Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Intel Matrix RAID - прекрасное решение для домашних ПК

АрхивНакопители
автор : Олег Нечай   04.07.2005

Технология, реализованная в двух последних поколениях "южных мостов" чипсетов Intel, позволяет всего на двух винчестерах организовать комбинированный RAID-массив с высокой производительностью и гарантией сохранности важных данных.

RAID-массивы пришли в настольные компьютеры из серверных систем, где всегда на вес золота ценилась высокая производительность и надежность хранения данных. Сначала дисковые массивы появились в мощных рабочих станциях, а в последние годы все больше RAID-массивов используется и в обычных настольных компьютерах. Во многом это заслуга корпорации Intel, которая стала встраивать RAID-контроллеры в микросхему "южного моста". Тем самым любой владелец современной материнской платы на основе набора системной логики Intel получил возможность создавать RAID-массивы.

В южных мостах последних поколений ICH6R и ICH7R предусматривается создание RAID-массивов из жестких дисков с перспективным интерфейсом Serial ATA. Благодаря новому интерфейсу стало возможным реализовать на уровне чипсета многие технологии, доступные ранее лишь в серверных системах. К примеру, "горячее" подключение и отключение винчестеров и автоматическое восстановление одного из дисков в массиве уровня 1.

Напомним вкратце, что собой представляет технология RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks - "избыточный массив недорогих дисков". При задействовании этой технологии весь массив винчестеров в системе представляется как единый диск. В зависимости от особенностей организации массива выделяются несколько уровней. Первый уровень, обозначаемый цифрой "0", предназначен для ускорения доступа к дисковой подсистеме. Полное название этого уровня - Striped Disk Array without Fault Tolerance, то есть "дисковый массив с чередованием без обеспечения отказоустойчивости". При работе в этом режиме данные разбиваются на блоки одинакового объема, которые и параллельно пишутся (и читаются)  на разные диски одновременно, в результате чего обеспечивается существенное ускорение как записи, так и чтения. Чем больше дисков объединено в массив уровня RAID 0, тем быстрее работает дисковая подсистема. Недостаток у этого уровня один - отсутствие дублирования данных и, следовательно, невысокая отказоустойчивость: при отказе даже одного из дисков может быть повреждена или даже полностью утрачена информация на всем массиве.

От этого недостатка свободен RAID-массив уровня 1, который называется также mirroring  - "зекралированием". В данном случае одинаковые данные параллельно записываются на пару дисков, то есть каждые два диска полностью дублируюют друг друга. В случае отказа одного из пары винчестеров все данные остаются на другом, и система продолжает работать. Достаточно заменить вышедший из строя винчестер, как массив снова восстановится. Недостатки массива уровня 1 - оборотная сторона его достоинств: емкость пары дисков становится равной емкости одного винчестера, а скорость работы дисковой подсистемы несколько замедляется.

Достоинства RAID-массивов уровней 0 и 1 можно объединить, создав массив 0+1 из четырех винчестеров: диски объединяются попарно в массивы уровня 0, а оба этих массива как логические диски объединяются в массивы-зеркала уровня 1. Обратная разновидность такого комплексного массива - уровень 10, при котором, наоборот, сначала диски объединяются в зеркальные массивы уровня 1, а затем эти "зеркала" объединяются в массив 0 с чередованием. Заметное преимущество массива уровня 10 - в ускорении восстановления, поскольку в отличие от уровня 0+1 при выходе из строя одного диска необходимо восстанавливать данные только на одном винчестере, а не на двух.

Наконец, еще один получивший распространение тип RAID-массивов - уровень 5, он же Independent Data Disks with Distributed Parity Blocks - "массив независимых дисков с распределенной четностью". В этом случае несколько дисков используются в режиме чередования, а еще один, равный каждому из дисков массива по объему, применяется для записи контрольной суммы, при помощи которой можно восстановить данные на любом вышедшем из строя диске
В южных мостах ICH6R/RW была реализована поддержка RAID-массивов уровней 0 и 1, а в микросхемах последнего поколения ICH7R была добавлена поддержка массивов уровней 5 и 10. Во всех этих чипах встроена поддержка фирменной технологии Intel Matrix Storage, на которой мы и остановимся подробнее.

С появлением интегрированных в чипсет или встроенных в материнскую плату RAID-контроллеров у многих владельцев домашних компьютеров появились возможность и желание воспользоваться преимуществами RAID-массивов. Однако выбор между скоростью массива уровня 0 и надежностью массива уровня 1 - весьма нетривиальная задача. О том, чтобы для домашнего ПК купить три или четыре диска для реализации массивов уровней 5 и 10, речи вообще не идет: во-первых, это дорого, а во-вторых, большое число дисков требует активного охлаждения, из-за чего повысится уровень шума от системного блока. Так что же выбрать, если в наличии всего два жестких диска: скорость или надежность?

Именно для решения этой проблемы инженерами Intel была разработана технология Matrix Storage, позволяющая реализовать объединить достоинства массивов уровней 0 и 1 всего на двух винчестерах. Главная идея этой технологии заключается в том, чтобы общее пространство двух физических жестких дисков разделить на два тома произвольного объема, один из которых функционирует как массив с чередованием, а другой - как массив с зеркалированием.

К примеру, имеются два диска по 250 Гбайт. Каждый диск разбиваем на тома по 50 и по 200 Гбайт, затем 50-гигабайтные тома объединяем в скоростной массив уровня 0, а 200-гигабайтные - в массив повышенной надежности уровня 1. В массиве уровня 0 можно разместить, допустим, операционную систему, файл подкачки и "игрушки", а в массиве уровня 1 - рабочие документы, фото- и видеоархивы, коллекцию mp3 и прочие важные данные. В результате получаем весьма рациональное сочетание повышенной производительности и надежности хранения данных.

Как видим, по структуре массив Matrix RAID напоминает массивы уровня 0+1 или 10, однако, из-за наличия всего двух физических дисков налицо и существенные отличия. Главное из них заключается в следующем: если в упомянутых выше многодисковых массивах выходит из строя один диск, то данные полностью сохраняются благодаря зеркалированию всего объема информации. В случае же Matrix RAID при отказе одного из дисков сохраняются лишь зеркалируемые данные в томе уровня RAID 1, а информация на скоростном массиве уровня 0 полностью разрушается. Именно поэтому Intel рекомендует размещать все важные данные на томах уровня 1, а данные, требующие повышенной скорости, в частности, цифровое видео, файл подкачки и компьютерные игры - на томах уровня 0.

С выпуском "южных мостов" ICH7R возможности технологии Matrix RAID были расширены и теперь при наличии четырех дисков можно объединить массивы RAID 0 и RAID 5. Как можно догадаться, в этом случае мы получаем еще больше гарантий сохранности данных благодаря тому с контрольной суммой, а также повышенную производительность.

Важное отличие Matrix RAID от классических RAID-технологий, реализуемых на аппаратном уровне, в том, что она является фактически аппаратно-программной. Дело в том, что для создания массивов Matrix RAID необходимо воспользоваться "прошитой" в BIOS утилитой Intel Application Accelerator RAID Option ROM.

Порядок создания массива Matrix RAID таков: сначала в BIOS материнской платы включается режим RAID, а затем через Application Accelerator RAID Option ROM на объединенных в массив дисках создаются тома уровней 0 и 1. Сначала создается массив уровня 0, а оставшееся место распределяется между томами массива уровня 1. При создании тома уровня 0 (чередование) можно выбрать размер блоков, которые будут параллельно записываться на оба винчестера; по умолчанию выводится значение 128 кбайт. После создания массива можно приступать к установке операционной системы.

При установке Windows XP возникает небольшая проблема: необходимо записать на дискету драйверы RAID-контроллера (впрочем, обычно такая дискета прилагается к материнской плате) и при запросе драйверов для адаптеров, которые программа установки не сумела опознать, следует нажать кнопку S, чтобы начать поиск на флоппи-диске. Только после правильной инсталляции драйверов программа установки позволит отформатировать размеченные разделы.

Если у вас уже установлена Windows и вы подключили еще один новый жесткий диск, то после разметки и загрузки операционная система запустит Мастер инициализации и конвертации дисков (Initialise and Convert Disk Wizard). После инициализации можно переходить к разметке и форматированию разделов через утилиту управления дисками (Start > Control Panel > Administrative Tools > Computer Management > Disk Management). В дальнейшем при помощи программы Intel Matrix Storage Manager можно будет просматривать, удалять и создавать новые тома.

Несколько слов о производительности. Как показали многочисленные независимые тестирования, диски, объединенные в массив Matrix RAID, демонстрируют существенно большую производительность, чем раздельные диски, и заметно большую производительность, чем даже массивы RAID уровня 0. По оценкам некоторым специалистов, дальнейшее повышение производительности могут обеспечить только массивы из скоростных SCSI-винчестеров.

Подведем итог. Технология Intel Matrix RAID позволяет с минимальными затратами обеспечить весьма высокую степень сохранности важных данных и одновременно существенно повысить производительность дисковой подсистемы. Трудно представить себе более выгодную для домашних пользователей схему построения RAID-массивов. Что касается неизбежной утраты данных с массива уровня 0 при выходе из строя одного из двух жестких дисков, то с этой проблемой можно бороться простым способом - просто не размещать на этом массиве важные данные, а прислушаться к рекомендациям Intel и пользоваться этими томами в качестве места для файла подкачки, компьютерных игр и прочих неизменяемых данных, либо данных, копии которых имеются на съемных накопителях.

Режим с объединением массивов уровней 0 и 5 на четырех дисках подойдет,  скорее для рабочих станций, чем для домашних компьютеров. Подобная комбинация массивов обеспечивает как существенный прирост производительности, так и стопроцентную гарантию сохранности важных данных, но вряд ли многие владельцы настольных ПК будут приобретать сразу четыре диска для своего компьютера.

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.