சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி - Redundant Array of Independent Disks : 22-4-09

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி (RAID) எனப்படுவது உடனிகழ்வாக இரண்டு அல்லது மேல் நிலைவட்டுகளைப் பயன்படுத்தி அதிக செயல்வலிமை, நம்பகம் மற்றும் அதிக கொள்ளளவு ஆகியவற்றைப் பெறுதல். மிகைமை (redundancy) என்பது தரவை ஒரு குறிப்பிட்ட முறையில் ஒழுங்குப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த ஒழுங்குமுறையால் ஒரு வட்டின் தோல்வி தரவின் இழைப்பை விளைவிக்காது. ஒரு தொளிவியுற்ற வட்டு புதியதொன்றுடன் மாற்றப்படலாம். புதிய வட்டில் தரவு மற்ற வட்டுகளில் உள்ள தரவுகலிருந்து புனரமைக்கப்படுகிறது.

நான்கு முறைகளான மிகைமை நுட்பங்கள் உள்ளன.

இணைப்படியிடல் (Mirroring) : இணைப்படியிடல் என்பது மிகைமையின் ஒரு வழிமுறை ஆகும். இணைப்படியிடலைப் பயன்படுத்தும் சார்பற்ற மிகைமை வட்டனை முறைமையில் தரவுகள் அனைத்தும் உடனிகழ்வாக ஒன்றிற்கு மாறாக இரண்டு வட்டிற்குள் எழுதப்படுகிறது. இணைப்படியிடலின் நன்மை என்னவென்றால் தரவுகளை தோல்வியிலிருந்து முழு காப்பு அளிக்கிறது. ஏதேனும் வட்டு தோல்வியுற்றால் தரவுகள் மற்றொன்றிலிருந்து மீட்டு புதிய மாற்று வட்டில் தரவுகளைப் புனரமைக்கலாம்.

இருவழிப்படுத்தல் (Duplexing) என்பது இணைப்படியிடலின் விரிவாக்கம் ஆகும். இருவழிப்படுத்தல் என்பது இணைப்படியிடல் போலவே உள்ளது. ஆனால் இது ஒரு படி மேல் செல்கிறது. இணைப்படியிடல் முறையில் ஒரே ஒரு வழங்கியேற்பி உள்ளது. இருவழிப்படுத்தல் முறையில் ஒரு வட்டு ஒரு வழங்கியேற்பியுடனும் இன்னொரு வட்டு மற்றொரு வழங்கியேற்பியுடனும் இணைக்கப்படுகின்றன.

வரியிடல் முறையில் ஒரு கோப்பில் உள்ள தரவு துண்டுத் துண்டாக நறுக்கப்பட்டு ஒன்று அல்லது பல வட்டிற்குள் இணைநிலையாக எழுதவோ படிக்கப்படுகிறது.

சரிநிகர் (parity) என்பது பிழைகளை கண்டறியவோ திருத்தும் முறை ஆகும். தரவுகள் N துண்டுகளாக நறுக்கப்பட்டு, N+1 துண்டுகள் N+1 வட்டுகளுக்குள் சேமிக்கப்படுகின்றன. இந்த N துண்டுகளிருந்து கூடுதல் துண்டு கணக்கிடப்படுகிறது. N துண்டுகளில் ஏதேனும் ஒன்றில் பிழை இருந்தால் மற்ற துண்டுகளிருந்து புனரமைக்கலாம். சரிநிகர் முறை வரியிடல் முறையுடன் உடனிகழ்வாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சரிநிகர்த் தகவல் ஒரு சிறப்பு செயல்முறைப்பாடு (special implementation) மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது.

செயல்வலிமை அளவைகள்:

வைப்பு செயற்திறன் : ஒரு வட்டணியின் வைப்பு செயற்திறன் வட்டுகளின் மொத்தக் கொள்ளளவில் தரவுகளை பெருமமனக் கொள்ளவின் சதவிகிதம் ஆகும். வட்டணியின் பயன்படுத்தக்கூடியக் கொள்ளளவை வட்டுகளின் கூட்டுத் தொகைக் கொள்ளளவால் வகுத்தால் இது கணக்கிடப்படுகிறது. மட்டம்-0 இல் அது ஆகும்; மட்டம்-1, மட்டம்-0+1 இல் அது 50% ஆகும். இங்கு செயற்திறன் 60 வகு 135 சமன் 44%. சமவளவு வட்டுகளில் அது 75%ஆக இருக்கக்கூடும்.

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 0இல் உண்மையாக மிகைமை என்பது ஒன்றும் கிடையாது.

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 1இல் இணைப்படியிடல் முறை மட்டும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஏதேனும் வட்டு தோல்வியுற்றால், மற்றொரு வட்டு மாற்று நிறுவப்படும் வரை ஒண்டியாக செயல்படுகிறது. மேற்சொன்ன வட்டணியில் தொலைந்துப்போகிறது. இது வட்டு சேதாரம் எனப்படுகிறது.

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 2இல் வரியிடல் துணுக்கு மட்டத்தில் செயல்முறைப்படுத்தப்படுகிறது (striping at the bit level). அதாவது, தரவு துணுக்கு மட்டத்தில் நிறைய தரவு வட்டுகள் மட்டும் மிகைமை வட்டுகளில் எழுதப்படுகிறது. உதாரணமாக, 10 தரவு வட்டுகள் மட்டும் 4 பிழைத்திருத்து வட்டுகள் கொண்டால், அது மொத்தம் 14 வட்டுகள் தேவைப்படும்!

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 3இல் வரியிடல் எண்ணெண் (byte) மட்டத்தில் செயல்முறைப்படுத்தப்படுகிறது (striping at the byte level). பொதுவாக ஒரு வரி 1024 எண்ணெண்கள் கொண்டுள்ளது. சரிநிகர்த் தகவல் ஒரு தனியொதுக்கப்பட்ட வட்டுக்குள் (dedicated parity disk) அனுப்படுகிறது. இந்த வட்டு தரவு எழுத்தப்படும் போது எப்பவும் அணுகப்பட வேண்டியதால், எழுதுபாடு சற்று மந்தமாகும்.

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 4இல் வரியிடல் கோட்டம் (byte) மட்டத்தில் செயல்முறைப்படுத்தப்படுகிறது (striping at the block level). பொதுவாக ஒரு வரி 1024 எண்ணெண்கள் கொண்டுள்ளது. சரிநிகர்த் தகவல் ஒரு தனியொதுக்கப்பட்ட வட்டுக்குள் (dedicated parity disk) அனுப்படுகிறது. மட்டம்-3 போல், தரவு எழுத்தப்படும் போது எப்பவும் சரிநிகர் வட்டு அணுகப்பட வேண்டியதால், எழுதுபாடு சற்று மந்தமாகும்.

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 5 மட்டம்-4 போல் உள்ளது, ஆனால் சரிநிகர் பல வட்டுகளில் பரவலிடப்படுகிறது. எனவே, சரிநிகர் ஒரு முட்டுக்கட்டையாக அமைவதில்லை. இதன் விலைப்பாடு மட்டம்-4 போலவே தான்.

சார்பற்ற மிகைமை வட்டணியை தரவுக் காப்பிற்கு பயன்படுத்த முடியாது. மட்டம்-0இல் தரவு இழப்பின் வாய்ப்புகள் அதிகம். மட்டம்-1 இல இணைப்படியிடல் காரணமாக தரவு இழப்பு வாய்ப்பு சற்று குறைவாக உள்ளது. எனினும், ஒரு கோப்பு (நச்சுநிரல் அல்லது வேறு காரணத்தால்) மேலேழுதப்பட்டால் அல்லது அழிக்கப்பட்டால், அது தொலைந்துப் போகிறது. எனவே, சார்பற்ற மிகை வட்டணி ஒரு தரவுக் காப்பு தீர்ப்பு அல்ல. சார்பற்ற மிகை வட்டணி வட்டுத் தோல்வியின் காரணமாக ஏற்படும் தரவு இழப்பை மட்டும் தடுக்கிறது.

நம்பகம் : ஒரு தனிப்பட்ட உறுப்பின் நம்பகம் என்பது அவ்வுறுப்பு எவ்வளவு நேரம் தோல்வியுறாமல் வேலை செய்யும் என்பதை அளக்கிறது. நமபகத்தின் ஒரு முக்கியமான அளவை என்றால் அது "சராசரி தொல்வியிடை நேரம்" அதாவது Mean Time Between Failures (MTBF). ஒரு முறைமையில் உள்ள உறுப்புகளின் சராசி தொல்வியிடை நேரங்கள் MTBF₁, MTBF₂ ... MTBF_N ஆகா இருந்தால் முறைமையின் மொத்த சராசரி தொல்வியிடை நேரம் :

System MTBF = 1 / ( 1/MTBF₁ + 1/MTBF₁ + ... + 1/MTBF_N )

என்பதாகக் கணக்கிடப்படுகிறது. அனைத்து உறுப்புகளின் சராசரி தொல்வியிடை நேரம் சமமாக இருப்பின், மொத்த சராசரி தொல்வியிடை நேரம் Component MTBF/ N ஆகா மாறுகிறது. ஒரு சார்பற்ற மிகைமை வட்டணியில் நம்பகம் குறைந்தாலும், சரிநிகர் மற்றும் இணைப்படியிடல் நுட்பங்களால், வழுப்போறுதி மேம்படுத்தப்படுகிறது. நம்பகமும் வழுப்போறுதியும் ஒன்றல்ல. வழுப்போறுதி என்பது ஒரு வட்டணியில் ஒரு வட்டின் இழப்பை தரவு இழப்பு ஏற்படாமல் அல்லது தரவுக் கிடைப்பு பாதிக்கப்படாமல் இருக்கும் தன்மையே ஆகும். சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம்-1, 2, 3, 4, 5 ஒரு வட்டின் இழப்பைத் தாங்கும். மட்டம்- இல் இரண்டு வட்டுகளின் இழப்புகளைத் தாங்குகிறது.

சுருக்கம்:

*சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 0 அனைத்திலும் வேகம் மற்றும் செயல்வலிமை உடையது, ஆனால் வழுப்பொறுதி இல்லை.

*சார்பற்ற மிகைமை வட்டணி மட்டம் 1 வெயல்வலிமை உய்மை மற்றும் வழுப்பொறுதி சூழ்நிலைகளில் மிகவும் விருப்பப்பட்டது. இரண்டு வட்டுகள் மேல் விருப்பப்படவில்லையென்றால், மட்டம்-1 தான் ஒரே தீர்வு.

*அனைத்து வட்டுகளில் பிழைத்திருத்துக் குறிமுறை உள்ளதால், மட்டம்-2 பயன்படுத்தப்படுவதில்லை. இம்மட்டம் விலை உயர்ந்த செயல்முறைப்பாடு.

*மட்டம்-3 : ஒற்றைப் பயனர் சூழல்களில் பயனாகிறது. பல மேல்விழு உள்வெளிச் செயற்பாடுகள் (multiple overlapped I/O operations) விடப்படுவதில்லை.

*மட்டம்-4 : பல உள்வெளி உடனிகழ் எழுதுபாடுகள் (multiple simultenous writes) விடப்படுவதில்லை.

மேற்கோள்:

RAID - PC Guide