hot spare disk что это

Hot spare disk что это

Добрый день уважаемые читатели и гости блога, я хочу продолжить с вами тему серверных технологий, а именно хочу поговорить про отказоустойчивость. Когда многие слышат это слово, то у них две ассоциации с ним, первое это технологий рейд массивов и контроллеров, а второе это репликация. В данном материале мы поговорим про первый вариант, а именно про Reudant Array of Independed Disks, или как в простонародье RAID.

Что такое RAID и зачем он нужен?

Акроним RAID (Reudant Array of Independed Disks) избыточный массив независимых дисков, впервые был использован в 1988 году исследователями из института Беркли Паттерсоном (Patterson), Гибсоном (Gibson) и Кацем (Katz). Они описали конфигурацию массива из нескольких недорогих дисков, обеспечивающих высокие показатели по отказоустойчивости и производительности.

Наиболее «слабой» в смысле отказоустойчивости частью компьютерных систем всегда являлись жесткие диски, поскольку они, чуть ли не единственные из составляющих компьютера, имеют механические части. Данные записанные на жесткий диск доступны только пока доступен жесткий диск, и вопрос заключается не в том, откажет ли этот жесткий диск когда-нибудь, а в том, когда он откажет.

Обычно RAID используется в больших файл серверах или серверах приложений, когда важна, высока скорость и надежность доступа к данным. Сегодня RAID находит применение так же в настольных системах, работающих с CAD, мультимедийными задачами и когда требуется обеспечить высокую производительность дисковой системы.

Можно ли использовать в RAID массиве диски разного размера?

Да. можно. Но, при этом, используемая емкость у ВСЕХ дисков будет равна емкости наименьшего диска.
Из этого следует, что добавлять в уже существующий RAID массив можно только диски такого же или большего размера

Можно ли использовать в RAID массиве диски разных производителей?

Да, можно. Но при этом надо иметь ввиду, что точные размеры дисков одинаковой емкости (36/73/146. ГБ) у разных производителей могут отличаться на несколько килобайт. Когда вы создаете новый RAID массив, на это можно не обращать внимание, но если вы добавляете диски к уже существующему массиву (например, меняете вышедший из строя диск), то важно, чтобы новый диск был больше чем старые, или точно такого же размера.

Что такое Write Through и Write Back?

Это способ записи данных, полученных RAID контроллером, на дисковый массив. По другому эти способы еще называются так: прямая запись (Write Through) и отложенная запись (Write Back). Какой из этих способов будет использоваться определяется в BIOS-е контроллера (либо при создании массива, либо позднее).

Write Back работает быстрее, но при этом надо помнить, что в случае сбоя питания все данные, которые находились в этот момент вкэш-е, будут потеряны. Причем, управляющая ОС (а следовательно и приложение, записывавшее эти данные) ничего об этом «не узнают», так как они уже получили сообщение от контроллера об успешном завершении записи. Например, если в кэше находились данные транзакции сервера СУБД, то СУБД будет уверенна, что с данными все хорошо, хотя на самом деле это не так.

Избежать описанной проблемы можно или с помощью установки на RAID контроллер BBU (см. ниже), или посредством подключения всего сервера через источник бесперебойного питания (UPS) с функцией программируемого выключения.

Кстати, некоторые RAID контроллеры не позволяют включить функцию Write Back без установленного BBU.

Что такое BBU и зачем он нужен?

Существуют три разновидности BBU:

Что такое Hotswap?

Что такое Hot Spare (Hotspare)?

Обратите внимание: резервирование позволяет восстановить данные, находившиеся на неисправном диске, если все диски подключены к одному и тому же RAID контроллеру.
«Резервный» диск может быть создан одним из двух способов:

В течение процесса автоматического восстановления система продолжает нормально функционировать, однако производительность системы может слегка ухудшиться.

Для того, что бы использовать восстанавливающую особенность резервирования, Вы должны всегда иметь резервный диск ( Hotspare ) в вашей системе. В случае сбоя дисковода, резервный дисковод автоматически заменит неисправный диск, и данные будут восстановлены. После этого, системный администратор может отключить и удалить неисправный диск, заменить его новым диском и сделать этот новый диск резервным.

Что такое Copyback Hot Spare?

Copyback Hot Spare это функция RAID контроллера, которая позволяет пользователям закрепить физическое расположение диска «горячего резерва» (Hot Spare), что позволяет улучшить управляемость системы.

Что такое JBOD?

JBOD (Just a Bunch of Disks) это способ подключить диски к RAID контроллеру не создавая на них никакого RAID. Каждый из дисков доступен так же, как если бы он был подключен к обычному адаптеру. Эта конфигурация применяется когда необходимо иметь несколько независимых дисков, но не обеспечивает ни повышения скорости, ни отказоустойчивости.

Что такое размер страйпа (stripe size)?

Нужно ли заниматься архивированием данных в случае использования RAID?

О: Конечно да! RAID это вовсе не замена архивированию, основное его назначение это повышение скорости и надежности доступа к данным в нормальном режиме работы. Но только регулярное архивирование данных гарантировано обеспечит их сохранность при любых отказах оборудования, пожарах, потопах и прочих неприятностях.

Источник

FAQ : RAID : Общие вопросы

Существуют три разновидности BBU :

В этом разделе использованы материалы с сайта «3dnews».

В: Нужно ли заниматься архивированием данных в случае использования RAID?
О: Конечно да! RAID это вовсе не замена архивированию, основное его назначение это повышение скорости и надежности доступа к данным в нормальном режиме работы. Но только регулярное архивирование данных гарантировано обеспечит их сохранность при любых отказах оборудования, пожарах, потопах и прочих неприятностях.

Источник

Hot Spare

Hot Spare (рус. нагруженный (горячий) — резерв ) — технология «горячего» резервирования и последующей замены вышедшего из строя электронного оборудования (например, жёсткого диска или модуля ОЗУ) без прерывания работы основного устройства.

В случае жёсткого диска эта технология предусматривает, что в составе RAID-массива вместе с остальными установлен запасной диск(и) (отмеченный в конфигурации как «hot spare»). В случае выхода из строя диска из состава массива, этот запасной диск автоматически подключится к массиву и тем восстанавливает массив; неисправный диск подлежит замене на годный — этим достигается восстановление резерва. Для облегчения поиска отказавшего диска и избежания ложного отключения работающего диска применяется световая идентификация устройства (как правило при помощи цветного светодиода яркого света); для администратора или оператора резервного копирования отправляется служебное сообщение.

Некоторые варианты аппаратной реализации RAID позволяют выполнять подобные замены даже без выключения компьютера — тогда технология Hot Spare рассматривается как альтернатива Hot Swap.

Недостатком этой технологии является то, что что для обеспечения быстрой замены вышедшего из строя диска при создании массива необходимо иметь в наличии ещё хотя бы один запасной жёсткий диск, который большую часть времени не участвует в работе системы.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Hot Spare» в других словарях:

Hot spare — A hot spare or hot standby is used as a failover mechanism to provide reliability in system configurations. The hot spare is active and connected as part of a working system. When a key component fails, the hot spare is switched into operation.… … Wikipedia

Hot spare — In diesem Artikel oder Abschnitt fehlen folgende wichtige Informationen: Artikel bezieht sich rein auf Festplatten, jedoch nicht auf andere Hot Spare Geräte wie etwa Redundante Netzteile usw mögl. Ergänzungsinformationen z.B. hier [1] Du kannst… … Deutsch Wikipedia

Hot-Spare — Eine Hot Spare Festplatte ist eine in einem System in Reserve gehaltene (normalerweise nicht verwendete) Festplatte. Fällt eine andere Platte aus, wird die Hot Spare Platte im laufenden Betrieb automatisch anstelle der defekten eingebunden. Die… … Deutsch Wikipedia

Hot Swap — (англ. Hot Swap, Hot swapping) «горячая» замена. Данный термин, как правило, применяется к дисковым массивам и служит для обозначения, что данное устройство (например, контроллер RAID) позволяет заменять оборудование, не отключая его и, таким… … Википедия

Spare the Air program — Spare the Air is a program established by the Bay Area Air Quality Management District in 1991 to combat air pollution during the summer in the San Francisco Bay Area, the season when clear skies, hot temperatures, lighter winds, and a strong… … Wikipedia

Hot pot — This article is about varieties of stew. For other uses, see Hot pot (disambiguation). Hot pot Raw meats ready to be cooked Chinese name Traditional Chinese … Wikipedia

The Hot Rod Dogs and Cool Car Cats — is a cartoon series which aired between 1995 and 1996. The show was about anthropomorphic automobiles that bore resemblances to cats and dogs. The main characters are freedom fighters trying to save their homeworld of Autopia from The Crusher.… … Wikipedia

The Hot Kid — is a novel written by popular, contemporary crime fiction author Elmore Leonard. It was released in 2005. The novel is full of the spare but dead on depictions of scenes and characters that are typical of the author. It is violent, stylish, and… … Wikipedia

RAID — This article is about the data storage technology. For other uses, see Raid (disambiguation). RAID, an acronym for Redundant Array of Independent Disks (originally Redundant Array of Inexpensive Disks),[1] is a storage… … Wikipedia

Duplexing — Der Begriff RAID steht für englisch redundant array of independent disks (deutsch: Redundante Anordnung unabhängiger Festplatten, ursprünglich: redundant array of inexpensive disks, deutsch: Redundante Anordnung kostengünstiger Festplatten, was… … Deutsch Wikipedia

Источник

FAQ : RAID : Общие вопросы

Существуют три разновидности BBU :

В этом разделе использованы материалы с сайта «3dnews».

Источник

Hot spare disk что это

Конспект вебинара HonorCup E=DC2 для сдачи HCNA Storage.

Что/зачем

RAID (Redundant Array of Independent Disks) – объединение дисков (не только жестких, можно и SSD) в один массив.

Основные решаемые задачи:

Контроллер

Бывают программные и аппаратные RAID контроллеры:

Обычно на контроллере реализуется только один тип интерфейса под ЖД: SAS/SCSI/SATA. В общем случае на один контроллер цепляется до 8 дисков, но на практике зачастую используется экспандер – может позволить до х3 подключить.

Пример софтового контроллера рядом с нами 🙂 – Windows имеет встроенный программный RAID – может объединить диски в RAID 0, RAID 1 или RAID 5.

Hot Spare диски

В крупный RAID всегда должен быть включен HotSpare (горячий резерв) диск, на который пойдет автоматический ребилд при падении какого-то из дисков. Hot Spare бывают двух видов: глобальный (резерв под любой массив в системе хранения) и выделенный (выделенный диск под конкретный RAID в системе хранения).

К примеру, конфиг системы хранения: 20 дисков, разбитые на 5 рейдов и 1 диск как hot spare на все.

Политика по количеству hot spare исходя из количества дисков в домене – чем больше дисков, тем больше должно быть в резерве (логично, не правда ли :)).

Статусы работы RAID

1) Создание массива

При создании массива диски записываются нулевыми данными.

Все зависит от массива/контроллера, но в общем случае:

2) Корректная работа массива – все ок

Следующие три статуса работы при отказе одного или несколько из дисков в массиве. Отказ определяется контроллером при попытке записи/чтения с диска.

3) Реконструкция массива (RAID rebuilding/reconstruction)

Реконструкция – в наличии hot spare диск/и, утерянные данные восстанавливаются на hot spare.

Время ребилда зависит от множества факторов – типа рейда и RAID контроллера, скорости/объема/количества дисков, нагрузки на систему. Ниже таблица для RAID 1 со стандартным рейдом, видно, что речь обычно идет о часах. В тестах Huawei 1TB диск в RAID 5 восстанавливался порядка 8-10 часов, RAID 2.0+ 30 мин (скрин тут).

Так же реконструкция происходит, когда добавляется новый диск в RAID. Зависит от контроллера (в основном можно) можно ли добавлять на лету диск в рейд.

4) Деградация массива

Деградация – отказ члена/ов массива (в том числе диска четности) при отсутствии hot spare для запуска реконструкции. Процедура восстановления не может запустится из-за отсутствия носителя.

5) Авария массива

Аварией массива считается ситуация, когда отказало одновременно больше дисков, чем позволяет RAID технология.

За что еще отвечают контроллеры

Сохранение данных кэша при отключении питания

Кеш RAID/СХД контроллера обычно хранится в ОЗУ, а не ПЗУ (HDD/SSD). Поэтому при пропадании питания данные кэша могут быть потеряны.

Есть и другие варианты сохранения данных:

Анализ состояния дисков (SMART analysis, Bad sector detection/repair)

Данные SMART постоянно анализируются RAID/СХД-контроллерами. Контроллер обнаруживает bad sector’а при операциях read/write и восстанавливает информацию, которая была на этом секторе используя технологию восстановления, применяемую в настроенном RAID.

pre-copy на hot-spare

В случае обнаружения плохого SMART/сбойный блок на диске, контроллер RAID/СХД копирует данные с потенциально сбойного диска на hot-spare. После замены потенциально сбойного диска данные с hot-spare копируются на новый диск.

Такой подход считается лучше Data reconstruction в случае выхода из строя диска полностью т.к. он более быстрый, меньше влияет на производительность RAID/СХД и более надежен.

ОБЪЕКТЫ ДАННЫХ RAID (Strip, Stripe, LUN)

Контроллер RAID оперирует объектами данных:

В общем случае RAID-контроллер не знает что такое файловая система (не говоря про бюджетные варианты), а создает LUN.

LUN (Logical Unit, Logical Volume) – логический объект, состоящий из физических секторов (или логических структуры, которые полагаются на сектора). Чаще всего системы хранения/рейд контроллеры предоставляют ОС LUN в виде неформатированного диска (raw capacity), а уже ОС определяет какая файловая система будет использоваться для этого LUN. Новые контроллеры могут создавать несколько LUN на базе одного RAID.

Восстановление данных

Восстановление данных в RAID основывается на replication (mirroring) в случае RAID 1 (и его производных) или на базе булевой функции сложения по модулю (XOR) в случае RAID 3, 5, 6.

Таблица истинности XOR:

Пример с одним контрольным битом: при использовании трех ЖД на одном ЖД хранится один набор бит, на втором – другой, а на третьем (специальный parity disk) хранится результат XOR от первых двух. В результате при выходе любого из ЖД используя тот же XOR можно восстановить данные этого диска.

ЗАПИСЬ НА RAID

Зеркалирование (Mirroring) – RAID контроллер дублирует блок данных. RAID 1, 10, 01.

Страйпинг (Striping) – первый блок данных контроллер кладет на первый диск, второй блок – на второй, третий – на первый и т.д. Таким образом нагрузка при последовательной записи распределяется между дисками. RAID 3, 5, 6, 50, 10, 01.

Уровни RAID

Сравнение уровней, есть так же в куче мест: wiki, огромная дока (не только сравнение), небольшая статья на nix. При выборе защиты нужно всегда помнить, что методы защищающие от отказа одного ЖД (RAID 3/5) хороши, но всегда надо учитывать, что вероятность отказа двух дисков (второго диска в момент rebuilding после отказа первого) выше вероятности отказа одного т.к. после отказа одного нагрузка на RAID увеличивается и увеличивается вероятность отказа.

Чаще всего используемые массивы:

RAID 0 (чисто он сейчас используется редко, если только в связке с резервной копией или если данные не важны – являются копией, например работа с графикой). RAID 0 предоставляет максимальную скорость чтения/записи, но без отказоустойчивости и чем больше дисков, тем больше риск сбоя всего рейда (в случае сбоя только попытка восстановления, но это всегда), причем нет возможности даже использовать диски горячей замены, в отличии от других RAID! Дисков не обязательно два, можно больше.

RAID 1 (может использоваться для БД и других важных данных, но чаще для них используется RAID 10) – зеркалирование дисков. Все диски являются копиями всех – контроллер дублирует данные при записи. Чаще всего в RAID 1 находятся всего 2 диска из-за роста стоимости решения без фактического роста объема. Общий объем данных не должен превышать объем одного диска. Скорость считывания увеличивается за счет того, что контроллер может забирать данные с разных дисков. В случае выхода из строя диска и замены диска на новый диск происходит копия с выжившего ЖД на новый.

RAID 3 (чаще всего вместо него используется RAID 5, может быть даже не реализован на новых контроллерах) – массив дисков с использованием выделенного диска четности. Данные контроллером записываются последовательно на диски в основной массив дисков, а данные о контрольной сумме от данных по XOR записываются на диск четности. При чтении осуществляется операция read только с дисков данных, четность не проверяется. Компьютеру не будет доступна емкость диска четности (n-1 полезная емкость). При этом коэффициент полезного объема повышается с увеличением количества дисков. Производительность всего RAID может иметь узким местом диск четности т.к. на него невозможно “распараллелить” запись. В случае поломки данных, после замены, восстановление данных происходит с помощью диска четности и данных с других (выживших) дисков. Отказ диска четности не критичен, но в случае отказа любых двух дисков (четности или нечетности – не важно) данные потеряны, защита только от отказа одного диска в один момент.

RAID 5 (часто используется, например в файловых/почтовых серверах, обычно до 12 дисков) – частая ошибка что в RAID 5 максимум 5 дисков, по факту в RAID 5 можно включить минимум 3 диска (можно и 4). Данные по четности равномерно распределены между всеми дисками (на первый диск четность по первому stripe, на второй диск четность по второму stripe, etc; блоки четности равномерно распределяются по массиву). Плюс по сравнению с RAID 3 – отсутствие расхода всего диска под четность, нет завязки на производительность диска четности. Достоинства – хорошая скорость считывания данных (как параллельного, так и последовательного). Недостатки – низкая скорость случайной записи и чем больше дисков, тем большее время восстановления, поэтому RAID 5 чаще всего состоит максимум из 10-12 дисков. По аналогии с RAID3 в случае отказа любых двух дисков данные потеряны, защита только от отказа одного диска в один момент.

RAID 6 (при необходимости большой надежности в сравнении с R3/R5; в файловых/почтовых серверах, встречается, но не часто) – RAID 6 похож на RAID 3 и RAID 5 с той разницей что используется две контрольные суммы четности вместо одной. Повышается надежность (защита от отказа до двух дисков одновременно) и производительность, но записываются две суммы на диски. Минимум 4 диска и потеря полезной емкости 2 дисков из них гарантирована. RAID 6 работает немного медленнее RAID 5 из-за необходимости расчета и записи двух контрольных сумм при записи и rebuild. Используется не на очень объемных дисках из-за долго rebuild (не более 1ТБ).

У вендоров существует две основных технологии реализации RAID 6:

RAID 6 DP (double parity) (NetAPP) – похож на RAID 3. Используется двойная контрольная сумма (две суммы, обе рассчитаны используя xor). Первая контрольная сумма рассчитывается по stripe и кладется на основной диск четности, вторая контрольная сумма рассчитывается на основе данных о четности блоков данных разных stripes, включая четность основного диска четности (диагональная четность) и кладется на второй диск четности.

RAID 6 P+Q (Huawei, HDS) – похож на RAID 5. Вычисляются две контрольных суммы (xor + вторая через коды Рида-Соломона) и обе суммы для одного stripe кладутся на все ЖД последовательно.

RAID 2.0+ – проприетарный RAID на СХД Huawei, подробнее в статье про технологии СХД Huawei.

Комбинации

Если в наименовании две цифры (RAID 10/50) – значит происходит одновременное использование нескольких RAID методов:

RAID 01 (редко) – минимум 4 диска. Состоит из stripe, поверх которых осуществляется mirror (массив RAID1 из массивов RAID0). В общем случае не делается больше 2 групп зеркал.

RAID 10 (часто используется, особенно для БД и других важных данных) – минимум 4 диска и общее количество должно быть четным. Состоит из зеркал, поверх которых осуществляется striping (массив RAID0 из массивов RAID1). Частично заимствует скоростные преимущества RAID0 и преимущество надежности RAID1. При этом частично сохраняется основной недостаток RAID1 – высокая стоимость дискового массива. В общем случае в группе зеркал по два диска – они дублируют друг друга, а запись проходит последовательно на несколько групп зеркал. При отказе двух дисков в RAID 10 в разных Disk Mirror групп данные восстанавливаются от соседей выживших Mirror групп. В случае отказа двух дисков в одной Mirror группе – RAID ломается.

RAID 50 (редко) – минимум 6 дисков. Состоит из групп RAID 5 поверх которых осуществляется striping. Лучше RAID 5 при большом количестве дисков. Проще восстановление и лучше скорость доступа.

Источник