디스크 어레이란 무엇입니까 (RAID 정보)
문제 설명:
RAID 는 사용 가능한 항목이 별도의 디스크 및 디스크 어레이와 함께 제공되지 않음을 나타냅니다. 디스크 어레이 손상이 있는지 확인하십시오. 어떻게 된 거야? 어떻게 해결합니까?
분석:
디스크 어레이
DiscArray 는 스트라이핑, 클러스터 제거, 인터리빙 등과 같은 특정 규칙에 따라 많은 디스크 드라이브 또는 광 드라이브로 구성된 고속 초대형 메모리 하위 시스템입니다. 어레이 컨트롤러의 제어 및 관리 하에 고속, 병렬 또는 교차 액세스가 가능하며 내결함성이 뛰어납니다. 사용자의 관점에서 볼 때 디스크 어레이는 몇 개, 수십 개, 수백 개의 디스크로 구성되어 있지만, 여전히 수백 ~ 수천 기가바이트의 용량을 가진 단일 디스크로 간주될 수 있습니다. 따라서 이 기술은 멀티미디어 시스템에서 널리 사용되고 있습니다.
디스크 어레이의 전체 이름은 다음과 같습니다.
Redundancarrayofinexpensive 디스크 (RAID 기술이라고 함). California University 버클리 분교의 DavidPatterson 교수 등이 1988 에서 제안한 디스크 중복 기술입니다. 그 이후로 디스크 어레이 기술은 급속히 발전하여 점차 성숙해졌다. 다음 8 개 시리즈는 이미 기본적으로 인정되었다.
1.raid 0 (레벨 0 디스크 어레이)
RAID0 은 데이터 파티션이라고도 합니다. 즉, 데이터가 여러 디스크에 분산되어 있으며 내결함성이 없습니다. 용량과 데이터 전송 속도는 독립 실행형의 n 배입니다. 여기서 n 은 디스크 어레이를 구성하는 총 디스크 드라이브 수이고 입출력 전송 속도는 높지만 MTTF (mean time to failure) 는 단일 디스크 드라이브의 n 분의 1 에 불과하므로 레벨 0 디스크 어레이의 신뢰성이 가장 낮습니다.
2.RAID 1( 1 디스크 어레이)
RAID 1 미러 디스크라고도 하며 미러링 내결함성을 통해 신뢰성을 높입니다. 즉, 각 작업 디스크에는 미러링된 디스크가 있으며, 데이터를 쓸 때마다 미러링된 디스크에 동시에 기록해야 하며, 데이터를 읽을 때만 작업 디스크에서 읽습니다. 작업 디스크에 장애가 발생하면 미러링된 디스크로 즉시 전송되고 미러링된 디스크에서 데이터를 읽은 다음 작업 디스크에 대한 올바른 데이터가 복구됩니다. 따라서 이런 방식으로 데이터를 재구축할 수 있지만 작업 디스크와 미러링된 디스크는 일대일 대응을 유지해야 합니다. 이 디스크 어레이는 안정성이 높지만 전체 용량의 절반 이하로 유효 용량이 줄어듭니다. 따라서 RAID 1 은 금융, 재무 등 오류율 요구 사항이 매우 엄격한 어플리케이션에 자주 사용됩니다.
3.RAID 2 (보조 디스크 어레이)
RAID2 는 비트 교차라고도 하며, 한명 코드를 사용한 디스크 검사 오류, 각 섹터 뒤에는 CRC (순환 데이터 검사) 가 발생하지 않습니다. 해밍 코드는 (N, K) 선형 그룹 코드입니다. 여기서 N 은 코드 단어의 길이이고, K 는 데이터의 비트 수이며, R 은 검증에 사용되는 비트 수이므로 n = 2r- 1r = n-k 입니다.
따라서 비트 인터리빙 액세스는 해밍 코드 테스트에 가장 유리하다. 이런 디스크는 큰 데이터를 읽고 쓰는 데 적합하다. 그러나 중복 정보의 오버 헤드는 여전히 너무 커서 이러한 디스크의 광범위한 적용을 방해합니다.
4. raid 3 (레벨 3 디스크 어레이)
RAID3 은 단일 디스크 내결함성 병렬 전송 어레이 디스크입니다. 검증 디스크 수를 1 개 (RAID2 검증 디스크는 여러 개, DAID 1 검증 디스크는 1 쌍 1) 로 줄이고 데이터는 각 디스크에 비트 또는 바이트 (그룹 내 분산) 로 저장됩니다 전체 어레이의 대역폭을 최대한 활용하여 대량 데이터의 전송 시간을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 단점은 각 읽기와 쓰기가 전체 그룹에 영향을 주며 한 번에 하나의 I/O 만 완료할 수 있다는 것입니다.
5.RAID 4 (4 단계 디스크 어레이)
RAID4 는 그룹의 각 디스크를 독립적으로 읽고 쓸 수 있는 어레이입니다. 교정판이 하나밖에 없습니다.
RAID4 와 RAID3 의 차이점은 RAID3 은 비트 또는 바이트별로 상호 액세스하는 반면 RAID4 는 블록 (섹터) 별로 액세스되므로 디스크를 독립적으로 조작할 수 있다는 것입니다. RAID3 과 마찬가지로 각 작은 입출력 작업이 전체 그룹을 포함하더라도 그룹 내의 디스크 드라이브 2 개 (데이터 디스크 1 개와 테스트 디스크 1 개) 만 관여하면 됩니다. 소량의 데이터에 대한 I/O 속도를 높일 수 있습니다.
6.raid 5 (레벨 5 디스크 어레이)
RAID5 는 순환 패리티를 독립적으로 액세스하는 어레이입니다. RAID 1, 2, 3, 4 디스크 어레이와 다릅니다. 단, 고정 패리티 디스크가 없습니다. 대신 특정 규칙에 따라 중복 패리티 정보를 어레이가 속한 모든 디스크에 고르게 분산합니다. 따라서 동일한 디스크 드라이브에 데이터 정보와 검증 정보가 모두 있습니다. 이러한 변경으로 디스크 검사 경합 문제가 해결되므로 DAID5 에서 동일한 그룹 내에서 여러 쓰기 작업을 수행할 수 있습니다. 따라서 RAID5 는 대규모 운영과 다양한 트랜잭션에 적합합니다. 빠르고, 용량이 크고, 내결함성이 뛰어난 디스크 어레이입니다.
7.RAID6(6 (레벨 6 디스크 어레이)
RAID6 는 이중 패리티 및 독립 액세스가 있는 디스크 어레이입니다. 중복 오류 감지 오류 수정 정보는 모든 디스크에 균등하게 분산되어 있으며 데이터는 여전히 크기가 다양한 블록으로 각 디스크에 교차되어 있습니다. 이 유형의 디스크 어레이는 이중 디스크 오류를 용인 할 수 있습니다.
8. raid 7 (레벨 7 디스크 어레이)
RAID7 은 RAID6 기반 캐싱 기술을 통해 전송 속도와 응답 속도를 크게 향상시킵니다. 캐시는 캐시 메모리의 한 종류입니다. 즉, 데이터가 캐시에 먼저 기록된 다음 디스크 어레이에 기록됩니다. 일반적으로 캐시 블록 크기는 디스크 스토리지의 블록 크기와 동일합니다. 즉, 캐시 블록당 디스크 블록입니다. 쓸 때 두 개의 별도 캐시에 데이터를 쓰면 하나의 캐시가 고장나도 데이터가 손실되지 않습니다. 쓰기 작업은 캐시 수준에서 직접 응답한 다음 디스크 어레이로 이동합니다. 데이터가 캐시에서 디스크 스토리지로 기록되면 동일한 트랙의 데이터가 한 번의 작업으로 이루어지므로 여러 블록을 여러 번 쓰는 문제를 방지하고 속도를 높일 수 있습니다. 읽기 시 호스트도 어레이 디스크가 아닌 캐시에서 직접 읽혀지므로 디스크에 대한 읽기 작업 수가 줄어 디스크 대역폭을 최대한 활용할 수 있습니다.
캐시와 디스크 어레이 기술의 결합으로 디스크 어레이의 단점 (예: 블록 쓰기 요청에 대한 응답 능력 저하) 을 보완하여 전체 시스템을 효율성, 속도, 대용량, 신뢰성, 유연성, 편의성을 갖춘 스토리지 시스템으로 사용자에게 제공할 수 있습니다. 따라서 현재 기술 발전의 요구 사항, 특히 멀티미디어 시스템의 요구를 충족할 수 있습니다.
디스크 어레이 핵심 기술 분석
스토리지 기술은 컴퓨터 기술에 많은 관심을 받고 있으며, 서버 스토리지 기술은 업계 핫스팟입니다. 서버 스토리지 기술에 대해 언급할 때, 사람들은 거의 즉시 SCSI (Small Computer System Interface) 기술을 연상하게 된다. 저렴한 IDE 하드 드라이브는 성능, 용량 등의 핵심 사양에서 기존 서버 스토리지 장치의 요구 사항을 충족하거나 능가할 수 있도록 크게 향상되었습니다. 하지만 인터넷의 보급과 급속한 발전으로 인터넷 서버의 규모도 커지고 있다. 동시에, Inter 는 네트워크 서버 자체에 대한 엄격한 요구 사항뿐만 아니라 서버 스토리지 기술에 대한 엄격한 요구 사항도 제시합니다. 끊임없는 시장 수요로 서버 스토리지 기술의 급속한 발전이 추진되었다. 디스크 어레이는 현재 비교적 완성도가 높은 서버 스토리지 기술 중 하나이며 시장에서 가장 일반적인 대용량 주변 장치 중 하나입니다.
하이엔드 수준에서는 기존의 스토리지 모델이 더 이상 특정 애플리케이션의 증가하는 스토리지 요구 사항을 충족할 수 없습니다. SAN (storage area network) 과 같은 새로운 기술이나 애플리케이션 솔루션이 끊임없이 등장하고 있으며, 새로운 스토리지 아키텍처와 솔루션이 끊임없이 등장하고 있습니다. 서버 스토리지 기술은 DAS (direct-attached storage) 에서 NAS (storage network technology) 로 확장되었습니다. 중저가, 하드웨어 기술이 발달하면서 강력한 시장 수요에 힘입어 직접 연결을 기반으로 하는 지역화된 디스크 어레이 스토리지 기술은 속도, 성능, 스토리지 용량 등 새로운 차원으로 끌어올리고 있습니다. 또한 데이터 저장에 대한 보안, 액세스 속도 및 대용량 스토리지 용량에 대한 사용자의 요구를 충족하기 위해 디스크 어레이 스토리지 기술은 기술 혁신과 시스템 최적화에 중점을 둔 기술 홍보 기간부터 업계 표준, 시장 규모 및 성숙한 제품을 주도하는 제품 보급기로 접어들고 있습니다.
디스크 어레이의 발전을 돌이켜 보면, 줄곧 SCSI 기술의 발전과 밀접한 관련이 있다. IBM 의 SSA (Serial Storage Architecture) 기술과 같은 일부 공급업체의 독점 기술은 호환성과 업그레이드 기능이 만족스럽지 않아 시장에서 널리 활용되지 못하고 있습니다. SCSI 기술의 호환성과 강력한 시장 수요로 인해 SCSI 기술은 빠르게 성장하고 있습니다. 초기 5MB/s SCSI- 1 에서 현재 LVD 인터페이스의 1 60mb/s ultra160 SCSI, 320mb/로 발전 현재 시장에서는 Ultra 3 SCSI 기술과 RAID (저렴한 디스크 중복 어레이) 기술도 디스크 어레이 스토리지의 주류 기술이어야 합니다.
SCSI 기술
SCSI 자체는 소형 폼 팩터 (마이크로컴퓨터와는 다름) 를 위한 맞춤형 스토리지 인터페이스이며, SCSI 프로토콜 1 버전은 5MB/s 전송 속도의 SCSI- 1 버스 유형, 인터페이스 정의, 케이블 사양 등의 기술 표준만 규정하고 있습니다. 기술이 발달함에 따라 SCSI 프로토콜 버전 2 가 크게 개정되고 SCSI-2 프로토콜의 16 bit 데이터 대역폭에 이어 빈도가 높은 SCSI 스토리지 디바이스가 잇따라 등장해 시장의 주류가 되면서 SCSI 기술이 서버의 스토리지 시장을 확고히 점유하고 있다. SCSI-3 프로토콜은 SCSI 프로토콜이 기존의 병렬 전송 디바이스뿐만 아니라 FCP (Fibre Channel Protocol), SSP (Serial Storage Protocol), SSP (Serial Bus Protocol) 와 같은 새로운 직렬 디바이스의 통신 요구 사항도 수용할 수 있도록 특수 디바이스 프로토콜 요구 사항을 충족하는 명령 세트를 추가합니다. 점차적으로 "소형 폼 팩터" 의 개념이 약화되기 시작했고 "고성능 컴퓨터" 와 "서버" 의 개념이 사람들의 마음 속에서 강화되었습니다. SCSI 는 한때 사용자가 하드웨어에서 "서버" 와 PC 를 구별하는 표준이 되었습니다.
일반적으로 사용자는 하드웨어의 SCSI 버스에 관심이 있으며, SCSI 가 다른 작동 모드는 최대 전송 속도가 다르다는 것을 의미합니다. 40MB/s Ultra SCSI, 160MB/s Ultra 3 SCSI 등. 그러나 최대 전송 속도가 디바이스가 정상적으로 작동할 때 얻을 수 있는 평균 액세스 속도를 의미하는 것은 아니며, 서로 다른 SCSI 작동 모드의 액세스 속도 사이에 필연적인' 배수' 관계가 있다는 의미도 아닙니다. SCSI 컨트롤러의 실제 액세스 속도는 SCSI 하드 드라이브 모델, 기술 매개 변수, 전송 케이블 길이, 간섭 방지 기능 등과 밀접한 관련이 있습니다. SCSI 버스의 효율성을 높이려면 SCSI 디바이스 구성 및 전송 케이블의 사양과 품질에 주의해야 합니다. 수퍼 3 모드의 실제 액세스 속도는 수퍼 와이드 모드의 실제 액세스 속도의 두 배보다 작음을 알 수 있습니다.
일반적으로 고속 SCSI 하드 드라이브를 선택하고, SCSI 채널에 연결된 하드 드라이브 수를 적절히 늘리고, 어플리케이션이 디스크 데이터에 액세스하는 방식을 최적화함으로써 SCSI 버스의 실제 전송 속도를 크게 높일 수 있습니다. 특히 동일한 조건에서 서로 다른 디스크 액세스 방식으로 얻을 수 있는 SCSI 버스의 실제 전송 속도는 수십 배나 다를 수 있으며, 애플리케이션 최적화는 고속 스토리지 액세스를 얻을 때 주의해야 할 중요한 점이며, 이는 종종 일부 사용자가 간과하는 경우가 많습니다. 6 개의 SCSI 하드 드라이브가 4KB 블록으로 랜덤 액세스될 경우 SCSI 버스의 실제 액세스 속도는 2.74MB/s 이고 SCSI 버스는 1.7% 의 버스 대역폭에 불과합니다. 전혀 변하지 않고 256KB 블록 순서로 하드 드라이브를 읽고 씁니다. SCSI 버스의 실제 액세스 속도는 14 1.2MB/s 이며 SCSI 버스는 버스 대역폭의 88% 까지 작동합니다.
전송 속도가 향상됨에 따라 신호 전송 중 신호 감쇠 및 간섭 문제가 점점 더 두드러지고 있으며, 터미널은 신호 파 반사를 줄이고 신호 품질을 향상시키는 역할을 할 수 있습니다. 이와 함께 LVD (저전압 차이) 기술의 응용도 늘고 있다. LVD 작동 모드는 SE (싱글 엔드) 모드에 해당하며 전송 간섭에 잘 저항하고 신호 전송 거리를 연장시킵니다. 또한 Ultra 2 SCSI 및 Ultra 3 SCSI 모드는 특수 트위스트 페어 SCSI 케이블을 사용하여 신호 전송 품질을 향상시킵니다.
디스크 어레이 개념에서 대용량 하드 드라이브는 단일 하드 드라이브의 용량이 아니라 RAID 기술을 통해 단일 하드 드라이브를 RAID 수준에 따라 더 큰 용량의 하드 드라이브로 결합하는 것을 의미합니다. 따라서 디스크 어레이 기술에서는 RAID 기술이 더 중요합니다. 또한' 대형 하드 드라이브' 기능은 선택한 RAID 수준에 따라 다릅니다.
RAID 는 매우 성숙한 기술이지만, 가격이 비싸고, 구성이 불편하며, 비교적 전문적인 기술자가 부족하기 때문에 응용이 그다지 보편화되지 않았다. 현재 전 세계 서버 시스템의 75% 에 RAID 가 없는 것으로 집계됐다. 데이터 보안 및 확장성에 대한 서버 스토리지의 요구 사항이 높아짐에 따라 RAID 시장의 성장 잠재력이 커졌습니다. RAID 기술은 업계 표준이며 공급업체마다 RAID 수준에 대한 정의가 다릅니다. 현재 업계에서 널리 인정받고 있는 RAID 레벨 정의는 RAID 0, RAID 1, RAID 0+ 1, RAID 5 의 네 가지뿐입니다.
RAID 0 은 데이터 중복이 없는 스토리지 공간 스트라이핑, 저렴한 RAID 수준, 높은 읽기 및 쓰기 성능 및 스토리지 공간 활용률로 비디오 오디오 신호 스토리지, 임시 파일 덤프 등 속도 요구 사항이 매우 까다로운 특수 어플리케이션에 적합합니다. 그러나 데이터 중복이 없어 보안이 크게 떨어지므로 어레이를 구성하는 모든 하드 드라이브 손상으로 인해 심각한 데이터 손실이 발생할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 RAID 0 에 4 개 이상의 하드 드라이브를 구성하는 것은 현명하지 않습니다.
RAID 1 은 두 하드 드라이브의 완벽한 미러링으로 보안이 우수하고, 기술이 간단하고, 관리가 간편하며, 읽기 및 쓰기 성능이 우수합니다. 그러나 확장 (단일 하드 드라이브 용량) 할 수 없으며 많은 데이터 공간을 낭비합니다. 엄밀히 말하면,' 배열' 이라고 해서는 안 된다.
RAID 0+ 1 RAID 0 과 RAID 1 의 특징 결합. 독립 디스크는 RAID 0 으로 구성되고 두 세트의 전체 RAID 0 은 서로 미러링됩니다. 읽기 및 쓰기 성능은 우수하고 보안은 높지만 비용은 높고 데이터 공간 활용률이 낮기 때문에 비용 효율적인 방안이라고 할 수 없습니다.
RAID 5 는 현재 가장 널리 사용되는 RAID 기술입니다. 각 개별 하드 드라이브를 스트라이핑하고, 동일한 스트라이핑 영역에 패리티 (xor 연산) 를 수행하며, 검증 데이터는 각 하드 드라이브에 고르게 분산됩니다. N 개의 하드 드라이브가 있는 RAID 5 어레이는 n- 1 개의 하드 드라이브 용량을 가질 수 있으며 스토리지 공간 활용도가 매우 높습니다 (그림 6 참조). 모든 하드 드라이브의 데이터 손실은 데이터를 검사하여 계산할 수 있습니다. RAID 3 과 가장 큰 차이점은 데이터가 각 하드 드라이브에 고르게 분포되어 있는지 확인하는 것입니다. RAID 5 는 데이터 보안, 빠른 읽기 및 쓰기 속도, 높은 공간 활용률의 장점을 갖추고 있으며 널리 사용되고 있습니다. 그러나 단점은 1 하드 드라이브 장애 후 전체 시스템의 성능이 크게 저하되었다는 것입니다.
RAID 1, RAID 0+ 1, RAID 5 어레이의 경우 핫 플러그 (핫 스왑이라고도 함) 기술을 사용하여 온라인 데이터 복구를 수행할 수 있습니다. 즉, RAID 어레이의 하드 드라이브 중 하나가 손상되면 장애가 발생한 하드 드라이브를 교체할 수 있습니다
공급업체마다 서로 다른 RAID 수준과 표준을 지속적으로 출시하고 있습니다. 예를 들어, RAID 컨트롤러에서 미러링되는 보다 안전한 RAID, 더 빠른 읽기 및 쓰기 속도, RAID 를 구성하는 각 하드 드라이브에 대해 CPU, 캐시 RAID 등을 구성합니다. 하지만 그들은 유행하지 않습니다. IDE 하드 드라이브를 사용하여 RAID 를 구축하는 기술은 새로운 기술 방향이며 시장에 큰 영향을 미칩니다. RAID 어레이를 구축하는 것이 매우 저렴하다는 장점이 있습니다. 현재 IDE RAID 는 RAID 0, RAID 1, RAID 0+ 1 3 개 레벨 및 최대 4 개의 IDE 하드 드라이브를 지원합니다. IDE 장치 확장성 제한 및 IDE 장치에 대한 핫 스왑 기술 지원 부족으로 인해 IDE RAID 가 널리 사용되지 않았습니다.
결론적으로, 발전은 영원한 주제이며, 서버 스토리지 기술 분야에서도 예외는 아니다. 한편, 일부 거대 업체들은 인텔이 추진하는 IA-64 아키텍처 및 스토리지 개념과 같은 서버 및 스토리지 기술의 발전 방향을 이끌 수 있는 새로운 개념이나 표준을 도입하려고 합니다. 한편 전문 스토리지 공급업체는 기존 기술 및 업계 표준에 따라 SCSI, RAID, 파이버 채널 등의 스토리지 기술 및 시나리오를 신속하게 업데이트 및 발전시키고 있습니다. 시장경제 조건 하에서 기술 발전을 검증하는 유일한 기준은 시장 인정이다. 시장은 좋은 기술을 요구하고, 신기술은 시장을 추진하는 역할을 해야만 널리 받아들여지고 인정받을 수 있다. 고성능 컴퓨터 시장이 발달하면서 고성능 비율, 신뢰성, 보안이 뛰어난 새로운 스토리지 기술이 등장하고 있습니다.
현재 시장에는 많은 디스크 어레이 제품이 있습니다. 디스크 어레이 제품을 선택하는 과정에서 사용자는 자신의 요구에 따라 선택해야 합니다. 현재 몇 가지 디스크 어레이 제품이 나와 있으며 디스크 어레이 제품이 필요한 사용자를 위한 몇 가지 옵션이 제공됩니다. 표 2 에는 여러 디스크 어레이의 주요 사양이 나와 있습니다.
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팁: 디스크 어레이의 신뢰성과 가용성
안정성은 주어진 조건에서 하드 드라이브가 고장날 확률입니다. 가용성이란 하드 드라이브가 특정 목적을 달성하는 데 필요할 수 있는 시간입니다. 디스크 어레이는 하드 디스크 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 표 3 에서 RAID 하드 디스크 하위 시스템과 단일 하드 디스크 하위 시스템의 안정성 비교를 확인할 수 있습니다.
또한 시스템 가용성 측면에서 단일 하드 디스크 시스템의 가용성은 데이터가 없는 중복 디스크 어레이보다 우수하며 중복 디스크 어레이의 가용성은 단일 하드 드라이브보다 훨씬 우수합니다. 이는 중복 디스크 어레이가 단일 하드 드라이브에 문제가 발생해도 계속 작동하기 때문입니다. 하드 드라이브 장애 후 시스템 복구 시간도 크게 단축됩니다 (테이프에서 데이터를 복구하는 것과 비교). 중복 디스크 어레이에 장애가 발생할 경우 하드 드라이브의 데이터는 장애 발생 시의 데이터이며, 교체된 하드 드라이브에는 장애 발생 시 데이터가 포함됩니다. 그러나 완전한 내결함성을 위해 컴퓨터 하드 디스크 하위 시스템의 다른 구성 요소도 중복되어야 합니다.