Disková pole v praxi #1 - historický úvod, proč RAID? Tisk E-mail
Napsal Jan Kořínek   
Wednesday, 30 December 2009
altPokud netušíte, na co se Vás BIOS ptá, když zapnete RAID funkce, je tento článek právě pro Vás. Začneme trochou historie a společnými prvky.

 

 

 

   Nedávno mě napadlo, že bych mohl vnést trochu publicistické naivity do diskových polí a malinko je zpopularizovat. Ceny pevných disků už totiž spadly na ceny, kdy si skoro každý může dovolit, ale ne každý ví, co vlastně nabízejí.

   Historicky byla situace spíše opačná. Disky byly malé, drahé a pomalé. Nicméně už tehdy řešili HW architekti a administrátoři problém, že cena dat na disích i mnohonásobně převyšovala cenu disků a tak se naskytly hned tři problémy v jednom:

  1. Jak zvýšit nevalnou spolehlivost
  2. Jak zvýšit ještě nevalnější rychlost
  3. Jak sakra uložit všechna data na nějaký slušně velký svazek, když jich mám 3x tolik, než největší a oslňující kapacita 20MB

  Tehdy se objevil výraz RAID, který znamenal Redundancy Array of Inexpensive Disks (redundantní pole levných disků). Výraz narážel na situaci, kdy na trhu byly k dispozici tak zvané spolehlivé disky a levné disky. Spolehlivé disky nabízely o něco vyšší spolehlivost, ale za to byly za ceny několikrát vyšší a i tak existovala nějaká reálná možnost, že disk klekne. No a pak existovaly levné disky, které jste si zálohovali na diskety, jelikož jejich spolehlivost by vás dneska budila ze zaslouženého spánku.

raid_case2
Ukázka diskového miniserveru

  Dnes se význam v souvislosti s rozvojem technologií ukládání dat naštěstí posunul na Redundancy Array of Independent Disks (redundantní pole nezávislých disků). Sice se na trhu tuším někdy před třemi lety objevily diskové řady určené do RAID polí, ale z hlediska spolehlivosti se obyčejně liší jen v nastavení firmware pro NCQ, v ložiskách a zbytek je stejný. Jen tak na okraj: Stejně tak se liší-neliší i třeba SATA/SAS/SCSI disky. Rozdíl je jenom v tištěném spoji a firmware.

  Pokusím se tedy rozdělit typy polí podle typů požadavků na ně, protože zhruba tuto logiku následovali tvůrci diskových polí a v souladu s tím, že přístup "jedna velikost padne všem" obyčejně dopadne tak, že "jedna velikost nesedí nikomu" , vytvořili několik typů polí.

  Společnou vlastností všech diskových polí je, že pro vyšší služby operačního systému se tváří jako jeden disk. Pokud máte pole softwareové, operační systém mezi ovladače řadičů vloží další vrstvu, která se stará o služby RAID a do systému už ukazují 1 disk s kapacitou odpovídající typu pole a případně rozdělení fyzických disků na jednotlivé oddíly. Hardwareová pole si nastavíte buď při startu systému, kdy se obyčejně zobrazuje možnost vstoupit do konfiguračního menu řadiče stejně, jako si nastavujete BIOS počítače, a nebo potom z operačního systému pomocí s řadičem dodávaného aplikačního vybavení. Toto vybavení vám také pak pomáhá hlídat stav pole, jelikož operační systém vidí jeden disk a šmidliky.

raid_pole
Velké Raptor diskové pole, 24 Raptorů vedle sebe - u takového pole jen tak někdo neusne

  Výhodou HW diskových polí je, že mají vlastní procesor a paměť, která je vyhrazená jenom službám diskového pole. Operační systém tedy není zatížen žádnou ze služeb provozu pole a tak za pole neplatíte výkonem CPU. Nevýhodou pak ale bývá, že dané disky jsou obyčejně omezené jenom na jeden typ pole nad určenými disky.

  Výhodou SW diskových polí je veliká flexibilita. Než jsem například přešel na svém počítači na stejnou velikost disků, měl jsem rozdělení 4 disků (2x320GB a 2x500GB) v Linuxu zhruba následující: 4x64MB oddíl v zrcadleném disku, 4x4GB oddíl v RAID10 pro odkládací oddíl, 4x 64GB oddíl v RAID10 pro systémový disk, 4x250GB oddíl v RAID5 pro filmy a 2x180GB zase v zrcadle pro databáze a weby. Nevýhodou pak samozřejmě je opak HW pole, kdy CPU disková pole řídí se vším všudy.

raid_case1
Typů RAID diskových polí (serverů) je mnoho, ukázka jednoho z nich

  Další množinou jsou právě disková pole, která často najdete i na levných deskách (nemluvě o dražších). Jedná se vlastně tak trochu o kombinaci obou kategorií. Nastavení a vytvoření pole vám umožní BIOS a jeho specializovaná část pro správu pole. BIOS pak pole vidí při startu systému jako jeden disk se všemi jeho výhodami včetně třeba vysoké dostupnosti v případě pádu některého z disků. Operační systém si natáhne specializovaný ovladač, který mu ale jenom načte konfiguraci z nastavení pole, a dále už správu pole zase převezme operační systém a CPU. Jednoznačnou výhodou je implementace vysoké dostupnosti, rychlosti a kapacity za velice nízké náklady. Nicméně za to vše samozřejmě platíte výkonem CPU.

Příště si už začneme povídat o jednotlivých typech polí, včetně jejich vlastností.

 

AUTOR: Jan Kořínek
V IT jsem už 18 let a z toho jsem posledních 5 let vedl webhostingovou divizi. V tuto chvíli už působím jen jako externí konzultant - specialista na Linux, počítačové sítě a bezpečnost. A jelikož si od IT odpočívám, otevřeli jsme si se ženou kavárničku.

Starší články


Komentáře
Přidat Nový
Elkern [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 11:04:17

To je přesně to co jsem potřeboval. Už se těším na další...
holoway [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 15:23:27
avatar
Jojo, autor mi psal, že s dalšími díly se počítá hned jak dojí ty klobásky...teda hned jak na to bude mít čas
Son Gito [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 14:27:15
avatar
Tie diskové polia sú dosť drahé, neoplatí sa skôr postaviť nejaký lacné pc, z tých najlacnejších komponentov? Akú to má spotrebu oproti takémue lacnému pc?
holoway [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 15:22:39
avatar
Tak slovo diskové pole se už možná dá použít i na dva disky v RAIDu a to stojí třeba dva tisíce. Jde spíše o využití domácí, kdy si koupíš třeba dva 500GB disky a v RAID 0 na nich přesáhneš rychlosti 200MB/s, což je jako u nejvýkonějšího SSD disku, který ale stojí o řády jinde.
koren [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 20:05:48
avatar
Obávám se, že v tomhle vás nepotěším, ale zkoušeli jsme právě levná disková pole na dva disky s vlastním NAS řešením a jejich výkon po síti byl horší než bídný. Narážel v podstatě výhradně na malý výkon CPU, které nestačilo obsoužit poměrně náročné síťové protokoly. Docela slušně to ještě jelo přes NFS (10MB/s), ale Samba (sdílení disků ve Windows) se nedostala přes cca 3MB/s.
Já mám doma koupené řešení od firmy Thecus, jedná se o N5200, které je postavené na CULV Celeronu a to už zvládá slušné přenosy. Ustálený datový tok na gigabitové síti je 50MB/s na RAID5 poli. Na druhou stranu ta krabička stála bez disků 12000 bez DPH, takže varianta je jako vždy: levné PC s relativně velkou spotřebou a docela dost práce a nutných znalostí, nebo si zaplatíte něčí know-how a získáte za to i úspornější stroj.
koren [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 20:11:56
avatar
Nejspíš se bavíme každý trochu o něčem jiném. Já píšu o diskových polích jako o principiálním fungování více disků dohromady bez ohledu na platformu. Vy nejspíš píšete o profesionálních krabicích, které použil třeba Holoway při šperkování článku. Ty jsou skutečně drahé (viz třeba můj komentář níže), ale za to obyčejně i více nabízejí.
Můj článek byl ale na druhou stranu mířen spíše uživatelským směrem, kdy většina z vás dnes již nějaké to řešení diskových polí doma má už jenom proto, že SW disková pole jsou na každé desce, ale nevyužijete ho, jelikož nevíte, co to znamená a co to může přinést.
Son Gito [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 22:57:50
avatar
no mne ide o to domáce použitie. vlastne rozmýšľam nad niečim takýmto, že by som si kúpil menší NAS ale mne viac pozdáva varianta s lacným PC, ktoré je možné rozšiťovať a vyšlo by ma to o 3/4 lacnejšie ako NAS. a myslím, že také pc je ľahšie zapojiť do domácej LAN ako centrálne úložište. nepotrebujem to dávať do raid-u. je to krkolomné, dúfam, že si to pochopil
koren [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 23:31:41
avatar
Ano, to je jedna z možností, kterou většina lidí využije. Proto jsem psal o těch upravených distribucích linuxu zaměřené na NAS. Ale to se už dostáváme trochu mimo tento seriál. Postavíš-li si systém na levné desce s CULV, dáš to dohromady po HW stránce dokupy rychle. Konfigurace diskového pole pak taky nezabere nijak moc času. Jen takový systém nepřipojíš k jiné mašině jako DAS, ale jenom jako NAS a nebo iSCSI. Ale to jsme zase jinde ;o)
holoway [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-31 00:25:37
avatar
Ty obrázky jsou zajímavý co xD Ikdyž skoro nevím, jak to funguje, tak se mi líbí. Ať žije google pics
domino2301 [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 15:36:12

také diskové pole bez diskov má spotrebu cca 40W, úsporný CPU s úspornou MB a RAM má určite cez 60W.
Ďalší problém vzniká v tom ako to správne nastaviť, a ten hlavný problém je v tom aký softvér použiť, aby to išlo rýchlo a spoľahlivo.
Pri celistvých diskových poliach máš použitý firmware, ktorý je špecializovaný čisto na túto činnosť, ale ak si pokročilejší užívateľ linuxu tak by pre teba nemal byť problém upraviť si ho tak aby sa zameriaval len na správu tých polí
domino2301 [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 15:36:56

také diskové pole bez diskov má spotrebu cca 40W, úsporný CPU s úspornou MB a RAM má určite cez 60W.
Ďalší problém vzniká v tom ako to správne nastaviť, a ten hlavný problém je v tom aký softvér použiť, aby to išlo rýchlo a spoľahlivo.
Pri celistvých diskových poliach máš použitý firmware, ktorý je špecializovaný čisto na túto činnosť, ale ak si pokročilejší užívateľ linuxu tak by pre teba nemal byť problém upraviť si ho tak aby sa zameriaval len na správu tých polí
koren [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 20:20:21
avatar
Většina dnešních RAID boxů je postavena právě na Linuxu. Navíc lze najít upravené linuxové distribuce zaměřené právě na to, jak z běžného PC udělat NAS pole. Klidně i třeba z 24-diskové potvory, kterou vyrábí SuperMicro.
Na hostingu, který jsem navrhoval, jsme používali dva standardní osmidiskové rack servery s HW řadičem, které jsem nakonfiguroval jako diskové servery pro celou farmu webserverů. Fungovalo to super, jen slabinou je vždycky stabilita HW. To je mimochodem také to hlavní, co vám přinese profesionálně navržený systém od stabilního dodavatele. Obyčejně dobře zahořený a otestovaný HW a slušné záruky.
PanPrcek [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 15:42:47
avatar
Velmi pekny zacatek, uz se tesim na dalsi dily. Vyborne tema. Mohly by pak byt i nejake srovnani rychlosti mezi ruznymi typy poli a zpusoby implementacemi...
koren [Zobrazit profil] [Poslat zprávu] 2009-12-30 20:14:43
avatar
To už ze mě Holoway taky mámil. Nejspíš se nejdřív trochu kouknu na to, co jsem tu psal o řešeních typu SAN, NAS a DAS a pak se asi podívám na testy výkonosti jednotlivých typů RAID polí. Nicméně testy výkonosti budu dělat jenom na Linuxu. Jednak je znám dost do hloubky a druhak se mi nechce crcat s Windows, která používám jen na herním a HTPC pecku a to si nechci rozšťourat ;o)
Pouze registrovaní uživatelé mohou přidat komentář!
 

Najdete nás na Facebooku

.... a také na Twitteru

RSS

DDWorld.cz

DDWorld - Blogy a videa

DDWorld - Magazín

Poslední příspěvky v diskuzích


Videa
Problémy Intel procesorů jsou stále větší
Problémy Intel procesorů jsou stále většíThursday, 11 July 2024
Vložil: aDDmin
Kategorie: PC a IT
Spuštěno: 2515x
Komentářů: 1
Piranha Bytes, tvůrci Gothic, Risen a Elex RPG her končí
Piranha Bytes, tvůrci Gothic, Risen a Elex RPG her končíTuesday, 09 July 2024
Vložil: aDDmin
Kategorie: Počítačové hry
Spuštěno: 1414x
Komentářů: 0
Gladiátor 2 v první dlouhé ukázce!
Gladiátor 2 v první dlouhé ukázce!Monday, 08 July 2024
Vložil: aDDmin
Kategorie: Film
Spuštěno: 1719x
Komentářů: 3
Formule 1 dostane pořádný velkofilm?
Formule 1 dostane pořádný velkofilm?Friday, 05 July 2024
Vložil: aDDmin
Kategorie: Film
Spuštěno: 1035x
Komentářů: 0
Satifactory se konečně dočká verze 1.0!
Satifactory se konečně dočká verze 1.0!Thursday, 04 July 2024
Vložil: aDDmin
Kategorie: Počítačové hry
Spuštěno: 1315x
Komentářů: 2
Star Trek Prodigy – překvapivě skvělý počin v druhé sezóně!
Star Trek Prodigy – překvapivě skvělý počin v druhé sezóně!Wednesday, 03 July 2024
Vložil: aDDmin
Kategorie: Film
Spuštěno: 1570x
Komentářů: 1