CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

Дамьяновски Владо

Есть несколько поколений стандарта SCSI. У последних поколений скорость передачи данных, разумеется, выше, чем у первых.

Сейчас распространены последние спецификации Ultra160 и Ultra 320, которые поддерживают очень высокие внешние скорости передачи данных (160 Мбайт/с и 320 Мбайт/с соответственно).

В последнее время в связи с ростом требований, предъявляемых к размеру дискового пространства и надежности хранения данных, в видеонаблюдении получили широкое распространение устройства, называемые RAID-массивами.

Аббревиатура RAID

расшифровывается как избыточный массив недорогих (независимых) дисков (Redundant Arrays of Inexpensive (Independent) Disks), и уже само название очень хорошо описывает его концепцию. RAID объединяет в массив несколько небольших по размеру жестких дисков (обычно АТА) для повышения производительности или надежности. Если один из дисков выходит из строя, то данные не будут потеряны, и вышедший из строя диск обычно можно заменить в процессе работы. Для организации RAID-массива, как правило, требуется отдельный контроллер (как в случае с дисками SCSI), а сам массив представляется в операционной системе не как набор дисков, а как отдельный логический диск.

Имеется два важных соображения при выборе жестких дисков для RAID-массива: размер диска и скорость вращения. Современные контроллеры работают в основном с жесткими дисками UltraATA/100 или даже UltraATA/133, поэтому они будут достаточно быстры. Высокая скорость вращения дисков позволяет достичь высокой скорости передачи данных и снизить время доступа, но это всегда сопровождается повышением температуры, а также уровня вибрации и шума. В принципе для RAID-массива подойдут любые жесткие диски.

Рис. 9.65. Стандарт параллельной передачи данных ATA (EIDE)

Рис. 9.66. RAID-массив с избыточным резервированием, использующий жесткие диски АТА, с возможностью горячей замены

Сейчас для построения RAID-массивов используются 6 типов архитектуры, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки в функциональности и производительности. Кроме 6 типов архитектуры RAID с избыточностью (то есть повышенной надежностью), сейчас очень часто архитектуру массива дисков без функции избыточности называют RAID-0. Далее мы рассмотрим все 7 типов архитектуры RAID.

— RAID-0 (striping, массив с чередованием)

Это самая быстрая и эффективная архитектура массива, но она не предлагает отказоустойчивости, то есть функция избыточности не реализована. Таким образом, с технической точки зрения RAID-0 не соответствует принципам RAID, поэтому RAID-0 не дает никаких преимуществ в надежности хранения данных. В рамках данной архитектуры все данные равномерно распределяются между всеми дисками массива, которые называются набором томов с чередованием (stripe set). Основное преимущество RAID-0 заключается в скорости, так как скорость передачи данных увеличивается пропорционально количеству жестких дисков массива. Впрочем, если хотя бы один диск выйдет из строя, то данные всего массива будут утеряны.

— RAID-1 (mirroring, зеркалирование)

RAID-1 — это полная противоположность архитектуре RAID-0.

Основная задача здесь не повышение скорости, а обеспечение надежности хранения данных. При записи или считывании данных все диски массива используются одновременно. Таким образом, данные записываются одновременно на два и более диска, что эквивалентно созданию идеальной резервной копии, поскольку информация резервной копии не будет устаревать. RAID-1 будет лучшим выбором при создании максимально отказоустойчивой системы.

— RAID-2 (striping, массив с чередованием и коррекцией ошибок)

Принципы архитектуры RAID-2 те же самые, что и у RAID-0: данные распределяются по всем дискам массива, но не на уровне блоков, а на уровне битов, что необходимо для того, чтобы при обмене данными использовать код коррекции ошибок (ЕСС). Для этого потребуются дополнительные жесткие диски. Для обеспечения полной надежности хранения данных необходимо отводить 10 дисков для данных и 4 диска ЕСС для коррекции ошибок. Следующий уровень уже потребует 7 дисков для коррекции ошибок при 32 дисках для хранения данных. Это объясняет, почему RAID-2 никогда не пользовался особой популярностью.

— RAID-3 (data striping + dedicated parity, массив с чередованием и четностью)

В архитектуре RAID-3 применяется более разумная коррекция ошибок. Данные байт за байтом распределяются по жестким дискам массива, а отдельный жесткий диск используется для хранения избыточных данных четности. Большинство контрольных дисков, используемых в архитектуре RAID-2 используются для определения положения сбойного элемента, так как многие RAID-контроллеры могут самостоятельно определить, где произошел сбой, то количество избыточных дисков можно сократить. В RAID-3 используется только один избыточный диск, это становится как достоинством, так и недостатком данной архитектуры, поскольку при каждом обращении к массиву необходимо обращаться и к этому избыточному диску. Таким образом, преимущество в скорости от распределения данных по нескольким жестким дискам частично нивелируется. Для массива RAID-3 потребуется не менее трех дисков и достаточно сложный контроллер. Все вышесказанное объясняет, почему RAID-3 так же, как и подобные ему RAID-4 и RAID-5, никогда не пользовался массовой популярностью. RAID-3 часто используется в тех случаях, когда требуется считывать и записывать очень большие последовательности данных в однопользовательской среде.

RAID-3 не позволяет одновременно выполнять множественные операции ввода и вывода.

— RAID-4 (data striping + dedicated parity, массив с чередованием и четностью)

RAID-4 очень похож по своим принципам на RAID-3, но распределение данных по дискам происходит на уровне блоков, а не байтов. Теоретически это должно было значительно повысить производительность, но на практике этого не происходит, так как избыточный диск по-прежнему остается слабым звеном. Таким образом, RAID-4 не дает особых преимуществ и не позволяет одновременно выполнять несколько операций записи.

— RAID-5 (distributed data + distributed parity, массив с чередованием дисков и чередованием четности)

RAID-5 обычно считается лучшим компромиссом между производительностью и надежностью хранения данных. Не только данные, но и контрольная информация распределяется по всем дискам. В результате RAID-5 совсем немногим уступает RAID-3 по производительности.

Впрочем, уровень отказоустойчивости не слишком высок, так как без потери данных только 1 диск массива может выйти из строя. Требуется не менее 3 дисков для организации такого массива.