RAID: Hızlı ve güvenli

RAID teknolojisi ile sistemleri hızlı ve güvenli bir şekilde çalıştırmak mümkün. Peki RAID gerçekten ne kadar etkili, ne işe yarar ve performans açısından neler kazandırıyor? CHIP Test Merkezi sizler için araştırdı.

Gelişen teknoloji ile artık işlemcilerin hızları 3 GHz’in üzerine çıkmış durumda; ancak bilgisayarımızdan aldığımız performans sadece işlemcilerin ne kadar hızlı olduğuna değil, sabit diskimizin okuma/yazma hızına da bağlı. İşlemciniz ne kadar hızlı olursa olsun, günümüz sabit disklerin okuma/yazma hızlarının işlemci hızlarına göre düşük olması, önemli boyutta performans kaybını da beraberinde getiriyor. Kısacası, tek sabit disk ile yapabilecekleriniz artık sınırlı düzeye geldi. Çünkü performansı artırmak için overclock işlemi riskli. Güvenlik için yedekleme işlemi de yazılımlar yardımıyla veya manuel olarak yapılıyor. İşte bu durumda imdadımıza RAID teknolojisi yetişiyor.

Redundant Array of Inexpensive Disks olarak adlandırılan RAID birden fazla diski tek bir ünite gibi çalıştırması sayesinde tek başlarına yapamadığı işlemleri gerçekleştirmesini sağlayan bir teknoloji. Bunun anlamı toplam disk kapasiteyi arttırmakla beraber disk performansınızı yükseltmek ve verileri de eş zamanlı olarak yedeklemek. RAID’in yeni nesil masaüstü sistemlerde bu kadar yaygın olarak kullanılmaya başlamasındaki en önemli neden de bu...

Neden RAID? Nasıl ortaya çıktı ve nasıl gelişti?

Bir bilgi işlem sorumlusunun en önemli görevi sunucu - istemci arasındaki veri iletişiminin kesintisizliğini sağlamaktır. Veri iletişimin kesilmesi birçok sebebe bağlıdır. Ancak en önemlisi, istemcilerin verilerini sakladıkları sunucudaki diskin bir şekilde bozulması ya da çökmesidir.

Bu durum, hem yıllardır tutulan verilerin kaybıyla hem de sunucuya yeni bir disk takılması ve sistemin eski çalışır hale getirilmesi için harcanan süre içinde işlerin aksamasıyla sonuçlanır. Berkeley tarafından geliştirilen RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) teknolojisi, sağladığı yüksek güvenliğin yanı sıra birden fazla diskin tek bir disk şeklinde çalıştırmasıyla, disk okuma/yazma hızını çok yüksek boyutlara taşıyor. RAID ile uygulanan RAID seviyesine göre bilgisayarın diski çökse (crash) bile verilerin ikinci bir diske yazılmasını sağlamak, sunucu kapanmadığı için kesintisiz istemci - sunucu veri iletişimini sürdürmek, hatta üç ya da daha fazla disk kullanılarak okuma/yazma hızını maksimuma çıkartmak mümkün.

RAID sağladığı yüksek güvenliğin yanı sıra, birden fazla diskin tek bir disk şeklinde çalıştırmasıyla disk okuma/yazma hızını çok yüksek boyutlara taşıyor. Özellikle gelişen teknolojiyle piyasaya sürülen yüksek işlem gücüne sahip işlemcilerin hızı sabit disklerin okuma/yazma hızları performansını düşürüyor. Böylelikle RAID teknolojisi hem verilerimizin güvenliğini sağlarken hem de işlemcimizin performansından sonuna kadar faydalanmamızı sağlıyor.

RAID nasıl yapılır? donanım ve yazılım RAID arasındaki fark

Önceleri tamamen güvenlik için sunucu bilgisayarlarda dahili kartlarla (RAID denetçileri) kullanılan RAID teknolojisi (Hardware Raid), artık son kullanıcıya yönelik işletim sistemlerinin NT 5.0 tabanı üzerine geliştirilmesiyle, işletim sistemiyle birlikte gelen araçlar yardımıyla ya da çeşitli 3. parti yazılımlar aracılığıyla, yazılım tabanlı (Software Raid) olarak da yapılabiliyor. Elbette ki yazılım tabanlı RAID, işlemciye ekstra bir yüklenmeye sebep olduğundan dahili kartlarla yapılan RAID’e göre oldukça yavaş kalıyor.Masaüstü sistemlerde güdülen asıl amaç performans olduğu için Software RAID pek tercih edilmeyen bir yöntem. Hardware RAID’in performansı software RAID’e göre çok çok üstün durumda. Ancak elbette kullanılan RAID denetçi kartın kalitesine göre de yapabileceğiniz RAID konfigürasyonu ve bu konfigürasyonun performansı değiştirecektir. Hardware RAID’in dezavantajı ise software RAID’e göre oldukça pahalı olması. Ayrıca kullanılan kartın kalitesine göre de elbetteki kartın fiyatı doğru orantılı olarak değişecektir. Bu yüzden anakart üreticileri bazı modellerinde bu teknolojiyi de entegre ediyorlar. Bu büyük bir avantaj, çünkü bu yüzden hem hardware RAID’in nimetlerinden faydalanabilir, hem de ekstra bir ücret ödemeden neredeyse bedavaya sahip olabiliyoruz.

RAID seviyeleri: Kullanım amacına göre modların seçimi

RAID teknolojisinin başlıca beş adet temel seviyesi vardır. Bu seviyeler farklı işlevleri yerine getirir; örneğin RAID 1 (Disk Mirroring) yüksek veri güvenliği – düşük okuma/yazma hızı mantığıyla çalışırken RAID 5 (Stripping with parity) seviyesi yüksek hızda veri okuma/yazma, düşük güvenlik mantığıyla çalışır. Öncelikle kendimize “yüksek güvenlik mi istiyoruz, yoksa yüksek hız mı?” diye sorup buna karar verip, sorunun cevabına göre kendimize uygun olan RAID seviyesini belirleyip onu uygulamalıyız. Yine de ev sistemleri ve basit sunucularda genel olarak iki tip RAID kullandıklarını hatırlatalım. Bunlar şeritleme (striping) olarak bilinen ve transfer hızını önemli derecede artıran RAID 0 ile aynalama (mirroring) olarak da bilinen ve daha çok güvenliğe önem veren kişiler tarafından kullanılan RAID 1 türleri. Şimdi bu seviyelere kısaca bir göz atalım...

RAID Modları: Birden fazla diskin birlikte farklı çalışması

İki ya da daha fazla diskin tek bir disk olarak birleştirilmesi sayesinde, modlara göre maksimum performanstan en güvenli moda kadar çeşitli tercihler yapılabilir. Her iki kritere de önem veren kullanıcılar için de farklı modların bulunması kafaları biraz karıştırabilir. Bu yüzden RAID seviyelerine kısaca değineceğiz. Bu sayede, seviyelerin avantajları ile dezavantajlarının yanı sıra düzgün çalışmaları için nelere dikkat edilmesi gerektiğini de anlatacağız. Şimdi lafı fazla uzatmadan, birden çok moddan oluşan bu seviyelere kısaca bir göz atalım.

RAID 0 (Striping – Şeritleme): Yüksek performans arayanlara

Bu RAID seviyesinde ciddi bir performans artışı görülür. Okuma ve yazmanın paralel olarak yapılması nedeniyle okuma hızında hissedilir derecede performans artışı sağlar. Minimum 2 sabit diskle yapılır. Disk dizilerinde, aynı türden bağlanmış diskler üzerine veriler yazılırken ardışık bloklara bölünerek diskler üzerine dağıtılarak yazdırılıyor. Bu yüzden disklerin boyutlarının birbirine eşit olması gerekir.

Bu sayede bağlanılan iki 40 GB disk bir adet 80 GB disk olarak görülüyor. Buna ek olarak disklerin önbellekleri de toplanır. Yani 8 MB bellekli iki disk toplam 16 MB’lık bir bellek gibi çalıştırılıyor. Bu işlem özellikle yazma/okuma performansı ciddi bir şekilde artıyor, fakat güvenlik de minimum seviye indiriyor. Bir diskin çökmesi durumunda bilgilerin disklere şeritler halinde yazılmasından dolayı diğer disklerdeki verilerin kurtarılması mümkün değil, yani hata toleransı söz konusu değil. Bilgilerin önemli olduğu ortamda kullanılmayan ve daha çok performansın ön plana çıktığı bir konfigürasyon.

RAID 1 (Disk Mirroring - Aynalama): Güvenlik daha önemli diyenlere

Sıradaki RAID sistemi, daha çok güvenliği ön planda tutan RAID1. Aynalama olarak da tabir edilen RAID1, adından anlaşılacağı gibi, bir diskteki bilgiyi eş zamanlı olarak diğer bir diske kopyalıyor. Bu yüzden bu işlem en az iki diskle yapılıyor, ancak bu sayede diskler arasında ayna (mirror) yapısı oluşturulup bir diske yazılan verinin, aynı şekilde o diskin aynası olan diğer diske de yazılması sağlanıyor. Disklerin bir tanesinin çökmesi durumunda hiç kesinti olmadan diğer disk devreye giriyor ve böylece hem verileriniz kesinlikle kaybolmuyor, hem de verilerin kurtarılması ve diskin eski hale getirilmesi için harcanılacak zaman ve emekten tasarruf edilmiş oluyor. Yani bu sistemde %100’lük bir koruma söz konusu. Kesintisiz çalışan sistemler için en gerekli konfigürasyon da bu.

Bu kurulumda okuma paralel olarak bir kaç diskten yapılabilirken, yazma sırasında disk sayısı kadar tekrarlama yapılmaktadır. Bu da ECC (Hata Bulma ve Düzeltme) işleminden dolayı okumada normalin biraz üstünde, yazmada ise oldukça düşük bir performans sağlar.

RAID 4 (Stripe with dedicated parity) Eşlik bilgisinin tek diskte tutulması

Minimum üç sabit diskle yapılan RAID 4, disklerin tümden yansılanması yerine, bir disk üzerinde eşlik (parity) bilgisi tutulması mantığıyla çalışıyor. Disklerin birinde, hangi verinin nereye yazıldığının bilgisi tutulur. Disklerden birinin çökmesi durumunda, eşlik bilgisi bu diskteki verilerin yeniden oluşturulmasını sağlar. Eğer iki disk birden çökerse tüm bilgiler kaybolur. Bu kurulum pek fazla tercih edilmez, çünkü eşlik bilgisinin tek bir diskte bulunması ve her yazım sırasında güncellenmesi performans darboğazı oluşturur. RAID 4, eğer iki ya da daha fazla yavaş sabit diskiniz ve bir de çok hızlı diskiniz varsa tercih edilebilir bir konfigürasyon. Ayrıca sabit disklerin boyutlarının birbirine yakın olması tercih ediliyor.

RAID 5 (Stripe Sets with Parity): Performans ve güvenlik bir arada

RAID 5’te sabit disklerin RAID 0 sistemindeki gibi "Stripe" edilmesi, performans katkısının yanı sıra, eşlik hesaplanmasındaki güvenlik özelliklerini beraberinde getiriyor, yani hem hız hem de güvenlik açısından en uygun RAID konfigürasyonu RAID 5. Bu sistem en az üç adet diskle çalıştırılıyor.

Veri yazma işlemi iki adet disk ile yapılırken üçüncü diske ise eşlik bilgileri kayıt ediliyor. Eşlik bilgisi sabit diskler arasında uygun olarak dağıtılıyor ve RAID 4’teki gibi tek bir diskte tutulmuyor. Bu fark da oldukça yüksek okuma/yazma hızı ve güvenlik üstünlüğü sağlıyor. Dolayısıyla sabit disklerden biri çökse bile tüm bilgiler kurtarılabilir. Bunun için de çöken sabit diski yenisiyle değiştirmek yeterli, çünkü en son eşlik bilgilerinin kayıt edildiği diskten bilgiler okunarak, kayıp veriler tekrar inşa edilebiliyor. Ancak bu konfigürasyonda da iki diskin birlikte çökmesi halinde veriler kurtarılamıyor. Bu yüzden de RAID 5 sistemi, veri güvenliğinin çok önemli olduğu durumlarda ve hata düzeltmenin olabildiğince iyi olması gereken yerlerde çok sık kullanılıyor.

RAID 0+1 (Striping+Mirroring): RAID kümesi ile çalışmak

RAID dizelerini istediğiniz gibi kümelemeniz mümkün. Bu konfigürasyonlara Nested RAID (çoklu RAID seviyeleri veya RAID Kümesi) deniyor. Nested RAID destekli denetçiler RAID 10 dışında henüz IDE sektöründe yoklar. Bu yüzden en popüler RAID kümesi 0+1. Bu küme, yukarıda anlattığımız RAID 0 ve RAID 1’in aynı çatı altında toplanmasından ibaret. Dolayısıyla, veri güvenliğinden ödün vermeden performans artışı sağlanabiliyor. Bunun için en az 4 adet olmak üzere çift sayıda sabit disk gerekli. Bu disklerin yarısı şeritleme (RAID 0) için kullanılıyor ve ortaya çıkan yapının aynası alınıyor (RAID 1). Böylece tek bir diske göre neredeyse 4 kat okuma performansı, 2 kat da yazma performansı elde ediyorsunuz. Bu yöntemin tek dezavantajı, dört adet disk kullanımının getirdiği maliyet. Bu yüzden ev kullanımı için pek uygun değil.

Yukarda saydıklarımızdan başka, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 7, RAID 53 gibi diğer konfigürasyonlar da bulunuyor. Ancak bu RAID konfigürasyonlarının bazıları aşırı derecede kompleks yapıya sahip olup çok pahalı SCSI RAID kartları ile gerçekleştirilebilen işlemler.

Uygulamada RAID: RAID 0’in sağladığı performans artışı

Bizim en çok tuttuğumuz RAID tipi, birden fazla diskin kapasite ve veri aktarım hızlarını birleştiren ve bundan dolayı performansın yükselmesini sağlayan RAID- 0. Bu yüzden RAID-0 ile bağlanan iki diskin ne kadar etkili olduklarını göstermek için birden çok kombinasyon kullandık. Bunu yapmamızın bir nedeni de nedeni anakartlarda yer alan RAID yongalarının ne kadar etkili olduğunu da göstermekti. Bu yüzden IBM’in Deskstar 180 GXP, Western Digital’in WD2000JB ve Seagate Baracuda V disk çiftlerini birden çok RAID kontrol kartıyla birlikte kullandık. Kontrol kartları ise Promise’in Fast Track 100, Promise’in 20276 ve HighPoint’un HPT370A onboard çözümleri. Buna ek olarak Windows XP işletim sisteminde yer alan Software RAID işlevleri de kullanıldı. Aldığımız sonuçlara göre Western Digital ikilisi High- Point yongası tarafından tanımlanamadı; gösterdiği performans artışı da oldukça düşüktü. Örneğin yazma işlemindeki veri aktarım hızı beklediğimizden kötü çıktı ve tek olarak çalıştırılan disk ile aynı sonuçları verdi. Seagate diskler de Promise ve FastTrack kontrol kartlarında çalışmazken HighPoint’in HPT370A yongasında yüksek bir performans gösterdiler. IBM diskler bu testte en iyi sonuçları veren ikili oldu. XP’nin Software RAID ve HighPoint’in yongası ile başarılı değerler elde ettik. Buna karşın Promise denetçisinde ciddi performans düşüşlerine rastladık. Bu özellikle yazma hızında hissedildi. En iyi sonuçları ise Windows XP Software RAID ile elde ettik. Test esnasında işlemciye ekstra bir yük binmemesi bizi sevindirdi.Ancak Software RAID disk bölümünden bilgisayarın başlatılamaması çok büyük bir dezavantaj.

Striping modunda kullandığımız disklerde, sırasıyla PCMark 2002, 3D Mark 2003, SiSoft Sandra 2003 ve HDtach test yazılımlarını kullandık. Elde ettiğimiz sonuçları da tekli disklerle karşılaştırdık.

RAID: Hızlı ve güvenli

Ofis ve multimedya benchmark’ı olan PCMark 2002’de yaklaşık üç kat daha iyi bir performans yakaladık. 3D Mark’ta da bu artış %70 civarlarında idi. Sandra’nın file system benchmark’ında fark yine büyüktü. HDtach’a gelince, yazma performansı kendisini bariz bir şekilde belli ediyordu. Gözümüze çarpan bir olay, RAID denetçilerinde 48 bit problemlerinin baş göstermesi idi. Anakarta entegre olarak bulunan denetçilerin BIOS’larını güncellemek de neredeyse imkansız. Anakart ve RAID yonga seti üreticilerinin bu konudaki eksikliklerden dolayı topu birbirine atmaları da durumu iyice zora sokuyor. Buna rağmen sorunsuz çalışan RAID sistemlerinin bize performans artışını hissettirmeleri keyif vericiydi.

Ecevit Bıktım (MCSA+MCSE)
ecevitb@chip.com.tr

Okuyucu Yorumları

Toplam 3 Yorum

güzel bir teknelojı cok işe yarayan teknelojı.

usta elinize sağlık ya.wallaha siz olmasınız işimiz zor.bilgisayar programcılığı okuyorum ve istediğim dökümana makaleye sitenizden ulaşabiliyorum çok teşekkür ederim.çalışmalarınızın dewamı dileğiyle

Sen de yorum yaz

 


CHIP'i Takip edin
E-Posta listemize katılın
CHIP Dergi Mobil Cihazınızda

İlginizi çekebilir