Существует несколько уровней технологии RAID, обеспечивающих разный выигрыш по надежности и быстродействию. Далее мы рассмотрим шесть уровней

RAID. Томом RAID называется том, сформированный устройством или программой, обеспечивающими объединение жестких дисков.

Тома RAID уровня 0 объединяют два или более диска, с чередованием (striping) блочных данных по дискам. При чередовании данных смежные блоки тома RAID отображаются на блоки, находящиеся на разных дисках. Например, при двух дисках блок 0 массива RAID соответствует блоку 0 на диске 1, блок 1 - блоку 0 на диске 2, блок 2 - блоку 1 на диске 1, блок 3 - блоку 1 на диске 2. Так, на рис. 7.1 блоки данных помечены обозначениями DO, Dl, D2 и т. д. Этот уровень RAID используется в системах исключительно по соображениям производительности; избыточность в нем отсутствует, потому что данные хранятся в единственном экземпляре.

Рис. 7.1. Том КАШ уровня 0 с двумя дисками и чередованием данных и том КАЮ уровня 1 с двумя дисками и зеркальным копированием данных

В томах КАШ уровня 1 используются два и более диска с зеркальным копированием данных. Данные, записываемые на один диск, автоматически дублируются на другом диске; таким образом, оба диска содержат одинаковые данные. Их содержимое может различаться в секторах, не задействованных в массиве КАШ. В случае сбоя другой диск может использоваться для восстановления данных. Например, если том КАШ уровня 1 содержит два диска, то блок 0 тома КАШ соответствует блоку 0 на дисках 1 и 2, блок 1 тома КАШ - блоку 1 на дисках 1 и 2, и т. д. Том КАШ уровня 1 также показан на рис. 7.1.

Тома КАШ уровня 2 встречаются редко. В них коды с исправлением ошибок применяются для восстановления неверных данных, прочитанных с диска. Данные чередуются по нескольким дискам фрагментами битового уровня, а дополнительные диски содержат контрольные данные для исправления ошибок.

Тома КАШ уровня 3 состоят минимум из трех дисков, один из которых выделяется для хранения данных контроля четности. Последний используется для выявления ошибок на двух других дисках и для восстановления содержимого в случае сбоев. Простой, хотя и неэффективный пример контроля четности - традиционное сложение. Если имеется два числа, 3 и 4, в сумме они дают 7. Если в какой-то момент сумма окажется отличной от 7, значит, на диске возникла ошибка. Если одно из значений будет потеряно, его можно будет восстановить, вычтя оставшееся значение из 7.

В массивах КАЮ уровня 3 данные делятся на байтовые фрагменты и распределяются (чередуются) по дискам данных. Диск контроля четности содержит инфор мацию, необходимую для восстановления данных в случае сбоя одного из дисков. Уровень 3 отчасти напоминает уровень 0, но чередуемые данные имеют гораздо меньший размер (байты вместо блоков), и в массиве имеется выделенный диск контроля четности. Пример массива с двумя дисками данных и одним диском контроля четности показан на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Том ВДШ уровня 3 с двумя дисками данных и одним диском контроля четности

Распространенный метод вычисления данных четности основан на операции «исключающего ИЛИ» (ХОК). Оператор ХОК получает два однобитовых операнда и генерирует однобитовый результат по правилам, представленным в табл. 7.1. Результат применения ХОК к двум значениям, длина которых превышает один бит, вычисляется независимым применением ХОК к каждой паре битов.

Таблица 7.1. Правила вычисления операции XOR

Операнд 1

Операнд 2

Результат

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Оператор XOR удобен тем, что если вам известны два из трех значений, участвующих в операции, по ним можно определить третье значение. Допустим, имеется три диска данных и один диск контроля четности. Диски данных содержат числа 1011 0010, 1100 1111 и 1000 0001. Контрольная сумма этих чисел вычисляется следующим образом:

(1011 0010 X0R 1100 1111) X0R 1000 0001 (0111 1101) X0R 1000 0001 1111 1100

Байт 1111 1100 записывается на диск контроля четности. Если на втором диске произойдет сбой, хранившийся на нем байт легко восстанавливается:

1111 1100 X0R (1011 0010 X0R 1000 0001)

1111 1100 X0R (0011 0011)

1100 1111

Тома RAID уровня 4 сходны с уровнем 3, но распределение данных в них осуществляется по блокам, а не по байтам. На уровне 4 используются два и более диска данных и выделенный диск контроля четности, поэтому его архитектура не отличается от показанной на рис. 7.2.

Тома КАШ уровня 5 сходны с уровнем 4, однако на уровне 5 нет выделенного диска контроля четности. Все диски поочередно содержат данные и информацию контроля четности. Например, при трех дисках блок 0 тома КАШ соответствует блоку 0 диска 1, блок 1 тома КАШ - блоку 0 диска 2, а соответствующий блок контроля четности хранится в блоке 0 диска 3. Следующий блок контроля четности соответствует блоку 1 диска 2, и в нем содержится результат выполнения операции ХОК с блоками 1 дисков 1 и 3. Схема работы томов КАШ уровня 5 показана на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Том RAID уровня 5 с тремя дисками и распределенным контролем четности

Уровень 5 является одной из самых распространенных форм RAID, а для создания массива необходимы как минимум три диска. Существуют и другие уровни RAID, которые встречаются реже. Они объединяют несколько уровней RAID, что приводит к дополнительному усложнению анализа.

Многодисковые тома | Криминалистический анализ файловых систем | Аппаратная реализация raid


Криминалистический анализ файловых систем



Новости за месяц

  • Март
    2020
  • Пн
  • Вт
  • Ср
  • Чт
  • Пт
  • Сб
  • Вс