RAID-массивы пришли в настольные компьютеры из серверных систем и мощных рабочих станций, в которых высокая производительность и повышенная надежность дисковой подсистемы (надежность хранения данных) ценились особенно высоко. В последние годы технология RAID начинает использоваться и в обычных настольных компьютерах, что в значительной степени обусловлено решениями корпорации Intel, которая стала встраивать RAID-контроллеры в наборы микросхем системной логики, особенностью которых стала возможность построения массивов RAID 0 и RAID 1 с использованием всего двух жестких дисков (HDD). Если HDD больше, становятся доступны возможности построения RAID 5, RAID 0+1, RAID 10.

Рассмотрим вкратце, что собой представляют RAID массивы.

В декабре 1987 г. в статье "О массивах недорогих дисков с избыточной информацией" ("A case for redundant arrays of inexpensive disks (RAID)") Дэвида Паттерсона (David Patterson), Рэнди Катца (Randy Katz) и Гарта Гибсона (Garth Gibson) из Калифорнийского университета Беркли были изложены ставшие уже классическими основы технологии RAID-массивов дисковых накопителей. С аббревиатурой RAID в свое время случился казус. Дело в том, что недорогими дисками в то время назывались все диски, которые использовались в ПК, в противовес дорогим дискам для Mainframe. Но для использования в массивах RAID пришлось использовать достаточно дорогостоящую аппаратуру, не входившую в состав, ни одного персонального компьютера. Поэтому RAID начали расшифровывать, как redundant array of independent disks - избыточный массив независимых дисков, как ныне, и определено RAID Advisory Board.

В зависимости от особенностей организации массива выделяются несколько уровней. Мы же рассмотрим лишь те, что могут быть реализованы с использованием Intel® Matrix Storage, причем некоторые решения могут быть реализованы лишь с использованием последнего поколения чипсетов Intel.

RAID 0 (Data Stripping), предназначен для ускорения доступа к дисковой подсистеме. В этом режиме данные разбиваются на блоки одинакового объема, которые параллельно пишутся/читаются на разные диски одновременно, в результате чего обеспечивается существенное ускорение как записи, так и чтения. Чем больше дисков в массиве уровня RAID 0, тем быстрее работает дисковая подсистема. Основной недостаток - отсутствие дублирования данных и, следовательно, невысокая отказоустойчивость: при отказе даже одного диска в массиве, повреждается или полностью утрачивается информация на всем массиве.

RAID 1, mirroring - "зекралирование". В данном случае одинаковые данные параллельно записываются на пару дисков, то есть каждые два диска полностью дублируют 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: емкость пары дисков становится равной емкости одного винчестера, а скорость работы дисковой подсистемы 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, в котором 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.

RAID- 5, Block Striping with Stripped Parity - отказоустойчивый 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.


Intel® Matrix Storage поддерживают следующие наборы микросхем Intel®:

Набор микросхем Intel® G965 Express
Набор микросхем Intel® P965 Express
Набор микросхем Intel® Q963 Express
Набор микросхем Intel® Q965 Express
Набор микросхем Intel® 5000P
Набор микросхем Intel® 5000V
Набор микросхем Intel® 5000X
Набор микросхем Intel® 975X Express
Набор микросхем Intel® 955X Express
Семейство наборов микросхем Intel® 945 Express
Семейство наборов микросхем Intel® 945 Express для мобильных ПК
Набор микросхем Intel® E7230
Семейство наборов микросхем Intel® 925X Express
Семейство наборов микросхем Intel® 915 Express
Семейство наборов микросхем Intel® 915 Express для мобильных ПК
Набор микросхем Intel® 910GL Express
Набор микросхем Intel® 910GML Express для мобильных ПК
Набор микросхем должен содержать один из следующих контроллеров:

Контроллер-концентратор ввода/вывода Intel® 82801HR/HH/HO (ICH8R) - RAID и AHCI
Контроллер-концентратор ввода/вывода Intel® 631xESB/632xESB - RAID и AHCI
Контроллер-концентратор ввода/вывода Intel® 82801GHM (ICH7MDH) - только RAID
Блок контроллеров ввода/вывода Intel® 82801GBM (ICH7M) - только версия AHCI
Блок контроллеров ввода/вывода Intel® 82801GR (ICH7R) - RAID и AHCI
Блок контроллеров ввода/вывода Intel® 82801GH (ICH7DH) - RAID и AHCI
Блок контроллеров ввода/вывода Intel® 82801FR (ICH6-R) - RAID и AHCI
Контроллер-концентратор ввода/вывода Intel® 82801FBM (ICH6M) - только AHCI

Можно предположить, что домашнего пользователя, прежде всего, интересует производительность и, следовательно, RAID 0 из двух дисков. Но, с другой стороны, не все домашние системы выполняют функцию бытовых медиаплееров и заменителей игровых консолей. На ПК часто хранится ценная информация, потеря которой может оказаться весьма критичной. RAID 1 вроде спасает ситуацию, но производительность компьютера, при этом, существенно падает. Можно было бы организовать RAID 10, но для его построения требуются 4 HDD. К тому же, далеко не каждый интегрированный контроллер позволяет организовывать подобную конфигурацию дисковой подсистемы, а разместить 4 диска в некоторых корпусах оказывается проблематичным. Да и среднестатистический пользователь просто не станет приобретать такую систему.
С появлением Intel® Matrix Storage задача существенно упростилась.
Суть ее в следующем - при наличии в системе двух жестких дисков с SATA-интерфейсом и материнской платы с южным мостом (см. выше) возможно разделение дискового пространства на две части (объем выбирается пользователем). Причем одна из них будет функционировать как RAID0 (к примеру), а вторая - как RAID1. Т.е. 1-й массив будет обеспечивать высокую производительность, 2-й надежность хранения данных. Процедуру установки и испытания подобной системы мы рассмотрим, используя M/B GigaByte GA-965P-DS4 (Intel P965 + ICH8R).

Вся конфигурация системы выглядит следующим образом:

M/B GigaByte GA-965P-DS4
CPU Intel Core 2 Duo E6300 1.86 ГГц/ 2Мб/ 1066МГц BOX
Kingmax DDR-II DIMM 512Mb <PC-6400> (2 шт.)
DVD RAM&DVD+R/RW & CDRW LITE-ON
FDD 3.5 HD NEC

HDD участвовавшие в испытаниях

HDD 320 Gb SATA-II 300 Seagate Barracuda 7200.10 <3320620AS> 7200rpm 16Mb
HDD 160 Gb SATA-II 300 Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS> 7200rpm 8Mb (2шт.)
HDD 160 Gb SATA150 Samsung <SP1614C> 7200rpm 8Mb (2005 года)
HDD 160 Gb Seagate Barracuda 7200.7 ST3160023AS 7200rpm 8Mb (2005 года)

ОС Windows XP SP2
Тесты - SiSoftware Sandra 2007 и HDTach-3-0-4-0.

В порядке эксперимента мы сравнили быстродействие полученных "гибридных" массивов, построенных на различных HDD. В первом случае мы использовали два новых и одинаковых жестких диска 160 Gb SATA-II 300 Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS> 7200rpm 8Mb; во втором - два диска равной емкости, но от разных производителей и проработавших достаточно длительное время. Кроме этого мы сравнили полученные результаты с производительностью HDD 320 Gb SATA-II 300 Seagate Barracuda 7200.10 <3320620AS> 7200rpm 16Mb.

Процедура создания RAID массивов.

1. Для включения поддержки RAID, зайдя в BIOS, раздел

 

активировали SATA RAID / AHCI Mode - RAID - Set the onboard SATA controller to RAID mode.

2. Перезагрузившись и получив приглашение (нажать Ctrl+I) настроить RAID массивы, мы благополучно попали в меню настройки.

На рисунке представлены 2 созданных массива RAID0 и RAID1 построенных на двух разных HDD. Seagate Barracuda 7200.10 <3320620AS> в массивы не входит. Сначала создается массив RAID0, затем RAID1. Выйдя и сохранив настройки можно приступать к установке системы.

Подробно с процедурой установки можно ознакомиться здесь Программа Intel Matrix Storage , ну а мы предлагаем ознакомиться вам с полученными результатами.

SiSoftware Sandra 2007



 Абсолютным значениям, полученным в SiSoftware Sandra 2007 можно доверять или нет, но одно очевидно, прирост производительности в режиме RAID0 очевиден, а вот результаты RAID1 в первом случае (два одинаковых диска Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS> 7200rpm 8Mb) вызывает некоторые сомнения.

Посмотрим, что покажет HDTach

1. RAID0 на базе Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS>

 2. RAID1 на базе Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS>

3. Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS>

Как ни странно, но результат в некоторой степени сопоставим с результатами в SiSoftware Sandra 2007, в том смысле, что производительность RAID1 на базе Seagate Barracuda 7200.10 <3160815AS> мало отличается от производительности одиночного диска.

Пора подводить итоги.

Технология Intel® Matrix Storage позволяет с минимальными затратами обеспечить весьма высокую степень сохранности важных данных и одновременно существенно повысить производительность дисковой подсистемы. Особенно выгодна эта технология для домашних пользователей, поскольку сложно представить более выгодную 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 - не размещать на этом массиве важные данные. Если вы обратили внимание, Intel® Matrix Storage вполне адекватно отнеслась к HDD от разных изготовителей, в следующий раз мы рассмотрим эту особенность более подробно.
Мы собираемся продолжить эту тему, рассмотрев различные варианты построения дисковой подсистемы, методы управления дисками и восстановления данных...