Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 94

Подобная схема использовалась в CM-2 фирмы Thinking Machines. К 32-раз-рядному слову с данными добавлялось 6 бит четности (код Хэмминга). В результате получалось 38-разрядное кодовое слово, к которому добавлялся дополнительный бит четности, и это слово записывалось на 39 дисков. Общая производительность была огромной, так как одновременно могло записываться 32 сектора данных. При утрате одного из дисков проблем также не возникало, поскольку потеря одного диска означала потерю одного бита в каждом 39-раз-рядном слове, а с этим код Хэмминга справлялся моментально.

Однако подобная схема требует, чтобы все диски были синхронизированы по вращению. Кроме того, ее имеет смысл использовать, только если имеется достаточно большое количество дисков (даже при наличии 32 дисков для данных и 6 дисков для битов четности накладные расходы составляют 19 %). К тому же имеет место большая нагрузка на контроллер, поскольку он должен вычислять контрольную сумму кода Хэмминга при передаче каждого бита.

RAID-массив уровня 3 представляет собой упрощенную версию RAID-массива уровня 2. Он изображен на рис. 2.19, г. Здесь для каждого слова данных вычисляется один бит четности и записывается на диск четности. Как и в RAID-массиве уровня 2, диски должны быть точно синхронизированы, поскольку каждое слово данных распределено по нескольким дискам.

На первый взгляд может показаться, что один бит четности позволяет только обнаруживать, но не исправлять ошибки. Если речь идет о произвольных ошибках, это наблюдение верно. Однако если речь идет о сбое диска, бит четности обеспечивает исправление ошибки в одном бите, поскольку позиция неправильного бита известна. Если происходит сбой, контроллер выдает информацию, что все биты равны 0. Если в слове возникает ошибка четности, бит с диска, на котором произошел сбой, должен быть равен 1, и, следовательно, он исправляется. Хотя RAID-массивы уровней 2 и 3 обеспечивают очень высокую скорость передачи данных, число запросов от устройств ввода-вывода в секунду не больше, чем при наличии одного диска.

RAID-массивы уровней 4 и 5, как и RAID-массивы начальных уровней, работают с полосами, а не со словами, имеющими биты четности, и не требуют синхронизации дисков. RAID-массив уровня 4 (см. рис. 2.19, д) устроен так же, как RAID-массив уровня 0 с тем отличием, что у RAID-массива уровня 4 есть дополнительный диск, на который записываются полосы четности. Например, пусть каждая полоса состоит из k байт. Все полосы объединяются операцией ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ, и полоса четности для проверки этого отношения также состоит из k байт. Если происходит сбой на диске, утраченные байты могут быть вычислены заново при помощи информации с диска четности.

Такое решение предохраняет от потерь на диске, но значительно снижает производительность в случае небольших исправлений. Если изменяется один сектор, необходимо считать информацию со всех дисков, чтобы опять вычислить биты четности и записать их заново. Вместо этого можно считать с диска прежние данные и прежние биты четности и из них вычислить новые биты четности. Но даже с такой оптимизацией процесса при наличии небольших исправлений требуется произвести два считывания и две записи.