CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии - Владо Дамьяновски

Имеется два важных соображения при выборе жестких дисков для RAID-массива: размер диска и скорость вращения. Современные контроллеры работают в основном с жесткими дисками UltraATA/100 или даже UltraATA/133, поэтому они будут достаточно быстры. Высокая скорость вращения дисков позволяет достичь высокой скорости передачи данных и снизить время доступа, но это всегда сопровождается повышением температуры, а также уровня вибрации и шума. В принципе для RAID-массива подойдут любые жесткие диски.

Рис. 9.65. Стандарт параллельной передачи данных ATA (EIDE)

Рис. 9.66. RAID-массив с избыточным резервированием, использующий жесткие диски АТА, с возможностью горячей замены

Сейчас для построения RAID-массивов используются 6 типов архитектуры, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки в функциональности и производительности. Кроме 6 типов архитектуры RAID с избыточностью (то есть повышенной надежностью), сейчас очень часто архитектуру массива дисков без функции избыточности называют RAID-0. Далее мы рассмотрим все 7 типов архитектуры RAID.

— RAID-0 (striping, массив с чередованием)

Это самая быстрая и эффективная архитектура массива, но она не предлагает отказоустойчивости, то есть функция избыточности не реализована. Таким образом, с технической точки зрения RAID-0 не соответствует принципам RAID, поэтому RAID-0 не дает никаких преимуществ в надежности хранения данных. В рамках данной архитектуры все данные равномерно распределяются между всеми дисками массива, которые называются набором томов с чередованием (stripe set). Основное преимущество RAID-0 заключается в скорости, так как скорость передачи данных увеличивается пропорционально количеству жестких дисков массива. Впрочем, если хотя бы один диск выйдет из строя, то данные всего массива будут утеряны.

— RAID-1 (mirroring, зеркалирование)

RAID-1 — это полная противоположность архитектуре RAID-0. Основная задача здесь не повышение скорости, а обеспечение надежности хранения данных. При записи или считывании данных все диски массива используются одновременно. Таким образом, данные записываются одновременно на два и более диска, что эквивалентно созданию идеальной резервной копии, поскольку информация резервной копии не будет устаревать. RAID-1 будет лучшим выбором при создании максимально отказоустойчивой системы.

— RAID-2 (striping, массив с чередованием и коррекцией ошибок)

Принципы архитектуры RAID-2 те же самые, что и у RAID-0: данные распределяются по всем дискам массива, но не на уровне блоков, а на уровне битов, что необходимо для того, чтобы при обмене данными использовать код коррекции ошибок (ЕСС). Для этого потребуются дополнительные жесткие диски. Для обеспечения полной надежности хранения данных необходимо отводить 10 дисков для данных и 4 диска ЕСС для коррекции ошибок. Следующий уровень уже потребует 7 дисков для коррекции ошибок при 32 дисках для хранения данных. Это объясняет, почему RAID-2 никогда не пользовался особой популярностью.

— RAID-3 (data striping + dedicated parity, массив с чередованием и четностью)

В архитектуре RAID-3 применяется более разумная коррекция ошибок. Данные байт за байтом распределяются по жестким дискам массива, а отдельный жесткий диск используется для хранения избыточных данных четности. Большинство контрольных дисков, используемых в архитектуре RAID-2 используются для определения положения сбойного элемента, так как многие RAID-контроллеры могут самостоятельно определить, где произошел сбой, то количество избыточных дисков можно сократить. В RAID-3 используется только один избыточный диск, это становится как достоинством, так и недостатком данной архитектуры, поскольку при каждом обращении к массиву необходимо обращаться и к этому избыточному диску. Таким образом, преимущество в скорости от распределения данных по нескольким жестким дискам частично нивелируется. Для массива RAID-3 потребуется не менее трех дисков и достаточно сложный контроллер. Все вышесказанное объясняет, почему RAID-3 так же, как и подобные ему RAID-4 и RAID-5, никогда не пользовался массовой популярностью. RAID-3 часто используется в тех случаях, когда требуется считывать и записывать очень большие последовательности данных в однопользовательской среде.

RAID-3 не позволяет одновременно выполнять множественные операции ввода и вывода.

— RAID-4 (data striping + dedicated parity, массив с чередованием и четностью)

RAID-4 очень похож по своим принципам на RAID-3, но распределение данных по дискам происходит на уровне блоков, а не байтов. Теоретически это должно было значительно повысить производительность, но на практике этого не происходит, так как избыточный диск по-прежнему остается слабым звеном. Таким образом, RAID-4 не дает особых преимуществ и не позволяет одновременно выполнять несколько операций записи.

— RAID-5 (distributed data + distributed parity, массив с чередованием дисков и чередованием четности)

RAID-5 обычно считается лучшим компромиссом между производительностью и надежностью хранения данных. Не только данные, но и контрольная информация распределяется по всем дискам. В результате RAID-5 совсем немногим уступает RAID-3 по производительности.

Впрочем, уровень отказоустойчивости не слишком высок, так как без потери данных только 1 диск массива может выйти из строя. Требуется не менее 3 дисков для организации такого массива.

RAID-5 лучше всего подходит для многозадачной и многопользовательской среды, так как скорость записи в таком массиве достаточно высока.

— RAID-6 (distributed data + distributed parity, массив с чередованием дисков и чередованием четности)

RAID-6 очень похож на RAID-5 во всем, кроме того, что хранится двойной объем контрольной информации, необходимой для восстановления массива в случае сбоев диска. Хотя такой подход несколько снижает производительность, он позволяет без потери данных пережить сбой даже двух жестких дисков. Но за все нужно платить. Результатом такого подхода стало то, что RAID-6 требует не менее 5 дисков для организации массива, а скорость записи еще больше снизилась из-за удвоения избыточной информации.

RAID-массивы в видеонаблюдении приобретают все большую популярность, так как они позволяют увеличить время записи и повысить надежность хранения информации.

Чаще всего используется RAID-5, хотя некоторые производители предлагают и RAID-1 с зеркалированием.

Самый новый интерфейс обмена данными между системной платой и жестким диском получил название Serial ATA(SATA).

Этот стандарт последовательной передачи данных является дальнейшим развитием привычного стандарта АТА, предусматривающего параллельную передачу данных, и имеет три основных преимущества по сравнению со своим предшественником: скорость, удобство подключений и возможность горячей замены.

Первая версия Serial ATA имела скорость передачи данных 150 Мбайт/с, но в этот стандарт изначально заложена возможность ее увеличения. Так ожидается, что вторая версия позволит увеличить скорость передачи данных до 300 Мбайт/с, а 600 Мбайт/с мы получим уже к 2007 году. Впрочем, скорость передачи данных 150 Мбайт/с всего лишь на 17 Мбайт/с выше, чем у самого быстрого интерфейса АТА/133 с параллельной передачей данных. Самая большая проблема параллельной передачи данных заключается в том, что при увеличении скорости передачи очень трудно поддерживать синхронизацию нескольких параллельных линий. Новый последовательный интерфейс использует самые новые стандарты передачи сигналов. Впрочем, необходимость в столь высокоскоростных интерфейсах до сих пор является предметом дискуссии, так как самым слабым звеном по-прежнему остается жесткий диск с его низкой скоростью внутренней передачи данных, что связано с механической составляющей жесткого диска.

На практике, самым большим преимуществом оказалась замена неудобных IDE-кабелей на более гибкие кабели, которые имеют только 7 проводников и разъемы шириной 8 миллиметров с каждой стороны. Максимальная длина кабеля может составлять 1 метр, что в сравнении с короткими IDE-кабелями (45 сантиметров в длину) с 40 или 80 проводниками будет большим подарком для инсталляторов. Кроме того, улучшается вентиляция системного блока, что нельзя недооценивать.

Рис. 9.67. Разъемы жесткого диска Serial АТА

Рис. 9.68. Кабели Serial АТА

Концепция использования на одном шлейфе нескольких устройств (master-slave) тоже осталась в прошлом, что не может не радовать, так как теперь можно забыть о многочисленных комбинациях перемычек на жестком диске. Теперь на одном кабеле может находиться только одно устройство. Все разъемы должны быть выполнены таким образом, чтобы их нельзя было подключить неправильно, а эта проблема существовала при подключении жестких дисков АТА.