RAID rendszerek. hibatűrés (az egyes diszkek meghibásodásával szembeni tolerancia)



Hasonló dokumentumok
I. Mérés SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM GYŐR TÁVKÖZLÉSI TANSZÉK

12. tétel. Lemezkezelés

12. Másodlagos tár szerkezet

Mágneses háttértárak

Számítógép felépítése

Hálózatba kapcsolt adatbázisok. Erős Levente, TMIT 2011.

Virtualizációs Technológiák SAN/NAS/DAS RAID szintek Storage virtualizáció Kovács Ákos

Máté: Számítógép architektúrák

Nyíregyházi Egyetem Matematika és Informatika Intézete. Input/Output

Operációs Rendszerek MSc

A számítógép egységei

6. óra Mi van a számítógépházban? A számítógép: elektronikus berendezés. Tárolja az adatokat, feldolgozza és az adatok ki és bevitelére is képes.

Alapismeretek. Tanmenet

S.M.A.R.T. Forrás:

2. Számítógépek működési elve. Bevezetés az informatikába. Vezérlés elve. Külső programvezérlés... Memória. Belső programvezérlés

Számítógépek felépítése

Linux adatkezelési képességei avagy RAID, LVM és állományrendszerek

Lemezkezelés, RAID, partícionálás, formázás, defragmentálás.

Ismerkedjünk tovább a számítógéppel. Alaplap és a processzeor

A számítógépek felépítése. A számítógép felépítése

Utolsó módosítás:

Informatika érettségi vizsga

elektronikus adattárolást memóriacím

Adatszerkezetek Tömb, sor, verem. Dr. Iványi Péter

RAID. Felhasználói útmutató

Hálózatok. Alapismeretek. A hálózatok célja, építőelemei, alapfogalmak

Ajánlott adatbázis-szerver konfiguráció a Novitax szoftverekhez

Alapismeretek. Tanmenet

Léteznek nagyon jó integrált szoftver termékek a feladatra. Ezek többnyire drágák, és az üzemeltetésük sem túl egyszerű.

Lemezkezelés, állományrendszerek

11. Haladó ismeretek: személyi számítógépek

Operációs Rendszerek II. Első verzió: 2009/2010. I. szemeszter Ez a verzió: 2009/2010. II. szemeszter

IT - Alapismeretek. Feladatgyűjtemény

OPERÁCIÓS RENDSZEREK. Elmélet

Számítógép-rendszerek fontos jellemzői (Hardver és Szoftver):

TANMENET 2018/2019. tanév

INFORMATIKAI BIZTONSÁG ALAPJAI

IT - Alapismeretek. Megoldások

Fábián Zoltán Hálózatok elmélet

Csoportos üzenetszórás optimalizálása klaszter rendszerekben

Alapismeretek. Tanmenet

R5 kutatási feladatok és várható eredmények. RFID future R Király Roland - Eger, EKF TTK MatInf

R320 Szerver. Műszaki adatok

Bevitel-Kivitel. Bevitel-Kivitel és Perifériák. Algoritmusok és Alkalmazásaik Tanszék Budapest december 16.

Biztonság alapvető fogalmak

A PC története. Informatika alapjai-9 Személyi számítógép (PC) 1/12. (Personal computer - From Wikipedia, the free encyclopedia)

Adataink biztonságos tárolása és mentése

A processzor hajtja végre a műveleteket. összeadás, szorzás, logikai műveletek (és, vagy, nem)

Bevezető. A RAID értelmezése

TestLine - zsoltix83tesztje-01 Minta feladatsor

Fájlrendszerek. A Windows operációs rendszerek fájlrendszere

TestLine - zsoltix83tesztje-01 Minta feladatsor

Külső kártyaeszközök Felhasználói útmutató

5-6. ea Created by mrjrm & Pogácsa, frissítette: Félix

2. előadás. Radio Frequency IDentification (RFID)

Blokkos eszközök. RAM lemezek

Lajber Zoltán. Bevezetés. Informatikai Hivatal. Tervezési szempontok: teljesítmény, karbantarthatóság, biztonság.

Grayteq. Grayteq DLP Teljesítmény Benchmark. Grayteq DLP Benchmark. Sealar Corporate Proprietary Commercial-in-confidence

Redundáns rendszert akarunk Gyors rendszert akarunk Nagy kapacitást akarunk több diszket összekapcsolni

Óravázlat. az ECDL oktatócsomaghoz. 5. modul. Adatbáziskezelés. Krea Kft Budapest, Szőlő u 21. Tel/fax: / krea@krea.

A hazai alállomási irányítástechnika kezdete. Szakmai félnap a debreceni alállomási irányítástechnika üzembehelyezésének 20. évfordulója alkalmából

A szolgáltatásbiztonság alapfogalmai

Adattároló rendszerek fogalmai. Merevlemez. Adattároló egységek. Diszk = szalag = Merevlemezek paraméterei ADAT MEMÓRIA DISZK RANDOM IO

Operációs rendszerek MINB240. Bevitel-Kivitel. 6. előadás Input és Output. Perifériák csoportosításá, használat szerint

Utolsó módosítás:

Hardver összetevők ellenőrzése Linux alatt. Hardverguruk előnyben...

A számítógép-hálózat egy olyan speciális rendszer, amely a számítógépek egymás közötti kommunikációját biztosítja.

1. Generáció( ):

1. Fejezet: Számítógép rendszerek

Adatbázis-kezelő rendszerek. dr. Siki Zoltán

17. A 2-3 fák és B-fák. 2-3 fák

Intelligens Autonom Kamera Modul (IAKM)

Alapprobléma RAID. Alapfogalmak. RAID - redundancia. RAID gyorsabb adatelérés

Hálózati alapismeretek

Dell Inspiron 560s: Részletes muszaki adatok

Adatbázis rendszerek Gy: Az adattárolás fejlődése

Párhuzamos programozási platformok

Lajber Zoltán. Bevezetés

Bevitel-Kivitel. Eddig a számítógép agyáról volt szó. Szükség van eszközökre. Processzusok, memória, stb

A MEREVLEMEZ HDD ALAPFOGALMAK

ADATBÁZISKEZELÉS ADATBÁZIS

Vezetéknélküli technológia

Bepillantás a gépházba

MS Windows XP Professional SP2 telepítés virtuális gépre.

Párhuzamos programozási platformok

Számítógépes alapismeretek 1.

3Sz-s Kft. Tisztelt Felhasználó!

1. MODUL - ÁLTALÁNOS FOGALMAK

Processzor (CPU - Central Processing Unit)

Adat és információvédelem Informatikai biztonság. Dr. Beinschróth József CISA

BEÁGYAZOTT RENDSZEREK TERVEZÉSE Részletes Hardver- és Szoftvertervezés

BMD Rendszerkövetelmények

Operációs rendszerek. Elvárások az NTFS-sel szemben

Számítógép összeszerelése

Non-stop hozzáférés az üzleti információkhoz bárhol, bármikor és bármilyen eszközzel

Új módszerek és eszközök infokommunikációs hálózatok forgalmának vizsgálatához

Külső kártyaeszközök. Felhasználói kézikönyv

Külső memóriakártyák. Felhasználói útmutató

Adatbázis rendszerek. dr. Siki Zoltán

Számítógépek felépítése perifériák

Átírás:

Bodó Zalán 54. csoport, informatika szak RAID rendszerek A RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) egy merevlemez (diszk) kezelési módszer, mely több összekapcsolt diszkből egy logikai diszket teremt. A technológiát a Kaliforniai Berkeley Egyetem munkatársai, Gibson, Katz, Patterson fejlesztették ki. 987-ben publikálták, majd 989-ben megépítették a RAID-I (Raid the First) rendszert. A technológia kifejlesztésekor több célkitűzésük volt: a diszkek egyesítése => egy logikai diszk teljesítmény növelése (elérési sebesség növelése): I/O műveletek gyorsítása hibatűrés (az egyes diszkek meghibásodásával szembeni tolerancia) RAID-I 989 ben a Berkeley Egytemen építették meg. A konfiguráció egy Sun4/280 processzorral (32 bites RISC processzor) felszerelt számítógép volt, Wren IV. SCSI (Small Computer System Interface) merevlemezekkel és Interphase Jaguar Host Bus Adaptor-ral. A Wren IV. merevlemezek a következő tulajdonságokkal rendelkeztek: 5¼ hüvelyk átmérő, 344 Mbyte, 3600 RPM, adatátviteli sebesség.3 Mb/sec. A RAID rendszert Sprite Network operációs rendszer alatt építették meg, amit szintén a Berkeley fejlesztett ki. A következő okok miatt használtak SCSI merevlemezeket: kisméretűek nagyon olcsók gyorsak intelligens protokoll az Imprimis 32 darab Wren IV. diszket adományozott a Berkeley-nek erre a célra A RAID rendszereknek 5-féle alapverziója létezik, RAID-tól RAID5-ig. A RAID0 vagy lineáris RAID a technológia alapelvét valósítja meg. Ezeknek kombinációját is használják, például a RAID0 vagy RAID+0 a RAID0 és RAID technológiák ötvözése. A RAID nagy adatvédelmet, gyors elérést biztosít szétszórva az adatokat több merevlemezen, illetve hibajavító kódokat alkalmazva. Ha egy meghajtó meghibásodik, a rajta levő adatok rekonstruálhatók a tömbben levő működő meghajtók segítségével. A RAID a diszk-alrendszer teljesítményét javítja, növeli azzal, hogy az olvasás megosztott, több diszkről párhuzamosan olvasható le egy adatblokk. A kisszámítógépekre lett kifejlesztve. A különböző szintek (levels) más és más feladatokra optimizáltak; egy rendszerben alkalmazandó RAID technológia kiválasztása a rendszer feladatától, feladatkörétől függ. A nagyobb számmal jelzett szint nem feltétlenül jelent jobbat. Például egy kliens-szerver alapú adatbázis-alkalmazást futtató szerver több kicsi I/O műveletet, míg egy képadatbázist tartalmazó szerver kevesebb nagyméretű I/O műveletet igényel.

A RAB (RAID Advisory Board) a RAID felszerelések gyártóinak konzorciuma, mely felelős a RAID-szabványok fejlesztéséért és terjesztéséért. Működés: a kérés továbbítva van a fizikai meghajtóhoz, ami a szükséges adatokat tartalmazza, és a kérések várakozási sora annyi részre lesz felvágva, ahány meghajtó található a tömbben (minden meghajtó várakozási sora a hozzá intézett kéréseket tartalmazza, azaz azokat a kéréseket, melyek rajta levő adatokra vonatkoznak). Mivel ezek párhuzamosan kerülnek feldolgozásra, csökkentik az átlagos végrehajtási időt. A mezők (fields, blocks) az adatok tagoltságát határozzák meg; bittől akár több megabyte-nyi méretűek is lehetnek. (A mezőt angolul még chunk-nak is szokták nevezni, a méretét pedig chunk-size-nak.) A sávok (stripes) nem azonosak a merevlemezen lévő track-kel; az összekapcsolt diszkek folytonos mezősorozata; annyi db. mezőből áll egy sáv, ahány diszk van összekapcsolva. A RAID technológia alapelve az adatok mezőkre, illetve sávokra bontása. Ennek eredményeképpen lehetővé válik az adatok párhuzamos feldolgozása. Adatbázisok esetén úgy kell a mezők méretét megválasztani, hogy egy rekord beleférjen egy mezőbe, hogy különböző diszkeken levő rekordok olvasása párhuzamosan is történhessen. A tesztek kimutatták, hogy függetlenül a RAID rendszer feladatkörétől, 8Knál kisebb mezőméret esetén a rendszer teljesítménye romolhat. Az általában használt legkisebb mezőméretek a következők: 8K, 6K, 32K. A különböző megvalósítások, technológiák jellemzőit vázlatolva ismertetem. RAID0 vagy lineáris RAID nincs redundancia => nincs hibatűrés; egyetlen meghajtó meghibásodása működésképtelenné teszi a rendszert teljesítmény: a legjobb az összes közül, mert a redundancia lassítja a műveleteket (az írást) a tárkihasználás itt a leggazdaságosabb; ez is a redundancia hiánya miatt van megvalósításához elegendő két diszk 2

RAID az adatok tükrözése, duplázása (disk mirroring, duplexing); az információ mindig két meghajtóra kerül fel párhuzamosan (a felhasználó a két meghajtót egynek látja) nem használja a sávokra bontást az I/O művelet a két diszken (eredeti + tükör) párhuzamosan történik több felhasználót ki tud szolgálni páhuzamosan, akik ugyanazon diszkről kérnek le adatokat kétféle megvalósítás: a kérések felváltva az eredeti, illetve a tükrözött diszkhez vannak intézve az hajtja végre, amelyik diszk fej-pozicionálásához kevesebb időre van szükség. Egy olyan megvalósítás is lézezik mely két részre osztja a cilindereket és a diszk azokat a kéréseket hajtja végre, ahol az adatok a neki kiosztott cilindereken helyezkednek el. hibatűrés: bármely meghajtó meghibásodása esetén a rendszer tovább működik hátrány: kétszeres tárolókapacitás-felhasználás megvalósításához elegendő két diszk önmagában nem tartalmazza a sávokra bontást (striping); a RAID0-val kombinálva a RAID0-t kapjuk: RAID2 több megvaósítása van; a sávokra osztás mellett a hibajavító kód (ECC Error Correcting Code) bevezetése diszkhiba estén képes annak felderítésére, illetve kijavítására a hibajavító kódokat külön diszken (diszkeken) tárolja, ezeket ellenőrző diszkeknek nevezzük mivel a SCSI meghajtókban már minden egyes szektorban az adott szektorhoz tartozó ECC is eltárolásra kerül, ezért a RAID2-t már nem használják 3

sok diszket igényel (a megvalósítástól függ, vagyis attól, hogy milyen hibajavító kódot alkalmaznak, illetve a mező méretétől) RAID3 egy diszknyi ellenőrző kódot tartalmaz egy sáv ellenőrző kódja az őt alkotó mezők adatainak bináris XOR műveletének eredménye a fenti ábrán A = XOR 2 XOR 3; ugyanígy számítható ki B és C értéke is Megjegyzés: Az A XOR B kifejezés egyenértékű az (A B) ( A B) ( A B) (A B) kifejezéssel. Ezzel bizonyítható, hogy (A XOR B) XOR B = A, ami ennek a módszernek az alapelve. Régebben a titkosításnál használták. Előnye az, hogy a kódolás folyamata azonos a dekódolás folyamatával. ha egy meghajtó meghibásodik, akkor mezőinek információi kiszámíthatók az ellenőrző diszk és a többi diszk mezőinek XOR művelete révén példa: az.diszk meghibásodása esetén az. Mező értékét a következő képpen kapjuk meg: = A XOR 2 XOR 3 képes egy mezőben levő hiba detektálására, kijavítására a mező mérete általában kicsi (pl. byte); olvasáskor ellenőrzés, íráskor az ellenőrző információ megváltoztatása a kis mezőméret miatt igénybe veszi az összes diszket I/O művelet esetén min. 3 diszk szükséges megvalósításához RAID4 ugyanaz mint a RAID3, csak a mezők mérete nagy az adatok egyedi diszkekről is olvashatóak => lehetséges több művelet (olvasás) párhuzamos elvégzése több felhasználó esetén min. 3 diszk szükséges megvalósításához RAID5 a RAID4 és RAID3-nál felmerült egy probléma: csak egy diszken van tárolva az ellenőrző információ. Ha több egyidejű írás történik különböző diszkeken, minden íráskor felül kell írni az ellenőrző információt, és ezt egyidejűleg nem lehet, a fejnek mozognia kell (mármint a merevlemezének). Továbbá a legkihasználtabb, legleterheltebb az ellenőrző diszk 4

ennek elkerülésére az ellenőrző mezőket egyenletes eloszlással megosztották a diszkek között a következő módon: kisméretű sávok esetén hasonló a működése a RAID3-hoz nagyméretű sávok esetén működése a RAID4-hez hasonló legalább 3 diszk szükséges megvalósításához A RAID rendszereknek kétféle implementálása létezik: a szoftver és a hardver alapú. Természetesen a hardveres RAID jobb teljesítményt nyújt, nem terheli annyira a CPU-t, gyorsabb. Az igazi biztonságot a hardveres RAID nyújtja. Viszont az árbeli különbség nagyon nagy, a hardveres megoldások nagyon drágák. Halmozott tömbök (Stacked Arrays) RAS megfontolások A RAS (Reliability, Availability, Serviceability = Megbízhatóság, Elérhetőség, Karbantarthatóság) egy követelményrendszer, melyet minden korszerű rendszernek be kellene tartania.. Megbízhatóság Azt jelenti, hogy milyen gyorsan kell számítani az egyes egységek meghibásodására. Jellemzője az MTBF (Mean Time Between Failure), vagyis a meghibásodások közötti átlagos idő. A gyártók mindig feltüntetik termékeiken e jellemzőjüket. Például a merevlemezeknek jósolt idő 300000 és 800000 óra között van. Egy rendszer meghibásodásai közötti átlagos idejének kiszámítását az összetevők 5

átlagos idejének az alábbi képletbe való behelyettesítésével számolhatjuk ki. Ez persze csak egy elméleti érték, csak megközelítőleg tükrözi a valóságot. MTBF = N + +... + N 2 N x ahol N i, i=,2,,x az összetevők MTBF-je. Egy szerver MTBF-jének a kiszámítását a fenti képlet segítségével tehetjük meg, figyelembe véve a CPU, az alaplap és a merevlemezek MTBF-jét. A RAID lemezek esetében egy szerver élettartama nagyon kicsi lesz, ami logikus, mert minél több összetevőből áll egy konfiguráció, annál nagyobb a meghibásodás valószínűsége. 2. Elérhetőség Elérhetőségen az adatokhoz való hozzáférést értjük. Két összetevője van: az adatok épsége és a hibatűrés. A szoftveres RAID általában csak a SCSI busz védelmére hagyatkozik (ami csak bites hibák észrevételére képes és nem képes kijavítani hibát). A hardveres RAID esetében a hiba kiküszöbölése jobban megoldott, pl. az Adaptec RAID rendszerek képesek 4 bites hibák detektálására és bites hibák kijavítására. A szoftveres RAID implementációkhoz érdemes úgynevezett ECC memóriát venni, ami a védelmet hatékonyabbá teszi, viszont nagyon drága. A hardveres RAID általában megengedi a működés közbeni lemezcserét (Hot Swap). 3. Karbantarthatóság A karbantarthatóság a következő fogalmakat foglalja magába: meghibásodás megelőzése hiba fefedezése hiba kijavítása Létezik két szabvány, a SMART (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) és az SAF-TE (SCSI Accessed Fault-Tolerant Enclosure). Ezek az utóbbi években váltak jelentőssé, és minden komoly rendszernek tartalmaznia kellene őket. Az ezeket támogató rendszerek figyelik a merevlemezeket és jeleznek ha nem megszokott dolgokat észlelnek. Az operációs rendszerbe beépített. 6