Háttértárak, címzési Háttértárak, címzési rendszerek, rendszerek,

csatolófelületek, csatolófelületek, RAIDRAID

Készítette:Készítette:

Kovács NándorKovács Nándor

KONRACB.PTEKONRACB.PTE

Mágneses háttértárak

Mágnesszalagos

Hajlékonylemezes

Merevlemezes

Mágneses háttértárakA mágneses háttértárolás esetén egy nem mágnesezhető felületre (alumínium, vagy műanyag) vékony rétegben felhordott ferromágneses anyagot meghatározott módon (a lemezen koncentrikus, a szalagon párhuzamos sávokban) a tárolandó információnak megfelelően változó irányú mágneses térrel átmágnesezik úgy, hogy a kialakult remanens (visszamaradó) mágnesesség elegendő erejű legyen ahhoz, hogy a tárolt információ kiolvasásakor a felület felett elhaladó olvasófejben változó irányú áramot indukáljon.

Mágnesszalagos háttértárolók• A mágnesszalagos háttértárolók soros elérésűek.• A műanyag alapú szalagra felhordott mágneses rétegben

egyszerre több sávban (7 vagy 9 csatornán) párhuzamosan történik a rögzítés.

• Rögzítés előtt a szalag mágnesezettséget nem mutat. Az adat 8 bites formában (1 byte) adott, ehhez igény szerint paritás bit kapcsolható. Az egyes bitek a szalagon egymás melletti párhuzamos csatornákon rögzíthetők. Egyik lehetséges kódolási eljárásnál a logikai 1 értéknek a szalag mágnesezése felel meg, a logikai 0-nál nincs mágnesezés

• Az adott hosszúságú szalagon tárolható információ mennyiségét alapvetően az írássűrűség szabja meg. Az írássűrűség a szalag egységnyi hosszúságán elhelyezhető bitek számával jellemezhető. A kialakult gyakorlatban az írássűrűség 4800-9600 bpi (bit per inch).

Mágnesszalagos háttértárolók• Mágnesszalagos háttértárolókon nagy mennyiségű, akár több Gbyte

adat olcsó tárolása lehetséges. Hátrányuk, hogy a szalagot oda kell pörgetni, ahol a keresett információ található, ezért inkább csak a teljes merevlemez tartalom biztonsági mentésére szokták őket használni, elsősorban nagyobb intézményeknél.

• A mágnesszalagos adattárolókat általában streamer-nek ("adatáramoltatónak") nevezik.

• (Hewlett-Packard StorageWorks Streamer: - natív kapacitás (tömörítetlen): 38,40 TB - tömörített kapacitás: 76,80 TB

• A DAT (Digital Audio Tape)-meghajtók, szintén mágnes-szalagot használnak, itt egy kis méretű kazettán nagyon nagy mennyiségű információ fér el, mivel korszerűbb technikát használnak.

Mágneslemezes háttértárak

A mágneslemezes tárakban a jelrögzítés koncentrikus körök (sáv vagy track) mentén történik. A sávok sűrűn egymás mellett helyezkednek el. A sávokon kívül egy-egy lemezoldal, mint egy torta szeletei, szektorokra is oszlik. A sávok és szektorok metszéspontjainál kialakuló ívekben, a blokkok jelentik a legkisebb átvihető adatmennyiséget. A sávsűrűséget tpi-ben fejezik ki, jelentése track per inch radiális irányban.

Mágneslemezes háttértárak A szektorok jelentik a legkisebb

címezhető adategységet, ami 512 byte a PC esetében.

A sáv és szektorszám megadásával az adott blokkban rögzített adatok gyorsan előkereshetők. Ezért a lemez direkt elérésű tároló, szemben a szalag soros elrendezésével.

Ha a lemez mindkét oldalát felhasznál-juk, vagy lemezköteg azonos koncentri-kus köréről van szó, akkor nem sávról, hanem cilinderről beszélünk. Egy koronghoz 2 olvasó-író fej (head) tartozik, a korong mindkét oldalához egy.

A könnyebbség kedvéért a merevlemez 3-4 szektort együtt szokott kezelni, ezek a szektorcsoportok, a cluster-ek.

Mágneslemez előkészítése• Formázás (formattálás): tároláshoz szükséges struktúra

létrehozása. Ennek során a lemezen létrejönnek a sávok, track-ek és a szektorok.

• A formázó program feladata még, hogy a fájlok tárolásához szükséges, az operációs rendszer által használt lemezrészek kialakítása is.

A lemez fizikai felépítése, növekvő szektorszám szerint:1. partíciótábla (Master boot record. Csak merevlemez eseten létezik)2. betöltő szektor (Boot record)3. fájl allokációs tábla (FAT)4. fő(gyökér) tartalomjegyzék (Root Directoriy)5. altartalomjegyzék (ek) és adatállományok (Subdirectory)6. a tartalomjegyzék bejegyzések felépítése (32 byte)

Mágneslemezes háttértárak

• Fontos fogalom a bitcella, amely a tárolt bit helyét jelenti a hordozón. A frekvenciamodulációs eljárásnál minden bitcella helyét szinkron jellel jelöljük meg. Ez tulajdonképpen a vivőfrekvencia, amelyet modulálunk a felírandó információ függvényében. A szinkron jel periodikus négyszöghullám.

• A bináris 1 kódolásánál a bitcella közepén is létrehozunk egy impulzust, míg a bináris 0 esetén változatlanul hagyjuk a cella tartalmát.

• Az impulzusok felírása, illetve olvasása eredményezi az adathozzáférési időt.

bit cella

szinkron jel (vivő frekvencia)

bináris 1 kódja

bináris 0 kódja

Hajlékonylemezes háttértárak• A hajlékonylemez cserélhető adathordozó • Méretek: 8”, 5.25" és 3.5" átmérőjű lemezek• 8”: 160-500KB• 5.25”: (IBM PC, XT) 360 KB, majd később 1.2 MB kapacitás• 3.5”: 1.44 MB kapacitás• Az adatok felírása és visszaolvasása elektromágneses úton

történik. • Az adattárolásnál a meghajtónak ismerni kell a sávok kezdőpontját,

amit a lemezen és a tokon levő apró ún. indexlyuk tesz lehetővé, melynek helyzetét egy optikai érzékelő olvassa le.

Hajlékonylemezes háttértárak

• 1.44 MB-os floppylemez esetén: • 80 sáv, és egy track-en 18 szektor. • Egy szektor mérete 512 byte. • Műanyag tokban hajlékony műanyag lemez

található, mely mindkét oldala mágnesezhető réteggel van bevonva.

• Használatát az teszi lehetővé, hogy a forgás következtében létrejövő centrifugális erő hatására sík és viszonylag merev lesz.

• A lemezt a meghajtóban egy elektromotor forgatja, a felület mindkét oldalán író-olvasó fejek írnak/olvasnak. Ezek rendkívül kis méretű elektromágnesek

• Feloldható írásvédelmi (write protect) lehetőség: az adatok nem kívánt felülírását vagy törlését akadályozza meg.

Merevlemezes háttértárak• A mágneses réteg üvegből vagy alumíniumból készült lemezeken

helyezkedik el, ez biztosítja a hordozó anyag stabilitását és szilárdságát.• A lemezeket egymás fölé helyezik egy közös tengelyre, melyet a motor

hajt meg. • A lemezek közé nyúlnak be az olvasófej karjai, általában minden

lemezhez két darab, az egyik alul, a másik felül olvassa az adatokat.• A fejek tizedmikronnyi távolságra helyezkednek el a mágneses rétegtől,

ezért ezt a réteget felhordás után tökéletesen simára polírozzák, hogy az egyenetlenségek ne sértésék meg a fejeket.

• A fejek szintén központi tengelyen vannak összekapcsolva, ezt a tengelyt egy lineáris motor mozgatja, mely félelmetes pontosságra és sebességre képes, másodpercenként akár 50-szer tud pontosan pozicionálni akár úgy, hogy minden lekérdezendő adathoz a teljes lemezsugár távolságot meg kell tenni.

Hozzáférési idő = Pozicionálási idő átlaga +

Forgási idő + Adatátviteli idő + Vezérlési idő.

Merevlemezes háttértárakEzek alkotják a merevlemez mechanikát,

melyet egy zárt házba tesznek. A ház teljesen nem zárt, van rajta egy

nyomáskiegyenlítő szelep, ezen keresztül gondosan szűrt levegő tud beáramlani, ha csökkenne a nyomás, és itt tud ugyanígy távozni, ha megnőne (nyomáskülönbség a hőmérséklet-változás miatt következik be). A szelep porvédő, ezért az apró portól is megvédi a belső mechanikát, de a levegő szabadon járhat rajta keresztül.

A merevlemez házára szerelik kívülről az elektronikát, mely a motorokat és a fejeket vezérli, adatokat olvas és ír, valamint itt helyezkedik el a cache memória, ahol az átmeneti adatok tartózkodnak.

Írási és olvasási sebesség

Befolyásolja:Befolyásolja:• a lemez forgási sebessége:a lemez forgási sebessége:

5400, 7200, 10 000 vagy 15 000 fordulat/perc (rpm).5400, 7200, 10 000 vagy 15 000 fordulat/perc (rpm).• az az átviteli sebesség: átviteli sebesség: növelésének érdekében beépítenek egy növelésének érdekében beépítenek egy

gyorsítótárat (cache)gyorsítótárat (cache)• Írásnál: Írásnál: merevlemez elektronikája a gyorsítótárba gyűjtögeti a kiírandó merevlemez elektronikája a gyorsítótárba gyűjtögeti a kiírandó

adatokat, majd ha elegendő összegyűlt, egyszerre kiírja a lemezre. adatokat, majd ha elegendő összegyűlt, egyszerre kiírja a lemezre. • Olvasásnál: Olvasásnál: a lemezről többet beolvas, mint amennyire szükség van az a lemezről többet beolvas, mint amennyire szükség van az

adott pillanatban, arra a statisztikai tényre építve, hogy „úgy is kérni adott pillanatban, arra a statisztikai tényre építve, hogy „úgy is kérni fogjuk az utána lévő adatokat” (előreolvasás). fogjuk az utána lévő adatokat” (előreolvasás).

• A gyorsítótárnak köszönhetően a HDD elérési ideje lényegesen A gyorsítótárnak köszönhetően a HDD elérési ideje lényegesen lecsökken.lecsökken.

• Cache méretek: lehetőségeinek kihasználása érdekében a nagyobb Cache méretek: lehetőségeinek kihasználása érdekében a nagyobb adatsűrűségű tárolókhoz nagyobb méretű szokott lenni. Régebben adatsűrűségű tárolókhoz nagyobb méretű szokott lenni. Régebben 2, 4, 8 MB-os, 2, 4, 8 MB-os,

• Manapság a nagyobb kapacitás új HDD-k mellé 16, 32 vagy 64 MB-Manapság a nagyobb kapacitás új HDD-k mellé 16, 32 vagy 64 MB-os gyorsítótárat szoktak rakni.os gyorsítótárat szoktak rakni.

Címzési rendszerek

Adatok címzésére két féle módot használunk:

CHS (Cylinder, Head, Sector),

LBA (Linear Block Address)

Címzési rendszerek CHSCímzési rendszerek CHS• CímzésCímzés

• CHS (Cylinder, Head, Sector)CHS (Cylinder, Head, Sector)• Korlát: Korlát: C: 0-1023C: 0-1023• H: 0-15H: 0-15• S: 1-63S: 1-63• Max.:Max.: 504 MB504 MB

CHS kapacitás = cilinderszám x fejszám x szektorszám CHS kapacitás = cilinderszám x fejszám x szektorszám x 512 byte (szektor méret)x 512 byte (szektor méret)

• ◦◦Példa: 1.44 MB FDPélda: 1.44 MB FD• ◦◦Cilinder szám: 80 (0-79)Cilinder szám: 80 (0-79)• ◦◦Fejek száma: 2 (0-1)Fejek száma: 2 (0-1)• ◦◦Szektorok száma egy sávon: 18 (1-18)Szektorok száma egy sávon: 18 (1-18)• ◦◦Össz. Méret: 80*2*18=2880 szektor * 512byteÖssz. Méret: 80*2*18=2880 szektor * 512byte

ECHS (kiterjesztett)ECHS (kiterjesztett)Korlát: Korlát: C: 0-C: 0-10231023

H: 0-254H: 0-254

S: 1-63S: 1-63Max. 8,4 GBMax. 8,4 GB

LBA címzés

• LBA címzés (Logical Block Addressing)• Szektorok sorfolytonosan számozvaSzektorok sorfolytonosan számozva

• Korábban 28 bites, kb. 137GB-ig jó.• Később 32 bites cím – 2000 GB-ig• Jelenleg 48 bites, 144 PB (Petabájt)

Optikai tárolók

A digitális adatok optikai tárolására a kompakt A digitális adatok optikai tárolására a kompakt lemezeket (CD = Compact Disk) használják.lemezeket (CD = Compact Disk) használják.

Az adatrögzítés egy három rétegű adathordozón Az adatrögzítés egy három rétegű adathordozón történik:történik:

Optikai tárolók• A CD: polikarbonát lemezen alumínium v arany fényvisszaverő réteg

helyezkedik el, ezen sorjáznak a bitek,a visszatükröző réteg bemélyedései (pitek), ill. változatlan felülete (landok).

• Valójában a pit és a land is logikai "0"-t jelent, a logikai "1" a kettő közötti átmenetnek felel meg. Az olvasás egy lézersugár visszaverődésének érzékelésével történik, a visszaverődő szórt fényt mérik: a sötétebb pontokról kevesebb fény verődik vissza.

Spirál hossz: 5734 mPit vagy lyuk (0,833-3,054 µm)

Land vagy sík

Optikai tárolók

A meghajtó lézerfejét fókuszálni kell a lemezre, és a fejnek nagy pontossággal (1 mikrométeren belül) kell követnie a lemezre írt spirális sávot. Feladata: az olvasott adatok felismerése, a sorosan érkező csatornabitek összeállítása és visszakódolása bájtokra, az előforduló olvasási hibák észlelése és javítása, az olvasott bájtok átadása az interfész felületen a CD-vezérlőnek

Compact Disk• Az adathordozó egy 8 v.12 cm átmérőjű és 1,2 mm vastag

korong, amelyre az adatok spirál formában kerülnek felírásra. A spirálon az adattárolás szektorokban történik. Egy szektor mérete kb. 2 KB

• Általános felépítése:• Szinkronizációs mező• Fejléc a szektorazonosítókkal• Adatrész• EDC (=Error Detecting Code): hibaellenőrzés • ECC (=Error Correcting Code):hibajavító

• A lemez elején található egy tartalomjegyzék (TOC = Table of Contents), amely a lemezen található adatokról és ezek helyéről ad információt.

CD típusok

Rövidítés

Értelmezés Leírás

CD-DACompact Disk Digital Audio

Zene tárolására szolgáló CD

CD-ROM

Compact Disk Read Only Memory

Préselt korong formátumban gyártott, csak olvasható 650 Mbájt kapacitású optikai lemez (ISO 9660)

CD-RRecordable Compact Disk

CD-íróval írható és CD-ROM-meghajtóval olvasható optikai lemez

CD-RWReWritable Compact Disk

CD-íróval többször írható optikai lemez

DVD-ROM

Digital Versatile/Video Disk Read Only Memory

Csak olvasható digitális videolemez (4.7, 8.5, 17 GB)

DVD-RAM

Digital Versatile/Video Disk Random Access Memory

Olvasható és írható video-lemez (4.7, 8.5, 17 GB)

DVDDVD(Digital Versatile Disc)(Digital Versatile Disc)

CD-nél nagyobb adatsűrűségű, de szintén az optikai tárolás elve CD-nél nagyobb adatsűrűségű, de szintén az optikai tárolás elve alapján működő adathordozóalapján működő adathordozó

Működési elve, mérete, kinézete hasonló a CD-hez, de kapacitása Működési elve, mérete, kinézete hasonló a CD-hez, de kapacitása jóval nagyobb: 4,7 GB-17 GB. Adatsűrűsége nagyobb, az adatok 2 jóval nagyobb: 4,7 GB-17 GB. Adatsűrűsége nagyobb, az adatok 2 v. 4 rétegben is lehetnek a lemezen.v. 4 rétegben is lehetnek a lemezen.

DVD-lemez mindig két 0,6 mm vastagságú lemezből DVD-lemez mindig két 0,6 mm vastagságú lemezből összeragasztással készül, és mindkét oldalon tárolhat adatokat. A összeragasztással készül, és mindkét oldalon tárolhat adatokat. A lemez mindkét oldalán két felvételi réteg alakítható ki. lemez mindkét oldalán két felvételi réteg alakítható ki.

Használt rövidítések:Használt rövidítések:

• SS-SL (Single Slide, Single Layer): Egyrétegű, egyoldalas (DVD-5)

• SS-DL (Single Side, Dual Layer): Kétrétegű, egyoldalas (DVD-9)

• SS-RSDL (Single Side, Reverse-Spiral Dual Layer): Kétrétegű, egyoldalas

• DS-SL (Dual Side, Single Layer): Egyrétegű, kétoldalas (DVD-10)

• DS-DL (Dual Side, Dual Layer): Kétrétegű, kétoldalas (DVD-17)

• DS-RSDL (Dual Side, Reverse-Spiral Dual Layer): Kétrétegű, kétoldalas

Blu-rayBlu-ray

• Ez kevesebb, mint fele a DVD-n található kis gödrök méretének.Ez kevesebb, mint fele a DVD-n található kis gödrök méretének. Mindezen túl a Blu-ray lecsökkentette a sávok szélességét 0,74 Mindezen túl a Blu-ray lecsökkentette a sávok szélességét 0,74 mikrométerről 0,32 mikrométerre.mikrométerről 0,32 mikrométerre.

• A kisebb gödröcskék, a kisebb fénysugár, és a rövidebb sáv A kisebb gödröcskék, a kisebb fénysugár, és a rövidebb sáv együttesen azt eredményezte, hogy az egyrétegű Blu-ray lemezen együttesen azt eredményezte, hogy az egyrétegű Blu-ray lemezen több mint 25 GB információt tudunk tárolni – kb. ötször annyi több mint 25 GB információt tudunk tárolni – kb. ötször annyi információ, mint amennyit egy DVD képes tárolni; egy dupla rétegű információ, mint amennyit egy DVD képes tárolni; egy dupla rétegű Blu-ray lemezen, pedig mintegy 50 GB-nyi adat tárolható. Blu-ray lemezen, pedig mintegy 50 GB-nyi adat tárolható.

A kék lézer rövidebb hullámhosz-A kék lézer rövidebb hullámhosz-szon működik (405 nanométer), szon működik (405 nanométer), mint a vörös lézer (650 nanom).mint a vörös lézer (650 nanom).A kisebb fénynyalábbal A kisebb fénynyalábbal pontosabban lehet fókuszálni, pontosabban lehet fókuszálni, lehetővé téve, hogy olyan kis lehetővé téve, hogy olyan kis gödröcskéből („pits”) is kiolvas-gödröcskéből („pits”) is kiolvas-sunk adatokat, amik csak 0,15 sunk adatokat, amik csak 0,15 mikrométer hosszúak . mikrométer hosszúak .

Magneto- optikai adattárolók• A mágneses és az optikai technológia ötvözésével jöttek létre a

magneto - optikai lemezek, melyek többször írhatók.• Ez az eljárás ötvözi a mágneses perifériák törölhetőségét az optikai

elvű tárolók igen nagy kapacitással. • A felíráshoz és a törléshez mágneses térre és lézerfényre egyaránt

szükség van, az olvasás azonban csak lézerfénnyel történik. • Gyártáskor a fémrétegen homogén mágnesezettséget alakítanak ki. • Ezt az állapotot tekintik a lemez kezdeti, vagy törölt (logikai nullát

tartalmazó) állapotának. • Az írás során a lézersugár a lemez egy (kis) pontját a Curie - pontig

(130-150 Celsius fok közé esik, anyagtól függően) melegíti fel, melynél a lemez felületi rétege elveszíti mágneses tulajdonságát.

• Ahogy az anyag a Curie - pont alá hűl, a korábban felmelegített felület a környezetében levő mágneses  állapotot veszi fel.

Magneto-optikai adattárolók• Elég tehát egy kis mágnest "tenni" a lemez közelébe, amelynek

erővonalai a lemez törölt állapotához tartozó térrel ellentétirányúak. • Ehhez az állapothoz rendelik a logikai 1-et. • Törlésnél az eredeti, gyári állapotot állítják vissza, vagyis nulla

mágnesezettséget. • Így a lemez nem érzékeny önmagában a mágneses térre (normál,

nem melegített  állapotban mágneses mező közelítésére). • Új információ felírása előtt az előző információ eltávolítására külön

törlési ciklusra van szükség. • A technológia alapján nevezik ezt a CD típust TMO – nak, azaz

Thermo Magnetic Optic – nak. A TMO - lemezek megbízhatósága jó, a MAXWELL cég MO lemeze 7 millió írási / olvasási ciklus után sem hibásodik meg.

• Lemezméretek: 3.5, 8, • de leginkább 5.25 inch-es,

Csatolófelületek

A merevlemezek a korábban elmondottak alapján képesek A merevlemezek a korábban elmondottak alapján képesek mágneses hordozóként működni, azonban szükség van mágneses hordozóként működni, azonban szükség van adatátviteli és definiált adatstruktúrákra ahhoz, hogy adatátviteli és definiált adatstruktúrákra ahhoz, hogy értelmezhető adatot nyerjünk ki belőlük. értelmezhető adatot nyerjünk ki belőlük.

Adatátvitelhez Adatátvitelhez csatolóvalcsatolóval rendelkeznek, mely a számítógépekben rendelkeznek, mely a számítógépekben elterjedt szabvány szerint lehet:elterjedt szabvány szerint lehet:

• IDE IDE Integrated Device Electronics • ATA AT Attachment (később PATA)• SATA Serial ATA• SCSI Small Computer System Interface• SASSAS Serial attached SCSI • FCFC Fibre Chanel

Csatolófelületek

IDEIDE:: Olyan háttértároló-architektúra, amelyben a vezérlő áramkörök egy része magára a meghajtóra került integrálásra. ( (speciális I/O kártyákkal csatlakozott))

ATA/IDE: szabvány kiterjesztése, amely lehetővé teszi a merevlemezektől eltérő eszközök (pl. CD-író, DVD-meghajtó, steamer) illesztését is a csatolóra. (csatlakozók alaplapra integrálva)

ATA-133, vagy UDMA 133 esetében általában (!) elegendő a sávszélesség a mai HDD-khez még, viszont azt tudni kell, hogy ez megoszlik a kábelen lévő eszközök között.

Csatolófelületek

SATA: A hagyományos (párhuzamos) ATA szabvány továbbfejlesztéseként létrehozták, a hasonló elveken, de soros átvitellel működő csatoló háttértároló eszközök illesztéséhez.A soros ATA a párhuzamos ATA-val ellentétben egy kábelre kizárólag egyetlen merevlemez vagy más eszköz csatlakoztatását teszi lehetővé.

Előnyei: - vékonyabb adatkábel, - nagyobb átviteli sebesség,- az eszközök kikapcsolás nélküli csatlakoztatásának és leválasz- tásának lehetősége („hot-swap”) -jobb adatkapcsolatot biztosít, mint a régi párhuzamos ATA (PATA) csatlakozók.

Csatolófelületek

SCSI: elsősorban a szerverekben ismert csatolótípus, egy szabvány a fizikai csatlakozás és az adatátvitel terén, mely a számítógépek és perifériák között valósul meg.

Az SCSI meghatározza a parancsokat, protokollokat, az elektromos és optikai érintkező felületet

Az SCSI nem kompatibilis az IDE-vel. Az SCSI előnye azokban a különleges vezérlőparancsokban rejlik, melyekkel képes

úgy vezérelni az egyes meghajtókat, hogy nem foglalja le a teljes sávszélességet, vagyis tud batch módban parancsokat kiadni, akár egyszerre több meghajtónak is, ami jelentős előnnyel jár RAID rendszerek esetében.

SAS tulajdonképpen hasonló, mint a PATA - SATA átmenet. Az SCSI párhuzamos elven működik, míg a SAS soros elven, de megtartva az SCSI speciális vezérléseit.

FC:Gigabites sebességű hálózati technológia, melyet elsősorban adattároló eszközöknél és hálózatoknál használnak. Eredetileg szuperszámítógépekhez tervezték, de gyorsan elterjedt az adattároló rendszerek és szerverek körében. A legújabb változatok akár 4 Gb/s adatátviteli sebességet is támogatnak.

RAID

A RAID (Redundant Array of Inexpensive or Independent Disks) napjaink egyik fontos technológiája. Segítségével sérülés-biztos merevlemez-rendszereket hozhatunk létre, melyek elengedhetetlenek bizonyos kritikus alkalmazásoknál, vállalatoknál vagy hálózatoknál.

A RAID koncepció megközelítőleg 20 éves múlttal rendelkezik. A Kaliforniai Egyetem számítástudományi tanszéke az 1980-as években dolgozta ki a RAID rendszert. Akkoriban még az Inexpensive (olcsó) szót használták a rövidítésben, mára inkább az Independent (független) szerepel a mozaikszóban.

RAID célokA RAID technológia lényege a nevében is benne van: több

független merevlemez összekapcsolásával egy nagyobb méretű és megbízhatóságú logikai lemezt hozunk létre. A módszer kidolgozásánál a tervezők többféle célt tűztek ki:

Nagy tárterület létrehozása, a logikai diszk haladja meg az egyes fizikai lemezek méretét

Redundancia, azaz nagyfokú hibatűrés, az egyes lemezek meghibásodásával szembeni tolerancia

Teljesítménynövelés, azaz az összekapcsolt lemezek együttes teljesítménye haladja meg az egyes lemezekét (pl. írási és olvasási műveletek átlapolása).

RAID

A létrejövő logikai lemez mögött álló technológia teljesen láthatatlan az operációs rendszer számára, a RAID ugyanúgy lekezeli az olvasási, írási és egyéb lemezkezelési műveleteket.

A RAID alapötlete a fizikai lemezek csíkokra (stripes) bontása. Ezek a csíkok minden lemezen egyforma méretűek, mely 512 byte-tól néhány megabyte-ig terjedhet. Az adatok nem folytonosan kerülnek egy-egy lemezre, hanem az egymást követő csíkokra az összekapcsolt merevlemezeken.

RAID szintek

• A RAID-ben eredetileg 5 szintet határoztak meg: RAID 1-5-ig. Az egyes szintek nem tükröznek minőségi vagy fejlődési sorrendet, egyszerűen különböző megoldásokat javasolnak.

• Azóta újabb szintek is létrejöttek: a 0-ás és 6-os RAID, illetve a különböző ajánlások összekapcsolásával és kombinálásával kapott

• RAID 10 → (RAID 0 + RAID 1)

• RAID 50 → (RAID 0 + RAID 5).

• A RAID 0 mindenféle redundancia vagy paritás nélkül csíkozza az adatokat a meghajtókon.

• Ez a szint nyújtja a legnagyobb adatátviteli sebességet és kapacitást,

• mind az írási, mind az olvasási műveletek párhuzamosan történnek.

• Hátránya, hogy nem biztosít hibatűrést, ezért egyetlen fizikai lemez meghibásodása az egész rendszert használhatatlanná teszi.

• Az RAID 1-es szint tükrözi az adatokat, azaz az adatok duplikálva vannak.

• Az írás és olvasás párhuzamosan történik, ebből következik, hogy az olvasás jóval gyorsabb (kb. 2x) az írásnál.

• Amennyiben az egyik meghajtó kiesik, az adatok továbbra is rendelkezésre állnak a másikon, emiatt ez a szint elég jó hibavé-delmet biztosít.

• A védelem ára a kétszeres fizikai lemez-szükséglet.

• A RAID 1 nem használja a csíkozást

A RAID 2 ajánlás már használja a csíkozást, emellett külön meghajtó-kat használnak paritás információk tárolására Hamming-kód segítségé-vel.

A Hamming-kód képes hibadetektálásra és annak javítására.

A gyakorlatban nem használják ezt a RAID szintet.

• Ha az egyik meghajtó meghibásodik, az adatok rekonstruál-hatók a paritást tartalmazó lemez segítségével.

• Mivel a paritás információt íráskor kell generálni, ezért ez a számításigény kihat a rendszer teljesítményére.

• A RAID 3 és 4 a legjobban ott állja meg a helyét, ahol sokszor nagy fájlokat, adatokat mozgatnak, és fontos a redundancia. Tartalék-meghajtók hiba esetén átvehetik a sérült lemez szerepét.

A RAID 3-4 szintén csíkozza a meghajtókat, és egyetlen kitüntetett lemezre írja a paritásadatokat. A két szint közti különbség, hogy a 3-asnál kisméretű csíkokat használnak, míg a 4-es szint nagyméretű blokkokkal dolgozik.

• Az olvasási és írási műveletek párhuzamosan végezhetőek. Szintén írás közben számolja a paritást, de kizáró-vagy (XOR) algoritmust használ, mely kisebb adatmozgatások számára kiváló.

• Tartalék-meghajtók hiba esetén átvehetik a sérült lemez szerepét.

A RAID 5 már nem csak az adatokat, hanem a paritás információkat is csíkozva helyezi el a lemezeken. A paritás sorban a következő meghajtóra kerül íráskor, ezzel az egyenletes elosz-tással kiküszöbölték a kitüntetett paritás meghajtó szűk keresztmetszetét.

• Kétszeres meghajtó meghibásodás sem jelent problémát a rendszer egészére nézve.

• A megnövelt biztonságért cserébe azonban kevesebb hasznosítható terület áll a rendelkezésre

A RAID 6 csupán az 5-ös szint kibővítése: nem csak soronként, hanem oszlop-onként is kiszámítja a paritást.

• RAID 01• Min. 4 meghajtó• Csíkkészletenként egy

meghajtó elvesztését tűri • Kiváló teljesítmény;• Jó hibatűrés• Adat file-ok számára ajánlott• Drága• Legalább 4 egység diszk kell

hozzá

•RAID 10•Min. 4 meghajtó•Minden tükör pár egyik felének elvesztését elviseli (a RAID 1-hez hasonlóan)•Jó teljesítmény (kisebb mint a 0 + 1 esetén)•Kiváló hibatűrés•Adat file-ok számára ajánlott

A RAID megvalósítási lehetőségei

• RAID-et vagy szoftver vagy hardver módon lehet implementálni.

• A szoftveres megoldás a számítógép processzorát és memóriáját terheli, rontja a teljesítményt, viszont olcsóbb.

• Bizonyos operációs rendszerek rendelkeznek RAID támogatással, egyéb esetben speciális driverekre van szükség.

• A 3-as és 5-ös szintű RAID általában hardveres, egy külön RAID vezérlőt igényel, melynek saját processzora van a paritásinformációk és a fájlok helyének számítására.

• A hardveres vezérlő nem csökkenti a gép teljesítményét, teljesen átveszi az operációs rendszertől a RAID műveletek kezelését.