Для оптимального функционирования RAID контроллера и полного использования его возможностей необходимо при заказе RAID массива (помимо самого контроллера и дисководов) обсудить ряд вопросов, которые в значительной степени повлияют на качество работы и стоимость будущего RAID массива.

Технология Hot Swap (замена "на лету") вышедшего из строя дисковода

Как уже отмечалось, основные задачи RAID контроллеров – обеспечение высокой надежности хранения и быстрого доступа к данным, хранящимся в дисковом массиве, а также высокого уровня сервиса при обслуживаниидискового массива. Однако само по себе применение RAID контроллера не исключает вероятность выхода из строя любого из дисководов, входящих в RAID массив. В этом случае, если используется RAID с избыточностью (т.е. любого уровня кроме «0»), система может продолжать работать (благодаря избыточности данных RAID контроллер сможет восстановить информацию, хранившуюся на «потерянном» дисководе). Но такой режим работы уже не является защищенным (сбой или выход из строя любого дисковода приведет к полной потере всех данных) и пользователь вынужден остановить систему, чтобы извлечь неисправный дисковод и заменить его на новый. Если даже кратковременная остановка системы или вмешательство в нее не желательно, то необходимо применить технологию Hot Swap, которая позволяет менять дисководы (и не только их) не выключая системы. Для этого необходимо:

• а) RAID контроллер, поддерживающий режим Hot Swap (и этот режим должен быть включен);
• б) Специальный конструктив, который позволит менять дисководы, не разбирая корпус системы.
  В качестве такого конструктива можно использовать:
  1. Специальный корпус для винчестера – «рэк» (rack), состоящий из "коробочки", внутри которой находится 3,5" дисковод, которая вставляется в П-образную рамку, закрепляемую в стандартное 5,25" гнездо корпуса системы. На рамке рэка расположены блок управления питанием дисковода и замок с ключом, который механически запирает/отпирает дисковод и включает/выключает напряжение, подаваемое на дисковод. Обычно рэки имеют переключатель SCSI ID-номера дисковода, индикатор SCSI ID-номера, индикатор обращения к дисководу и 1 или 2 вентилятора.
     Достоинства: удобный, защищающий дисковод корпус, безопасная (для работающей системы) процедура замены дисковода, наличие индикаторов и охлаждающих вентиляторов.
     Недостатки: относительно высокая цена (от $50 до $150 на дисковод), дополнительные разъемы и схемы, которые могут стать источником отказов.

  2. «Корзина» для SCSI дисководов с разъемом SCA (80 контактный разъем, в котором объединены сигнальные провода и питание). «Корзина» представляет собой П-образную раму, которая занимает два или четыре стандартных 5,25" гнезда корпуса системы, и, в которую можно вставить до трех или шести SCA SCSI дисководов соответственно. Ответные части SCA SCSI разъемов впаяны в печатную плату, заменяющую гибкий шлейф, на которой установлены переключаемый SCSI терминатор, разъемы для подключения к контроллеру и к следующей корзине и перемычки (переключатели) для установки SCSI ID-номера дисководов. В «корзине» могут быть установлены вентиляторы.
     Достоинства: относительно невысокая цена (около $60 на дисковод), простая конструкция.
     Недостатки: корпус дисковода не защищен от механических повреждений во время замены, процедура замены дисковода небезопасна для работающей системы, отсутствуют индикаторы SCSI ID-номера и индикаторы обращения к дисководу.

Технология Hot Spare (горячее резервирование) вышедшего из строя дисковода

Технологию Hot Spare иногда рассматривают как алтернативу Hot Swap, хотя это не совсем верно. Для реализации Hot Spare необходимо:

• а) RAID контроллер, поддерживающий режим Hot Spare (и этот режим должен быть включен);
• б) По крайней мере, один дополнительный дисковод, к которому, так же как и к остальным дисководам, входящим в дисковый массив, подключены питающий и сигнальный кабель

Во время инициализации RAID массива этот дополнительный дисковод включается в состав RAID, но не как активный, а как Hot Spare, т.е. находящийся в горячем резерве. В случае выхода из строя любого из дисководов, входящих в RAID массив, RAID контроллер автоматически отключает неисправный дисковод и активизирует резервный. Перенос (восстановление) информации также происходит в фоновом режиме без прерывания работы системы.
Достоинства: время, в течение которого RAID массив находится в незащищенном режиме сведено к минимуму.
Недостатки: требуется дополнительный дисковод (который большую часть времени не участвует в работе системы, но потребляет энергию и выделяет тепло); после «срабатывания» Hot Spare в массиве больше не остается резервного дисковода и, чем раньше, тем лучше, потребуется остановить систему, что бы заменить неисправный дисковод. Выход очевиден: применять технологию Hot Spare вместе с Hot Swap!

Кабельная система

Когда к контроллеру подключается один или два дисковода, которые находятся внутри корпуса компьютера, у пользователя не возникает проблем с интерфейсным кабелем, который соединяет эти устройства. Другое дело, когда необходимо подключить к контроллеру большое количество дисководов и тем более, если они находятся в отдельном корпусе, удаленном от контроллера. Дело в том, что каждое устройство, подключаемое к общему интерфейсному кабелю, вносит значительную активную (омическую) и реактивную (емкостную) нагрузку. Да и сам интерфейсный кабель имеет распределенную емкость. Все это приводит к тому, что при некоторой длине интерфейсного кабеля и/или при некотором количестве подключенных к этому кабелю устройств (для RAID массива это, как правило, дисководы) система дисковод-контроллер не сможет нормально функционировать на заданной скорости.

Проблема осложняется тем, что ошибка в расчете кабельной нагрузки (т.е. допустимой длины кабеля и допустимого количества подключенных устройств) может проявиться далеко не сразу. Например, в SCSI интерфейсе используется технология повторения передачи команды или данных, если предыдущая передача прошла с ошибкой, а многие SCSI контроллеры умеют автоматически снижать скорость передачи до уровня, при котором количество ошибок передачи будет на приемлемом уровне. Таким образом, внешне кажется, что все работает нормально, вот только быстродействие системы далека от ожидаемой!

Таким образом, прежде чем проектировать дисковую систему, полезно обратиться к техническому описанию на контроллер, где, как правило, приведены зависимости между скоростью обмена, количеством устройств и допустимой длиной интерфейсного кабеля. Здесь полезно еще раз отметить неоспоримое преимущество интерфейса Ultra2 SCSI над Ultra Wide SCSI, которое благодаря технологии LVD позволяет не только в два раза увеличить скорость обмена, но и при этом как минимум в два раза увеличить допустимую длину интерфейсного кабеля.

Другая особенность кабельной системы – терминаторы - устройства, которые не дают образовываться отраженным сигналам от концов интерфейсного кабеля и обеспечивают необходимый ток в сигнальных проводах. Для осуществления первой функции терминаторы должны устанавливаться по обоим концам интерфейсного кабеля и только там. Некоторые пользователи в целях экономии используют терминаторы, которые имеются на некоторых дисководах. Для дисковых массивов, особенно использующих интерфейс Ultra2 SCSI, это недопустимо. Так как все дисководы в массиве должны быть одинаковыми и взаимозаменяемыми, лучшим решением будет отдельный терминатор, который монтируется на конце интерфейсного кабеля за последним дисководом (при этом, естественно, на всех дисководах терминация должна быть выключена). Для осуществления второй функции желательно, чтобы этот терминатор был активным, тогда необходимый уровень тока в линии будет постоянно поддерживаться на нужном уровне, не зависимо от количества подключенных дисководов.

Что делать, если требуемая длина интерфейсного кабеля превышает максимально допустимую при заданном количестве дисководов и скорости обмена? Возможны следующие варианты:

• разбить дисковый массив на 2-3 группы дисководов и применить 2-х или 3-х канальный RAID контроллер, каждый из каналов которого будет обслуживать свою небольшую группу дисководов;
• применить внешний RAID контроллер, если дисковый массив должен быть внешним;
• применить другой интерфейс: например, Ultra2 SCSI вместо Ultra Wide SCSI или Fibre Chanel место Ultra2 SCSI.

Источник питания

При проектировании дисковой системы необходимо обратить внимание на качество исполнения источника питания. Причины две:

• каждый дисковод потребляет до 40 Ватт (особенно в момент пуска), что дает значительную нагрузку на блок питания;
• бесполезно пытаться создать надежный RAID массив только за счет надежного RAID контроллера и избыточного дискового массива, если все это будет подключено к ненадежному источнику питания.

Вывод: для питания дискового массива необходимо применять резервированный (т.е. сдвоенный с функцией горячей замены) блок питания с отдаваемой мощностью не менее 250 Ватт. Для снижения нагрузки на блок питания в момент пуска системы при большом количестве дисководов полезно включить функцию последовательного пуска дисководов.

Дополнительное охлаждение

Как уже отмечалось, компоненты RAID массива (контроллер и особенно дисководы) потребляют и, соответственно, выделяют в виде тепла сотни Ватт. Это тепло необходимо постоянно отводить иначе перегрев может привести к отказу контроллера или дисководов. Для этой цели используются дополнительные вентиляторы, часть которых работает непосредственно на обдув дисководов, часть на вытяжку горячего воздуха, а часть на приток холодного.