Основы систем хранения данных

Алексей Серебряков

Часть 1

Целью написания данного документа является помощь уважаемому читателю в освоении фундаментальных основ и принципов построения дисковых систем хранения данных. Как ни странно, но практика показывает, что системы хранения данных являются наименее понимаемой и в то же время наиболее интересной частью компьютерной отрасли. Поэтому мы вместе с читателем постараемся приблизиться к наиболее полному понимаю дисковых систем, оттолкнувшись от незыблемых законов физики и логики.

Мы начнем с обсуждения базовых понятий, поэтому предварительное знакомство читателя с дисковыми системами и самими жесткими дисками не обязательно, но крайне желательно, так же как и владение минимально необходимой терминологией.

По ходу изложения мы обсудим критерии производительности дисков, протоколы IDE и SCSI, и почему отдельные IDE-диски обычно более производительны, чем аналогичные по характеристикам диски SCSI. Какие характеристики дисков, публикуемые в спецификациях производителя важны, а к каким надо относиться с долей скептицизма. Мы вплотную разберемся с характеристиками шин и интерфейсов дисков, начиная с ATA-1 (устаревшего, но все еще интересного в историческом аспекте) до новейшего Serial ATA, SCSI и ее реинкарнациями, и закончим FC-AL (Fibre Channel – Arbitrated Loop) и FC-SW (Fibre Channel Switched), а также новейшей (но пока не испытанной на практике) iSCSI. Заглянем во внутренности RAID-массивов и RAID-контроллеров, раз и навсегда уясним разницу между RAID-01 и RAID-10 (очень часто эти термины используются взаимозаменяемо и, как следствие, некорректно), попытаемся понять, какой из уровней RAID для какого типа приложений является наиболее оптимальным.

Мы рассмотрим и логическую часть систем хранения данных: файловые системы разных операционных систем, их преимущества и недостатки, а также программные менеджеры томов (software volume managers, иногда я буду вынужден использовать кальку с английских терминов просто по причине отсутствия нужных в русском языке). Ну и конечно, я зачастую буду использовать примеры из реальной жизни, начиная от систем начального уровня и заканчивая high-end платформами. Тут я вынужден заметить, что все в этой статье «по умолчанию» относится к дискам SCSI и UNIX-подобным операционным системам. SCSI – потому что диски ATA неприменимы даже в системах класса «ниже среднего» (почему именно – читаете ниже), а UNIX – просто потому, что я знаком с ним гораздо лучше, чем с платформой Wintel.