, нам не важно, что у неё можно переключать порты со внутренних на внешние. Более важно, что на этой плате установлен нормальный, перепрошиваемый BIOS, который позволит в будущем обновлять микропрограмму контроллера.

При своей низкой стоимости, Orient S3132 RAID - лучший выбор для современного домашнего компьютера.

Если же у вас есть необходимость задействовать старые IDE диски и использовать S-ATA диски, то отличной покупкой станет контроллер Orient V-802R. Он хоть и не показал рекордов по скорости, но обеспечивает необходимую универсальность и поддержку четырёх устройств.

Tekram TR-824 по тестам показал себя не так достойно, как от него ожидали. Эту модель приобретать стоит только если вы решили ставить массив RAID 10 или RAID 1 + Hot Spare. То есть, для более чем двух винчестеров. В нашем конкретном вопросе создания RAID 1 это явный аутсайдер: цена высока, а скорость везде, кроме теста работы с буфером в Sandra XII, не соответствует стоимости.

Orient S-822R - вариант странный. Для старых компьютеров без PCI Express и SATA, куда надо установить новые винчестеры лучше подойдёт более доступный V-802R, который имеет ещё и поддержку IDE. Для компьютеров, выпущенных в последние пару лет, лучше подойдёт модель S3132 RAID. Разве что, когда IDE порт явно не нужен, а PCI Express на материнской плате нет.

Какой бы вы контроллер ни выбрали, помните, что в RAID 1 массив мы зачастую устанавливаем винчестеры из одной партии, они работают в одинаковых условиях и с одинаковой нагрузкой. Так что если выходит из строя один винчестер, надо будет менять оба - вероятность поломки второго очень высока. Но вы, скорее всего успеете сохранить данные и перестроить массив на новых дисках, избежав потери любимых фотографий и лишней нервотрёпки. Как бы то ни было, не забывайте делать резервные копии, ведь никто не застрахован от плохого стечения обстоятельств.

Мы благодарим Елену Николаеву, руководителя отдела маркетинга компании Orient за предоставленное оборудование.

LIKE OFF
03/03.2008