Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ: RAID cung cấp cho người học các kiến thức về tại sao lại phải chú trọng đến sự an toàn dữ liệu trong việc lưu trữ, lịch sử phát triển của RAID, các loại RAID chuẩn,... Mời các bạn cùng tham khảo.
10/12/2017 TẠI SAO LẠI PHẢI CHÚ TRỌNG ĐẾN SỰ AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG VIỆC LƯU TRỮ Người ta thường trọng đến an tồn lưu giữ thơng tin đĩa từ an toàn thơng tin xử lý Bộ xử lý hư mà không làm tổn hại đến thông tin Ổ đĩa máy tính bị hư gây thiệt hại to lớn TẠI SAO LẠI PHẢI CHÚ TRỌNG ĐẾN SỰ AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG VIỆC LƯU TRỮ MẤT DỮ LIỆU QUAN TRỌNG Ổ đĩa cứng hư MẤT HỆ ĐIỀU HÀNH MẤT ĐI NHỮNG THIẾT LẬP QUAN TRỌNG VÀ CÒN NHIỀU HỆ LỤY KHÁC% 10/12/2017 RAID gì? Một phương pháp giúp tăng cường độ an tồn thơng tin đĩa từ dùng mảng đĩa từ Mảng đĩa từ gọi Hệ thống đĩa dự phòng (RAID Redundant Array of Independent Disks) RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) hình thức ghép nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành hệ thống ổ đĩa cứng có chức gia tăng tốc độ đọc/ghi liệu nhằm tăng thêm an toàn liệu chứa hệ thống đĩa kết hợp hai yếu tố Lịch sử phát triển RAID Lần RAID phát triển năm 1987 trường Đại học California Berkeley (Hoa Kỳ) với đặc điểm ghép phần đĩa cứng nhỏ thông qua phần mềm để tạo hệ thống đĩa dung lượng lớn thay cho ổ cứng dung lượng lớn giá đắt thời Mặc dù không tồn nữa, Hội đồng tư vấn phát triển RAID (RAID Advisory Board: Viết tắt RAB) thành lập tháng năm 1992 để định hướng, lập tiêu chuẩn, định dạng cho RAID RAB phân loại cấp độ RAID (level), tiêu chuẩn phần cứng sử dụng RAID RAB phân loại cấp độ RAID từ cấp độ đến cấp độ 10/12/2017 Các đặc tính RAID RAID tập hợp ổ đĩa cứng (vật lý) thiết lập theo kỹ thuật mà hệ điều hành “nhìn thấy” ổ đĩa (logic) Với chế đọc/ghi thông tin diễn nhiều đĩa (ghi đan chéo hay soi gương) Trong mảng đĩa có lưu thơng tin kiểm tra lỗi liệu; đó, liệu phục hồi có đĩa mảng đĩa bị hư hỏng Phần 10/12/2017 Các cấp độ RAID chuẩn RAID RAID RAID RAD RAID RAID RAID RAID 10/12/2017 RAID Kết luận: RAID thật hữu ích ứng dụng yêu cầu nhiều thâm nhập đĩa với dung lượng lớn, tốc độ cao (đa phương tiện, đồ hoạ,`) Tuy nhiên, nói trên, kỹ thuật khơng có chế an tồn liệu, nên có hư hỏng đĩa thành viên mảng dẫn đến việc liệu toàn mảng đĩa Xác suất hư hỏng đĩa tỉ lệ thuận với số lượng đĩa thiết lập RAID RAID biện pháp an toàn liệu Minh họa cho RAID RAID Strip Strip Strip Concept Strip Strip Strip 5 10/12/2017 RAID – (mirror-đĩa gương) Yêu cầu: phải có đĩa Dữ liệu ghi vào đĩa giống hệt (Mirroring) Trong trường hợp ổ bị trục trặc, ổ lại tiếp tục hoạt động bình thường Bạn thay ổ đĩa bị hỏng dựa vào ổ đĩa lại (rebuild) mà lo lắng đến vấn đề thông tin thất lạc Ưu điểm: liệu đảm bảo an toàn cách đơn giản Nhược điểm: chi phí lớn, hiệu thấp Kết luận: Đối với RAID 1, hiệu khơng phải yếu tố hàng đầu nên chẳng có ngạc nhiên khơng phải lựa chọn số cho người say mê tốc độ Tuy nhiên nhà quản trị mạng phải quản lý nhiều thơng tin quan trọng hệ thống RAID thứ thiếu Dung lượng cuối hệ thống RAID dung lượng ổ đơn (hai ổ 80GB chạy RAID cho hệ thống nhìn thấy ổ RAID 80GB) 10/12/2017 Minh họa RAID RAID Strip Strip Strip Disk Concept Strip Strip Strip Disk RAID Yêu cầu: có đĩa Chia làm phần: đĩa chứa liệu, đĩa kiểm tra Một mã sửa lỗi (ECC) tính tốn dựa vào liệu ghi đĩa lưu liệu, bit mã hoá lưu đĩa dùng làm đĩa kiểm tra Khi có yêu cầu liệu, tất đĩa truy cập đồng thời Với thao tác ghi liệu lên đĩa, tất đĩa liệu đĩa sửa lỗi truy cập để tiến hành thao tác ghi Thông thường, RAID dùng mã Hamming để thiết lập chế mã hố, theo đó, để mã hố liệu ghi, người ta dùng bit sửa lỗi hai bit phát lỗi Ưu điểm: Khi phát có lỗi, điều khiển nhận dạng sửa lỗi mà không làm giảm thời gian truy cập đĩa thông qua bit sửa lỗi bit phát lỗi Nhược điểm: tất ổ đĩa cứng, sau thực mã sửa lỗi dùng mã Hamming, đó, chế sửa lỗi RAID trở nên không cần thiết, RAID nhanh chóng trở nên vơ ích khơng cịn giá trị thương mại 10/12/2017 RAID KẾT LUẬN: RAID có khả phát bit lỗi sửa chữa để không làm giảm tốc độ truy xuất liệu., số bất tịện, RAID khơng cịn sử dụng rộng rãi Minh họa cho RAID Phần đĩa ghi liệu Phần đĩa chứa mã kiểm tra, sửa lỗi 10/12/2017 RAID u cầu: cần có đĩa Dữ liệu ghi vào n-1 đĩa kĩ thuật ghi song song Và đĩa lại, dùng để lưu thông tin kiểm tra lỗi theo cấu đan chéo chẵn lẻ cấp độ bit (bit parity) Ưu điểm: Thay có hồn chỉnh thơng tin gốc đĩa, người ta cần có đủ thông tin để phục hồi thông tin trường hợp hỏng ổ đĩa Khi đĩa mảng bị hư, hệ thống hoạt động bình thường Khi thay đĩa vào mảng, vào liệu đĩa lại, hệ thống tái tạo thơng tin Nhược điểm: thiết lập raid phần cứng KẾT LUẬN: RAID cải tiến RAID 0, có thêm ổ chứa thong tin khơi phục liệu bị hư hỏng ổ chứa liệu Minh họa cho RAID Ở chia theo sọc (stripe) 10/12/2017 RAID u cầu phải có đĩa Một đĩa dùng để chứa bit kiểm tra tính tốn từ liệu lưu đĩa liệu Trong mảng truy cập độc lập, đĩa thành viên truy xuất độc lập, mảng đáp ứng yêu cầu song song ngoại vi Ưu điểm: Kỹ thuật thích hợp với ứng dụng yêu cầu nhiều ngoại vi ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền liệu cao Nhược điểm: bị nghẽn cổ chai đĩa kiểm tra có nhiều yêu cầu đồng thời từ ngoại vi Kết luận: RAID tương tự RAID mức độ khối liệu lớn đến byte Chúng yêu cầu tối thiểu đĩa cứng (ít hai đĩa dành cho chứa liệu đĩa dùng cho lưu trữ liệu tổng thể) Minh họa cho RAID Ở chia thành khối (block) 10 10/12/2017 RAID Yêu cầu: tối thiểu phải có đĩa (ổ đĩa) Dữ liệu lưu bố trí trải chia lên tất đĩa (ổ cứng) Cơ chế: • Tương tự RAID 4, đĩa mảng bị hư hỏng, hệ thống hoạt động bình thường Khi thay đĩa vào mảng, vào liệu đĩa lại, hệ thống tái tạo thông tin Ưu điểm: khắc phục nhược điểm RAID Nhược điểm: thiết lập phần cứng KẾT LUẬN: RAID thực chia liệu ổ đĩa giống RAID với chế phức tạp Dữ liệu lưu chia lên tất ổ cứng Nguyên tắc rối rắm Ttuy nhiên, nguyên tắc giúp cho RAID khắc phục nhược điểm RAID Đây có lẽ dạng RAID mạnh mẽ cho người dùng văn phòng gia đình với đĩa cứng riêng biệt 11 10/12/2017 Minh họa cho RAID RAID u cầu: cần phải có đĩa cứng , tổng quát là: n+2 đĩa Trong liệu ghi vào n đĩa đĩa riêng biệt để lưu khối kiểm tra Một đĩa kiểm tra dùng chế RAID 4&5, đĩa lại kiểm tra độc lập theo giải thuật kiểm tra Ưu điểm: chế trên, RAID phục hồi lại liệu có đĩa hỏng lúc Đồng thời, liệu lại lưu vị trí an tồn Nhược điểm: tốn 12 10/12/2017 KẾT LUẬN: Trong RAID 6, ta thấy khả chịu đựng rủi ro hư hỏng cứng tăng lên nhiều Nếu với ổ cứng chúng cho phép hư hỏng đồng thời đến ổ cứng mà hệ thống làm việc bình thường, điều tạo xác xuất an tồn lớn Chính mà RAID thường sử dụng máy chủ chứa liệu quan trọng Minh họa cho RAID 13 10/12/2017 Tổng hợp Hiện nay, RAID 0,1,5 dùng nhiều hệ thống Các giải pháp RAID (trừ RAID 6) đảm bảo an toàn liệu có đĩa mảng bị hư hỏng Ngoài ra, hư hỏng liệu phần mềm hay chủ quan người không đề cập chương trình Người dùng cần phải có kiến thức đầy đủ hệ thống để hệ thống thông tin hoạt động hiệu an toàn 14 ... hồi có đĩa mảng đĩa bị hư hỏng Phần 10/12/2017 Các cấp độ RAID chuẩn RAID RAID RAID RAD RAID RAID RAID RAID 10/12/2017 RAID Kết luận: RAID thật hữu ích ứng dụng yêu cầu nhiều thâm nhập đĩa với... an tồn lớn Chính mà RAID thường sử dụng máy chủ chứa liệu quan trọng Minh họa cho RAID 13 10/12/2017 Tổng hợp Hiện nay, RAID 0,1,5 dùng nhiều hệ thống Các giải pháp RAID (trừ RAID 6) đảm bảo an... thiết lập RAID RAID biện pháp an toàn liệu Minh họa cho RAID RAID Strip Strip Strip Concept Strip Strip Strip 5 10/12/2017 RAID – (mirror-đĩa gương) Yêu cầu: phải có đĩa Dữ liệu ghi vào đĩa giống