Андрей Кашкаров - Сам себе сисадмин. Победа над «домашним» компьютером

Дисковой массив без гарантии отказоустойчивости (Strped Disk Array without Fault Tolerance).

• Представляет собой дисковой массив, в котором данные разбиваются на блоки и каждый блок записывается (считывается) на отдельный диск (можно осуществлять несколько операций ввода-вывода одновременно).

• Обеспечивает наивысшую производительность при интенсивной обработке запросов ввода/вывода и данных большого объема, но отказ одного диска влечет за собой потерю всех данных массива.

• В котроллерах IDE RAID можно создавать Striped-массивы из двух или четырех дисков (при создании массива желательно использовать одинаковые диски).

RAID 0 является наилучшим вариантом для домашнего пользователя. Подключение двух даже сравнительно недорогих дисков увеличит производительность как минимум в полтора раза.

Зеркальное дублирование данных (дисковой массив с дублированием, или «зеркала» – mirroring) является традиционным способом повышения надежности дискового массива относительно небольшого объема. В простейшем варианте используется два диска, на которые записываются одинаковые данные. В случае отказа одного из дисков остается его копия, которая продолжает работать в прежнем режиме. Преимущество заключается в надежности, основной недостаток – удвоение стоимости хранения данных.

В контроллерах IDE RAID можно создавать зеркальные массивы из двух дисков. Объем массива равен объему наименьшего диска (желательно использовать одинаковые диски). Большинство современных контроллеров позволяют подключать «запасной» диск, на который в случае отказа одного из основных дисков массива вся информация пишется в фоновом режиме. Такая конфигурация выдерживает отказ двух дисков из трех (большинства).

Скорость вращения шпинделя в основном влияет на среднее время доступа к данным, так как головке чтения-записи жесткого диска необходимо какое-то время на поиск данных (то есть для перемещения на нужную дорожку). К этому добавляется скрытое время доступа (задержки), обусловленное необходимостью провернуть диск до попадания сектора под головку. В лучшем случае оно окажется равным нулю, а в худшем будет равно времени полного оборота диска. Принято считать, что задержка в среднем равна времени полуоборота и составляет от 5,6 мс (для дисков с частотой вращения 5 400 об/мин) до 2мс (для SCSI-дисков с частотой вращения 15 000 об/мин).

Стандартом частоты вращения для жестких дисков с интерфейсом SATA или IDE считаются значения 7 200 оборотов в минуту (среднее время доступа 9-10 мс), с интерфейсом SCSI – 15 000 об/мин (среднее время доступа 1–2 мс), но это вовсе не означает предел скорости или времени отклика. Существуют высокоскоростные модели для домашних ПК с частотой вращения шпинделя 10 000 оборотов в минуту и 21 000 для SCSI интерфейсов. Каждая «ступенька» прироста скорости обеспечивает увеличение общей производительности примерно на 25 %. Объем буфера (кэш-памяти) в основном влияет на внутреннюю скорость передачи данных. В жестких дисках с интерфейсом SATA устанавливают, как правило, буфер ёмкостью 8-16 мб. Диски с интерфейсом SCSI обычно оснащают кэш-памятью объёмом 8-64 Мбайт.

Многие компании-производители внедряют в жесткие диски новые технологии для увеличения надежности и производительности. Так разработана технология DualWave (двойного потока). В контроллере диска впервые примерно два процессора. Цифровой сигнальный процессор управляет приводами, отвечает за операции чтения-записи и коррекции ошибок. RISC-процессор собственной разработки Maxtor оптимизирован для операций ввода-вывода и обработки команд интерфейса SATA. Оба процессора имеют свободный доступ к буферу данных и шине обмена данными между собой.

Технология DualWave позволяет существенно повысить эффективность работы с потоковыми данными большого объема (видео, трехмерные игры, базы данных). Например, жесткий диск DiamondMax со скоростью вращения 5 400 об/мин., оснащенный блоком DualWave, на многих тестах уверенно опережает обычные диски со скоростью вращения 7 200 об/ мин.

Надежность – самый важный и в то же время наименее определенный критерий. В принципе, каждый производитель указывает MTBF (Mean Time Between Failure) – среднее время наработки на отказ (измеряется в часах). Обычным показателем для дисков с интерфейсом IDE считается наработка на отказ 300 000–500 000 часов, с интерфейсом SATA/SCSI – 500 000-1 000 000 часов. Этот параметр является статистическим. Для конкретного экземпляра он означает, что за период в 1000 часов его работы вероятность выхода из строя составит 0,5 % (при показателе наработки на отказ 200 000 часов). Таким образом, 500 000 MTBF, заявленных производителем, вовсе не означают, что диск не сломается через час после покупки.

Если не заниматься ежедневным резервным копированием данных, то поломка жесткого диска влечет последующее восстановления информации. Часто стоимость таких работ превышает цену нового винчестера. Поэтому при выборе жесткого диска обращают внимание на поддержку технологий сохранности данных. Для повышения надежности большинство производителей применяют в жестких дисках различные вариации технологии S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology – технология самотестирования и анализа).

Обычно предусматривается автоматическая проверка целостности данных, состояния поверхности пластин, перенос данных с критических участков на нормальные и другие операции без участия пользователя.

В случае нарастания фатальных ошибок программа своевременно выдаст сообщение о необходимости принятия срочных мер по спасению данных.

Основной причиной необратимого выхода жестких дисков из строя является ударное воздействие. Удары возможны как в процессе доставки жесткого диска с завода-изготовителя к месту продажи, так и период эксплуатации диска. Поэтому ведущие фирмы, выпускающие жесткие диски, уделяют пристальное внимание развитию технологий, предотвращающих вредные последствия ударных нагрузок.

К примеру, компания Seagate использует в своих дисках технологию GFP (G-Force Protection). Рядом конструктивных мер обеспечивается большая степень защиты двигателя и подшипника вращения шпинделя, головки, гибкого держателя головок, а также увеличив величину зазора между держателем и диском, инженеры компании заметно уменьшили кинетическую энергию этих компонентов, приобретаемую ими в момент удара. Проскальзывание дисков происходит достаточно редко, но даже в этом случае жесткие диски семейств Barracuda и Cheerah способны продолжить работу благодаря встроенной системе коррекции головок на каждый оборот диска (Once Per Revolutiob Compensation – OPRC).

Maxtor тоже не осталась в стороне и разработала свою собственную технологию, получившую название ShockBlock. Первой моделью накопителя с этой технологией стала модель DiamondMax Plus. Как и в технологиях конкурентов, проблема шлепка головки решается в ней за счет уменьшения физических размеров и массы головки. Но здесь Maxtor добавила еще одно решение.