Для обычных пользователей потеря данных на винчестере, конечно же, неприятность. Но если жесткий диск стоит на сервере, то потеря данных может оказать серьезное влияние на работу сервера и, как следствие, работу его клиентов, что может обернуться большими убытками для фирмы. В случае хранения очень ценных и невосполнимых данных без специальных технических решений просто не обойтись. Сегодня существует несколько способов повышения надежности данных. Они основаны на методах дублирования (duplexing), отражения (mirroring), или в общем случае на применении избыточных массивов недорогих дисков (RAID). В методе отражения к одному контроллеру подключаются, как минимум, два жестких диска, один основной и один "зеркальный", а специальное программное обеспечение позволяет записывать информацию на два диска одновременно. При считывании информации контроллер берет попеременно части файла с одного и второго диска и объединяет их при пересылке в память компьютера. В случае ошибки на одном накопителе информация считывается с другого, но если произошла ошибка самого контроллера, то вся подсистема становится недееспособной. От этого недостатка свободен метод дублирования, имеющий, кстати, более высокую стоимость - на каждый диск применяется отдельный контроллер

В 1987 году американские исследователи Паттерсон, Гибсон и Катц из Калифорнийского университета в Беркли в статье "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)" описали несколько типов дисковых массивов, названных сокращенно RAID. Основная идея RAID (inexpensive - недорогой) состояла в том, что несколько больших, недорогих дисков объединяются в одну систему. По производительности такая система не уступает одному большому диску, используемому с компьютерами типа мэйнфрейм. Причем, увеличение количества дисков в массиве приводит к увеличению производительности при чтении информации. Вскоре после выхода статьи пришла другая расшифровка аббревиатуры RAID - Redundant Arrays of Independent Disks. Дело в том, что из-за низкой надежности недорогих дисков, первоначально пришлось использовать довольно дорогие дисковые устройства. Сегодня используются несколько классов устройств, разумеется, разные классы применяют для решения различных задач.

RAID 0 (Non-Redundant Striped Array) - при использования этих систем достигается наибольшая максимальная производительность. Но при выходе из строя одного из физических дисков, входящих в массив, происходит крах всей системы. Данный класс использует striping-технику ("расщепление" информации на уровне секторов) без хранения информации о контрольных суммах.

RAID 1 (Mirrored Arrays) - при организации системы используется метод отражения и дуплексирования. Стоимость и избыточность подсистем этого класса наиболее велика.

RAID 2 (Parallel Array with ECC) - для хранения данных и кода для обнаружения и исправления ошибок (ECC) используется отдельные диски. Системы имеют очень большую избыточность и, как следствие, высокую цену. Применяются такие системы крайне редко.

RAID 3 (Parallel Array with Parity) - для хранения контрольных сумм используется только один диск, на который записывается сумма данных по модулю 2 (логическая операция "исключающая ИЛИ"). Подсистемы этого класса обеспечивают максимальную скорость передачи данных. Применяются, в основном, для однопользовательских операционных систем при работе с относительно большими последовательными записями.

RAID 4 (Striped Array with Parity) - подсистемы аналогичны RAID 3 и также используют один выделенный диск для хранения контрольных сумм. Однако не поддерживают одновременно несколько операций записи на разные диски.

RAID 5 (Striping Array with Rotating Parity) - применяется striping-техника, но уже как для данных, так и для информации о контрольных суммах.

Чем выше уровень класса, тем более совершенное техническое решение предлагается для построения системы. Сегодня разработаны системы более совершенных классов, RAID 6 (Hewlett-Packard) или RAID 10 (Compaq). Существует специальная организация - Ассоциация разработчиков RAID-систем (RAID Advisory Board). Активным ее членом является американская корпорация Storage Computer, она является признанным лидером среди изготовителей дисковых подсистем и платформ. Именно эта корпорация первой предложила архитектуры RAID 3 и RAID 5 и первой анонсировала в 1992 году RAID 7.

Кроме разделения на уровни, RAID можно разбить на решения с централизованным управлением (host-based) и локальные (SCSI-to-SCSI) решения. В системах с централизованным управлением вся интеллектуальная начинка размещена на плате, устанавливаемой в сервер, а локальные решения предусматривают ее расположение на монтажных RAID-стойках, подключенных к серверу через обычный SCSI-контроллер.

Современные дисковые массивы основываются на одной из двух архитектур - стандартные аппаратные средства (обычно SCSI) или специальные аппаратные средства.

Немалая нагрузка при работе RAID ложится на контроллер подсистемы. В режиме записи контроллер дискового массива должен разделить файл, а при чтении - собрать воедино и передать запрашиваемому устройству. Тем более, что он должен уметь быстро собирать части данных, в противном случае он будет "тормозом" всей системы. В настоящее время в дисковых устройствах используются кластерные контроллеры, несколько независимых источников питания, большая кэш-память, внешний SCSI-2 интерфейс. Немалая нагрузка при работе ложится и на специальное программное обеспечение.

Сегодня на рынке дисковых массивов сразу несколько фирм предлагают свою продукцию. Фирма AIWA America- предлагает систему с централизованным управлением RAIDstack. Система позволяет иметь до 104 Гбайт массовой памяти на одном сервере. В комплект входят как аппаратные, так и программные RAID-средства - сдвоенная объединительная плата SCSI, средства дистанционного управления, усовершенствованные средства диагностики накопителей и великолепные средства оповещения. Полностью укомплектованная система состоит из RAID-контроллера с 16 Мбайт кэш-памяти, базового блока, трех блоков расширения, сдвоенного шинного адаптера SCSI и восьми накопителей емкостью по 4 Гбайт. В каждом базовом и расширительном блоке имеется цветной дисплей, на котором отображаются идентификаторы SCSI и состояние жестких дисков, блоков питания и охлаждающих вентиляторов.

Модель Clarion Model 150 Disk Array фирмы Clarion выполнена по локальной схеме, имеет хорошо сконструированную монтажную стойку с резервным вентиляторами, накопителями и блоками питания. На файл-сервере нельзя использовать произвольный SCSI-котроллер, а требуется использовать контроллер Buslogic SCSI, поставляемый с Model 150. Сердцем системы является плата Storage Controller Processor, расположенная в монтажной стойке. На ней установлен процессор AMD 29030 с тактовой частотой 25 МГц и от 8 до 32 Мбайт ОЗУ. Также имеется сдвоенный SCSI-канал. Одно из уникальных особенностей - плата дублирующей кэш-памяти для записи. Это устройство размером с кредитную карточку способно хранить до 2 Мбайт и оснащено небольшой резервной батареей на случай отключения питания. В комплект входит ArrayGUIde, это - Windows-программа, позволяющая следить за RAID-системой и настраивать ее конфигурацию через локальную сеть.

В отличие от других изделий ProLiant Storage System фирмы Compaq Computer Corp. не является продуктом класса "под ключ". Вы самостоятельно выбираете монтажную стойку, контроллеры и программное обеспечение. Хорошо сконструированная монтажная стойка ProLiant Storage System не требует какой-либо настройки до установки накопителей и подключения SCSI и сетевых кабелей. Она может содержать до семи 4,3 Гбайт дисковых накопителей с возможностью "горячей" замены. Стандартный вариант содержит только один источник питания, но можно приобрести и резервный.

Система с централизованным управлением SuperFlex 3000 with DRG компании Storage Dimensions может удовлетворить все пожелания в потребности массовой памяти и резервного копирования. Система имеет на одной монтажной стойке место для семи накопителей DAT или винчестер с емкостью по 4,3 Гбайт и возможность "на ходу" изменять конфигурацию RAID. Система оснащена также двумя резервными источниками питания и тремя вентиляторами, которые можно заменять, не выключая основной блок. Наиболее мощный компонент системы - контроллер DGR, который предоставляет сдвоенные SCSI-каналы, поэтому к одному серверу можно подключить несколько монтажных стоек (до восьми). Контроллер DGR оснащен 33МГц процессором Intel 960 и может содержать кэш емкостью до 128 Мбайт.

Если вы оперируете огромными массивами информации, и надежность вашей системы играет большую роль в вашей жизни, то используйте достижения современной техники в виде RAID-систем.

Николай ЛАПУШКО