Контроллер дискового массива
Контроллер дискового массива — это устройство, которое управляет физическими дисками и представляет их компьютеру как логические единицы . Он почти всегда реализует аппаратный RAID , поэтому его иногда называют RAID-контроллером . Он также часто обеспечивает дополнительный дисковый кэш .
Контроллер дискового массива часто неоднозначно сокращается до контроллера диска , который также может относиться к схеме, отвечающей за управление операциями внутреннего диска.
Фронт-энд и бэк-энд [ править ]
Контроллер дискового массива предоставляет внешние и внутренние интерфейсы.
- Внутренний интерфейс взаимодействует с управляемыми дисками. Следовательно, его протокол обычно — ATA (он же PATA), SATA , SCSI , FC или SAS .
- Интерфейс внешнего интерфейса взаимодействует с хост-адаптером компьютера (HBA, адаптером главной шины) и использует:
- один из ATA, SATA, SCSI, FC; это популярные протоколы, используемые дисками, поэтому, используя один из них, контроллер может прозрачно эмулировать диск для компьютера.
- несколько менее популярные выделенные протоколы для конкретных решений: FICON / ESCON , iSCSI , HyperSCSI , ATA over Ethernet или InfiniBand .
Один контроллер может использовать разные протоколы для внутренней и внешней связи. Многие корпоративные контроллеры используют FC на внешнем интерфейсе и SATA на внутреннем.
Корпоративные контроллеры [ править ]
В современной архитектуре предприятия контроллеры дисковых массивов (иногда также называемые процессорами хранения или SP) [1] ) являются частями физически независимых корпусов , таких как дисковые массивы , размещенные в сети хранения данных (SAN) или сетевого хранения данных (NAS) серверах .
Эти внешние дисковые массивы обычно приобретаются как интегрированная подсистема RAID-контроллеров, дисковых накопителей, источников питания и программного обеспечения для управления. Контроллеры должны обеспечивать расширенные функциональные возможности (разные поставщики называют их по-разному):
- Автоматическое переключение на другой контроллер (прозрачно для компьютеров, передающих данные)
- Длительные операции выполняются без простоев
- Формируем новый RAID-набор
- Восстановление поврежденного набора RAID (после сбоя диска)
- Добавление диска в онлайн-набор RAID
- Удаление диска из набора RAID (редкая функция)
- Разбиение набора RAID на отдельные тома/LUN
- Снимки
- Объемы непрерывности бизнеса (BCV)
- Репликация с помощью удаленного контроллера....
Простые контроллеры [ править ]
Простой контроллер дискового массива может поместиться внутри компьютера либо в виде PCI карты расширения , либо просто встроен в материнскую плату . Такой контроллер обычно обеспечивает адаптера главной шины функциональность (HBA) для экономии физического пространства. Поэтому его иногда называют адаптером RAID .
По состоянию на февраль 2007 г. [update] Intel начала интегрировать собственный Matrix RAID-контроллер в свои более дорогие материнские платы, предоставляя контроль над четырьмя устройствами и двумя дополнительными разъемами SATA, а всего 6 подключений SATA (3 Гбит/с каждый). Для обратной совместимости также присутствует один разъем IDE, позволяющий подключить 2 устройства ATA (100 Мбит/с).
История [ править ]
Хотя аппаратные RAID-контроллеры были доступны в течение долгого времени, они всегда требовали дорогих жестких дисков SCSI и были нацелены на рынок серверов и компьютеров высокого класса. Преимущества технологии SCSI включают возможность подключения до 15 устройств на одной шине, независимую передачу данных, горячую замену , гораздо более высокое среднее время безотказной работы .
Примерно в 1997 году, с появлением ATAPI-4 (и, следовательно, Ultra-DMA-Mode 0 , который обеспечивал быструю передачу данных с меньшей загрузкой ЦП ), первые RAID-контроллеры ATA были представлены в виде карт расширения PCI. Эти RAID-системы вышли на потребительский рынок, где пользователи хотели получить отказоустойчивость RAID, не вкладывая средства в дорогие диски SCSI.
Диски ATA позволяют создавать RAID-системы с меньшими затратами, чем SCSI, но большинству RAID-контроллеров ATA не хватает выделенного буфера или высокопроизводительного оборудования XOR для расчета четности. В результате ATA RAID работает относительно плохо по сравнению с большинством SCSI RAID-контроллеров. Кроме того, безопасность данных страдает, если нет резервной батареи для завершения записи, прерванной отключением электроэнергии.
Поддержка ОС [ править ]
Поскольку аппаратные RAID-контроллеры представляют собой собранные тома RAID , операционным системам не обязательно выполнять полную настройку и сборку каждого контроллера. реализованы только основные функции Очень часто в программном драйвере с открытым исходным кодом , а расширенные функции предоставляются через двоичные объекты непосредственно производителем оборудования.
Обычно RAID-контроллеры можно полностью настроить через BIOS карты до загрузки операционной системы , а после загрузки операционной системы у производителя каждого контроллера доступны собственные утилиты настройки, поскольку точный набор функций каждого контроллера может быть специфичным для каждого контроллера. каждого производителя и продукта.В отличие от контроллеров сетевых интерфейсов для Ethernet , которые обычно можно настроить и обслуживать полностью с помощью общих парадигм операционной системы, таких как ifconfig в Unix , без необходимости использования каких-либо сторонних инструментов, каждый производитель каждого RAID-контроллера обычно предоставляет свое собственное проприетарное программное обеспечение. инструментарий для каждой операционной системы, которую они планируют поддерживать, обеспечивая привязку к поставщику и способствуя решению проблем с надежностью. [2]
Например, во FreeBSD для доступа к конфигурации RAID-контроллеров Adaptec пользователям необходимо включить уровень совместимости с Linux и использовать инструменты Linux от Adaptec. [3] потенциально ставя под угрозу стабильность, надежность и безопасность их установки, особенно если учитывать долгосрочную перспективу. [2] Однако это во многом зависит от контроллера и от того, доступна ли соответствующая аппаратная документация для написания драйвера, а некоторые контроллеры имеют версии своих утилит настройки с открытым исходным кодом, например, mfiutil и mptutil доступен для FreeBSD, начиная с FreeBSD 8.0 (2009 г.), [4] [5] а также mpsutil/ mprutil с 2015 года, [6] каждый из них поддерживает только соответствующие драйверы устройств, что способствует раздуванию кода .
Некоторые другие операционные системы реализовали свои собственные общие структуры для взаимодействия с любым RAID-контроллером и предоставляют инструменты для мониторинга состояния тома RAID, а также облегчения идентификации дисков посредством мигания светодиода, управления сигналами тревоги, дисков горячего резерва назначения и очистки данных § RAID от внутри операционной системы без перезагрузки в BIOS карты. Например, именно такой подход был использован в OpenBSD в 2005 году с ее bio(4) псевдоустройства драйвером и утилитой bioctl , которые обеспечивают статус тома и позволяют управлять светодиодами/сигнализациями/горячим резервированием, а также датчиками (включая дисковод) . датчик ) для мониторинга здоровья; [7] впоследствии этот подход был принят и расширен NetBSD в 2007 году. [8]
В bioctl набор функций намеренно сведен к минимуму, чтобы каждый контроллер мог поддерживаться инструментом одинаково; первоначальную настройку контроллера предполагается выполнить через BIOS карты, [7] но после первоначальной настройки весь повседневный мониторинг и ремонт должны быть возможны с помощью унифицированных и универсальных инструментов, именно для этого и предназначен bioctl.
Ссылки [ править ]
- ^ «Основы хранения данных. Часть V: Контроллеры, кэш и объединение» . 23 марта 2010 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «3.8: «Хакеры затерянного рейда» » . Песни релиза OpenBSD . OpenBSD . 01.11.2005 . Проверено 23 марта 2019 г.
- ^ Скотт Лонг; Адаптек, Инк (2000). «aac(4) — драйвер контроллера Adaptec AdvancedRAID» . Перекрестная ссылка BSD . FreeBSD .
- «aac — драйвер контроллера Adaptec AdvancedRAID». Страницы руководства FreeBSD .
- ^ «mfiutil — Утилита для управления контроллерами LSI MegaRAID SAS» . Перекрестная ссылка BSD . FreeBSD .
- «mfiutil — Утилита для управления контроллерами LSI MegaRAID SAS». Страницы руководства FreeBSD .
- ^ «mptutil — Утилита для управления контроллерами LSI Fusion-MPT» . Перекрестная ссылка BSD . FreeBSD.
- «mptutil — Утилита для управления контроллерами LSI Fusion-MPT». Страницы руководства FreeBSD .
- ^ «mpsutil — Утилита для управления контроллерами LSI Fusion-MPT 2/3» . Перекрестная ссылка BSD . FreeBSD.
- «mpsutil, mprutil — Утилита для управления контроллерами LSI Fusion-MPT 2/3». Страницы руководства FreeBSD .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Тео де Раадт (9 сентября 2005 г.). «Поддержка управления RAID появится в OpenBSD 3.8» . misc@ (список рассылки). OpenBSD.
- ^ Константин Александрович Муренин (21 мая 2010 г.). «1.1. Мотивация; 4. Драйверы датчиков; 7.1. NetBSD envsys/sysmon». Аппаратные датчики OpenBSD — мониторинг окружающей среды и управление вентиляторами ( диссертация на степень магистра математики ). Университет Ватерлоо : UWSpace. hdl : 10012/5234 . Идентификатор документа: ab71498b6b1a60ff817b29d56997a418.
- Основы хранения данных: выбор RAID-контроллера , 7 мая 2004 г., Бен Фриман