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Sistemas operacionais   raid Sistemas operacionais raid Presentation Transcript

  • RAIDProf. Carlos Melo
  • Conceitos de RAID• Um simples Disco Rígido físico ou multiplos discos em um gabite externo sem funcionabilidades RAID é geralmente chamado de • JBOD (Just A Bunch Of Disks) • SAS (Server Attached Storage) podendo estar dentro do servidor.
  • Conceitos de RAID• O projeto e pesquisa RAID foi desenvolvido pela Universidade de Berkley (CA-USA) nos anos 80. • Tema Original = Redundant Array of Independant Disks • Atualmente = Redundant Array of Inexpensive Disks
  • Conceitos de RAID• RAID combina um número independente de discos juntos proporcionando aumento do throughput/performance no acesso e confiabilidade dos dados • Níveis RAID diferentes proporcionam uma variedade de misturas de performance e tolerância a falhas
  • Aplicações RAID Aplicações com Alta Taxa de Transferência (Ambientes tipicamente RAID 0) RAID striping é o ideal para aplicações com intensa transferência de dados o Aplicações que necessitam de uma grande quantidade de dados a ser processada em um intervalo de tempo pré-definido o Streaming Media • Video on demand, Digital Cable, Transmissões ao vivo A taxa de dados fixa é critica, Transmissões múltiplas não devem degradar a qualidade “QoS” = Quality of Service Stream contínuo de dados – sem espaço para o reenvio • Processamento de Imagem, manipulação e Renderização
  • Aplicações RAID Aplicações com alto índice de solicitações de informação (ambiente típico para o RAID 5) RAID é utilizado para aplicações de alto uso de multitasking, alta taxa de retorno de informação OLTP = On Line Transaction Processing (aplicações típicas) o Validação de cartão de crédito, Reservas, ECommerce, Gerenciamento de estoque on-line o Banco dados e aplicações Web based o Alto número de transações randômicas
  • Um Overview da Tecnologia RAID O que é RAID? o Dois ou mais discos rígidos independentes. o Aparece no servidor como um único Grande Disco Rígido . o Sistema Operacional totalmente independente. o Dispositivo com alta confiabilidade e redundância. Aumento da Disponibilidade dos Dados o Rápido acesso aos dados (multiple drives). o Segurança oferecida pela redundância/paridade.
  • Um Overview da Tecnologia RAID Gerenciamento Simplificado o Partição de um único Drive para gerenciamento/partição. Componentes Hot-Swap o Tanto para um ou vários drives. o Fontes de Alimentação e Ventilação, também. O que RAID não é o Suporte a aplicações de Disaster Recovery Físicos (Tape Drivers).
  • RAID Level 0 0123, 4567, 8901, 2345, 6789, 1234, 5678, 9012, 3456, 7890, 0001, 0002, 0003, 0004, 0005, 0006 Data Stream RAID Level 0: Disk Striping 0123 (1) 4567 (2 ) 8901(3) 2345 (4 ) 6789 (5) 1234 (6 ) 5678 (7) 9012 (8 ) 3456 (9) 7890 (10 ) 0001 (11) 0002 (12 ) 0003 (13) 0004 (14 ) 0005 (15) 0006 (16 ) Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Block order shown in parentheses RAID Level O provides high performance through disk stiping
  • Níveis RaidRAID Level 0 - Striping Uso de múltiplos Discos para a formação de um único Disco lógico. Performance na implementação do RAID Alta performance na Escrita e Leitura (Write and Read) performance relacionada com o aumento da quantidade de Discos. Os Discos Rígidos são distribuídos utilizando-se uma tamanho definido de “stripe” durante a configuração o Deve ser otimizado em conjunto com o Sistema Operacional para uma performance otimizada As pequenas solicitações que possuem o mesmo tamanho de “stripe” são transmitidas a um único Disco Rígido, as solicitações maiores são divididas e transmitidas a múltiplos Discos Rígidos em paralelo A capacidade é a soma do número de discos no “array” Não proporciona proteção contra falhas de hardware, somente performance.
  • Resumo Nível: RAID 0 RAID-0, “Striping”, todos os Discos estão disponíveis para dados, Inseguro. Utilizado para armazenamento temporário Qualquer Disco que falhar causa a perda dos dados 10 = Total de Discos 10 = Capacidade Usável Dados 0 = Redundância de Discos 10 = Performance Leitura 10 = Performance Escrita Todos os Dados Foram Perdidos
  • RAID Level 1 0123, 4567, 8901, 2345 Data Stream RAID Level 1: Disk Mirroring 0123 (1) 0123 (1 1) 4567 (2) 4567 (2 1) 8901 (3) 8901 (3 1) 2345 (4) 2345 (4 1) Disk 1 Copy of Disk 1 Block order shown in parentheses RAID Level 1 provides fully redundant disk mirroring
  • Níveis Raid: RAID Level 1 - Espelhamento O RAID 1 proporciona alto nível de tolerância a falhas o Cada solicitação de I/O é espelhada em um segundo Disco Rígido O RAID 1 trabalha com múltiplos de dois Discos Rígidos- o set primário e o set espelhado – dobrando também o custo por GB da solução o Proporciona o mesmo throughput durante a escrita o Oferece mais performance durante a leitura (read) – A controladora RAID executa o mesmo comando de leitura em cada Disco – assim que um dos discos disponibiliza os dados, ele é automaticamente transferido para o servidor e o próximo comando de leitura pode ser processado.
  • Níveis Raid: RAID Level 1 - Espelhamento Oferece proteção contra falhas nos discos com taxa de 1 para 1 o Assim que um disco falha, automaticamente o espelho assume, porém caso ocorra a falha no espelho não existe mais segurança o Pode proteger contra desastre naturais/físicos porém o espelho deve estar instalado remotamente (em outro local físico) acarretando em um custo adicional $$. o Não protege contra vírus digital ou acidentes/delete intencional, já que 100% do disco está sincronizado com o outro Implementação de Alto Custo o Controladora RAID + o Custo por GB de chega a ser o dobro se compararmos com uma unidade simples.
  • Resumo Nível: RAID 1 RAID-1, “Mirroring” rápido, 50% dos Discos estão disponíveis para dados, extremamente seguro. Utilizados para informações importantes Qualquer Disco espelhado pode falhar, e os dados permanecem salvos 2 = Total de Discos 1 = Capacidade Usável Data Copy 1 = Redundância de Discos 2 = Performance Leitura 1 = Performance Escrita Os dados permanecem Salvos ------------------------ Todos os Dados Foram Perdidos
  • RAID Level 3 0123, 4567, 8901, 2345 Data Stream RAID Level 3: Dedicated Parity Parallel Access 0 1 2 3 6 4 5 6 7 22 8 9 0 1 18 2 3 4 5 14 Data Disk 1 Data Disk 2 Data Disk 3 Data Disk 4 Parity Disk Byte level striping shown here RAID Level 3 uses separate parity disk
  • Paridade e ECC Utiliza metodologia de reconstrução dos dados perdidos, adicionando-se informações adicionais, comumente chamada de “overhead” Utiliza cálculos Matemáticos Polinomiais e operações inversas È utilizada uma equação de 5th Grau para encontrar a soma e o resultado. (5+10+?+2+7 = 27) Bit Método de Paridade no barramento SCSI Error o O método de detecção de erros com paridade em computadores funciona apenas para a detecção do erro. Binary 128 64 32 16 8 4 2 1 Parity Parity Number Bit Number 2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 6 0 0 0 0 0 1 1 0 1 3 33 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 33 0 0 1 0 0 0 0 1 1 3 Parity Sum Error
  • Níveis Raid: RAID Level 3 – Acesso Sincronizado comdisco dedicado de paridade O Uso de mais Discos possibilita um aumento do throughput o Um único de Disco de paridade pode ser um problema de gargalo na performance Proteção contra falha de Disco com razão de 1 para vários o A Performance é degradada durante o acesso, e especificamente durante a reconstrução em caso de falha (rebuild) de um disco rígido (demorando horas) o Não oferece proteção contra desastre físicos o Não protege contra vírus digital ou acidentes/delete intencional, já que os dados são protegidos por um esquema de paridade ECC (com esquema e atualização em tempo real) Implementação de Alto Custo o Custo da Controladora RAID + o Discos Rígidos com sincronização de spindle o 1 Disco Rígido adicional para Paridade o Implementado como um sistema RAID (gabinete stand alone)
  • RAID Level 5 0123, 4567, 8901, 2345, 6789, 1234, 5678, 9012, 3456, 7890, 0001, 0002, 0003, 0004, 0005, 0006 Data Stream RAID Level 5: Distributed Parity Independent Access 0123 (1) 4567 (2 ) 8901(3) 2345 (4 ) 15936 (P) 6789 (5) 1234 (6 ) 5678 (7) 22713 (P) 9012 (8 ) 3456 (9) 7890 (10 ) 11349 (P) 0001 (11 ) 0002 (12 ) 0003 (13) 0018 (P) 0004 (14) 0005 (15 ) 0006 (16 ) Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 Disk 5 Block order shown in parentheses (P) = Calculated parity value RAID Level 5 distributes parity across all drives
  • Níveis Raid: RAID Level 5 – Acesso Independente comparidade distribuída O uso de mais discos possibilita o aumento da performance RAID 5, é geralmente utilizado em ambientes OLTP Proteção contra falha de Disco com razão de 1 para vários o Qualquer disco rígido (1) pode falhar e mesmo assim o sistema permanece intacto o Não oferece proteção contra desastre físicos o Não protege contra vírus digital ou acidentes/delete intencional, já que os dados são protegidos por um esquema de paridade ECC (com esquema e atualização em tempo real) Implementação de Alto Custo o Capacidade com perda pela Paridade, o crescimento dos dados aumenta o custo por GB o Custo da Controladora RAID + o Implementado como um sistema RAID (gabinete stand alone)
  • Resumo Nível: RAID 5 RAID-5, rápido, todos menos um disco está disponível para dados, Segurança. Utilizado com Armazenamento Primário Caso um Disco falhe ”OK”, O segundo Disco ocasiona a perda total dos dados! 10 = Total de Discos 8 = Capacidade Usável 1 = Redundância de Disco 8 = Performance Leitura 8 = Performance Escrita Data Paridade Hot Spare Os dados permanecem Salvos ------------------------ Todos os Dados Foram Perdidos
  • RAID Level 0+1 0123, 4567, 8901, 2345, 6789, 1234, 5678, 9012, 3456, 7890, 0001, 0002, 0003, 0004, 0005, 0006 Data Stream RAID Level 0+1: Striped Mirrored Array 0123 (1) 4567 (2 ) 8901(3) 2345 (4 ) 6789 (5) 1234 (6 ) 5678 (7) 9012 (8 ) 3456 (9) 7890 (10 ) 0001 (11) 0002 (12 ) 0003 (13) 0004 (14 ) 0005 (15) 0006 (16 ) Disk 1 Disk 2 Disk 3 Disk 4 0123 (1 1) 4567 (2 1) 8901(3 1) 2345 (4 1) 6789 (5 1) 1234 (6 1) 5678 (7 1) 9012 (8 1) 3456 (9 1) 7890 (10 1) 0001 (11 1) 0002 (12 1) 0003 (13 1) 0004 (14 1) 0005 (15 1) 0006 (16 1) Copy of Disk 1 Copy of Disk 2 Copy of Disk 3 Copy of Disk 4 Block order shown in parentheses RAID Level 0+1 combines data striping and disk mirroring
  • Combinação de níveis RAID RAID 00, 10, 30, 50 Múltiplos níveis RAID 0, 1, 3, ou 5 Arrays podem ser “striped” entre eles para a criação dos níveis RAID 00, 10, 30 ou 50 o Proporciona mais capacidade o Freqüentemente chamado de Interface da Aplicação composição RAID Proporciona um melhor “load balancing”. RAID 0 Stripping RAID 1 RAID 1 RAID 1 ARRAY ARRAY ARRAY
  • Resumo Nível: RAID 0+1 O RAID-10, é extremamente rápido, metade dos Discos estão disponíveis para Disco/ dobro do Preço, Seguro. Usado para dados primários e críticos Caso um Disco falhe ”OK”, O segundo ocasiona a perda dos dados! Os dados permanecem ------------------------ Salvos Todos os Dados Foram Perdidos 20 = Total de Discos 10 = Capacidade Usável *2 = Redundância de Discos 20 = Performance Leitura Data 10 = Performance Escrita Grupo #1 Dados Críticos Grupo #2 Espelho (Cópia)
  • Resumo Nível: RAID 5+1 RAID 5+1 oferece 4 discos de capacidade porém com necessidade total de 10 discos: Dados Paridade Grupo #1 Dados Críticos Grupo #2 Espelho (Cópia) Striping Paridade Os ------------------------ dados permanecem Salvos Todos os Dados Foram Perdidos