UNIVERZITET/SVEUILITE VITEZ TRAVNIK

Almir Rai

RAID SISTEMI

DIPLOMSKI RAD

TRAVNIK, 2010

2

UNIVERZITET/SVEUILITE VITEZ TRAVNIK

RAID SISTEMI

DIPLOMSKI RAD

Mentor: Prof. dr Branko Latinovi Student: Almir Rai Smjer: Poslovna informatika

Travnik, novembar 2010

1. Uvod u RAID..............................................................................................................2 2. RAID koncepti ............................................................................................................3

Osnovni RAID koncepti.................................................................................................3 Fizika i logika polja i pogoni..................................................................................3 Mirroring (zrcaljenje, preslikavanje) podataka ..........................................................4 Dupliciranje................................................................................................................4 Paritet .........................................................................................................................4

Performanse RAID-a......................................................................................................5 2.2.1 Performanse zapisivanja i itanja podataka .................................................6 2.2.2 Performanse pozicioniranja i transfera.........................................................7 2.2.3 Degradirano stanje i obnova podataka .........................................................8

2.3 RAID Pouzdanost................................................................................................9 2.3.1 Pouzdanost ...................................................................................................9 2.3.2 Tolerancije na greke .................................................................................10 2.3.3 Dostupnost .................................................................................................10 2.3.4 Pouzdanost ostalih komponenata sistema ..................................................11

2.4 Napredne RAID mogunosti .............................................................................11 2.4.1 Pohranjivanje (caching) .............................................................................11 2.4.2 Zamjena diskova ........................................................................................12 2.4.3 Rezervni diskovi.........................................................................................12

3 RAID polja ...............................................................................................................13 3.1 Karakteristike RAID polja.................................................................................13

3.1.1 Zahtjevi za tvrdim diskovima i kontrolerima.............................................13 3.1.2 Kapacitet polja ...........................................................................................14

3.2 Jednostruka RAID polja ....................................................................................14 3.2.1 RAID 0 .......................................................................................................14 3.2.2 RAID 1 .......................................................................................................16 3.2.3 RAID 2 .......................................................................................................18 3.2.4 RAID 3 .......................................................................................................19 3.2.5 RAID 4 .......................................................................................................20 3.2.6 RAID 5 .......................................................................................................21 3.2.7 RAID 6 .......................................................................................................22 3.2.8 RAID 7 .......................................................................................................23

3.3 Viestruka RAID polja ......................................................................................24 3.3.1 RAID (01) i RAID (10)..............................................................................25 3.3.2 Just A Bunch Of Disks (JBOD) .................................................................26

4 RAID konfiguracija i implementacija......................................................................27 4.1 RAID kontroleri i mogunosti kontrolera .........................................................27 4.2 Hardverski podran RAID.................................................................................27

4.2.1 RAID zasnovan na kontroleru....................................................................28 4.2.2 Eksterni RAID kontroler ............................................................................28

4.3 Softverski podran RAID..................................................................................28 4.4 RAID interfejsi ..................................................................................................30 4.5 RAID zahtjevi za tvrdim diskovima..................................................................30

1

4.5.1 Broj diskova ...............................................................................................30 4.5.2 Veliina diskova.........................................................................................31

5 Upravljanje RAID poljima.......................................................................................32 5.1 Programska podrka za upravljanje RAID poljima...........................................32 5.2 Udaljeno upravljanje RAID poljima .................................................................33 5.3 Particionisanje i programi za particionisanje ....................................................33 5.4 Odravanje, podrka i servis .............................................................................34

6 Kreiranje RAID 1 polja u Windows 2003 Server okruenju ...................................35 7 Zakljuak..................................................................................................................49 8 Literatura ..................................................................................................................51

2

1. Uvod u RAID

Kao temu ovom diplomskog rada sam odabrao RAID sisteme iz razloga to se u informacionim sistemima u naoj zemlji ova tehnika uvezivanja diskova u cilju zatite podataka od gubljenja nema tako bitnu ulogu koju bi trebalo da ima. RAID je osmiljen na University of California Berkeley 1987 godine. Osnovna misao je bila osmisliti sistem koji bi spojio vie malih i jeftinih diskova u polje diskova koje bi svojim performansama nadmailo jedan samostalni vei disk Dananji kontroleri za RAID polja omoguuju i hot swapping pa se diskovi mogu mijenjati i u radu bez potrebe za gaenjem raunala to je od kritine vanosti za servere. Temeljno naelo RAID-a je dijeljenje podataka. Ono se izvodi u blokove koji mogu biti veliine od 512 bajtova pa sve do nekoliko megabajta. Veliina bloka odluuje se ovisno o tome kakva aplikacija se koristi. Takoer, vrlo je bitno jednako raspodijeliti posao tako da maksimalno iskoristimo svaki disk moramo odluiti da li nam je vano dobivati podatke velikom brzinom (itamo jednu datoteku npr. vrlo veliki DV video) ili elimo viestruke I/O operacije nad diskovima (npr. prikaz vie video datoteka na monitoru u isto vrijeme bez trzanja). Godine 1988., definisani su su RAID stepeni od 1 do 5, koji svojim razliitim funkcionalnostima i mogunostima pruaju iroki spektar naina spajanja diskova u polje (polja) i time su dobivene mogunosti, kao to su integritet podataka, tolerancija na greke i poveanje performanse. U najjednostavnijem obliku RAID prua mogunost povezivanja vie tvrdih diskova u jedan logiki disk, pa tako operativni sistem umjesto vie diskova vidi samo jedan. Kako je konstantno dolazilo do smanjenja cijena raunarske opreme i vee dostupnosti RAID mogunosti, putem ugradnje kontrolera na matine ploe, RAID se pojavljuje i kod kunih raunara, npr. sistemi za audio-video obradu.

3

2. RAID koncepti

Osnovni RAID koncepti

Fizika i logika polja i pogoni

Osnovna struktura RAID-a je polje. To je skup diskova koji je konfigurisan, formatiran i odravan na odreeni nain. Broj diskova u polju, kao i nain na koji su podaci razdijeljeni na svaki od njih, odreuje o kojem se RAID polju radi, koji je kapacitet polja, te ukupne performanse sistema i nain zatite podataka. Prva stvar pri postavljanju RAID polja je odreivanje tipa polja koje e se koristiti i njegova konfiguracija.

Definisanje pojmova

Fiziki pogoni: Fiziki diskovi su osnovni gradivni blokovi svakog RAID polja. Fiziko polje: Jedan ili vie fizikih pogona okupljeni tvore fiziko polje. Veina jednostavnih RAID polja tvori samo jedno fiziko polje, ali neki sloeni oblici RAID polja mogu imati dva ili vie fizikih polja. Logiko polje: Nastaju dijeljenjem ili spajanjem fizika polja. Uobiajeno je da jedno logiko polje odgovara jednom fizikom polju, ali isto tako je mogue postaviti logiko polje koje ukljuuje vie fizikih Logiki pogoni: Jedan ili vie logikih pogona stvoreno je od jednog logikog polja i ti logiki pogoni se operativnom sistemu predstavljaju kao normalni diskovi i kao takvi su i tretirani.

4

Mirroring (zrcaljenje, preslikavanje) podataka

Ovo je jedna od dviju tehnika koritene kod RAID- a (druga je paritet). Ovaj RAID sistem se temelji na konceptu preslikavanju podataka. Znai da se svaki disk u sistmu preslikava u cijelosti. U sluaju kvara nekog diska u sistemu, zahtjevi za podacima se prebacuju na ostale ispravne diskove. Ovaj nain RAID tehnike se oznaava kao RAID 1 i prua visoku sigurnost ali ima najviu cijenu jer zahtjeva diskove minimalno ukupno dvostrukog kapaciteta. Zbog toga je ovaj sistem pogodan samo za male baze podataka i male sisteme koji zahtijevaju visoku pouzdanost.

Dupliciranje

Dupliciranje je proirenje mirroringa jer koristi isti princip. Kao i u mirroringu, i ovdje se svi podaci zapisuju na dva tvrda diska. Medutim, dupliciranje ide jedan korak dalje u pogledu hardvera i to na nain da svaki pojedinani disk ima svoj RAID kontroler. Ova metoda je superiornija u odnosu na mirroring u smislu dostupnosti sistema jer osigurava postojanost sistema i u sluaju kvara bilo kojeg RAID kontrolera ali je samim tim i skuplja.

Paritet

Iako zrcaljenje ima neke pozitivne karakteristike i dobro je iskoristivo u nekim sluajevima ima i neke nedostatke. Neki od njih su da iziskuje visoke trokove jer je 50% diskova rezervisano za duplicirane podatke i ne poboljava performanse kao zapisivanje u pojasevima. Kao alternativa zrcanjenju pojavio se pojam pariteta. Koristi paritetne informacije za oporavak od greke i sprema ih na posebni namjenski 'paritetni' disk. Trai minimum tri diska, dva za podatke i jedan za paritet.

5

Pisanje zahtjeva etiri pristupa diskovima: itanje starih podataka , itanje paritetnog bita , upis novih podataka ,

upis novog pariteta

Pogodan je za aplikacije koje zahtijevaju velike koliine slijednih podataka kao video zapis. itanje je brzo ali je upisivanje sporo zbog izrauna i zapisivanja pariteta. U usporedbi sa zrcaljenjem, paritet ime neke pozitivne i neke negativne karakteristike. Najoitija prednost je ta da paritet ima dobru zatitu podataka u sluaju kvara jednog od diskova u polju, bez potrebe za potronjom dodatnih 50% vie diskova kao kod zrcaljenja, samo jedan od N+1 diskova sadri redundantnu informaciju. Zapis sa paritetom takoer omoguuje iskoritavanje dobrih performansi takvog zapisa. Najvei nedostatak pariteta oituje se u koliini procesorske snage potrebne za izraun pariteta. To znai da je potreban vrlo kvalitetan i snaan kontroler koji e vriti izraun pariteta.

Performanse RAID-a

Originalno, RAID je zamiljen kao nain zatite podataka primjenom otpornosti na greke. U dananje vrijeme kad je potrebna pouzdanost, dostupnost podataka i tolerancija na greke nastavljaju biti esencijalnima za mnoge korisnike RAID-a, no i performansama se pridaje jednaka pozornost. Kljuna stavka kod poveanja performansi unutar RAID polja je paralelizam (mogunost simultanog pristupa diskovima omoguuje zapisivanje ili itanje podataka RAID polja bre nego to bi se to izvodilo sa samo jednim diskom). U nastavku ovog rada pokuati u pojasniti na to se to misli kad se govori o performansama RAID polja.

6

2.2.1 Performanse zapisivanja i itanja podataka

Tvrdi diskovi izvode dvije razliite funkcije: zapis podataka i njihovo itanje. Meutim, ak i kod jednog diska performanse itanja i pisanja su esto razliite. Kod RAID polja ta razlika u performansama itanja i pisanja se poveava. Zbog mogunosti razliitog rasporeda diskova u RAID polju, a time i razliitog naina spremanja podataka u istom, u nekim sluajevima mogu postojati izraene razlike u usporedbi, npr., polja A sa poljem B sa gledita performansi itanja podataka, i istih polja usporedenih sa gledita performansi zapisivanja podataka. Osnovna razlika izmedu zapisivanja i itanja podataka u RAID polju je slijedea:

kad zapisujemo podatke u redundantno polje, moramo pristupiti svakom mjestu gdje se zapisuju podaci, medutim, prilikom itanja tih istih podataka potrebna nam je minimalna koliina podataka za dobivanje traenih podataka jer redundantnim informacijama nije potrebno pristupati prilikom itanja podataka.

Kako se razliite metode zapisa podataka RAID polja razlikuju po ovom pitanju ?

Zrcaljenje podataka: Performanse itanja kod zrcaljenja su daleko bolje od performansi pisanja. Ako imamo, na primjer, sluaj da koristimo zrcaljenje dva diska unutar RAID 1 polja. Svaka informacija je duplicirana, odnosno zapisana na svaki disk zasebno. To znai da svaki oktet podataka mora biti zapisan na oba diska to smanjuje performanse pisanja u odnosu na performanse zapisivanja na samo jedan tvrdi disk. Potpuno drugaciju situaciju imamo prilikom itanja podataka sa dva zrcaljena diska jer prilikom itanja podataka nema nikakve potrebe itati podatke sa oba diska ve je dovoljan samo jedan. U najveem broju sluajeva, ovo ini RAID znaajno brim kod itanja podataka u odnosu na jedan disk.

7

Zapis u pojasevima bez pariteta: RAID 0 polje ima otprilike jednake performanse itanja i pisanja Razlog tome je to "razbijanje" podataka na manje dijelove bez raunanja pariteta znai da je prilikom itanja potrebno pristupiti jednakom broju diskova kao kod pisanja.

Zapis u pojasevima sa paritetom: Kao i kod zrcaljenja, performanse zapisivanja kod koritenja zapisa u pojasevima sa paritetom (RAID 3 do RAID 6) su loije od performansi itanja.

2.2.2 Performanse pozicioniranja i transfera

Kod tvrdih diskova pristup podacima zapisanih na njima provodi se kroz dva koraka. Pozicioniranje podrazumjeva postavljanje glave za itanje podataka na tano odreeno mjesto. Transfer je prijenos podataka sa magnetskih ploa tvrdog diska. Performanse tvrdog diska ovise o oba ova koraka. U zavisnosti o vrsti podataka i o njihovoj organizaciji na disku ovisi vanost jednog u zavisnosti o drugom koraku. Po performansama pozicioniranja i transfera se RAID polja mogu razlikovati pa i ovo postaje jedna od ocjena koja e se uzeti u obzir kod potrage za RAID poljem koje e najbolje odgovarati naim potrebama. U nastavku rada u pokuati povui paralele na prije spomenute performanse kod standardnih tehnika koritenih kod RAID polja. Zrcaljenje: Za vrijeme itanja podataka samo se jednom disku pristupa, ali kontroler moe koristiti oba diska da bi izveo dva neovisna pristupa podacima. Tako zrcaljenje poboljava performanse pozicioniranja. Medutim, kad se podaci pronadu oni e biti proitani sa samo jednog diska, to znaci da zrcaljenje nece stvarno poboljati performanse slijednog itanja podataka. Za vrijeme pisanja oba su diska zauzeta i performanse su openito loije nego to bi bilo kod upotrebe samo jednog diska.

8

Zapis u pojasevima: Velike datoteke koje su podijeljene na dovoljno mali broj blokova da se nalaze zapisane kroz cijeli pojas zahtijevaju da se glava za itanje svakog diska dovede na pravo mjesto pa je iz toga vidljivo da se performanse pozicioniranja ne poboljavaju. Nakon namjetanja glava podaci se sa svih diskova simultano itaju to znatno poboljava performanse transfera.

2.2.3 Degradirano stanje i obnova podataka

Kada govorimo o RAID performansama, polazimo od pretpostavke da svi diskovi normalno funkcioniu. Meutim RAID polja koja koriste mogunosti redundancije imaju mogunost nastavka rada i kada jedan disk prestane sa radom. Performanse takvog polja smanjuju se i kae se da polje radi u degradiranom stanju (neki proizvoai ovo jo nazivaju i critical state). Utjecaj na performanse ovisi o tipu RAID polja, ali i o tome kako RAID kontroler reaguje na novonastalo stanje. Kada se polje nade u degradiranom stanju performanse se smanjuju zbog dva razloga:

Prvi razlog je to nam jedan od diskova vie nije na raspolaganju i polje mora kompenzirati nedostatak istog.

Drugi razlog za smanjenje performansi je to se nakon zamjene neispravnog diska svi podaci koji su bili na neispravnom disku moraju ponovo regenerisati - obnoviti na novom disku.

Ovaj proces naziva se obnavljanje podataka (rebuilding). Zrcaljeno polje mora kopirati sve podatke sa ispravnog diska na novi disk. Podaci sa neispravnog diska iz paritetnog polja zapisanog u pojasevima moraju biti prebaeni na novi disk i mora se izraunati novi paritet za sve podatke na svim diskovima u polju, a i podaci za novi disk se moraju prije toga regenerisati iz paritetnih informacija. Sve ove operacije nad podacima troe dosta vremena i relativno se sporo izvode. Za vrijeme dok se izvode navedene operacije polje funkcionie normalno ali su performanse drastino smanjene. Utjecaj na performanse obnove podataka u cijelosti ovise o vrsti RAID polja i prirodi

9

RAID kontrolera.

Neki sistemi administratoru ostavljaju mogunost runog ili automatskog odabira naina na koji e se izvesti obnova podataka. - Kod automatske obnove podataka polje e samo otkriti zamjenu neispravnog diska i automatski e zapoeti obnavljati novi disk. - Runa obnova podataka ne mora biti loija od automatske. Administrator moe nakon zavretka "radnog" dana sistema mirno provesti obnovu podataka bez negativnog utjecaja na performanse.

2.3 RAID Pouzdanost

Primarni zadatak RAID-a, je da nam osigura zatitu vanih podataka kao i da osigura produktivnost zaposlenika. U pravilno konfigurisanom RAID sistemu kritino vrijeme pada sistema moe se drastino smanjiti, a i gubitak podataka je gotovo eliminisan.

2.3.1 Pouzdanost

Pouzdanost odreene komponente sistema oznaava koliko e ta komponenta nastaviti s radom nakon to je otkriven kvar u sistemu. To je kombinacija raznih faktora. Od optih (dizajn i proizvodnja odreenog modela nekog proizvodaa) do specifinih faktora kao to su nain na koji je odreena komponenta proizvedena, dostavljena, ugraena i odravana. to se vie komponenata nalazi ugraeno u sistemu to e i pouzdanost sistema, kao cjeline, biti loija. Ovo je i razlog zato se sloeniji sistemi ee kvare od manje sloenih.

Razlog zato veina ljudi smatra da se koritenjem RAID sistema poveava pouzdanost proizlazi iz toga to se koritenjem redundancije stvara otpornost na greke pa se to ustvari smatra poveanjem pouzdanosti, a ne misli se na poveanu pouzdanost samog hardvera.

10

2.3.2 Tolerancije na greke

Tolerancija na greke oznaava mogunost RAID polja da nakon kvara neke od komponenata osigura cjelovitost i ispravnost podataka te pouzdanost. Kad se kvar dogodi polje ulazi u stanje smanjene funkcionalnost, neispravni disk se mora zamijeniti i moraju se regenerisati podaci sa neispravnog diska na novi disk. Tolerancija na greke, meutim, ne zavisi samo o pouzdanosti tvrdih diskova, ve i o pouzdanosti ostalih komponenata sistema. Na primjer, ako nam se pokvari RAID kontroler nai podaci su vjerojatno potedeni greaka ali je zato dostupnost sistema ugroena. Ovo je razlog zato se ponekad koristi dupliciranje budui ono moe tolerisati kvar tvrdog diska i RAID kontrolera istovremeno.

2.3.3 Dostupnost

Ovaj izraz oznaava mogunost nesmetanog pristupa podacima. U velikom broju preduzea koje implementiraju RAID, dostupnost je razlog zato se ulae u implementaciju RAID sistema. I zatita podataka je bitna, ali ona se moe osigurati kvalitetnim sistemom za izradu sigurnosnih kopija podataka i tako utedjeti sredstva potrebna za RAID sistem, a svakako je potrebno imati sistem za izradu sigurnosnih kopija podataka. - Pouzdanost hardvera: to je vea pouzdanost hardvera koritenog u RAID polju, manja je vjerovatnoa da e uopte doi do hardverskih problema, i ovo je najbolji nain za odravanja visokog nivoa dostupnosti. Pouzdanost ostalih komponenti takoer je jednako toliko bitna. - Tolerancija na greke: RAID polja i implementacije koje imaju veu toleranciju na greke uslijed kvarova imaju i veu dostupnost, i naravno da je i ovdje bitna tolerancija ostalih komponenata koje ine sistem. - "Vrua zamjena (HOT SWAP)": RAID polja koja posjeduju mogunost za "vruu zamjenu" tvrdih diskova eliminiu potrebu za gaenjem sistema u sluaju kvara hardvera. - Servis: Ako dode do "pada" RAID polja, sistem nije dostupan dokle god se ne zamijeni neispravna komponenta.

11

2.3.4 Pouzdanost ostalih komponenata sistema

Pouzdanost sistema u cjelini funkcija je pouzdanosti svih pojedinanih komponenti koja ine sistem. to je vie komponenti u sistemu to je sistem manje pouzdan. Samo jedna nepouzdana komponenta moe znaajno smanjiti pouzdanost cijelog sistema. Da bi se pouzdanost sistema podigla na vii nivo, unutar RAID sistema se koriste samo najkvalitetnije komponente. Mnogi sistemi iz ovog razloga ukljuuju i toleranciju na greke i kod ostalih komponenti sistema. Tu svakako spada napajanje pa se tako koriste redundantna napajanja. To su u veini sluajeva napajanja koja dolaze u paru i imaju mogunost zamjene u toku rada, kao to imamo i kod tvrdih diskova. to se tie problema zatite od prenapona, strujnih udara i ostalih nepravilnosti vezanih uz isporuku elektrine energije tu na scenu stupa UPS ili neprekidna napajanja koja uz pomo ugraenih filtera isporuuju jednolian napon. UPS naravno ima i drugu, vaniju mogunost, a ta je da uslijed potpunog gubitka napona osigurava napon iz svojih akumulatorskih baterija jo neko odredeno vrijeme, potrebno da bi se trenutno aktivne operacije privele kraju i tako izbjegao gubitak podataka, i zatim sistem iskljuio normalnim putem.

2.4 Napredne RAID mogunosti

2.4.1 Pohranjivanje (caching)

Ovo je tehnika kojom se, koritenjem prirune memorije, nastoje ublaiti velike razlike meu performansama razliitih komponenti raunarskog sistema.

Radi tako da bri ureaj sprema podatke u prirunu memoriju tako da ne mora ekati da ih sporiji ureaj obradi nego neprestano alje podatke. Veina kvalitetnijih RAID kontrolera posjeduje memoriju na sebi koja se u mnogim pogledima ponaa istovjetno onoj kod samih tvrdih diskova. Uobiajeno je ova memorija implementirana tako da se u utor na kontroleru umee standardni memorijski modul.

12

2.4.2 Zamjena diskova

Zamjena diskova je vana mogunost jer osigurava dostupnost za vrijeme zamjene diska, tj. nije potrebno iskljuivati sistem da bi se mogla obaviti izmjena neispravnog diska. Ali kao i kod mnogih stvari vezanih za RAID polja ni ovdje pojam zamjena diskova nije standardizovan pa tako postoje razliite "temperature" koje oznaavaju stanje sistema prilikom zamjene diskova: "Vrua zamjena" (Hot Swap): Ova vrsta zamjene podrazumijeva da se neispravni disk moe zamijeniti bez ikakvog prekida rada sistema "Topla zamjena" (Warm Swap): Kod ove vrste zamjene sistem ostaje ukljuen, operativni sistem podignut, ali se sve aktivnosti moraju zaustaviti na suelju na koje je spojen na neispravni disk. "Hladna zamjena" (Cold Swap): Sistem se mora potpuno iskljuiti prilikom zamjene diska.

2.4.3 Rezervni diskovi

Ako se disk pokvari u RAID polju koje ukljuuje redundanciju, poeljno je odmah izvriti njegovu zamjenu tako da polje moe nastaviti sa normalnim radom. Postoje dva razloga za ovo: tolerancija na greke i performanse. Napredna RAID mogunost koja je od vrlo velike pomoi u takvim situacijama je "vrua zamjena" diskova. Meutim postoji jo jedan pristup ovom problemu a to je koritenje rezervnih diskova (hot spares). Dodatni diskovi se spajaju na kontroler i ostave se u standby modu rada. Ako se desi kvar nekog diska, kontroler moe uzeti taj rezervni disk kao zamjenu za neispravni disk. Velika prednost rezervnih diskova je ta to e kontroler automatski izvriti obnavljanje podataka to moe znaiti znatne utede na vremenu kod velikih sistema.

13

3 RAID polja

3.1 Karakteristike RAID polja

Mnoga razliita rjeenja se koriste u dananje vrijeme to pokazuje razliite potrebe za RAID poljima. Neka rjeenja su se s vremenom prestala koristiti jer vie nisu zadovoljavale neke potrebe i umjesto njih su se pojavile nove implementacije na tritu. U ovom poglavlju opisana su jednostruka RAID polja i to od RAID 0 do RAID 7, i navedene su neke razliitosti tehnike prirode.

3.1.1 Zahtjevi za tvrdim diskovima i kontrolerima

Uopteno, jednostavni RAID kontroleri implementiraju jednostavna RAID polja, dok sloeniji kontroleri implementiraju sloenija RAID rjeenja. RAID polja razlikuju se u pogledu potrebnog im kontrolera. Najjednostavnija RAID polja, koja ukljuuju RAID 0, RAID 1, RAID 0+1 ili RAID 1+0 esto podravaju programski RAID kontroleri i jeftini kontroleri. Razliita RAID polja imaju razliite zahtjeve u pogledu tvrdih diskova potrebnih i koritenih u RAID polju. Najvee razlike su u pogledu potrebnog broja diskova kod pojedinih RAID polja, a taj broj u potpunosti zavisi od toga kako se RAID polje implementira.

Jednostavni zapis u pojasevima, RAID 0, zahtjeva dva ili vie diskova, zrcaljenje, RAID 1, zahtjeva dva diska, a zapis u pojasevima sa paritetom zahtjeva najmanje tri diska. Zapis u pojasevima sa dvostrukim paritetom (RAID 6) koristi najmanje etiri tvrda diska. Viestruka RAID polja uopteno zahtijevaju broj diskova koji je jednak umnoku minimalnog broja diskova koji su potrebni za pojedinana RAID polja od kojih se sastoji nae polje. Maksimalan broj diskova koritenih u polju ogranien je samo RAID kontrolerom. I na kraju treba spomenuti da RAID polja rade najbolje sa identinim diskovima jednakog kapaciteta.

14

3.1.2 Kapacitet polja

Odreuje se mnoenjem kapaciteta diskova u polju sa brojem neredundantnih diskova u polju. to je vea redundancija polja to je manji kapacitet polja za odreen broj diskova. Kod svih ovih izrauna se polazi od pretpostavke da su svi diskovi identini po kapacitetu. Ako je neki disk u polju manjeg kapaciteta od ostalih onda se njegova vrijednost kapaciteta koristi u izracunima. Na primjeru RAID 5 polje koje sadri diskove kapaciteta 20GB, 40GB, 60GB i 80GB ukupan kapacitet polja iznosi 60GB (4 1 pomnoeno sa 20GB, koliko iznosi kapacitet najmanjeg diska). Ako bi postavili ovakvo polje onda bi izgubili 55GB kapaciteta to se naziva neiskoritenost diska (drive waste) .

3.2 Jednostruka RAID polja

3.2.1 RAID 0

Ova vrsta RAID tehnike je najjednostavnija implementacije zapisa u pojasevima (bez pariteta) i iroko je rasprostranjena. Iako nosi RAID u svom nazivu, ovaj niz nije validan RAID niz, jer nema toleranciju greke. Prostije reeno - u sluaju otkaza bilo kog diska u nizu, gube se svi podaci. To je njegova najvea mana, ali njegova prednost se ogleda u tome to se dobija dosta na brzini. RAID 0 koristi algoritam za rastavljanje fajlova u segmente, veliinu segmenta odreuje korisnik. Zatim svaki disk, u nizu, dobija po jedan segment.. Tako se vri upis, dok se itanje odvija u suprotnom smjeru.

Istovremeno se pristupa segmentima na oba diska i kontroler ih, onda, sklapa u jednu cjelinu. U sluaju da je fajl manji od veliine segmenta, ne dijeli se i ubrzanja nee biti. Da bi se mogao napraviti ovaj niz potrebna su, minimalno, dva hard diska istih veliina,

15

brzine i od istog proizvoaa. Nije preporuljivo se mijeanje razliitih diskova, jer e onda RAID 0 niz raditi kao najslabiji (najsporiji, najmanjeg kapaciteta) disk iz niza.

Prednosti: nema pravljenja parnosti (ne gubi se na brzini usljed toga) lak za implementaciju jeftin maksimalno iskoritenje mjesta na diskovima

Nedostaci: nije pravi RAID niz nema toleranciju greke otkaz jednog diska dovodi do gubitka podataka lo za servere gde su podaci bitni

U okolini koja zahtjeva pohranu velikih zapisa podataka, polja s manjom veliinom bloka su poeljnija. Ako se taj veliki zapis koji se zahtjeva protee na vie diskova u polju, njegov sadraj se moe dohvatiti paralelno to jako ubrzava ukupni prijenos podataka RAID 0 polje prua visoke performanse pisanja u usporedbi s pravim RAID poljima zato to ne postoji redundancija uzrokovana izraunavanjem i spremanjem pariteta ili neke druge tehnike. Naalost zato je pouzdanost vrlo niska. Ako se jedan disk pokvari cijelo polje e biti u neispravnom stanju, to znai da je srednje vrijeme kvara takvog sistema obrnuto proporcionalno broju diskova u polju.

Zahtjevi za kontrolerom: Podravaju svi sklopovski kontroleri, SCSI i IDE/ATA, I takoer veina programskih rjeenja.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Minimalno dva tvrda diska, maksimalan broj ovisi o kontroleru. Preporuuju se identini diskovi radi ostvarivanja maksimalnih performansi i sprjeavanja neiskoritenosti diska.

16

Kapacitet polja: Izraunava se kao Kapacitet najmanjeg diska * Ukupan broj diskova.

Efikasnost pohrane podataka: 100% ako se koriste identini diskovi.

Trokovi: Najnii od svih vrsta RAID polja.

Preporuene namjene: Podaci koji nisu od kritine vanosti, koji zahtijevaju visoke performanse, posebno zapisivanja, i koji zahtijevaju niske trokove implementacije. Audio video streaming i editiranje, Web serveri, graficki dizajn.

3.2.2 RAID 1

Ime sve govori - sadraj jednog diska ima identinu kopiju na drugom disku u nizu. Koristimo ga kada nam je vanost podataka daleko vanija od brzine njihovog upisa.

RAID 1 je moda sporiji u upisu podataka, ak i od jednog diska, jer treba jednu informaciju upisati na dva mjesta. U teoriji, itanje podataka bi trebalo da bude dva puta bre od jednog diska. Dobra osobina ovog RAID niza je to se u sluaju otkaza jednog diska ne gube podaci, a takoe ni vrijeme u zamjeni

diska. Sistem e u tom sluaju nastaviti da radi sa jednim diskom, a po zamjeni diska koji je otkazao, RAID 1 niz e se ponovo izgraditi. Softversko rjeenje moe znatno usporiti rad cijelog sistema, zato se preporuuje korienje hardverskog kontrolera.

Da bi se ovaj niz napravio potrebna su minimalno dva hard diska, a za njih vae ista pravila kao i kod RAID 0 niza - diskovi moraju biti identini.

17

Prednosti: nema generacije parnosti laka implementacija visoka tolerancija greaka koristi pun kapacitet diska dva diska minimum

Mane:

nekorisno iskoritavanje mjesta na diskovima visoki trokovi po upotrebljivom GB duplo vei broj upisa

Upotreba: web serveri knjigovodstvo banke svugdje gdje je sigurnost podataka na prvom mestu

Zahtjevi za kontrolerom: Podravaju svi sklopovski kontroleri, SCSI i IDE/ATA, I takoer veina programskih rjeenja

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Tano dva tvrda diska. Bilo koji diskovi se mogu koristiti ali se preporuuju identini radi ostvarivanja maksimalnih performansi i sprjeavanja neiskoritenosti diska.

Kapacitet polja: Jednak je kapacitetu najmanjeg diska.

Efikasnost pohrane podataka: 50% ako se koriste identini diskovi. U ostalim slucajevima: - Kapacitet manjeg diska / ( Kapacitet manjeg diska + Kapacitet veeg diska ).

18

Tolerancija na greke uslijed kvara: Vrlo dobra, koritenjem dupliciranja jo bolja.

Trokovi: Relativno visoki zbog koritenja redundantnog diska, i zbog najnie efikasnosti pohrane podataka od svih jednostrukih RAID polja. Kod dupliciranja su jo vei trokovi zbog koritenja duplih kontrolera. S druge strane nisu potrebni skupi kontroleri a i cijene obinih diskova su u dananje vrijeme niske pa RAID 1 polje moe posluiti kao dobar izbor.

3.2.3 RAID 2

Ovaj sistem samo upotrebljava (ECC) kontrolu greke, ali tu kontrolu imaju ugraeni svi dananji SCSI diskovi pa skoro da uopte nije u upotrebi. titi podatke samo od greke u zapisu, ali ne i od kvara diska.

Detektuje samo jednobitne greke

Zahtjevi za kontrolerom: Potrebni su specijalni sklopovski kontroleri.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Ovisi o implementaciji, ali tipino zahtjeva 10 diskova i jo 4 ECC.

Kapacitet polja: Ovisi o implementaciji, ali bio bi velik da se koriste dananji diskovi.

Trokovi: Vrlo visoki.

Preporuene namjene: Ne koristi se u dananje vrijeme.

19

3.2.4 RAID 3

Kod ovakvog sistema zatite bajtovi podataka se "raspruju" na vie diskova, a na jedan (zadnji) se uvijek pie paritet (podatak koji se dobije jednom odreenom kalkulacijom). A to e nam taj paritet? Evo primjera: Na prvom disku imate jedan dio podataka, a na drugom disku drugi dio podataka, dok se na

treem nalazi paritet. Ako otkae prvi disk, onda podatke moete vratiti tako da u prethodnu kalkulaciju uvrstite paritet i podatke sa drugog diska!!! Naravno, kalkulacija u tom sluaju ide u "drugom smjeru". Kod ovog sistema je brzina zapisivanje podataka neto sporija jer se kod zapisivanja uvijek moraju upotrebljavati tj. ekati svi diskovi. RAID 3 je bitno sporiji od RAID-a 1 prilikom itanja, a pogotovo prilikom pisanja podataka, ali je isto tako finansijski prihvatljiviji. Za ovakav sistem su potrebna minimalno 3 diska i kapacitet polja se svodi na kapacitet svih diskova zajedno umanjen za kapacitet jednog diska - znai n-1. Konkretno, ukoliko postoje 3 diska kapaciteta 40 GB, ukupan kapacitet RAID 3 polja sastavljenog od tih dikova bi bio 80 GB.

Zahtjevi za kontrolerom: Openito zahtjeva kvalitetne kontrolere iz srednje i visoke klase.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Minimalno 3 diska, maksimalan broj ovisi o postavkama kontrolera.

Kapacitet polja: (Kapacitet najmanjeg diska) * (Broj diskova 1).

Trokovi: Umjereni.

Preporuene namjene: Pogodno je za aplikacije koje zahtijevaju velike koliine slijednih podataka kao to je audio-video obrada.

20

3.2.5 RAID 4

Ovaj nain ovezivanja diskova je slian kao i RAID 3, samo to se podaci ne raspruju na diskove, nego se puni jedan po jedan disk sa podacima. Naravno, jo uvijek jedan disk mora ostati rezerviran za paritet. Za razliku

od RAID-a 3 ovaj sistem dolazi do izraaja kada se manipulie sa puno malih blokova podataka. Koliko je RAID 3 rijetko u

upotrebi, RAID 4 je jo rijee .

Zahtjevi za kontrolerom: Openito zahtjeva kvalitetne kontrolere iz srednje i visoke klase.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Minimalno 3 diska, maksimalan broj ovisi o postavkama kontrolera.

Kapacitet polja: (Kapacitet najmanjeg diska) * (Broj diskova 1).

Efikasnost pohrane podataka: Ako su svi diskovi jednakog kapaciteta, ( Broj diskova 1 ) / Broj diskova )).

Trokovi: Umjereni.

Preporuene namjene: RAID 4 se ne koristi puno kao njegovi bliski srodnici, RAID 3 i RAID 5 ali kad se koristi onda su to okruenja slina RAID 3 i RAID 5 poljima.

21

3.2.6 RAID 5

Ovo je jedan od popularnijih RAID sistema i dri se da je najoptimalniji kada se uzmu u obrzir svi parametri.. Cijena prostora ostaje ista kao kod RAID-a 3 i 4, ali je brzina zapisivanja neto sporija u odnosu na RAID 1 tako da se uglavnom upotrebljava za particije na kojima su smjeteni podaci (dakle, ne aplikacije ili sistemski sadraj).

Paritet za podatke je rasporeden na sve diskove u polju, umjesto da je pohranjen na disk koji je namijenjen samo za pohranu pariteta. Da bi se unaprijedile performanse itanja u RAID 5 polju, irina pojaseva se moe optimizirati za aplikaciju koja koristi polje. Kao i u ostalim RAID paritetnim sistemima, povrat izgubljenih informacija je rijeen tako da se rauna XOR informacije koje su pohranjene na diskovima koji se nisu pokvarili.

Zahtjevi za kontrolerom: Zahtjeva kvalitetne kontrolere iz umjereno visoke klase. Neki operativni sistemi podravaju i programski ali sa velikim ustupcima u performansama.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Minimalno 3 diska, maksimalan broj ovisi o postavkama kontrolera. Preporuka je da su identinog tipa i veliine.

Kapacitet polja: (Kapacitet najmanjeg diska) * (Broj diskova 1).

Efikasnost pohrane podataka: Ako su svi diskovi jednakog kapaciteta, ( Broj diskova 1 ) / Broj diskova )).

Trokovi: Umjereni. Openito manji nego kod RAID 3 i RAID 4 polja.

22

Preporuene namjene: RAID 5 polje je gotovo idealan izbor za najvei broj okruenja jer donosi dobre performanse, dobru toleranciju na greke, visok kapacitet polja i visoku efikasnost pohrane podataka.

3.2.7 RAID 6

Radi isto kao RAID 5, samo to se za (distribuirani) paritet upotrebljavaju dva diska, a ne jedan. Dakle, dok se kod RAID-ova 3, 4 i 5 smiju pokvariti samo po jedan disk u polju, kod RAID-a 6 se mogu pokvariti dva diska bez gubitka podataka.

Zahtjevi za kontrolerom: Zahtjeva specijalne (to najee znaci i skupe) sklopovske kontrolere.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Minimalno 4 diska, maksimalan broj ovisi o postavkama kontrolera. Preporuka je da su identinog tipa i veliine.

Kapacitet polja: (Kapacitet najmanjeg diska) * (Broj diskova 2).

Efikasnost pohrane podataka: Ako su svi diskovi jednakog kapaciteta, ( Broj diskova 2 ) / Broj diskova )).

Trokovi: Visoki.

Preporuene namjene: RAID 6 polje je gotovo idealan izbor za najvei broj okruenja kao i RAID 5 polje ali u situacijama gdje nam je potrebna vea tolerancija.

23

Medutim RAID 6 nije u irokoj upotrebi kao RAID 5 polje jer se malo firmi odluuje na dodatne trokove koji su povezani sa ovim RAID poljem, a sve u srhu zatite od situacije koja se ionako rijetko deava, a to je istovremeni kvar dvaju diskova u polju.

3.2.8 RAID 7

JBOD (Just a bunch of drives). Slino kao i RAID 0; nema redudancije (sigurnosti) podataka, ali u ovom sluaju ni performanse nisu bolje. Ovdje se jednostavno "udruuju"

vie diskova u jedno zajedniko polje (i kasnije se , po potrebi, proiruje isto to polje). 3 diska kapaciteta 10, 20 i 80 GB e ukupno imati kapacitet 110 GB.

Zahtjevi za kontrolerom: Zahtjeva specijalne i skupe sklopovske kontrolere.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Ovisi o implementaciji.

Kapacitet polja: Ovisi o implementaciji.

Trokovi: Vrlo visoki.

Preporuene namjene: Specijalne namjene koje zahtijevaju najbolje performanse.

24

3.3 Viestruka RAID polja

U zavisnosti od naih potreba pri implementaciji RAID-a vrimo odabir RAID polja, pri emu traimo polja koja nam po svojim kratakteristikama nabolje odgovaraju. Obzirom zna zahtjeve informacionih sistema, nakon pojavljivanja RAID polja postavlja se pitanje da li bi se mogle kombinovati prednosti vie razliitih RAID polja tako da se dobiju neke nove (bolje) karakteristike novonastalog polja. Tako su nastala viestruka, ili ugnijedena RAID polja (esti nazivi su multiple, nested, multi-RAID).

Ova RAID polja se najee koriste zbog svojih poboljanih karakteristika, koje su vrlo primjetne. Imaju bolje performanse nego pojedinana RAID polja od kojih su sastavljena. Polje RAID 0 je najee koriteno polje, koje se kombinuje sa redundantnim poljima kao to su RAID 1, RAID 3 ili RAID 5, koja osiguravaju toleranciju dok RAID 0 polje osigurava visoke performanse.

Samim tim jasno je da su i trokovi poveani u odnosu na trokove jednostrukih RAID polja, jer se poveava broj potrebnih diskova, a kako je polje sloenije nastaju vei trokovi i potreba za boljim upravljanjem i odravanjem, a u nekim sluajevima potreban je i vrhunski kontroler.

25

3.3.1 RAID (01) i RAID (10)

Najei naziv(i): RAID 01, zrcaljeni pojasevi;

Koritene tehnike: Zrcaljenje i zapis u pojasevima (bez pariteta).

RAID 10 je u stvari RAID 0 uparen sa 1. Odatle vidimo da je RAID 10 isto to i RAID 0+1. Najbrem RAID nizu, RAID 0, dodata je sigurnost podataka sa RAID 1. Ovo je najskuplji RAID niz za koritenje, jer zahteva minimalno etiri diska, a proirenje je veoma ogranieno. Ovo je prvi takozvani "dvo-

dimenzionalni" niz, jer se zasniva na direktnoj saradnji izmeu dva niza.

Prednosti: nema generisanja parnosti lak za implementaciju koristi pun kapacitet diskova visoka tolerancija greke odline performanse pri upisu i itanju podataka

Mane:

neefikasno iskoritenje mjesta na diskovima visoka cijena mala skalabilnost

Upotreba: fajl serveri baze podataka gdje se zahtjevaju visoke performanse sa visokom sigurnou

26

Zahtjevi za kontrolerom: Gotovo svi sklopovski kontroleri podravaju ili RAID 10 ili RAID 01, ali esto ne oba.

Zahtjevi za tvrdim diskovima: Potreban je paran broj diskova, minimalno 4 diska, maksimalan broj ovisi o postavkama kontrolera. Preporuka je da su identinog tipa i velicine.

Kapacitet polja: (Kapacitet najmanjeg diska) * (Broj diskova) / 2.

Trokovi: Relativno visoki zbog potrebe koritenja velikog broja diskova i zbog niske efikasnosti pohrane podataka od samo 50%.

Preporuene namjene: Aplikacije koje zahtijevaju i visoke performanse i visoku Pouzdanost, a mogu si priutiti gubitak prostora za pohranu.

3.3.2 Just A Bunch Of Disks (JBOD)

JBOD je skraenica od engleskog Just a bunch of drives, a sutina ovog reima rada je da se svi fiziki diskovi u sistemu spajaju u jedan iji je kapacitet jednak zbiru kapaciteta svih diskova. Podaci se upisuju redom od prvog do zadnjeg diska u sistemu, a loa strana ovog sistema je u tome to ako doe do otkaza jednog diska cio niz ostaje van funkcije.

JBOD nema tolerancije na greke niti ima bilo kakva poboljanja performansi u odnosu na individualne performanse diskova od kojih se sastoji. Kad vidimo ove injenice vezane za JBOD jasno nam je da ba i nema razloga da se preporui koritenje JBOD-a. Medutim, i JBOD ima neke prednosti u odnosu na RAID 0: - Izbjegavanje neiskoritenosti diskova (drive waste): Ako imamo diskove razliitog kapaciteta JBOD e ih sve spojiti u jedan logiki disk. Tako, na primjer, dva diska kapaciteta 19GB i 30GB cine JBOD disk kapaciteta 40GB ali RAID 0 polje kapaciteta samo 20GB.

27

- Laki oporavak od katastrofe (disaster recovery): Ako nam se pokvari disk unutar RAID 0 polja onda smo izgubili sve podatke jer se podaci naizmjenino zapisuju na sve diskove, dok kod kvar diska u JBOD polju moemo lake obnoviti podatke na ostalim diskovima.

4 RAID konfiguracija i implementacija

U ovom poglavlju dat u osvrt na RAID podran hardverom i RAID podran softverom, zatim na RAID kontrolere, kriterij odabira diskova te na upravljanje RAID poljima. Spomenuti u i neke napredne RAID mogunosti kao to su rezervni diskovi i zamjena diskova.

4.1 RAID kontroleri i mogunosti kontrolera

RAID kontroleri esto ne dobivaju onoliku panju koju bi trebal imati jer izbor i mogunosti implementacije ovise upravo o odabiru RAID kontrolera. Sam kontroler ali i pripadajui hadrver imaju vaan utjecaj na kapacitet polja i performanse. U nastavku dajem osvrt na razliite opcije dostupne za upravljanje RAID poljem, posebnu panju dajui usporedbi hadrverskog i softverski podranog RAID-a.

4.2 Hardverski podran RAID

Kvalitetni hadrverski RAID kontroleri su u mnogoemu slicni minijaturnim raunarima koristei mikroprocesore.

Postoje 2 glavna tipa hardverski podranog RAID-a, razliitih prvenstveno u pogledu spajanja na sistem.

28

4.2.1 RAID zasnovan na kontroleru

Ovo je konvencionalni tip hardverski podranog RAID-a Specijalni RAID kontroler je instaliran u server i diskovi polja se spajaju na njega. Zauzima mjesto SCSI ili IDE/ATA kontrolera koji se normalno koristi za komunikaciju izmedu diskova i sistema. Dananje matine ploe esto dolaze sa integrisanim RAID kontrolerom.

4.2.2 Eksterni RAID kontroler

U ovom dizajnu, kontroler su kompletno odvaja iz sistema i postaje zaseban ureaj. RAID kontroler upravlja poljem, uobiajeno koristei SCSI, i zatim predstavlja logike diskove polja preko standardnog sucelja serveru koristei polje. Server vidi polje kao jedan (ili vie) brzih diskova. RAID zasnovan na kontroleru je jeftiniji i mnogo jednostavniji za implementaciju nego eksterni RAID, a svejedno ima vrlo dobre mogunosti. Eksterne RAID konstrukcije sistema su dosta skuplje, ali nude i puno vie naprednih mogunosti, mogu se vie proirivati i nude bolje performanse.

4.3 Softverski podran RAID

Softverski RAID je jo poznat i kao "poor man's RAID". Razlog tome je to za ostvarivanje ovog oblika RAID-a nisu potrebne nikakve dodatne (hardverske) komponente. Ovakav RAID se u osnovi ostvaruje na nivou operativnog sistema, stvaranjem apstrakcije u obliku logikih ureaja od fizikih diskova. Najee koriteni nivoi RAID-a u ovoj implementaciji su RAID 0, 1, 1+0, 0+1 i 5. Postoje neke prednosti u odnosu na hardverski podran RAID ali ipak ima vie nedostataka.

Prednosti:

Trokovi: Ako ve koristimo operativni sistem koji podrava programski RAID nemamo dodatne trokove nabavke hadrverskog kontrolera.

29

Jednostavnost: Ne moramo instalirati, konfigurisati i odravati sklopovski RAID kontroler.

Dupliciranje: Duplicirani RAID ponekad moe biti implementiran u programski RAID, ali ne i u hardverski.

Nedostaci:

Pad performansi: Ovo je najoitiji nedostatak. Razlog je oit, jer su ciklusi za obradu informacija "ukradeni" od procesora sistema.

Boot Volume Limitations: Kako operativni sistem mora biti pokrenut da bi se

omoguio rad polja, to znai da operativni sistem ne moe podizati sistem iz RAID polja, a to znai da nam je potrebna posebna particija, koja nije u naem RAID polju, za operativni sistem, to smanjuje performanse i usporava podizanje sistema.

Level support: Softverski RAID je najee ogranien na upotrebu RAID polja 0, 1 i 5 tako da nam je za potrebe ostalih "zanimljivih" RAID polja ipak potreban hardverski kontroler.

Podrka za napredne mogunosti: Programski RAID normalno ne ukljuuje podrku za napredne mogunosti poput rezervnih diskova i zamjena diskova koje poboljavaju dostupnost.

Problemi kompatibilnosti operativnog sistema: Ako postavimo RAID polje koristei odreeni operativni sistem, onda samo taj operativni sistem moe pristupati polju. Ako koristimo drugi operativni sistem, neemo moi koristiti nae polje. Ovaj problem se izbjegava koritenjem hardverski podranog RAID-a

Problemi kompatibilnosti programa: Neki programi mogu imati probleme u radu

sa programskim RAID-om, npr. aplikacije za particioniranje i formatiranje.

30

4.4 RAID interfejsi

Moemo rei sa postoje 2 glavna tipa interfejsa koja se koriste u RAID poljima. Prvi tip RAID polja su podrazumijevala SCSI interfejs, ali u zadnje vrijeme, sve je vei broj RAID polja koja koriste IDE/ATA interfejs. Odluku koji interfejs koristiti slina je odluci o koritenju programskog ili hardverskog RAID kontrolera i svodi se na razmatranje odnosa trokovi/mogunosti. IDE/ATA interfejs je dosta jeftiniji od SCSI, ali je i na puno naina ogranieno. Kapacitet polja je manji jer se moe koristiti manji broj diskova, performanse su loije, nedostaje podrka za sloenija RAID polja. U praksi, sve ozbiljnije RAID implementacije koriste SCSI interfejs. Prednost IDE/ATA intefejsa je ta da korisnicima kunih racunara pribliava RAID tehnologiju.

4.5 RAID zahtjevi za tvrdim diskovima

Slovo I u skraenici RAID stoji za Inexpensive (jeftin), dok je nekad znailo Independent (nezavisan), a oznaava poetak koritenja obinih diskova u RAID poljima za razliku od skupih specijaliziranih diskova koji su se prije koristili.

4.5.1 Broj diskova

Broj diskova ima vaan utiacj na performanse i direktno utie na slijedee aspekte polja: Kapacitet i efikasnost pohrane: Konani kapacitet RAID polja ovisi o vrsti

primijenjenog RAID-a i o broju diskova u polju. Postotak ukupnog kapaciteta koji sadri neke podatke, takoe je funkcija broja diskova.

Performanse: Za RAID polja koja koriste zapis u pojasevima, irina pojasa jednaka je broju diskova u polju. Dodavanjem diskova poboljavamo performanse

31

Trokovi: Vie diskova iziskuju vee trokove, pa i ako ne poveamo kapacitet polja. Primjer, 10 diskova kapaciteta 40GB daju 400Gb ali iziskuju vee trokove nego nabavka 5 diskova kapaciteta 80GB. Osim ovih trokova koji se odnose na diskove imamo jo i trokove prateceg hardvera. Vie diskova zahtjeva vie napajanja, vie hladenja,itd.

Pouzdanost: Vie hardvera znai vie potencijalnih kvarova, a i pouzdanost ukupnog sistema smanjit e se kad koristimo vei broj diskova.

4.5.2 Veliina diskova

Kada govorimo o veliini diskova tu se ustvari misli na dvije razliite stvari. Prvo na kapacitet diska (GB) , a drugo, na fiziku veliinu diska. Prva je vana zbog ukupnog kapaciteta polja, a druga se odnosi na implementaciju. Vie diskova znai i bolje performanse, ali manji broj veih diskova moe znaiti znaajne financijske utede. Ako nam je potreban veliki kapacitet ali smo ogranieni u raspoloivom prostoru onda se odluujemo za diskove veeg kapaciteta. to se tice fizikih dimenzija diskova tu imamo standardizovanu veliinu od 3.5". Ova veliina se odnosi na promjer diska ali ona odreuje i dimenziju visine koja je takoder standardizovana. Pored ove dimenzije bitno je napomenuti i diskove koji se ugrauju u prenosne raunare, laptop, notebook i njihova veliina je 2.5 .

32

5 Upravljanje RAID poljima

Svi RAID sistemi, bilo da su hardverski ili programski dolaze sa nekim programom za

administraciju, konfiguraciju i upravljanje RAID poljem.

5.1 Programska podrka za upravljanje RAID poljima

Zavisno o tipu kontrolera i broju podranih mogunosti ova programska podrka moe varirati od vrlo jednostavnog do vrlo sloenog,. Veina hardverskih kontrolera dolazi sa dvije razliite programske komponente:

Program za podeavanje BIOS-a kontrolera: Ovaj program se pokree po podizanju sistema, na nain kako to ini BIOS matine ploce, a slui za konfiguraciju hardvera kontrolera .

Program za upravljanje operativnim sistemom: Ovaj program se pokree nakon podizanja operativnog sistema i polja. Naravno, izvedba samog programa se razlikuje od proizvoaa do proizvoaa i od ureaja do ureaja. Bez obzira na to kako je konfigurisano polje, program za upravljanje RAID poljem omoguava slijedee osnovne funkcije:

Konfiguraciju kontrolera: Moemo postaviti vrijednosti interne memorije, kontrolisanje alarma, odabir runog ili automatskog obnavljanja podataka sa diskova koji su u kvaru, onemoguavanje BIOS-a itd.

Konfiguracija polja: Definisanje i konfigurisanje RAID polja, odreivanje koji diskovi su u kojem polju itd.

33

Fiziko upravljanje diskovima: Provjera statusa diskova spojenih na kontroler, formatiranje diskova, itd.

Logiko upravljanje diskovima: Kreiranje logikih diskova, njihovo formatiranje itd.

5.2 Udaljeno upravljanje RAID poljima

Upravljanje svakim RAID kontrolerom izvodi se uz pomo programa koji je pokrenut na sistemu gdje je RAID kontroler instaliran. Nekada direktno upravljanje RAId kontrolerom nije izvodivo sa lokacije gdje se nalazi i sam kontroler te upravo iz tog razloga neka rjeenja ukljuuju i program za udaljeno upravljanje RAID poljima. Ovakav program omoguuje administratoru udaljeni nadzor i kontrolu RAID polja bez potrebe za fizikim prisustvom. Udaljeno upravljanje se obino izvodi preko lokalne mree (LAN). Dananji RAID kontroleri ak ukljuuju podrku za upravljanje preko Interneta.

5.3 Particionisanje i programi za particionisanje

Particionisanje diska je grupisanje diskovnog prostora jednog fizikog diska na jedan ili vie logikih diskova. Dobro isplanirano particionisanje diska prua mnoge praktine i tehnoloke mogunosti. Imamo dvije osnovne vrste particija. To su primarna particija (primary ili logical) i proirena (extended). U tablicu particija koja je zapisana na MBR-u stane svega etiri zapisa o particijama. Prema tom ogranienju moemo kreirati samo etiri particije na jednom fizikom disku i to dvije primarne i dvije proirene. Primarna particija je ona na kojoj se nalazi operativni sistem. Kod starijih sistema (MS-DOS ili ranije verzije MS Windows OS-a) to je morala biti prva particija na disku. U sluaju da elimo kreirati vie od etiri logika diska na jednom fizikom disku, prva particija mora biti primarna. Druga particija se kreira kao proirena i sadri sav preostali prostor diska.

34

Na toj proirenoj particiji moemo kreirati proizvoljan broj logikih diskova. Jedini ograniavajui faktor bi mogao biti broj slova kojima bi te particije oznaili. Teoretski, hardverska RAID polja bi trebala biti potpuno transparentna za bilo koji program, ukljuujui i operativne sistema koji su instalirani na njima. Eventualno e nam zatrebati upravljaki program naeg kontrolera, za operativni sistem koji koristimo. Kako bi polje trebalo biti transparentno mogue je koristiti bilo koji program za particioniranje, od najjednostavnijeg FDisk-a pa sve do sofisticiranog programa poput Partition Magic-a.

Jedini pravi problem vezan uz programe za particionisanje je taj to ritam izlaenja novih verzija programa ne prati iznimno brz rast kapaciteta diskova, a time se smanjuje raspoloiva podrka za sve vee virtualne diskove koji se javljaju u dananjim RAID poljima.

5.4 Odravanje, podrka i servis

RAID polja ne zahtijevaju previe u smislu preventivnog odravanja. Potrebno je odravanje hardvera servera i to odravanje dijelom ukljuuje i polje. RAID kontroleri i diskovi u normalnim okolnostima ne zahtijevaju posebno odravanje. Dananji kontroleri nude napredne mogunosti odravanja koje mogu biti korisne, a one su:

Provjera konzistentnosti: Ova mogunost kontrolera omoguava provjeru konzistentnosti podataka u RAID polju, u smislu da provjerava da li su podaci ispravni. U sluaju da se pronau neke nepravilnosti one se odmah ispravljaju.

Provjera rezervnih diskova: Ako u naem polju koristimo rezervne diskove moe se desiti da proe puno vremena dok se oni ne upotrijebe i ova mogunost slui da bi se oni povremeno provjerili da li su jo uvijek ispravni.

Interna dijagnostika: Neki RAID kontroleri imaju mogunost da periodino provjeravaju svoje interne funkcije da bi se utvrdilo da ispravno rade.

35

6 Kreiranje RAID 1 polja u Windows 2003 Server okruenju

U nastavku ovog diplomskog rada demonstrirati u kreiranje RAID 1 polja. Da bi uopte mogli uspostaviti bilo koje RAID polje potrebno je nae diskove koje mislimo upotrijebiti za kreiranje polja pretvoriti u dinamiki tip diska.

This series of articles will show how to set up software RAID on a Windows Server 2003 system. Before you do anything with your disks, make sure you have a good backup. Please read our terms of use. We will start with one Basic drive, create a RAID1 set on a new drive we install, remove the first drive, and recover from the second. We wrote up an article over seven years ago here about Windows Server software RAID, and it is definately time to provide an update. First off, we have a single 12 gig drive running

in Basic mode:

To run Software RAID, you need to convert this drive to a Dynamic Disk. Note that on

36

Windows Server 2003 this is possible after installing the disk as Basic. To convert to a Dynamic Disk, simply right-click on the drive and select Convert to Dynamic Disk:

Check the disk you wish to convert:

37

Confirm which disks you want to convert to Dynamic:

You will be warned that converting this disk drive will limit the ability of other

operating systmes to start for any volumes on the disk.

We are warned that filesystems on the disks to be converted need to be dismounted:

The system will need to reboot:

38

Confirm reboot:

At this point, add a drive. After the system reboot, go back in to computer management/disk management. There will be a Initialize and Convert Disk Wizard notification that the new drive will be set to a dynamic disk:

39

Select the disk to initialize:

At the Initialize and Convert Disk Wizard dialog, check the disk you want to convert, and click next:

40

Click finish to complete the Initialize and Convert Disk Wizard:

There is now one healthy dynamic disk, and one unallocated disk, both of the same size:

41

Right click on Disk 0, and select Add Mirror:

42

Select the disk and click Add Mirror:

An error may pop up that says "Logical Disk Manager could not update the boot file for

any boot partitions on the target disk. Verify your arcpath listings in file boot.ini or through the bootcfg.exe utility." Well, we are mirroring the first drive to the second, and the first drive doesn't even have a filesystem, so it makes sense that we can't update the boot file. We chose to ignore this error:

43

The RAID1 array is building:

The RAID1 array is done and healthy:

44

45

We have a missing drive in computer management/disk. Remove the mirror:

46

Select the Disk to remove:

Confirm:

47

We now have a healthy Disk 0:

48

Remove the missing drive:

All is as it should be:

49

7 Zakljuak

Svrha i cilj ovog diplomskog rada bila je da poblie objasnim koncept RAID polja, njegove karakteristike, performanse, mogunosti, izvedbe, itd. Za demonstraciju izvedbe RAID polja koristio sam operativni sistem Windows 2003 Server, i naravno, ostalo potrebno sklopovlje. RAID moemo podijeliti na RAID podran sklopovljem i podran programom. Vecina "ozbiljnih" RAID implementacija koristi RAID podran sklopovljem. RAID podran sklopovljem se naime koristi kod implementacija serverskih okruenja zbog svojih performansi i naprednih mogunosti. Programski RAID koristi programska rjeenja umjesto sklopovskih za obavljanje istog posla kao i sklopovski RAID kontroler tako da ima slabije performanse i moguce je postaviti samo RAID 0, 1 i 5 polja, ali iziskuje i manje trokove. to se tice samih RAID polja vidjeli smo da imamo jednostruka i viestruka RAID polja. Jednostruka su RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 7, dok su viestruka RAID polja kombinacije jednostrukih pa tako imamo RAID 01, RAID 10, RAID 03 (ili 53), RAID 30, RAID 05, RAID 50, RAID 15 i RAID 51. Imamo jo i tzv. JBOD koji je u biti samo jedna velika nakupina diskova i ti se diskovi koriste kao jedan logiki volumen. RAID 0 se koristi kod polja koja sadre podatke koji nisu od kriticne vanosti ali koji zahtijevaju visoke performanse, dok se RAID 1 koristi kod aplikacija koje zahtijevaju visoku toleranciju na greke pri niskim trokovima, i gdje nema potrebe za velikim kapacitetom pohrane i visokim performansama. RAID 3 je pogodan je za aplikacije koje zahtijevaju velike kolicine slijednih podataka kao to je audio-video obrada. RAID 4 se ne koristi puno kao njegovi bliski srodnici, RAID 3 i RAID 5 ali kad se koristi onda su to okruenja slicna RAID 3 i RAID 5 poljima. RAID 5 polje je gotovo idealan izbor za najveci broj okruenja jer donosi dobre performanse, dobru toleranciju na greke, visok kapacitet polja i visoku efikasnost pohrane podataka. RAID 6 polje je gotovo idealan izbor za najveci broj okruenja kao i RAID 5 polje ali u situacijama gdje nam je potrebna veca tolerancija. Medutim RAID 6 nije u irokoj uporabi zbog dodatnih trokova koje iziskuje u odnosu na RAID 5 polje. RAID 7 polje se koristi za specijalne namjene koje zahtijevaju najbolje performanse.

50

Viestruka RAID polja se najee koriste zbog svojih poboljanih karakteristika, koje u vrlo primjetne. Ugnijedena RAID polja imaju bolje performanse nego pojedinacna RAID polja od kojih su sastavljena. Najee koriteno polje, u kombinaciji s ostalima, je RAID 0 polje, koje se najee kombinira sa redundantnim poljima kao to su RAID 1, RAID 3 ili RAID 5, koja osiguravaju toleranciju dok RAID 0 polje osigurava visoke performanse.

Iz poglavlja 6. Kreiranje RAID polja u Windows 2003 Server okruenju, vidimo izvedbu RAID 0 i RAID 1 polja koja se obavlja kroz par jednostavnih koraka koristeci programe sadrane u operacijskom sistemu Windows 2003 Server. Vidimo da postoji veliki izbor RAID polja ovisno o tome kolika je potrebna razina sigurnosti podataka. Potrebno je jo spomenuti da RAID sistemi ne pruaju potpunu sigurnost i zatitu od gubitka podataka, pa je stoga za to vecu sigurnost poeljno koristiti uz RAID sisteme i sisteme za izradu sigurnosnih kopija podataka.

51

8 Literatura

INFORMACIONI SISTEMI, izdava Panevropski univerzitet Apeiron, Banjaluka, 2006. William Boswell : Inside Windows Server 2003, http://www.microsoft.com/windowsserver2003/default.mspx http://www.pcguide.com/ref/hdd/perf/raid/index.htm http://www.ecs.umass.edu/ece/koren/architecture/Raid/raidhome.html http://www.informatika.buzdo.com/s160.htm http://en.wikipedia.org/wiki/RAID

http://tesa031.forums-free.com/sta-je-raid-t7.html http://sistemac.srce.unizg.hr/index.php?id=35&tx_ttnews%5BpS%5D=1222812000&tx_ttnews%5BpL%5D=2681999&tx_ttnews%5Barc%5D=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=262&tx_ttnews%5BbackPid%5D=34&cHash=43eb9c45d8 http://www.cuddletech.com/veritas/raidtheory/raidtheory.pdf (knjiga) Ben Rockwood, Cuddletech , April, 2002 http://www.netadmintools.com/art439.html