Kompyuter tashkil etilishi

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARNI RIVOJLANTRISH VAZIRLIGI
muhammad al-xorazmiy nomidagi
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Radio va Mobil aloqa” kafedrasi

051-20 guruh
“KOMPYUTER TASHKIL ETILISHI” FANIDAN

MUSTAQIL ISH

MAVZU: RAID massivlarining turlari
Bajardi:Alijonov Muhammadqodir Bahodir o’g’li
Tekshirdi:Javliev.Sh

TOSHKENT – 2022

Reja:
1.Tarixi va RAID modelning asosiy darajasi.
2.Birlashtirilgan darajalar.
3.Maxsus RAID darajalari.
4.RAID kontrollerlar.
5.RAID darajalarini taqqoslash va dasturiy ta’minoti.
6.Matritsa.
7.Xulosa.

"RAID" atamasi 1987 yilda Petterson ( Devid A. Patterson ), Gibson ( Garth A. Gibson ) va Katz ( Randy H. Katz ) tomonidan ingiliz tiling qisqartmasi sifatida taklif qilingan . Arzon disklarning ortiqcha massivi ("arzon disklarning ortiqcha massivi").Yaqdimotda ular o’zlarining ixtirolari shaxsiy kompyuterlar uchun mo'ljallangan arzon disklar massivining nisbatan arzonligi bilan bahslashdilar, ular "SLED" ( Single Large Expensive Drive ) deb atagan yuqori sig'imli disklarga nisbatan .

Keyinchalik bu atamaning dekodlanishi Ortiqcha mustaqil disklar massivi (mustaqil (mustaqil) disklarning ortiqcha massivi) ga o'zgartirildi, chunki qimmat server disklari ko'pincha massivlarda ishlatilgan.
hamkasblari de-fakto standartga aylangan RAIDning besh darajasi uchun texnik xususiyatlarni taqdim etdilar.


Radio modelining asosiy darajalari.
RAID 0

RAID 0 sxemasi
RAID 0 (chiziq - "chiziq") - bu ortiqcha bo'lmagan ikki yoki undan ortiq qattiq disklardan iborat disklar majmuasi . Ma'lumotlar ma'lumotlar bloklariga bo'linadibelgilangan uzunlikdagi va ikkala/bir nechta disklarga navbat bilan yoziladi, ya'ni bitta blok birinchi diskka, ikkinchi blokga mos ravishda ikkinchi diskka.
Afzalliklari:

• 
  Fayllarni o'qish tezligi n marta oshiriladi, bu erda n - disklar soni. Biroq, bunday optimal ishlashga faqat katta so'rovlar uchun erishiladi, agar fayl bo'laklari har bir diskda joylashgan bo'lsa.
  

Kamchiliklari:

• 
  Massivdagi qurilmalardan birining ishlamay qolishi tufayli maʼlumotlar yoʻqolishi xavfi ortadi. Agar bir yil ishlaganda bitta diskning ishlamay qolish ehtimolini deb belgilasak{\displaystyle p_{1}}, keyin N dona diskdan tashkil topgan RAID 0 massivining ishlamay qolish ehtimoli formula bo'yicha hisoblanishi mumkin.{\displaystyle p_{N}=1-(1-p_{1})^{N}}, va har qanday N uchun olingan qiymat sezilarli darajada oshadi{\displaystyle p_{1}}. Agar bir yil davomida bitta diskning ishlamay qolishi ehtimoli 1% bo'lsa, unda ikkita bunday diskdan iborat massiv 2% ehtimollik bilan ishlamay qoladi {\displaystyle p_{2}=1-(1-p_{1})^{2}=2p_{1}-p_{1}^{2}=2\%-0,01\%=1,99\% }va beshta diskdan iborat massiv - ehtimollik 5%. Hisoblash disklar sonining ko'payishi bilan xatolik ehtimolining oshishini ko'rsatadi, oz sonli disklar uchun lineerga yaqin. Shu sababli, RAID 0 texnologiyasi kamdan-kam hollarda sof shaklda qo'llaniladi, lekin u o'zini yuqori darajadagi kaskadli RAID N0 (masalan, RAID 10, RAID 50 yoki RAID 60) sifatida isbotladi, bu erda 0 raqami shunchaki shuni anglatadiki, a RAID 0 massivi Bir nechta RAID N massivlari birlashtirilgan: RAID N + RAID 0 = RAID N0.
  

RAID 1

Ikki disk – “Oyna”massivini yaratish uchun minimal raqam.

RAID 1 sxemasi
RAID 1 (mirroring - "akslash") - bir-birining to'liq nusxasi bo'lgan ikkita (yoki undan ko'p) disklar massivi. Murakkab aks ettirish mexanizmlaridan foydalanadigan RAID 1+0 (RAID 10), RAID 0+1 (RAID 01) bilan adashtirmaslik kerak.
Afzalliklari:

• 
  Qabul qilinadigan yozish tezligini (takrorlashsiz bir xil) va so'rovlarni parallellashtirishda o'qish tezligini oshirishni ta'minlaydi .
  
• 
  U yuqori ishonchlilikka ega - u massivdagi kamida bitta disk ishlayotgan ekan ishlaydi. Bir vaqtning o'zida ikkita diskning ishdan chiqish ehtimoli har bir diskning ishdan chiqish ehtimoli ko'paytmasiga  teng , ya'ni alohida diskning ishdan chiqish ehtimolidan ancha past. Amalda, agar disklardan biri ishlamay qolsa, shoshilinch choralar ko'rish kerak - ortiqchalikni qayta tiklash. Buning uchun har qanday RAID darajasida (noldan tashqari) foydalanish tavsiya etiladi issiq zaxira disklar .
  

Kamchiliklari:

• 
  Ikki qattiq diskning narxi uchun foydalanuvchi bitta hajmni oladi.
  

RAID 2

RAID 2 sxemasi

RAID 2 ni tashkil qilish uchun taxminiy disklar soni

Ushbu turdagi massivlar Hamming kodidan foydalanishga asoslangan . Disklar ikki guruhga bo'linadi: ma'lumotlar uchun va xatolarni tuzatish kodlari uchun va agar ma'lumotlar saqlangan bo'lsa{\displaystyle 2^{n}-n-1} disklarda, tuzatish kodlarini saqlash kerak{\displaystyle n} disklar. Bu holda disklarning umumiy soni teng bo'ladi{\displaystyle 2^{n}-1} . Ma'lumotlar RAID 0 da bo'lgani kabi ma'lumotni saqlash uchun mo'ljallangan disklar bo'ylab taqsimlanadi, ya'ni ular disklar soniga ko'ra kichik bloklarga bo'linadi. Qolgan disklar xatolarni tuzatish kodlarini saqlaydi, ularga ko'ra qattiq diskda ishlamay qolganda ma'lumotni tiklash mumkin. Xemming usuli uzoq vaqtdan beri  ECC xotirasida qo'llanilgan va bir martalik xatolarni tuzatish va ikkilamchi xatolarni aniqlash imkonini beradi.
RAID 2 massivining afzalligi shundaki, diskdagi operatsiyalar bitta diskdan tezroq.
RAID 2 massivining kamchiliklari shundaki, uni ishlatish mantiqiy bo'lgan disklarning minimal soni 7 tani tashkil etadi, faqat shu raqamdan boshlab RAID 1 ga qaraganda kamroq diskni talab qiladi (ma'lumotlarga ega 4 ta disk, xatolarni tuzatish kodlari bo'lgan 3 disk). , keyingi ortiqchalik eksponent ravishda kamayadi.
RAID 3

RAID 3 massivida{\displaystyle n} disklarda ma'lumotlar sektordan kichikroq bo'laklarga bo'linadi (baytlarga bo'linadi) va taqsimlanadi{\displaystyle n-1} disklar. Paritet bloklarini saqlash uchun boshqa diskdan foydalaniladi. RAID 2 da shu maqsadda u ishlatilgan{\displaystyle \taxminan log_{2}(n)} disklar, lekin boshqaruv disklaridagi ma'lumotlarning aksariyati xatolarni tezda tuzatish uchun ishlatilgan, shu bilan birga, ko'pchilik foydalanuvchilar shikastlanganda (XOR operatsiyasidan foydalangan holda) oddiy ma'lumotlarni tiklashdan mamnun. bir ajratilgan qattiq diskda mos etarli ma'lumotlar.
RAID 3 va RAID 2 o'rtasidagi farqlar: xatolarni tezda tuzatishning mumkin emasligi.
Afzalliklari:

• 
  yuqori tezlikdagi ma'lumotlarni o'qish va yozish;
  
• 
  Massiv yaratish uchun disklarning minimal soni uchta.
  

Kamchiliklari:

• 
  Ushbu turdagi massiv faqat katta fayllar bilan bitta vazifali ishlash uchun yaxshi, chunki disklarga bo'lingan alohida sektorga kirish vaqti har bir diskning sektorlariga kirish intervallarining maksimaliga teng. Kichik blok o'lchamlari uchun kirish vaqti o'qish vaqtidan ancha uzoqroq.
  
• 
  boshqaruv diskiga katta yuk tushadi va buning natijasida uning ishonchliligi ma'lumotlarni saqlaydigan disklarga nisbatan sezilarli darajada pasayadi.
  

RAID 4

RAID 4 RAID 3 ga o'xshaydi, lekin ma'lumotlarning baytlarga emas, balki bloklarga bo'linishi bilan farq qiladi. Shunday qilib, kichik hajmdagi ma'lumotlarni uzatish tezligining pastligi muammosini qisman "yutish" mumkin edi. Blok uchun paritet yozish paytida hosil bo'lishi va bitta diskga yozilishi sababli yozish sekin.

Keng qo'llaniladigan saqlash tizimlaridan RAID-4 NetApp qurilmalarida (NetApp FAS) qo'llaniladi, bu erda uning kamchiliklari qurilmalarda ishlatiladigan ichki WAFL fayl tizimi tomonidan aniqlangan maxsus guruh yozish rejimida ishlaydigan disklar tomonidan muvaffaqiyatli bartaraf etilgan .
RAID 5
RAID 5 - bu ma'lumotlar bloki chizig'i va pariteti bo'lgan disk massivi .
2 dan 4 gacha bo'lgan RAID darajasining asosiy kamchiligi parallel yozish operatsiyalarini bajara olmaslikdir, chunki paritet ma'lumotlarini saqlash uchun alohida paritet disk ishlatiladi. RAID 5 da bu kamchilik yo'q. Ma'lumotlar bloklari va nazorat summalari massivdagi barcha disklarga tsiklik ravishda yoziladi, disk konfiguratsiyasida assimetriya yo'q. Tekshirish summalari XOR operatsiyasining natijasidir (eksklyuziv yoki). Xor har qanday operandni natija bilan almashtirish va xor algoritmidan foydalanib, natijada etishmayotgan operandni olish imkonini beruvchi xususiyatga ega. Masalan: a xor b = c (bu yerda a , b , c - raid massivining uchta diski), agar a muvaffaqiyatsiz bo'lsa, uni o'z o'rniga c qo'yib, c va b orasiga xor chizib olishimiz mumkin : c xor b = a . Bu operandlar sonidan qat'iy nazar amal qiladi: a xor b xor c xor d = e . Agar c bajarilmasa , uning o'rnini e egallaydi va xor dan keyin natijada c ni olamiz : a xor b xor e xor d = c . Bu usul asosan 5-versiya xatoliklarga chidamliligini ta'minlaydi. Xor natijasini saqlash uchun faqat 1 disk kerak bo'ladi , uning o'lchami RAIDdagi har qanday boshqa diskning o'lchamiga teng.

Ishlatilgan disklarning minimal soni uchta.
Afzalliklari:

• 
  RAID 5, birinchi navbatda, iqtisodiy samaradorligi tufayli keng tarqaldi. RAID 5 disk massivining o'lchami (n−1)×S formulasi yordamida hisoblanadi, bu erda n massivdagi disklar soni va S disk hajmi (agar disklar turli o'lchamlarda bo'lsa, eng kichiki). Misol uchun, 500 gigabaytlik to'rtta diskdan iborat massiv uchun umumiy hajm (4−1) × 500 = 1500 gigabayt bo'ladi, ya'ni RAID 10 ning 50% ga nisbatan 25% "yo'qolgan". massivdagi drayvlar soni, tejamkorlik (nosozlikka chidamlilik bilan boshqa RAID darajalariga nisbatan) o'sishda davom etmoqda. RAID 5 yuqori o'qish tezligini ta'minlaydi - daromadga parallel ravishda qayta ishlanishi mumkin bo'lgan massivdagi bir nechta disklardan mustaqil ma'lumotlar oqimi orqali erishiladi.
  

Kamchiliklari:

• 
  Tasodifiy yozish operatsiyalarida (tasodifiy tartibda yoziladi) RAID 5 unumdorligi sezilarli darajada past bo'ladi, bunda unumdorlik RAID 0 (yoki RAID 10) unumdorligidan 10-25% ga pasayadi, chunki u ko'proq disk operatsiyalarini talab qiladi (har bir yozish operatsiyasi bundan mustasno). "to'liq chiziqli yozish" operatsiyalari, RAID kontrollerida to'rtta - ikkita o'qish va ikkita yozish bilan almashtiriladi).
  

Bitta disk ishlamay qolganda, ovoz balandligining ishonchliligi darhol RAID 0 darajasiga tushadi, mos keladigan disklar soni n-1, ya'ni bitta diskning ishonchliligidan n-1 baravar past bo'ladi - bu holat kritik deb ataladi (pasaytiradi yoki yomonlashadi). tanqidiy). Massivni normal ishlashga qaytarish uzoq davom etadigan tiklash jarayonini talab qiladi, bu esa unumdorlikning sezilarli darajada yo'qolishi va xavfning oshishi bilan birga keladi. Qayta tiklash (qayta qurish yoki qayta qurish) vaqtida kontroller massivdagi bir yoki bir nechta disklarning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin bo'lgan uzoq intensiv o'qishni amalga oshiradi. Bundan tashqari, o'qishlar sovuq ma'lumotlar massivlarida ilgari aniqlanmagan o'qish xatolarini aniqlashi mumkin (massivning normal ishlashi paytida foydalanilmaydigan ma'lumotlar, arxivlangan va faol bo'lmagan ma'lumotlar), tiklanishning oldini oladi. Agar massiv to'liq tiklanmaguncha xatolik yuzaga kelsa yoki kamida yana bitta diskda tuzatib bo'lmaydigan o'qish xatosi yuzaga kelsa, u holda massiv yo'q qilinadi va undagi ma'lumotlarni an'anaviy usullar bilan tiklab bo'lmaydi. RAID kontrollerlarida bunday holatlarning oldini olish uchun atribut tahlilidan foydalanish mumkin.
RAID 6
RAID 6 - bu massivdagi ikkita qattiq disk bir vaqtning o'zida ishlamay qolsa, ma'lumotlarni yo'qotishdan himoya qilish uchun mo'ljallangan, P+Q yoki DP paritetli to'rt yoki undan ortiq drayverlar massivi. Bunday ishonchlilikka unumdorlik va quvvatni pasaytirish hisobiga erishiladi - axborotni tiklash uchun ikkita hisoblash operatsiyasi talab qilinadi va massivdagi ikkita disk ma'lumotlarni saqlash uchun emas, balki ularning yaxlitligini kuzatish va nosozliklarni tiklash uchun ishlatiladi. Ikki ortiqcha disk tufayli u yuqori darajadagi ishonchlilikka ega. Disk massivlari orasida RAID 6 eng ishonchli, lekin ayni paytda eng sekin hisoblanadi. RAID 6 massivida ma'lumotlarni yozish tezligi sezilarli darajada, hatto butun RAID 6 massivida ham RAID 5 ga qaraganda 50% gacha past, RAID 6 P + Q o'qish tezligi esa RAID 5 va RAID dan unchalik farq qilmaydi. 10 ^[3] .

RAID 6 kamida to'rtta diskni talab qiladi - ikki yoki undan ortiq ma'lumot disklari va ikkita paritet disklari .