Что такое рейд массив – разновидности и настройка. Создание программного RAID-массива на Linux-платформе Программы для создания raid

Путем создания виртуального набора томов или RAID и дальнейшей его обработки по той же эффективной технологии, которая применяется и для обычных дисков или томов. Основная проблема здесь заключается в корректном создании виртуального RAID из составляющих его дисков, и часто возникает ситуация когда имеются сами диски (физические диски или их образы) входящие в состав RAID, но параметры дискового массива частично или полностью неизвестны.

Задание корректных параметров критически важно при создании виртуального RAID и успешного восстановления с него данных. Есть определенные методы ручного определения параметров RAID (смотри статью "Определение Параметров RAID"), но для их успешного применения необходим достаточно хороший уровень знания технологии RAID, особенностей файловых систем и других технических аспектов. Все это создает трудности при определении параметров RAID, причем даже для профессиональных пользователей R-Studio.

Для решения данной задачи в R-Studio была разработана уникальная технология распознавания параметров RAID, позволяющая определить параметры дискового массива для любой файловой системы тома RAID, даже если они абсолютно неизвестны пользователю. Использование данной технологии не требует каких-либо специальных знаний о томах RAID, однако понимание некоторых ключевых принципов распознавания параметров RAID в R-Studio значительно повысит ваши шансы при восстановлении данных на дисковом массиве .

В этой статье будут приведены и далее рассмотрены на конкретном примере ряд общих положений использования в R-Studio автоматического определения параметров RAID. В заключении мы расскажем о ряде дополнительных действий необходимых для определения конфигураций RAID в ряде сложных случаев восстановления данных .

Общие положения
Каждый раз при выполнении автоматического распознавания параметров RAID следует соблюдать ряд общих правил.

Все диски RAID или их образы должны быть включены в схему RAID. Если нет хотя бы одного диска , то распознать параметры RAID не удастся (даже если вместо этого диска RAID будет создан объект "отсутствующий дисквЂќ). Единственным исключением здесь является резервный диск без данных RAID - такие диски могут быть исключены из структуры RAID и это не повлияет на определение параметров дискового массива.
Включение резервных дисков в схему виртуального RAID необязательно. Как говорилось в предыдущем абзаце, при создании виртуального RAID резервные диски не требуются для определения его параметров. Включение их в схему RAID никак не повлияет на результат, однако значительно увеличит время необходимое для обработки RAID. Если вы точно знаете что диск является резервным и на нем нет данных RAID, то его можно сразу же исключить из виртуального RAID. В противном случае оставляйте все диски, однако в этом случае длительность процесса возрастет.
Распознавание параметров RAID является достаточно длительным процессом, особенно в случае больших RAID. Необходимо запастись терпением. При этом R-Studio показывает ход выполнения операции, и вы можете примерно оценить оставшее время.
Процесс не всегда может завершиться успешно. Результат зависит от многих факторов. Наиболее важными являются типы данных хранимых на RAID и степень повреждения тома. Степень сжатия данных также очень важна: чем меньше сжаты данные, тем выше шансы того, что параметры RAID будут корректно определены. Например, параметры томов RAID с данными документов Microsoft Office или OpenOffice, несжатыми графическими файлами (*.bmp), базами данных и т.д. имеют значительно более высокие шансы быть распознанными чем параметры RAID, на которых хранятся сжатые графические файлы (*.jpg, *.TIFF, *.png) и видео файлы. Также на распознание параметров могут существенно повлиять данные оставшиеся на дисках от предыдущих дисковых массовов.

При необходимости операция распознавания параметров RAID может быть выполнена несколько раз.

Основы Автоматического Распознавания Параметров RAID
Рассмотрим самый простой случай автоматического распознавания параметров RAID.

Предполагается, что пользователь достаточно хорошо знает основные принципы работы с R-Studio. Для получения более подробной информации обратитесь к документации к R-Studio.

Рис.1. Компоненты RAID

2. R-Studio начнет выполнять автоматическое распознавания параметров RAID, показывая ход выполнения операции. После завершения откроется диалоговое окно Обнаружение параметров RAID завершено (RAID Parameters Detection - Completed) и будут показаны результаты.

Рис.2. Распознанные схемы RAID
Кликните по изображению для его увеличения

R-Studio автоматически выберет наилучший из распознанных вариантов параметров RAID.

Обратите внимание, что иногда может возникнуть разница между первоначально найденными смещениями и окончательным вариантом смещений. Это вполне обычная ситуация, не влияющая на окончательный результат.

Рис.3. Различие между первоначально найденными смещениями и окончательным вариантом смещений
Кликните по изображению для его увеличения

3. Нажмите на кнопку Применить (Apply) в диалоговом окне Детектирование параметров RAID - завершено (RAID Parameters Detection - Completed), и выбранная структура будет применена к виртуальному RAID.

Рис.4. Воссозданная схема RAID
Кликните по изображению для его увеличения

4. Просмотрите файлы для подтвержения того, что параметры RAID были распознаны корректно. Если на RAID будет определена файловая система, то R-Studio ее покажет. Чтобы удостовериться что параметры RAID были распознаны корректно можно открыть том и просмотреть некоторые файлы.

Рис.5. Просмотренный файл на корректно воссозданном RAID
Кликните по изображению для его увеличения

Дальнейшие Шаги: Что делать если R-Studio не сможет распознать параметры RAID с первой попытки
Есть множество причин по которым R-Studio не может корректно распознать параметры RAID с первого раза. В некоторых случаях данные дискового массива могут быть повреждены значительно, что делает невозможным автоматическое распознавание параметров RAID. Однако если данные все же более-менее сохранены, то следует воспользоваться определенными методами позволяющими корректно определить параметры RAID при помощи R-Studio.

Сканирование RAID
Сканирование виртуального RAID помогает когда параметры дискового массива распознаются на первый взгляд (в большей степени) корректно, но при этом файловая система на распознанном RAID не определяется. Особенно это полезно когда пространство на дисках RAID до смещения заполнено нулями. В этом случае смещение с первой попытки может быть распознано неверно.

Рис.6. Некорректно найденное смещение RAID
Кликните по изображению для его увеличения

При этом R-Studio может не определить на RAID файловую систему. На панели Диски (Drives) вы увидите Виртуальный RAID (Virtual Block RAID), однако ниже него каких-либо распознанных файловых систем не будет.

Рис.7. Файловые системы на распознаны
Кликните по изображению для его увеличения

Сканирования виртуального RAID позволит определить файловую систему. Выберите элемент Виртуальный RAID (Virtual Block RAID) и нажмите кнопку Сканировать (Scan). После сканирования вы увидите найденные файловые системы.

Рис.8. Найденные файловые системы после сканирования RAIDn
Кликните по изображению для его увеличения

Изменение Распознанных Параметров RAID
Параметры RAID распознаются и выбираются так чтобы получились наиболее достоверные результаты для самого широкого ряда случаев. Также есть два дополнительных параметра которые в случае необходимости можно изменить: "Производительность поиска смещений (Offset search performance)" и "Производительность поиска параметров (RAID layout search performance)". При их изменении меняются пределы найденных смещений и структур RAID, отображаемых в результатах детектирования. По умолчанию показаны только наиболее близкие к достоверным результаты. Однако для более сложных схем RAID (например, RAID 6) показанные по умолчанию параметры могут отсеивать корректные смещения или структуры RAID. Вы можете расширить показ найденных результатов переместив движки "Производительность поиска смещений (Offset search performance)" и "Производительность поиска параметров (RAID layout search performance)" в сторону значений "быстро (fast)".

На приведенном ниже рисунке использовались параметры по умолчанию, и смещения не были распознаны.

Рис.9. Смещения не распознаны при использовании параметров по умолчанию
Кликните по изображению для его увеличения

После смещения движка "Производительность поиска смещений (Offset search performance)" в области Расширенные настройки (Advanced Options) в сторону значения "быстро (fast)" было найдено корректное смещение.

Рис.10. Найдено корректное смещение после уменьшения параметра "Производительность поиска смещений (Offset search performance)"
Кликните по изображению для его увеличения

Таким же образом может быть смещен движок "Производительность поиска параметров (RAID layout search performance)" чтобы найти большее число структур RAID.

Но прежде всего следует выполнить поиск с параметрами по умолчанию. Для менее сложных схем RAID уменьшение параметров области Расширенные настройки (Advanced Options) приведет к тому что будет показано слишком много результатов и определение корректной схемы RAID займет больше времени.

Ручной выбор другого смещения и другой схемы RAID
Это может помочь когда данные RAID повреждены до такой степени, что ни одна из вышеупомянутых рекомендаций не дает желаемого результата.

Начинайте со смещения с максимальным числом соотношения (hits), далее выбирайте другие смещения и повторяйте процесс детектирования. После этого выбирайте найденную структуру RAID с наибольшей вероятностью (probability). Продолжайте процесс отбора до тех пор пока не будут найдены корректные параметры RAID.

Заключение
Восстановление данных с неисправного RAID достаточно трудоемкая задача, а распознавание корректных параметров RAID является основой для ее успешного выполнения. Наилучшим с точки зрения восстановления данных конечно же является тот случай когда конфигурация RAID известна, т.е., например, она была сохранена или записана еще до возникновения неисправности. В других случаях встроенная в R-Studio технология автоматического распознавания параметров RAID позволяет получать достаточно корректные результаты. Данная технология работает с высокой степенью надежности для простых дисковых массивов; также и в остальных нетривиальных ситуациях она может использоваться как достаточно эффективный инструмент для нахождения смещения и структуры RAID.

Создаем 1,5-Тб RAID-массив в домашних условиях

Объемы информации растут быстрыми темпами. Так, согласно данным аналитической организации IDC, в 2006 году на Земле было сгенерировано около 161 млрд. Гб информации, или 161 экзабайт. Если представить этот объем информации в виде книг, то получится 12 обычных книжных полок, только длина их будет равна расстоянию от Земли до Солнца. Многие пользователи задумываются о приобретении все более емких накопителей, благо цены на них снижаются, и за 100 долларов сейчас можно приобрести современный винчестер на 320 Гб.

Большинство современных материнских плат имеют на борту интегрированный RAID-контроллер с возможностью организовывать массивы уровней 0 и 1. Так что всегда можно приобрести пару SATA-дисков и объединить их в RAID-массив. В данном материале как раз рассматривается процесс создания RAID-массивов уровней 0 и 1, сравнение их производительности. В качестве тестируемых взяты два современных жестких диска Seagate Barracuda ES (Enterprise Storage) максимальной емкости – 750 Гб.

Несколько слов о самой технологии. Избыточный массив независимых (или недорогих) дисковых накопителей (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks – RAID) разрабатывался в целях повышения отказоустойчивости и эффективности систем компьютерных запоминающих устройств. Технология RAID была разработана в Калифорнийском университете в 1987 году. В ее основу был положен принцип использования нескольких дисков небольшого объема, взаимодействующих друг с другом посредством специального программного и аппаратного обеспечения, в качестве одного диска большой емкости.

Первоначальная конструкция RAID-массивов предусматривала простое соединение областей памяти нескольких отдельных дисков. Однако в последствии оказалось, что подобная схема снижает надежность матрицы и практически не влияет на быстродействие. Например, четыре диска, объединенных в матрицу, будут сбоить в четыре раза чаще, чем один подобный накопитель. Для решения этой проблемы инженеры из института Беркли предложили шесть различных уровней RAID. Каждый из них характеризуется определенной отказоустойчивостью, емкостью винчестера и производительностью.

В июле 1992 года была создана организация RAID Advisory Board (RAB), которая занимается стандартизацией, классифицированием и изучением RAID. В настоящее время RAB определила семь стандартных уровней RAID. Избыточный массив независимых дисковых накопителей обычно реализуется с помощью платы контроллера RAID. В нашем случае жесткие диски подключались к интегрированному RAID-контроллеру материнской платы abit AN8-Ultra на базе чипсета nForce 4 Ultra. Для начала рассмотрим возможности, предлагаемые чипсетом для построения RAID-массивов. nForce 4 Ultra позволяет создавать RAID-массивы уровней 0, 1, 0+1, JBOD.

RAID 0 (Stripe)

Расслоение дисков, также известное как режим RAID 0, уменьшает число обращений к дискам при чтении и записи для многих приложений. Данные делятся между несколькими дисками в массиве так, чтобы операции чтения и записи проводились одновременно для нескольких дисков. Этот уровень обеспечивает высокую скорость выполнения операций чтения/записи (теоретически - удвоение), но низкую надежность. Для домашнего пользователя – наверное, самый интересный вариант, позволяющий добиться существенного роста скорости чтения и записи данных с накопителей.

RAID 1 (Mirror)

Зеркалирование дисков, известное как RAID 1, предназначено для тех, кто хочет легко резервировать наиболее важные данные. Каждая операция записи производится дважды, параллельно. Зеркальная, или дублированная, копия данных может храниться на том же диске или на втором резервном диске в массиве. RAID 1 обеспечивает резервную копию данных, если текущий том или диск поврежден или стал недоступен из-за сбоя в аппаратном обеспечении. Зеркалирование дисков может применяться для систем с высоким коэффициентом готовности или для автоматического резервирования данных вместо утомительной ручной процедуры дублирования информации на более дорогие и менее надежные носители.

Системы RAID 0 могут дублироваться с помощью RAID 1. Расслоение и зеркалирование дисков (RAID 0+1) обеспечивает более высокую производительность и защиту. Оптимальный способ по соотношению надежность/быстродействие, однако, требует большого количества накопителей.

JBOD

JBOD – данная аббревиатура расшифровывается как "Just a Bunch of Disks", то есть просто группа дисков. Данная технология позволяет объединять в массив диски различной емкости, правда, прироста скорости в этом случае не происходит, скорее, даже наоборот.

У рассматриваемого нами интегрированного RAID-контроллера NVIDIA RAID есть и другие интересные возможности:

Определение неисправного диска. Многие пользователи многодисковых систем покупают несколько одинаковых жестких дисков, чтобы полностью воспользоваться преимуществом дискового массива. Если массив дает сбой, определить неисправный диск можно только по серийному номеру, что ограничивает возможность пользователя правильно определить поврежденный диск.

Дисковая система предупреждения NVIDIA упрощает идентификацию, отображая на экране материнскую плату с указанием неработающего порта, чтобы вы точно знали, какой диск нужно заменить.

Установка резервного диска. Технологии зеркалирования дисков позволяют пользователям назначать резервные диски, которые могут быть сконфигурированы в качестве горячего резерва, защищая дисковый массив в случае сбоя. Общий резервный диск может защитить несколько массивов дисков, а специальный резервный диск может служить в качестве горячего резерва для определенного дискового массива. Поддержка резервного диска, который обеспечивает дополнительную защиту поверх зеркалирования, традиционно ограничивалась высокоуровневыми многодисковыми системами. Технология хранения NVIDIA переносит эту возможность на ПК. Специальный резервный диск может заменить неисправный, пока не закончится ремонт, что позволяет команде поддержки выбирать любое удобное время для ремонта.

Морфинг . В традиционном многодисковом окружении пользователи, которые хотят изменить состояние диска или многодискового массива должны зарезервировать данные, удалить массив, перегрузить ПК и затем сконфигурировать новый массив. Во время этого процесса пользователь должен пройти немало шагов только чтобы сконфигурировать новый массив. Технология хранения NVIDIA позволяет изменить текущее состояние диска или массива с помощью одного действия, которое называется морфинг. Морфинг позволяет пользователям обновить диск или массив для увеличения производительности, надежности и вместимости. Но более важно то, что вам не нужно выполнять многочисленные действия.

Кросс-контроллер RAID. В отличие от конкурентных многодисковых (RAID) технологий, решение NVIDIA поддерживает как Serial ATA (SATA), так и параллельные ATA накопители в рамках одного RAID массива. Пользователям необязательно знать семантику каждого жесткого диска, так как различия в их настройках очевидны.

Технология хранения NVIDIA полностью поддерживает использование многодискового массива для загрузки операционной системы при включении компьютера. Это означает, что все доступные жесткие диски могут быть включены в массив для достижения максимальной производительности и защиты всех данных.

Восстановление данных "на лету". При сбое диска зеркалирование дисков позволяет продолжить работу без остановок благодаря дублированной копии данных, хранящейся в массиве. Технология хранения NVIDIA идет на шаг дальше и позволяет пользователю создать новую зеркальную копию данных во время работы системы, не прерывая доступ пользователя и приложений к данным. Восстановление данных «на лету» устраняет простой системы и увеличивает защиту критической информации.

Горячее подключение. Технология хранения NVIDIA поддерживает горячее подключение для SATA дисков. В случае сбоя диска пользователь может отключить неисправный диск без выключения системы и заменить его новым.

Пользовательский интерфейс NVIDIA. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу любой пользователь, даже не имеющий опыта работы с RAID, может легко использовать и управлять технологией хранения NVIDIA (также известной как NVIDIA RAID). Несложный «мышиный» интерфейс позволит быстро определить диски для конфигурирования в массиве, активизировать расслоение и создать зеркальные томы. Конфигурация может быть легко изменена в любое время с помощью того же интерфейса.

Подключаем и конфигурируем

Итак, с теорией разобрались, теперь рассмотрим последовательность действий, необходимых для подключения и настройки жестких дисков для их работы в RAID-массиве 0 и 1 уровней.

Сначала подключаем диски к материнской плате. Необходимо подключить диски к первому и второму или третьему и четвертому SATA-разъемам, так как первые два относятся к первичному (Primary) контроллеру, а вторая пара – к вторичному (Secondary).

Включаем компьютер и заходим в BIOS. Выбираем пункт Integrated Peripherals, далее – пункт RAID Config. Нашему взору предстает следующая картинка:

Ставим RAID Enable, затем включаем RAID для того контроллера, куда подключили диски. На данном рисунке – это IDE Secondary Master и Slave, но нам нужно поставить Enabled в пункте SATA Primary или Secondary, в зависимости от того, куда вы подключили накопители. Нажимаем F10 и выходим из BIOS.

После перезагрузки появляется окошко конфигурирования RAID-дисков, чтобы настроить, нажимаем F10. NVIDIA RAID BIOS – именно тут и нужно выбрать, как именно сконфигурировать диски. Интерфейс очень понятный, просто выбираем нужные диски, размер блока, и все. После этого нам предложат отформатировать диски.

Для корректной работы RAID-массива в ОС Windows необходимо установить драйвер NVIDIA IDE Driver – он обычно имеется на диске с драйверами, идущем в комплекте с материнской платой.

После установки драйверов RAID-массив необходимо инициализировать. Сделать это несложно – кликаем правой кнопкой мыши по значку "Мой компьютер" на рабочем столе, заходим в "Управление – Управление дисками". Служба сама предложит инициализировать и форматировать диски. После прохождения данных процедур RAID-массив готов к использованию. Впрочем, перед установкой рекомендуем ознакомиться с полной инструкцией, идущей в комплекте с материнской платой – там все подробно расписано.

Жесткий диск Seagate Barracuda ES был представлен в июне прошлого года. Винчестер был разработан для поддержки решений хранения данных, использующих наиболее быстрорастущие приложения – серверы большего объема, объемные медиа-материалы, а также различные схемы защиты данных.

Barracuda ES имеет интерфейс SATA, максимальную емкость в 750 Гб, а скорость вращения шпинделя составляет 7200 об/мин. Благодаря поддержке технологии Rotational Vibration Feed Forward (RVFF), повысилась надежность при работе в близко стоящих мультидисковых системах. Также стоит отметить технологию Workload Management, которая защищает диск от перегрева, что положительно сказывается на надежности дисков.

Как уже было отмечено выше, накопитель оснащен интерфейсом SATA II, поддерживает NCQ и имеет 8/16 Мб кэш. Доступны также 250, 400 и 500 Гб варианты.

На тестирование компания Seagate любезно предоставила два топовых накопителя ST3750640NS емкостью 750 Гб, оснащенных 16 Мб кэш-памяти. По своим техническим характеристикам диски Barracuda ES являются почти полной копией обычных десктопных винчестеров, и лишь более требовательны к условиям окружающей среды (температура, вибрация). Плюс, есть отличия в поддержке фирменных технологий.

Технические характеристики :

Скорость вращения шпинделя	7200 об/мин
Объем буфера
Среднее время ожидания	4,16 мс (номинальное)
Число головок (физическое)
Число пластин
Емкость
Интерфейс	SATA 3 Гбит/с, поддержка NCQ
Число пластин
Тип сервопривода	встроенный
Допустимые перегрузки при работе (чтение)
Допустимые перегрузки при хранении
Уровень шума	27 дБА (холостой режим )
Размеры	147х101,6х26,1 мм
	720 граммов

Внешний вид

Так выглядит сам накопитель.

Примечательно, что диски отличаются как прошивками, так и контроллерами – в одном случае используется чип ST micro, в другом – Agere.

В комплекте с ним идет миниатюрный джампер, который переключает режим работы интерфейса с 3 Гбит/с на 1,5 Гбит/с.

Тестирование

Конфигурация тестового стенда :

Процессор	AMD Athlon 64 3000+
Материнская плата	Abit AN8-Ultra, nForce4 Ultra
Память	2х512Mb PC3200 Patriot (PSD1G4003K), 2,5-2-2-6-1Т
Основной жесткий диск	WD 1600JB, PATA, 8 Мб кэш, 160 Гб
Видеокарта	PCI-Express x16 GeForce 6600GT Galaxy 128 Мб
Корпус	Bigtower Chieftec BA-01BBB 420 Вт
Операционная Система	Windows XP Professional SP2

Несколько слов о системе охлаждения. Винчестеры установлены в корзину, которая охлаждалась одним 92 мм вентилятором Zalman ZM-F2. Для сравнения результаты испытуемого сравним еще с тремя жесткими дисками: IDE Samsung SP1604N, 2 Мб кэш, 160 Гб WD 1600JB, IDE, 8 Мб кэш, 160 Гб, WD4000YR емкостью 400 Гб, SATA, 16 Мб кэш, Seagate 7200.10 емкостью 250 Гб, SATA, 16 Мб кэш.

При тестировании использовалось следующее программное обеспечение:

FC Test 1.0 build 11;
PC Mark 05;
AIDA 32 3.93 (входящий в нее плагин для тестирования накопителей).

Ввиду того, что результаты Seagate Barracuda ES практически идентичны (разница укладывается в погрешность измерения) результатам Seagate Barracuda 7200.10 750 Гб, ранее, было решено не включать результаты тестирования одиночного накопителя, дабы не перегружать графики лишней информацией.

Результаты тестирования в программе AIDA 32 3.93:

В конце прошлой недели купил комплектующие для компьютера и столкнулся с рядом проблем при настройке оборудования. Новый компьютер предназначен для хранения баз данных в офисе одной фирмы, следовательно нужен был RAID массив. Бюджет был порядка 20000 рублей, поэтому собирал на платформе AMD. Материнская плата ASUS M4A88TD-M и два одинаковых жестких диска WD 500 Gb. Для настройки RAID массива HDD подключил в разъемы SATA0 и SATA1. Создавал массив RAID 1, объединение жестких дисков с повышенной надежностью и отказоустойчивостью. Когда жесткие диски зеркалят друг друга. Рекомендации описанные ниже подходят для настройки RAID0, повышения скорости работы дисков.

Первое, зашел в BIOS. Для моей материнской платы нажатие кнопки DEL при загрузке, для плат других фирм может быть F2. В настройках конфигурации SATA переключил режим IDE на RAID. Нажал F10 для сохранения настроек и перезагрузил компьютер.

Второе, нужно включитьRAID массив. Это первый момент, на котором попал в ступор. В инструкции к материнской плате ASUS об этом ни слова не сказано. Во время загрузки компьютера нажал Ctrl+F. Открыл меню Option ROM Utility. Здесь выбрал второй пункт нажатием 2.

В этом меню нажал Ctrl+C для создания RAID. Идя по пунктам включал функции RAID Mode в положение RAID1, напротив дисков Y. Затем дважды нажал Ctrl+Y, ввел имя RAID массиву и сохранил выставленные параметры. Вышел и перезагрузил компьютер.

Теперь при загрузке компьютера видно, что в системе подключен RAID1 массив.

Третье, определил приоритет очереди загрузки с разных устройств. Для этого пришлось еще раз войти в BIOS. Привод DVD, за ним мой RAID, а последним подключаемый устройства, т.е. флешки.

На RAID массив устанавливал Windows 7. В принципе, дальнейшие советы подойдут для установки Windows XP, Vista, Server 2008 и Windows 8 на RAID массив. До начала установки зашел с другого компьютера на сайт ASUS и скачал AMD RAID driver. Драйвер RAID загрузил на флеш-диск, его не надо вставлять в USB разъем до выбора разделов жесткого диска. Образ Windows был на DVD. После этого перешел к установке ОС.

Четвертое, использовал драйвер с флешки, когда дошел до выбора раздела. Вставил флешку, нажал Загрузка и Обзор.

Во всплывшем меню выбрал каталог драйвера, операционный системы и разрядности. В моем случае Windows 7 64bit.

Установщик Windows обнаружил драйвер AMD AHCI Compatible RAID Controller. Его было достаточно, чтобы увидеть раздел жесткого диска. Вынул флеш диск из USB порта.

Здесь меня поджидала вторая загвоздка, когда не ставится Windows 7. Выбрал стандартный способ Создать, весь объем диска установщик определил как Основной. Нажал Далее и получил ошибку. Программе установки не удалось создать новый или найти существующий системный раздел. Дополнительные сведения и так далее. Когда Windosw не устанавливается из-за раздела, решение — сделать самостоятельно разбивку диска на разделы. Удалил все разделы. Нажал Shift+F10.

Пятое, нажав Shift+F10, вызвал командную строку. Shift+Alt возвращает английский язык раскладки клавиатуры на русском дистрибутиве. Ввел diskpart, команда вызова утилиты работы с диском. Следующая команда list disk. Увидел два диска в системе: диск 0 — флешка, диск 1 — RAID массив. Выбрал диск 1 командой select disk 1. Дальше ввел create partition primary size=131072, создал системный раздел размером 128 Гб. За это отвечает команда create partition primary. Команда size для определения размера диска.

Вторую часть диска определил в раздел командой create partition extended. Не использовал size, чтобы включить все оставшееся пространство во второй диск. Что в дальнейшем позволит создать Логический диск.

Выбрал первый раздел командой select partition 1. А командой active раздел помечен как активный. После этого закрыл окно командной строки. Нажал кнопку Обновить.

После обновления списка разделов увидел два диска объемом 128 Гб и 337 Гб. Выбрал первый раздел и нажал кнопку Далее.

Горячо ожидаемая надпись Установка Windows… Установка Windows прошла в обычном режиме.

Проделал несколько раз за три вечера. Некоторые попытки были с ошибками, что увеличивало время. Если останутся вопросы, пишите в комментарии. Например, нужно перезагрузить компьютер после разбития диска на новые разделы, если флешка была вставлена до установки Windows. Все выше описанное было повторено за раз, чтобы убедиться в верности алгоритма из пяти пунктов. Установка Windows 7 на RAID работает, проверено!

Настройка Raid массива и инсталляция на него последних версий операционных систем Windows

Многие пользователи после создания программного Raid массива при помощи инструментов операционной системы начинают интересоваться тем, имеется ли возможность инсталлировать саму операционку на данный Raid и имеется ли возможность переноса уже предустановленной и наполненной программами Windows на созданный Raid 1 массив. Имеется большая вероятность того, что выйти из строя может и сам жесткий диск с операционной системой и всеми программами, а не только винчестер, на котором имеется набор файлов.

Следует отметить, что если винчестер с операционной системой и со всеми файлами прекратит свою работу в какой-либо фирме, то она приостановит свою деятельность сразу на некоторое количество дней. Поэтому процедура создания Raid массива с установленной операционной системой относится к разряду обязательных процессов.

Стоит также брать во внимание то, что помимо Raid 1 массива имеется также возможность создания Raid 0 массива. Второй позволяет значительно увеличить скорость работы операционной системы.

В данной статье постараемся разобраться с тем, каким образом можно из двух жестких дисков создать Raid 1 массив и инсталлировать на него операционную систему. При этом материнская плата может быть любой.

Следует отметить, что можно воспользоваться методом обычного запуска БИОС и применения технологии Raid. Нужно выбрать ее перенести на нее уже установленную операционную систему с использованием различного набора утилит. Однако для начала мы разберем то, как можно инсталлировать Windows.

Для начла необходимо создать самым простым способом флешку для загрузочных целей.

Для того чтобы осуществить сборку Raid 1 массива необходимо запастись двумя жесткими дисками или SSD накопителями. Очень важно проверить, поддерживается ли конкретной моделью материнской платы технология Raid. Можно приобрести пару жестких диска, обладающих объемом по 250 гигабайт.

Их необходимо разместить в системном блоке правильным образом.

Для того чтобы провести настройку системы с массивом Raid следует открыть БИОС и выбрать там соответствующий раздел. На каждой модели компьютерного устройства они будут свои собственные.

После включения компьютерного устройства необходимо войти через БИОС и нажать на клавишу Delete.

В появившемся окне посещаем раздел Advanced и открываем его. В списке следует выбрать SATA Configuration.

Необходимо установить положение Raid в Sata Mode Selection.

HotPlug должно находиться в положении Enabled для жестких дисков, которые мы будем объединять в Raid.

Для того чтобы все настройки сохранились необходимо нажать на кнопку F10. Затем произойдет процедура перезагрузки компьютерного устройства.

Для того чтобы пройти в настройки конфигурации Raid система своим оповещением предлагает нам нажать на CTRL +I. Следует выполнить это действие.

На появившейся новой странице необходимо найти пункт Create a Raid Volume и нажать на него. После этого сразу же следует нажать на Enter.

На новой странице необходимо ввести название Raid массива. Оно может быть любым. Для введения имени Raid необходимо нажать на пробел.

После введения названия следует нажать на Enter.

В новом окне нам необходимо выбрать Raid1(Mirror). Если этого не сделать, то все данные останутся на другом жестком диске. Контроллер окажется на другом винчестере в автоматическом режиме.

Настройки осуществляются при помощи использования стрелок на клавиатуре. После их проведения необходимо нажать на Create Volume и на Enter.

В новом окне появится предупреждение о согласии пользователя с тем, что возможно его данные будут потеряны. В нем нужно нажать на Да при помощи кнопки Y.

Таким образом, получается, что создание Raid 1 завершено и можно выйти путем нажатия на кнопку esc.

Для согласия выйти нужно нажать снова на Y.

После перезагрузки компьютерного устройства необходимо зайти в загрузочное меню и выбрать там из списка приоритетных загрузок флешку. Здесь же должен быть и Raid, который мы создали ранее.

Затем следует выбрать Установить.

В новом окне нужно после прочтения лицензионного соглашения нажать на Принять.

На появившейся странице необходимо выбрать второй пункт.

Теперь заметно, что два винчестера, которые были объединены в Raid массив, система обнаруживает в качестве единого целого.

На странице Подключиться необходимо выбрать Пропустить этот шаг.

В новом окне нужно Использовать стандартные параметры.

Можно создать локальную учетную запись и нажать на готово.

Важность надёжного хранения данных очевидна для пользователя любого уровня. Тем более сейчас, когда объёмы хранимых данных растут с угрожающей скоростью, вне зависимости от того, являются ли эти данные персональными (коллекции фотографий и видеозаписей) или корпоративными (финансовая и проектная документация, результаты научных исследований и т.п.). Одно из средств, помогающих в той или иной степени решить проблему надёжности хранения данных, основано на организации дискового RAID-массива.

Концепция RAID

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks - избыточный массив независимых дисков) (хотя более точной, возможно, будет "вольная интерпретация": массив независимых дисков с избыточным ресурсом) - это аппаратная или программная подсистема, в которой хранимые данные распределяются (часто с дублированием) по нескольким жёстким дискам (физическим или виртуальным). Наиболее эффективной, как с точки зрения надёжности, так и с точки зрения производительности, является аппаратная RAID-подсистема. Тем не менее, программная реализация также может принести немалую пользу, и в Linux есть все необходимые компоненты для организации программного RAID-массива.

Различные типы RAID-массивов

Выше было отмечено, что помимо своей главной функции - обеспечение надёжности хранения данных - RAID может способствовать повышению производительности, разделяя данные на несколько потоков для одновременной записи на несколько дисков. Реализация RAID-подсистемы в Linux несколько отличается от общепринятой, но логическое деление на несколько уровней сохранено.

На уровне RAID 0 два или более диска используются только для повышения производительности, поскольку разделяют между собой данные при чтении/записи. Здесь "избыточность" фактически отсутствует.

Массив RAID 1 является первым уровнем, обеспечивающим избыточность. Этот режим часто называют "зеркалированием" (mirroring), поскольку данные дублируются на всех дисках массива. Степень надёжности возрастает, но производительность операции записи снижается, так как запись одних и тех же данных выполняется несколько раз. Для организации RAID 1 требуется не менее двух дисков.

Особенностью массива RAID 4 является отдельный диск для записи информации о контроле чётности данных. Таким образом, узким местом этой подсистемы становятся периоды ожидания при записи именно на этот диск. По этой причине рекомендуется пользоваться RAID 5 во всех случаях, кроме тех, в которых применение RAID 4 крайне необходимо и обосновано.

В массиве RAID 5 при записи разделяются и данные, и информация о контроле чётности. Поэтому RAID 5 считался наиболее эффективным и экономичным уровнем до появления новых разработок в этой области: RAID 5EE , RAID 6 , RAID 10 и комбинированных уровней RAID 1+0 , RAID 5+0 , RAID 1+5 . Для организации массива RAID 5 требуется не менее трёх дисков.

О дальнейшем развитии концепции RAID-массивов можно узнать на указанных выше страницах Wikipedia. Особый интерес представляет сравнение "RAID 10 versus RAID 5 in Relational Databases" на англоязычной странице.

Поддержка программной реализации RAID появилась в ядре Linux, начиная с версии 2.0, хотя для практического использования первая версия вряд ли годилась: возможности её были весьма ограничены, и содержала она изрядное количество ошибок. Начиная с ядер версии 2.4 ситуация улучшилась, и современные реализации RAID в Linux вполне пригодны для практического применения.

Создание и конфигурирование RAID-массива

Первые эксперименты с созданием RAID-массивов рекомендуется проводить в среде виртуальной машины, например, VirtualBox. Это более безопасно, к тому же не у каждого пользователя найдётся компьютер с двумя-тремя физическими дисками.

Для подробного рассмотрения выбрана организация RAID-массива уровня 1, поскольку это самый простой с архитектурной точки зрения и обладающий наибольшей избыточностью (с точки зрения надёжности) массив.

При создании RAID-массива на нескольких физических дисках, следует обратить особое внимание на то, чтобы диски имели одинаковый размер, а в идеальном варианте лучше всего использовать диски одной модели.

Итак, для начала в VirtualBox необходимо создать собственно виртуальную машину для Linux (с ядром версий 2.6), выбрать для неё подходящий размер памяти и создать три жёстких диска с одинаковым объёмом (по 20 Гб для каждого диска будет вполне достаточно). После загрузки Linux-системы (можно использовать любой live-DVD или его ISO-образ) для работы потребуется эмулятор терминала (текстовой консоли).

Для разметки разделов на диске можно воспользоваться утилитой fdisk , но более удобной является её "наследница" cfdisk с псевдографическим интерфейсом, которую можно запустить из консоли следующей командой:

cfdisk /dev/sda

После запуска следует создать раздел свопинга (например, размером 1ГБ), а оставшееся пространство (19 ГБ) отдать корневому разделу. При этом важно установить для обоих разделов тип Linux RAID (шестнадцатеричный код fd ). После этого нужно обязательно записать сделанные изменения и выйти из cfdisk .

Теперь необходимо выполнить точно такую же разбивку разделов на двух других дисках. Эта операция без затруднений выполняется с помощью другой полезной утилиты, позволяющей управлять дисковыми разделами:

sfdisk -d /dev/sda | sfdisk /dev/sdb sfdisk -d /dev/sda | sfdisk /dev/sdc

Ключ -d используется для создания дампа всех разделов указанного устройства в формате, который может служить входным для той же команды sfdisk , что позволяет создавать дубликаты разделов с сохранением всех свойств и атрибутов.

В результате будут получены три диска с одинаковыми разделами и установленным типом Linux RAID. Теперь можно приступать непосредственно к созданию RAID-массива.

Создание дисков RAID-массива

Для создания RAID-массива потребуется утилита mdadm из одноимённого пакета. Сама операция создания выполняется с помощью команд, приведенных в листинге 1.

Листинг 1. Создание дисков RAID-массива

mdadm --create /dev/md0 --metadata=0.90 --level=1 --raid-devices=3 \ /dev/sda1 /dev/sdb1 /dev/sdc1 mdadm --create /dev/md1 --metadata=0.90 --level=1 --raid-devices=3 \ /dev/sda2 /dev/sdb2 /dev/sdc2

Первый ключ команды обязательно должен определять основной режим функционирования mdadm . В данном случае используется ключ --create (краткая форма -C ) - режим создания. После этого ключа указывается имя создаваемого RAID-устройства.

Ключ --metadata (краткая форма -e ) определяет используемый для данного диска формат метаданных (суперблока). Значение 0.90 (а также его аналоги 0 и default ) при создании RAID-массива используется по умолчанию, поэтому в приведённом примере его можно было бы и не включать в команду. Формат 0.90 допускает использование в RAID-массиве до 28 устройств-компонентов, а также определяет максимальный размер этих устройств (не более 2 ТБ).

Ключ --level=1 определяет уровень RAID-массива. Ключ --raid-devices=3 определяет количество устройств-компонентов в создаваемом RAID-массиве. Завершает командную строку список устройств, из которых будет сформирован RAID-массив.

Запуск в эксплуатацию

Дисковый массив успешно создан, но пока ещё пуст. Потребуется установить Linux-систему, чтобы проверить работу созданной RAID-подсистемы. Перед установкой следует позаботиться о том, чтобы раздел, выделенный для свопинга, корректно распознавался программой установки. Для этого используется следующая команда:

mkswap /dev/md0 setup

Установка Linux-системы выполняется в "штатном" режиме за исключением одной особенности: при выборе разделов вместо привычных /dev/sda1 и /dev/sda2 пользователю предлагаются /dev/md0 и /dev/md1 соответственно. Загрузчик, разумеется, должен быть установлен в MBR.

После завершения установки необходимо внести изменения в файл конфигурации загрузчика для того, чтобы система успешно загрузилась с RAID-устройства.

Если в установленной Linux-системе используется загрузчик grub , то в файл /boot/grub/grub.conf необходимо внести следующие изменения:

в строке splashimage=... имя раздела (hd0,1) заменяется на имя (md0,1)
в строке root (hd0,1) аналогичным образом выполняется замена на (md0,1)

Если система загружается с помощью lilo (этот загрузчик всё ещё используется в некоторых дистрибутивах), то потребуется отредактировать файл /etc/lilo.conf :

добавить в начальной (общей) секции строку: raid-extra-boot = mbr-only
заменить строку boot = /dev/sda на строку boot = /dev/md0

После сохранения и выхода из редактора обязательно нужно активизировать внесённые изменения командой lilo .

Теперь можно перезагрузить систему и проверить, как работает система на RAID-массиве.

Учёт и контроль

Текущее состояние RAID-подсистемы в структуре ядра отражает файл /proc/mdstat . Следует отметить, что для его просмотра требуются полномочия суперпользователя. Информация из этого файла особенно важна в тех случаях, когда в RAID-массив добавляется новый диск (или заменяется испорченный диск) или одно из устройств-компонентов удаляется из RAID-массива.

Команда mdadm сама по себе выполняет активизацию RAID-массива и в принципе не требует наличия файла конфигурации, но будет обращаться к нему, если в явной форме указано его имя ("стандартное" имя - /etc/mdadm.conf ). Использование файла конфигурации рекомендуется по двум причинам:

исчезает необходимость писать длинные командные строки с множеством ключей, так как все характеристики берутся из указанного файла;
файл конфигурации сам по себе является документацией по используемому RAID-массиву.

Команда mdadm --detail --scan позволяет получить значения текущих параметров настройки RAID-массива. Но для извлечения более подробной информации следует воспользоваться следующей комбинацией команд (опять же, потребуются права root):

echo "DEVICE /dev/sd*" > /etc/mdadm.conf mdadm --detail --scan >> /etc/mdadm.conf

Управление RAID-массивом

Преимущества избыточности при хранении данных в RAID-массиве можно оценить, если отключить один из дисков в конфигурации виртуальной машины, тем самым имитируя его отказ. После перезагрузки системы на RAID-массиве в виртуальной машине следует выполнить операцию копирования достаточно большого объёма данных. После этого в хост-системе можно будет увидеть, что размеры двух работающих дисков увеличились (в соответствии с объёмом скопированных данных), а размер третьего, отключённого диска остался неизменным.

Если третий диск снова подключить и ещё раз перезагрузить систему в виртуальной машине, то вновь подключённый диск будет обнаружен, но синхронизация с первыми двумя RAID-дисками не будет выполнена. Дело в том, что эта операция должна выполняться вручную. Для продолжения "эксперимента" теперь следует полностью удалить третий диск из виртуальной машины и создать точно такой же новый, чтобы имитировать замену испорченного физического жёсткого диска на исправный.

Текущее состояние RAID-массива проверяется по содержимому вышеупомянутого файла /proc/mdstat . После удаления третьего диска содержимое этого файла будет выглядеть приблизительно так, как на рисунке 1.

Из показанного фрагмента понятно, что в настоящий момент функционируют только два RAID-диска из трёх, а о том, какое именно устройство-компонент отсутствует, сообщает параметр - первые два устройства задействованы, на месте последнего - символ подчёркивания.

Если предположить, что третий диск в конфигурации виртуальной машины вновь создан, то необходимо скопировать разделы со всеми их характеристиками с одного из работающих RAID-дисков с помощью уже описанной выше команды:

sfdisk -d /dev/sda | sfdisk /dev/sdc

После этого подготовленный "новый" диск добавляется в существующий RAID-массив:

mdadm /dev/md0 -a /dev/sdc1 mdadm /dev/md1 -a /dev/sdc2

Теперь система продолжает функционировать в нормальном режиме - все три RAID-устройства-компонента подключены и работают. В этом можно убедиться, снова просмотрев содержимое файла /proc/mdstat .

Дополнительные замечания

Имитировать отказ одного из RAID-дисков можно и с помощью специальных ключей команды mdadm , как показано ниже:

mdadm /dev/md0 --set-faulty /dev/sdc1 или mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdc1

После того, как диск объявлен "неработающим", его можно удалить из RAID-массива:

mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdc1

Сразу после логического удаления устройства-компонента его можно заменить физически. Ещё раз следует отметить, что "аппаратные" жёсткие диски настоятельно рекомендуется заменять только идентичными устройствами, а компоненты в виде логических разделов непременно должны быть заменены разделами точно такого же размера.

Когда замена устройства-компонента проведена, можно добавить обновлённый компонент в RAID-массив с помощью упоминавшейся выше команды:

mdadm /dev/md0 --add /dev/sdc1

Заключение

Программная реализация RAID-массива в системе Linux позволяет пользователю без особых затруднений создавать дисковые массивы нескольких уровней с применением как физических дисков, так и логических разделов. Предоставляемых этой подсистемой возможностей вполне достаточно, чтобы организовать хранение данных, ориентированное и на надёжность, и на производительность.