Dischi RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)

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1 Dischi RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) Corso: Architetture degli Elaboratori Docenti: F. Barbanera, G. Bella UNIVERSITA DI CATANIA Dip. di Matematica e Informatica Un divario prestazionale (confronto puramente qualitativo) prestazioni CPU dischi F. Barbanera, G. Bella 2 Dischi RAID v.2.2

2 Un divario prestazionale Le prestazioni delle CPU # operazionial secondo per unità di superficie raddoppiano circa ogni 18 mesi Le prestazioni dei dischi tempo medio di ricerca raddoppiano circa ogni 10 anni (Es. Da 100msec nel 70, a 10msec oggi) Divario già oggi preoccupante! F. Barbanera, G. Bella 3 Dischi RAID v.2.2 Idea di Patterson et al. (1998) per migliorare le prestazioni dei dischi Parallelizzare l Input/Output! I dischi RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) si basano su questa idea Un RAID è fisicamente costituito da un insieme di unità disco convenzionali operanti in parallelo, gestiti da un unico controllore Il Sistema Operativo tratta un RAID come un singolo disco convenzionale Esistono RAID di livello 0, livello 1, livello 5 F. Barbanera, G. Bella 4 Dischi RAID v.2.2

3 RAID di livello diverso da 2 o 3 Un tale RAID è logicamente costituito da un insieme di strisce (strip), ognuna di k settori I primi k settori formano la, i secondi k la, e così via È compito del controllore mappare la struttura logica nella struttura fisica, ossia accedere alle strisce opportune Tale mappatura è detta strisciatura (striping) F. Barbanera, G. Bella 5 Dischi RAID v.2.2 RAID di livello 0 Distribuisce strisce consecutive su unità consecutive 0 1 Se il S.O. richiede/trasmette un blocco di dati di 4 strisce, il controllore legge/scrive una striscia per unità Ecco realizzato l I/O parallelo F. Barbanera, G. Bella 6 Dischi RAID v.2.2

4 RAID di livello 0 Se la lettura/scrittura richiede un # di strisce superiore al numero di unità, il controllore interpella certe unità più di una volta, gestendo i risultati Con S.O. che richiedono una striscia o un settore per volta, le prestazioni non sono superiori a quelle di un disco convenzionale Affidabilità: se si guasta un unità, si guasta il RAID! Prestazioni dipendenti da quali strisce richieste F. Barbanera, G. Bella 7 Dischi RAID v.2.2 RAID di livello 1 Rispetto al livello 0, tutti i dischi sono duplicati Ciascuna striscia viene scritta 2 volte, quindi può essere letta da una delle 2 copie Prestazioni uguali in scrittura, doppie in lettura Se si guasta un unità, si può usare la copia F. Barbanera, G. Bella 8 Dischi RAID v.2.2

5 RAID di livello 2 Un tale RAID è logicamente costituito da un insieme di nibbles Un nibble è una parola di x + y bit, essendo x i bit di dati, e y i bit di un codice di Hamming per gli x bit Un tale RAID è fisicamente costituito da x + y unità Se ruotano in sincronia, e le testine si muovono in sincronia, è utile scrivere un bit per unità F. Barbanera, G. Bella 9 Dischi RAID v.2.2 RAID di livello 2 Esempio. x = 4; y = 3 bit 1 bit 2 bit 4 bit 3 bit 5 bit 6 bit 7 Tale RAID legge/scrive 4 settori nel tempo di lettura/scrittura di 1 settore F. Barbanera, G. Bella 10 Dischi RAID v.2.2

6 RAID di livello 3 Come livello 2, ma ogni nibble è lungo x + 1 bit, ossia si usa un solo bit di parità per ciascuna parola di dati di x bit I bit di parità vengono scritti su un apposita unità Anche qui è necessaria la sincronizzazione Esempio. x = 4 bit 1 bit 2 bit 4 bit 3 parità Se si guasta un unità, il bit di parità corregge l errore F. Barbanera, G. Bella 11 Dischi RAID v.2.2 RAID di livello 4 Come livello 0, ma con strisce di parità su unità dedicata 0 1 parità 0-3 parità 4-7 parità8-11 Se un unità si guasta, le strisce di parità permettono di ricalcolare le strisce perse Non serve sincronizzazione delle unità Aggiornare un singolo settore causa lettura delle strisce adiacenti e calcolo della parità F. Barbanera, G. Bella 12 Dischi RAID v.2.2

7 RAID di livello 5 Come livello 4, ma con strisce di parità distribuite sulle unità con metodo round robin parità8-11 parità parità Se un unità si guasta, è piuttosto complicato ricostruire le sue strisce F. Barbanera, G. Bella 13 Dischi RAID v.2.2