Контроллер дискового массива - Disk array controller

А контроллер дискового массива это устройство, которое управляет физическим Дисковый привод и представляет их компьютеру как логические единицы. Практически всегда реализует аппаратное обеспечение RAID, поэтому его иногда называют RAID-контроллер. Также часто предоставляется дополнительный диск тайник.

А контроллер дискового массива имя часто неправильно сокращается до дисковый контроллер. Их не следует путать, поскольку они обеспечивают очень разные функции.

Front-end и back-end сторона

Контроллер дискового массива обеспечивает интерфейсные и внутренние интерфейсы.

Внутренний интерфейс взаимодействует с управляемыми дисками. Следовательно, протокол обычно ATA (также известный как ПАТА), SATA, SCSI, FC или SAS.
Внешний интерфейс взаимодействует с компьютером хост-адаптер (HBA, адаптер главной шины) и использует:
- один из ATA, SATA, SCSI, FC; это популярные протоколы, используемые дисками, поэтому, используя один из них, контроллер может прозрачно подражать диск для компьютера
- несколько менее популярный протокол, предназначенный для конкретного решения: ФИКОН /ЭСКОН, iSCSI, HyperSCSI, ATA через Ethernet или InfiniBand

Единый контроллер май использовать разные протоколы для внутреннего и внешнего взаимодействия. Многие корпоративные контроллеры используют FC на внешнем интерфейсе и SATA на сервере.

Контроллеры предприятия

В современной корпоративной архитектуре контроллеры дисковых массивов (иногда также называемые процессоры хранения, или же SP^[1]) являются частями физически независимых корпуса, такие как дисковые массивы помещен в сеть хранения данных (SAN) или Network Attached Storage (NAS) серверы.

Эти внешние дисковые массивы обычно приобретаются как интегрированная подсистема контроллеров RAID, дисководов, источников питания и программного обеспечения для управления. Контроллеры должны предоставлять расширенные функции (разные производители называют их по-разному):

Автоматический аварийное переключение другому контроллеру (прозрачно для компьютеров, передающих данные)
Длительные операции выполняются без время простоя
- Формирование нового набора RAID
- Реконструкция деградированный Набор RAID (после сбоя диска)
- Добавление диска в онлайн-набор RAID
- Удаление диска из набора RAID (редкий функционал)
- Разделение RAID-набора на отдельные тома / LUN
Снимки
Объемы непрерывности бизнеса (BCV)
Репликация с пультом дистанционного управления ....

Простые контроллеры

Обещание технологии Контроллер ATA RAID

Простой контроллер дискового массива может поместиться внутри компьютера в качестве PCI карта расширения или просто построен на материнская плата. Такой контроллер обычно предоставляет адаптер главной шины (HBA) для экономии физического пространства. Поэтому его иногда называют Адаптер RAID.

По состоянию на февраль 2007 г.^{[Обновить]} Intel начали интегрировать свои Матричный RAID-контроллер в своих более дорогих материнских платах, давая контроль над 4 устройствами и двумя дополнительными разъемами SATA, а также всего 6 подключениями SATA (3 Гбит / с каждое). Для обратной совместимости также присутствует один разъем IDE, позволяющий подключить 2 устройства ATA (100 Мбит / с).

История

Хотя аппаратные RAID-контроллеры были доступны уже давно, они всегда требовали дорогих SCSI жесткие диски и нацелены на рынок серверов и высокопроизводительных вычислений. Преимущества технологии SCSI включают возможность подключения до 15 устройств на одной шине, независимую передачу данных, горячая замена, намного выше MTBF.

Примерно в 1997 г., с появлением ATAPI-4 (и, следовательно, Ультра-DMA-режим 0, что позволило быстро передавать данные с меньшими затратами ЦПУ utilization) первые контроллеры ATA RAID были представлены как карты расширения PCI. Эти системы RAID попали на потребительский рынок, где пользователи хотели получить отказоустойчивость RAID без вложений в дорогие диски SCSI.

Диски ATA позволяют создавать системы RAID с меньшими затратами, чем со SCSI, но большинству контроллеров ATA RAID не хватает выделенного буфера или высокопроизводительного оборудования XOR для расчета четности. В результате ATA RAID работает относительно плохо по сравнению с большинством контроллеров SCSI RAID. Кроме того, безопасность данных страдает, если нет аккумулятор резервное копирование для завершения записи, прерванной отключением электроэнергии.

Поддержка ОС

Поскольку присутствующие аппаратные RAID-контроллеры собраны RAID объемы, операционные системы строго не требуется реализовывать полную конфигурацию и сборку для каждого контроллера. Очень часто только основные функции реализованы в программное обеспечение с открытым исходным кодом драйвер, с расширенными функциями, предоставляемыми через двоичные капли напрямую от производителя оборудования.

Обычно контроллеры RAID можно полностью настроить через карту. BIOS перед Операционная система загружается, и после загрузки операционной системы проприетарный Утилиты настройки доступны от производителя каждого контроллера, поскольку точный набор функций каждого контроллера может быть специфическим для каждого производителя и продукта. контроллеры сетевого интерфейса за Ethernet, который обычно можно настроить и полностью обслужить 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 свои собственные программные инструменты для каждой операционной системы, которую они считают поддерживаемой, обеспечивая привязка к поставщику, и способствует проблемам надежности.^[2]

Например, в FreeBSD, чтобы получить доступ к конфигурации Adaptec Контроллеры RAID, пользователи должны включить Уровень совместимости с Linux и используйте инструменты Linux от Adaptec,^[3] потенциально ставя под угрозу стабильность, надежность и безопасность их настройки, особенно при использовании долгосрочный иметь в виду.^[2] Однако это в значительной степени зависит от контроллера и наличия соответствующей аппаратной документации 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 раздувание 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 для облегчения идентификации диска посредством мигания светодиода, управления аварийными сигналами и т.д. диск горячего резервирования обозначения и очистка данных § RAID из операционной системы без необходимости перезагружать BIOS карты. Например, такой подход использовали OpenBSD в 2005 г. био (4) псевдоустройство водитель и биоктл утилита, которая обеспечивает состояние громкости и позволяет управлять светодиодами / тревогами / горячими источниками, а также датчиками (включая датчик привода ) для мониторинга здоровья;^[7] впоследствии этот подход был принят и расширен NetBSD и в 2007 году.^[8]

С участием биоктл набор функций намеренно сведен к минимуму, чтобы каждый контроллер мог поддерживаться инструментом одинаково; начальная конфигурация контроллера предназначена для выполнения через BIOS карты,^[7] но после первоначальной настройки повседневный мониторинг и ремонт должны быть возможны с помощью унифицированных и универсальных инструментов, а именно биоктл настроен на выполнение.