загрузка...

RAID


Сокращение RAID происходит от слов «Redundant Arrays of Inexpensive Disks» («Массив недорогих дисковых накопителей с избыточностью»). Технологии RAID обычно применяются в высокопроизводительных или особо важных системах. Концепция RAID впервые была предложена в конце 1980-х годов с целью использования недорогих дисков для достижения показателей быстродействия и емкости, присущих дорогим высокопроизводительным дискам [Patterson, et al., 1988]. Основной принцип RAID —использование нескольких дисков вместо одного для создания избыточности и ускорения работы с диском. Аппаратный контроллер или программный драйвер осуществляют логическое объединение дисков, и компьютер видит один большой том.
Прежде системы RAID использовались только в высокопроизводительных серверах, но сейчас они все чаще встречаются в настольных системах. Так, системы Microsoft Windows NT, 2000 и ХР позволяют реализовать некоторые уровни RAID. Мы начнем с описания технологии, задействованной в работе с системами RAID, а затем перейдем к вопросам снятия и анализа данных в системах RAID. При создании разделов в томах RAID могут использоваться любые методы, представленные в главах 5 и 6.
Уровни RAID
Существует несколько уровней технологии RAID, обеспечивающих разный выигрыш по надежности и быстродействию. Далее мы рассмотрим шесть уровней

RAID. Томом RAID называется том, сформированный устройством или программой, обеспечивающими объединение жестких дисков.
Тома RAID уровня 0 объединяют два или более диска, с чередованием (striping) блочных данных по дискам. При чередовании данных смежные блоки тома RAID отображаются на блоки, находящиеся на разных дисках. Например, при двух дисках блок 0 массива RAID соответствует блоку 0 на диске 1, блок 1 — блоку 0 на диске 2, блок 2 — блоку 1 на диске 1, блок 3 — блоку 1 на диске 2. Так, на рис. 7.1 блоки данных помечены обозначениями DO, DI, D2 и т. д. Этот уровень RAID используется в системах исключительно по соображениям производительности; избыточность в нем отсутствует, потому что данные хранятся в единственном экземпляре.
RAID О              RAID              1



В томах RAID уровня 1 используются два и более диска с зеркальным копированием данных. Данные, записываемые на один диск, автоматически дублируются на другом диске; таким образом, оба диска содержат одинаковые данные. Их содержимое может различаться в секторах, не задействованных в массиве RAID. В случае сбоя другой диск может использоваться для восстановления данных. Например, если том RAID уровня 1 содержит два диска, то блок 0 тома RAID соответствует блоку 0 на дисках 1 и 2, блок 1 тома RAID — блоку 1 на дисках 1 и 2, и т. д. Том RAID уровня 1 также показан на рис. 7.1.
Тома RAID уровня 2 встречаются редко. В них коды с исправлением ошибок применяются для восстановления неверных данных, прочитанных с диска. Данные чередуются по нескольким дискам фрагментами битового уровня, а дополнительные диски содержат контрольные данные для исправления ошибок.
Тома RAID уровня 3 состоят минимум из трех дисков, один из которых выделяется для хранения данных контроля четности. Последний используется для выявления ошибок на двух других дисках и для восстановления содержимого в случае сбоев. Простой, хотя и неэффективный пример контроля четности — традиционное сложение. Если имеется два числа, 3 и 4, в сумме они дают 7. Если в какой-то момент сумма окажется отличной от 7, значит, на диске возникла ошибка. Если одно из значений будет потеряно, его можно будет восстановить, вычтя оставшееся значение из 7.

В массивах RAID уровня 3 данные делятся на байтовые фрагменты и распределяются (чередуются) по дискам данных. Диск контроля четности содержит инфор
мацию, необходимую для восстановления данных в случае сбоя одного из дисков. Уровень 3 отчасти напоминает уровень 0, но чередуемые данные имеют гораздо меньший размер (байты вместо блоков), и в массиве имеется выделенный диск контроля четности. Пример массива с двумя дисками данных и одним диском контроля четности показан на рис. 7.2.

данных 1 данных 2 контроля четности
Рис. 7.2. Том RAID уровня 3 с двумя дисками данных и одним диском контроля четности


Распространенный метод вычисления данных четности основан на операции «исключающего ИЛИ» (XOR). Оператор XOR получает два однобитовых операнда и генерирует однобитовый результат по правилам, представленным в табл. 7.1. Результат применения XOR к двум значениям, длина которых превышает один бит, вычисляется независимым применением XOR к каждой паре битов.
Таблица 7.1. Правила вычисления операции XOR

Операнд 1

Операнд 2

Результат

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0


Оператор XOR удобен тем, что если вам известны два из трех значений, участвующих в операции, по ним можно определить третье значение. Допустим, имеется три диска данных и один диск контроля четности. Диски данных содержат числа 1011 0010, 1100 1111 и 1000 0001. Контрольная сумма этих чисел вычисляется следующим образом:
(1011 0010 X0R 1100 1111) X0R 1000 0001 (0111 1101) X0R 1000 0001 1111 1100
Байт 1111 1100 записывается на диск контроля четности. Если на втором диске произойдет сбой, хранившийся на нем байт легко восстанавливается:
1111 1100 X0R (1011 0010 X0R 1000 0001)
1111 1100 X0R (0011 0011)
1100 1111
Тома RAID уровня 4 сходны с уровнем 3, но распределение данных в них осуществляется по блокам, а не по байтам. На уровне 4 используются два и более
диска данных и выделенный диск контроля четности, поэтому его архитектура не отличается от показанной на рис. 7.2.
Тома RAID уровня 5 сходны с уровнем 4, однако на уровне 5 нет выделенного диска контроля четности. Все диски поочередно содержат данные и информацию контроля четности. Например, при трех дисках блок 0 тома RAID соответствует блоку 0 диска 1, блок 1 тома RAID — блоку 0 диска 2, а соответствующий блок контроля четности хранится в блоке 0 диска 3. Следующий блок контроля четности соответствует блоку 1 диска 2, и в нем содержится результат выполнения операции XOR с блоками 1 дисков 1 и 3. Схема работы томов RAID уровня 5 показана на рис. 7.3.

Диск 1              Диск 2              Диск              3
Рис. 7.3. Том RAID уровня 5 с тремя дисками и распределенным контролем четности


Уровень 5 является одной из самых распространенных форм RAID, а для создания массива необходимы как минимум три диска. Существуют и другие уровни RAID, которые встречаются реже. Они объединяют несколько уровней RAID, что приводит к дополнительному усложнению анализа.
<< | >>
Источник: Кэрриэ Б.. Криминалистический анализ файловых систем. 2007

Еще по теме RAID:

  1. Программная реализация RAID
  2. Аппаратная реализация RAID
  3. Снятие данных и анализ
  4. Microsoft Windows LDM
  5. Объединение дисков
  6. 5.4. Стоимость воспроизводства и плата за природные ресурсы
  7. 5.3. Сравнительная экономическая оценка природных ресурсов
  8. 5.2. Абсолютная и экономическая оценки
  9. 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
  10. 5.1. Содержание экономической оценки
  11. 4.3. Основные направления научно-технического прогресса и их влияние на охрану окружающей среды и рациональное природопользование
  12. 4.2. Оценка ущерба от загрязнения окружающей среды
  13. 4. ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС