?? ???? 256 ?? ? 512 by R2ca5J

VIEWS: 58 PAGES: 84

									      สื่ อจัดเก็บข้อมูล
           ปกติ ซี พี ยู จ ะโหลดข้ อ มู ล ที่ ต้ อ งการใช้ ง านมาไว้ บ น
หน่ วยความจาซึ่ งข้อมูลเหล่านี้ สามารถสนับสนุ นการทางานของ
                                ั
ซี พียูได้ตลอดไปตราบใดที่ ยงไม่ปิดเครื่ อง เมื่ อปิ ดเครื่ องไปแล้ว
ข้อมูลเหล่านี้ จะหายไป ดังนั้นคุณจึ งอาจจะได้พบเห็ นเสมอว่าใน
                     ่ ั
ขณะที่ทางานอยูน้ นเกิดปั ญหาไฟดับ หรื อปลักไฟหลุดทาให้ขอมูล
                                                     ๊               ้
ที่ ใ ช้ง านอยู่สู ญ หายไปหมด การที่ จ ะจัด เก็ บ ข้อ มู ล ไว้ใ ช้ง านใน
ภายหลังจะต้องมีสื่อที่ใช้ในการจัดเก็บ
สื่ อจัดเก็บข้อมูล
      ประเภทสื่ อ               ่
                        เวลาเฉลียในการแอ็กเซส
      รี จิสเตอร์
      หน่วยความจาแคช    2-10 nsec
      หน่วยความจาปกติ   10-50 nsec
      หน่วยความจาขยาย   75-500 nsec
      แฟลซเมมโมรี       10.8 msec
      ฮาร์ ดดิสก์       10-50 msec
      ฟล็อปปี้ ดิสก์    95 msec
      ซี ดีรอม          100-600 msec
      เทป               0.5 sec หรื อสู งกว่า
ฮาร์ดดิสก์
ฮาร์ดดิสก์
การจัดเรี ยงเซ็กเตอร์
รู ปแบบการบันทึกข้อมูลบนดิสก์
รู ปแบบการบันทึกข้อมูลบนดิสก์




(ก) Constant Angular Velocity (ข) Multiple Zoned Recording
    การตรวจสอบความผิดพลาดของดิสก์
 การตรวจสอบบิตพาร์ ริต้ ี
    พาร์ริต้ ีคู่
    พาร์ ริต้ ีคี่

 การตรวจสอบแบบ CRC (Cyclic
  Redundancy Check)
 การตรวจสอบแบบ ECC (Error Correction
  Code)
      แผ่นฟล็อปปี้ ดิสก์
   จานหมุนจะทามาจากพลาสติกสังเคราะห์ (mylar) ที่เคลือบสาร
    แม่เหล็กไว้ ในดิสก์ 1 แผ่นจะมีเพียงจานเดียว
               ั
    หัวอ่านที่สมผัสกับจานโดยตรงจะเคลื่อนเข้าไปอ่านทั้งสองด้านของ
    แผ่นที่หมุน
   การเคลื่อนของหัวอ่านจะใช้ stepping motor เคลื่อนเข้าไปที
    ละแทร็ กที่เก็บข้อมูล
                                ้
    รอจนกระทังถึงเซ็กเตอร์ที่ตองการจึงเริ่ มทางาน
                  ่
                                       ้
    ถ้าเป็ นการอ่านเมื่อถึงเซ็กเตอร์ที่ตองการก็เริ่ มอ่านข้อมูลได้
         ้
    แต่ถาเป็ นการเขียนข้อมูลแสดงว่ามีการป้ อนสัญญาณแม่เหล็กที่
                       ั
    เปลี่ยนแปลงให้กบหัวอ่าน
      ซิปไดรฟ์
   เป็ นสื่ อที่ใช้เทคโนโลยีเบอร์นูลีดิสก์ไดรฟ์ เป็ นการพัฒนาโดยข้อ
    ได้เปรี ยบของฟล็อปปี้ ดิสก์และฮาร์ดดิสก์
                                  ่
    แพล็ตเตอร์มีขนาด 3.5 นิ้วอยูในกรอบพลาสติกที่เคลื่อนย้ายได้
   ความเร็ วของแพล็ตเตอร์ประมาณ 3000 rpm
                            ่ ั                        ้
    มีเลเยอร์ความดันต่าอยูถดจากพื้นผิวที่เคลื่อนที่ดวยความเร็ วสู งบนสื่ อที่
    เป็ นของไหล (fluid) เมื่อพื้นผิวยิงเคลื่อนที่ความดันยิงต่า
                                          ่                  ่
   เมื่อยังไม่ได้ทางานแผ่นจะเคลื่อนออกจากหัวอ่าน/เขียน
   เมื่อดิสก์หมุนจนถึงความเร็ วและความดันที่เหมาะสม ทาให้ช่วยยก
                                     ่
    แผ่นจนกระทังแบนราบและอยูติดกับหัวอ่านจนพร้อมทางาน
                      ่
ซิปไดรฟ์
      RAID :Redundant Array of

                                    Disks
        Independentงจากประสิทธิภาพของซีพียและดิสก์มี
    เพิ่มประสิ ทธิภาพของดิสก์ เนื่อ       ู
    เพิ่มขึ้นในอัตราที่แตกต่างกัน
   จากการที่มีการนาเอาวิธีการประมวลผลแบบขนาน (parallel
    processing) มาใช้เพิมประสิ ทธิภาพการทางานของ
                                 ่
    โปรเซสเซอร์
                                  ั
    เกิดแนวความคิดนี้นามาใช้กบการพัฒนาประสิ ทธิภาพการทางานของ
    ดิสก์
   แนวความคิดของ RAID ก็คือการนาดิสก์ท้ งหมดมาบรรจุไว้ใน
                                                      ั
                                                                       ั
    กล่องเดียวกัน และติดตั้งกล่องดิสก์น้ ีที่เครื่ องเซิร์ฟเวอร์ โดยมีตว
    ควบคุมการทางานของดิสก์คือ RAID SCSI controller
                         ั
    ซึ่งทาให้ระบบปฏิบติการมองเห็นดิสก์หลาย ๆ
   ระดับของ RAID
 Raid ระดับ 0
   ระดับของ RAID
 Raid ระดับ 1
     ระดับของ RAID

   Raid ระดับ 2
     ระดับของ RAID

   Raid ระดับ 3
   ระดับของ RAID
 Raid ระดับ 4
     ระดับของ RAID

   Raid ระดับ 5
     เทปแม่เหล็ก
 รี ลเทป (Reel tape)
 คาร์ ทริ ดจ์เทป (Cartridge)
    คาร์ทริ ดจ์เทป
 QIC (Quarter-inch Cartridge) เก็บ
  ข้อมูลแบบ Linear Recording Cartridge
      แบ่งตามแนวความยาวเป็ นแทร็ กซึ่ งมีระหว่าง 20-448 แทร็ ก กลไกการ
       เขียนและอ่านของเทปเป็ นไปตามความยาวของแทร็ ก ที่จุดจบของแทร็ ก
       เทปจะวนกลับ และจะเขียนหรื ออ่านแทร็ กต่อไป
     คาร์ทริ ดจ์เทป
   Helical Scan Cartridges
       เป็ นคาร์ทริ ดจ์ที่ใช้สาหรับ DAT (Digital Audio Tape)
       เป็ นเทปที่มีความกว้าง 4 มิลลิเมตรความยาวระหว่าง 200-500 ฟุต
       ยังมีรูปแบบคล้ายวิดีโอคลาสเซ็ตขนาด 8 มิลลิเมตรแต่ไม่ค่อยนิยมใช้
                               ั
        ข้อมูลบนรู ปแบบนี้จดเก็บค่อนข้างแน่น
                                 ั                              ้
        การอ่าน/เขียนจะใช้หวอ่านที่หมุนด้วยความเร็ วสู งเพื่อให้ขอมูลเก็บ
        ค่อนข้างแน่น
อ็อพติคอลดิสก์
       อ็อพติคอลดิสก์




เปรี ยบเทียบแทร็ กบนดิสก์แม่เหล็ก และร่ องบันทึกข้อมูลบนสื่ อจาพวกอ็อพติคอลดิสก์
      แผ่นซี ดีรอม
   ดิสก์แม่เหล็ก
                                                               ่
          มีแทร็ กขนาดต่างกันวางซ้อนกันอยู่ โดยมีจุดศูนย์กลางอยูที่จุดศูนย์กลาง
          ของแผ่นดิสก์
         การบันทึกข้อมูลแบบ CAV (Constant Angular
          Velocity) ทุกแทร็ กมีความเร็ วตามองศา (angular
          velocity) เท่ากันหมด
         จานวนบิตข้อมูลที่เก็บบนแผ่นดิสก์เท่ากันทุกแทร็ ก
         ถ้าเป็ นการบันทึกข้อมูลแบบ MZR (Multiple Zoned
          Recording) แทร็ กที่อยูนอกสุ ดจะมีจานวนบิตข้อมูลมากกว่าแทร็
                                     ่
                  ่ ้
          กที่อยูดานใน
      แผ่นซี ดีรอม
   แผ่นซีดี
         โครงสร้างร่ องบันทึกข้อมูลของแผ่นซี ดีจะเป็ นแบบก้นหอยที่หมุนจากจุด
          ศูนย์กลางออกไปขอบด้านนอก
                                   ่                                     ่ ้
          ขนาดของเซ็กเตอร์ ที่อยูใกล้จุดศูนย์กลางและขนาดเซ็กเตอร์ ที่อยูดานขอบ
          จะเท่ากันทุกตาแหน่ง
                              ่ ั่
          ข้อมูลจึงถูกบีบอัดอยูทวทั้งแผ่นในขนาดที่เท่ากัน และถูกอ่านด้วย
          ความเร็ วเท่ากันทั้งหมด
         อัตราการหมุนของแผ่นดิสก์ไม่เท่ากัน
         ข้อมูลจะถูกอ่านด้วยความเร็ วคงที่แบบ CLV (Constant
          Linear Velocity)
         แผ่นดิสก์จะหมุนความเร็ วสู งสุ ดเมื่ออ่านข้อมูลใกล้จุดศูนย์กลาง และ
          ความเร็ วการหมุนจะค่อย ๆ ลดต่าสุ ดเมื่ออ่านข้อมูลที่ขอบด้านนอก
แผ่นซี ดีรอม




        โครงสร้างบล็อกข้อมูลบนแผ่นซีดีรอม
      แผ่น CD-R และ CD-RW
   แผ่นซีดีรอมอ่านข้อมูลได้อย่างเดียว ไม่สามารถเขียนได้
   แผ่น CD-R และ CD-RW สามารถเขียนข้อมูลได้
        แผ่น CD-R เขียนข้อมูลได้ครั้งเดียว ไม่สามารถลบได้
         นอกจากจะเขียนต่อจนเต็มแผ่น
        แผ่น CD-RW สามารถเขียนและลบข้อมูลในแผ่นได้หลาย
         ครั้ง
        การเขียนข้อมูลแต่ละครั้งเรี ยกว่า “เซสชัน” (Session) การ
         เขียนหลายครั้งเรี ยกว่า “มัลติเซสชัน”
        การเขียนแต่ละเซสชันจะใช้เนื้อที่ในการเก็บข้อมูลแต่ละเซสชัน
         ดังนั้นถ้าเขียนหลายเซสชันจะเปลืองเนื้อที่ส่วนนี้
     แผ่นดีวดี (DVD)
            ี
   ดีวีดี ==> Digital Video Disc หรื อ Digital
    Versatile Disk
   บันทึกข้อมูลได้ 2 ด้าน (side) แต่ละด้านยังมี 2 ชั้น
    (layer)
                   ั
    เก็บข้อมูลได้ต้ งแต่ 4.7–17 กิกะไบต์
   มีท้ ง DVD-ROM และ DVD-RW
         ั
   ส่ วนมากใช้เพื่อความบันเทิง
    Flash Memory
   CompactFlash
       มี 2 มาตรฐานคือ Type I และ Type II
       ความหนา Type I = 3.3 มิลลิเมตร ในขณะที่ Type II = 5.5
        มิลลิเมตร
       รองรับความดันไฟฟ้ า 3.3 และ 5 โวลต์
           ั
        มีอตราการเขียนข้อมูลสูงสุ ด 1.5 เมกะบิตต่อวินาที
       นิยมนามาใช้งานกับกล้องดิจิตอล
       ความจุสูงสุ ดถึง 4 กิกะไบต์
    Flash Memory
   SmartMedia
       ขนาด 37x45 มิลลิเมตร
       มีความหนาเพียง 0.76 มิลลิเมตร
       รองรับระดับแรงดันไฟฟ้ า 3.3 และ 5 โวลต์
       ขนาดความจุถึง 1 กิกะไบต์
       การอ่านและเขียนข้อมูลเป็ นบล็อก           บล็อกละ
        256 หรื อ 512 ไบต์
       มีสวิตช์สาหรับการป้ องกันการเขียนทับ
        (write protect)
     Flash Memory
   Memory Stick
       ขนาด 21.5x50 มิลลิเมตร หนา 2.8 มิลลิเมตร ใช้หน้าสัมผัส 10 พิน
       ภายในมีหน่วยความจาและตัวควบคุมการทางาน
       มีอตราการอ่านข้อมูล 2.45 เมกะไบต์ต่อวินาที และเขียน 1.8 เมกะไบต์ต่อ
           ั
        วินาที
       การอ่าน/เขียนจะเป็ นบล็อกขนาด 512 ไบต์
              ั
        ปัจจุบนมีขนาดความจุ 256 เมกะไบต์
       มีกลไกสาหรับการเก็บข้อมูลที่มีลิขสิ ทธิ์ ที่เรี ยกว่า
        MagicGate
     Flash Memory
   MultiMedia Card หรือ MMC
       ขนาด 24x32 มิลลิเมตร มีความหนา 1.4 มิลลิเมตร
          ้
        จุขอมูลได้ถึง 64 เมกะไบต์
       รองรับแรงดันไฟฟ้ า 2.7-3.6 โวลต์
       นิยมเก็บข้อมูลประเภทเสี ยงสาหรับเครื่ องเล่น MP3
       และนามาใช้เป็ นหน่วยความจาเสริ มสาหรับ
        คอมพิวเตอร์พกพาขนาดกระเป๋ า
             ั
        ปัจจุบนมีขนาดความจุ 128 เมกะไบต์
     Flash Memory
   Secure Digital Card หรือ SD Card
       ความหนา 2.1 มิลลิเมตร
       สามารถเข้ารหัสข้อมูลก่อนบันทึกลงไป
                            ่
        อัตราการส่ งข้อมูลอยูที่ 12 เมกะบิตต่อวินาที
       มีขนาดความจุมากถึง 1 กิกะไบต์และมีขนาดที่เล็กกระทัดรัด
     Flash Memory
   Microdrive
       เป็ นสื่ อสาหรับเก็บข้อมูลที่พฒนาโดย IBM
                                        ั
                     ั ่
        เป็ นสื่ อที่จดอยูในกลุ่มฮาร์ ดดิสก์ เนื่องจากมีมอเตอร์ ขนาดจิ๋ว
       ใช้เทคโนโลยี CompcatFlash Type II
       สามารถใช้กบอุปกรณ์ที่รองรับ CompactFlash ได้ทนที
                       ั                                                 ั
       มีความจาสู งถึง 1 กิกะไบต์
            ั
        มีอตราถ่ายโอนข้อมูลสู งถึง                                         2.6-4.2
        เมกะบิตต่อวินาที
     Flash Memory
   Flash Drive, JumpDrive,
    ThumbDrive, PocketDrive etc
       เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ ผานทางพอร์ ต USB
                              ่
       ทาหน้าที่เหมือนฮาร์ ดดิสก์ขนาดเล็ก ทาให้คุณสามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลใน
        ปริ มาณมากได้อย่างสะดวกและรวดเร็ ว
                                    ั
        ขนาดไม่เหมือนกันแล้วแต่บริ ษทที่ผลิตขึ้นมา
       ความจุมีหลายขนาด ตั้งแต่ 16, 32, 64, 128,                   256
        และ 512 เมกะไบต์
       ความเร็ วในการอ่าน/เขียนก็แตกต่างกันไป
     Flash Memory
   xD-Picture Card
                                 ั
        เป็ นหน่วยความจาแฟลชที่พฒนาออกมาล่าสุ ด โดยความร่ วมมือระหว่าง
        SanDisk และ Olympus เพื่อใช้ในกล้องดิจิตอล
                                        ั
        เป็ นหน่วยความจาขนาดเล็กแต่มีอตราการถ่ายโอนข้อมูลด้วยความเร็ วสู ง
       การ์ ดประเภทนี้ สามารถใช้งานร่ วมกับอุปกรณ์ xD devices
             ั
        ปัจจุบนมีขนาดความจุสูงถึง 512 เมกะไบต์
     Flash Memory
   เครื่องอ่ าน และ PCMCIA
     สื่ อบันทึกข้อมูลในอนาคต
   Holographic storage
       ใช้แสงเลเซอร์ เป็ นตัวบันทึกข้อมูลในลักษณะที่เป็ นรู ปภาพแบบ
        holographic
                                                                        ั
        บันทึกลงบนสื่ อชนิ ดพิเศษ การทางานนั้นให้นึกถึงรู ปสี ขาวดาที่มีลกษณะ
        เป็ นภาพ 2 มิติ แต่ละจุดบนภาพนั้นจะแทน 1 บิต สี ดามีค่าเป็ น 0     สี
        ขาวมีค่าเป็ น 1
       ถ้าภาพมีความคมชัดสู งก็จะยิงมีจานวนบิตของข้อมูลเป็ นล้าน ๆ บิต
                                     ่
       ความเร็ วในการแปลงจุดทั้งหมดที่อยูใน hologram ให้เป็ นข้อมูล
                                             ่
        นั้นจะมีความเร็ วเท่ากับความเร็ วแสง
       อัตราการแปลงข้อมูลจะมีความเร็ วสูงมาก
     สื่ อบันทึกข้อมูลในอนาคต
   MEMS (Micro Electronic Mechanical
    Systems)
       การทางานของสื่ อชนิดนี้จะใช้ชุดของหัวอ่านดิสก์ขนาดเล็กจานวน
        10,000 หัวอ่าน
       ใช้สื่อบันทึกข้อมูลที่ทามาจากแม่เหล็กขนาด 1 ตารางเซนติเมตรอยู่
        ด้านบนของชุดของหัวอ่าน
       เมื่อจานแม่เหล็กหมุนหรื อเคลื่อนที่ หัวอ่านแต่ละอันก็จะทาหน้าที่อ่าน
        ข้อมูลบนแต่ละแทร็ ก จานแม่เหล็กสามารถที่จะเลื่อนมาด้านข้างเพียง
                         ั
        เล็กน้อยเพื่อให้หวอ่านแต่ละอันสามารถเคลื่อนที่เข้าไปอ่านข้อมูล
        ในแทร็ กถัดไปได้
RAID
What is RAID ?

        เป็ นการนาเอา Hard Disk ตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป มาทางานร่ วมกัน
                      ั
เสมือนเป็ นฮาร์ดดิสก์ตวเดียวโดยอาศัยฮาร์ดแวร์ ( RAID Controller ) หรื อ
ซอฟท์แวร์
        ยกตัวอย่าง เช่น RAID 0,1,2,3,4,5,6,7,RAID 10 และ RAID 01
RAID (Redundant Array of Independent Disks)
Introduction to RAID
 ถ้ าเรามีฮาร์ ดดิสก์เพียงตัวเดียว
    - เมื่อฮาร์ ดดิสก์เสี ย  ข้ อมูลหายหมด
 ถ้ านาฮาร์ ดดิสก์หลายตัวมาต่ อกัน เช่ น 5 ตัว
    - ข้ อดี คือ ได้ ความจุเพิมขึน
                              ่ ้
    - แต่ ถ้าตัวใดตัวหนึ่งเสี ย  เสี ยข้ อมูลในฮาร์ ดดิสก์ตวนั้น
                                                            ั
 เพือปองกันความเสี ยหายดังกล่าว
      ่ ้
    - จะต้ องสร้ างระบบให้ คงทนต่ อความเสี ยหาย
    - ถ้ าฮาร์ ดดิสก์เสี ยไปแล้วหนึ่งตัว
    - ระบบยังทางานต่ อไปเหมือนไม่ มีอะไรเกิดขึน      ้
RAID (Redundant Array of Independent Disks)
  ระบบ Fault Tolerance = "ระบบทีคงทนต่ อความเสี ยหาย"
                                        ่
    - จะปองกันได้ มากกว่ า  ถ้ าเพิมฮาร์ ดดิสก์เข้ าไป 3 ตัว
           ้                              ่
    - ใช้ ระบบการจัดแบ่ งเก็บข้ อมูลในแต่ ละตัว พร้ อมกัน
    - แต่ ละตัวก็มข้อมูลทีซ้ากัน หรือเก็บ Parity ของอีกตัวไว้
                   ี         ่
    - ถ้ าตัวใดตัวหนึ่งเสี ยหาย ข้ อมูลก็ยงคงมีเก็บสารองไว้
                                            ั
    - การแก้ไข ให้ เอาฮาร์ ดดิสก์ใหม่ มาเปลียน แล้วค่ อยๆ โอนถ่ ายข้ อมูล
                                              ่
      ฮาร์ ดดิสก์ตัวเก่า ที่สารองไว้มาลงใหม่
RAID (Redundant Array of Independent Disks)

 • RAID (Redundant Array of Independent Disks)
 •    ระบบสารองแบบอะเรย์ ของดิสก์ ทเี่ ป็ นอิสระต่ อกัน
    – เทคโนโลยีของหน่ วยเก็บข้ อมูล ทีใช้ เพือปรับปรุงระบบ
                                        ่ ่
    – เพือให้ ประมวลผลเร็วขึน หรือ
          ่                     ้
    – สามารถเก็บข้ อมูลสารอง ทาให้ มีความเชื่อถือได้
    – โดยนาฮาร์ ดดิสก์ ต่อกันเป็ นอาเรย์ (เหมือนกับคณิตศาสตร์ )
    – เป็ นการสร้ าง "ดิสก์ ทคงทนต่ อความเสี ยหาย"
                             ี่
ประโยชน์ ของ RAID
 ประสิ ทธิภาพเพิมขึน จากการเพิมฮาร์ ดดิสก์ใช้ งานหลายตัว
                 ่ ้             ่
    - ประโยชน์ ในการรวมพืนทีจากฮาร์ ดดิสก์หลายๆตัวเป็ นก้ อนเดียว
                            ้ ่
    - ใช้ ประโยชน์ จากการ "เข้ าถึง" ของฮาร์ ดดิสก์แต่ ละตัว โดยแบ่ งข้ อมูล
      ออกเป็ นบล็อกย่ อยๆ แล้วแยกกันไป อ่าน/เขียน ลงบนฮาร์ ดดิสก์แต่ ละ
      ตัว
    - ทาให้ ลดระยะเวลาทางาน และลดระยะเวลาคอย (Wait)
 มีระบบสารองข้ อมูล โดยการทา "Mirroring" หรือ Parity
     - ถ้ าตัวหนึ่งเสี ย ก็จะสลับตัวสารองขึนมาทางานอัตโนมัติ
                                           ้
     - ปัจจุบันจะนา RAID มาใช้ กบเซิร์ฟเวอร์ เป็ นส่ วนใหญ่
                                     ั
     - เพราะถ้ าฮาร์ ดดิสก์ในเซิร์ฟเวอร์ ชารุด ใช้ งานไม่ ได้
                                                    RAID
หลักการ
 Redundant Array of Independent Disks
  การจัดรูปแบบการเชื่อมต่ อดิสก์ หลายตัว ให้ ทางานร่ วมกัน
 Redundant Array of Inexpensive Disks
       ่
  - เพิมระบบการเก็บข้ อมูลเป็ นชุด ที่ราคาไม่ แพง
  - กระจายข้ อมูลเป็ นดิสก์ เล็กหลายตัว
         ่
  - เพือลดเวลาการเข้ าถึงข้ อมูล
 6 levels in common use
  มีระดับ 0-6
 Not a hierarchy
  ้
พืนฐานของ RAID
 Set of physical disks viewed as single logical drive by O/S
                                              ่
 ประกอบด้ วย physical disk drive หลายตัวทีถูกมอง
 โดย OS ว่ าเป็ น logical drive เพียงตัวเดียว
 Data distributed across physical drives
                        ั่
 ข้ อมูล กระจายอยู่ทวใน physical disk drives ทุกตัว
          ั
 ไม่ ใช่ ตวใดตัวหนึ่ง
 Can use redundant capacity to store parity information
                  ่
 ความจุ disk ทีซ้าซ้ อนกันจะใช้ ในการเก็บข้ อมูลพาริตี้
     ่ ู
 เพือใช้ ก้ข้อมูล เมื่อ disk บางตัว ล้มเหลว
                         RAID




รูปแบบการทางานของ RAID
Data Mapping For RAID 0
                          RAID 0

• เป็ นการนาเอาฮาร์ ดดิสก์ มากกว่ า 1 ตัว มาใช้ งานร่ วมกันใน
  ลักษณะ non-Redundant คือ ไม่ มีการเก็บข้ อมูลฮาร์ ดดิสก์
                             ่                      ่ ิ
  สารอง หรือ ข้ อมูลทีใช้ ตรวจสอบแก้ ไขข้ อมูลทีผดพลาด
• ถ้ าข้ อมูลฮาร์ ดดิสก์ ตวไหนหาย จะทาให้ ฮาร์ ดดิสก์ ตวอืนเสี ย
                           ั                             ั ่
  หายไปด้ วย
• เช่ น RAID 0 ใช้ ฮาร์ ดดิสก์ ขนาด 10 GB จานวน 4 ตัวมาทางาน
                               ั
  ร่ วมกัน ถ้ าฮาร์ ดดิสก์ ตวไหนชารุด จะเสี ยข้ อมูลทั้ง 40 GB ทันที
• ทาการ Striping เพือกระจายข้ อมูลไปเก็บไว้ ในฮาร์ ดดิสก์ แต่ ละ
                         ่
  ตัว
                        RAID ก์0 ตัว จะได้ ข้อมูลส่ วน 1 3 5 7
• จากรู ป RAID 0 ประกอบด้ วยฮาร์ ดดิส 2
                                ั
  9 ถูกบันทึกไว้ ในอาร์ คดิสก์ ตวหนึ่งและ ข้ อมูลส่ วน 2 4 6 8 10 จะถูกไว้
                 ี
  ในฮาร์ ดดิสก์ อกตัวหนึ่ง




• RAID 0 มีประสิ ทธิภาพสู งเมื่อเทียบกับการจัดเก็บฮาร์ ตดิสก์ แต่ ละตัว
  ตามปกติ
                                                      RAID 0
 No redundancy ไม่ มการเก็บข้ อมูลซ้าซ้ อน สาหรับการกู้ข้อมูล
                          ี
  เน้ นประสิ ทธิภาพทางานได้ เร็ว ใช้ ในซุปเปอร์ คอมพิวเตอร์
 Data striped across all disks
  การเก็บข้ อมูลแบ่ งเป็ นดิสก์ เสมือนส่ วนเล็ก ๆ เรียกว่ า strip
  ข้ อมูลของ user และ system จะแบ่ งเป็ นส่ วน ๆ กระจายเก็บไว้ อยู่ใน
  หลายดิสก์
 Round Robin striping แต่ ละ strip จะมีการกาหนดหมายเลข
  และถูกจัดเก็บเรียงลาดับวนกันไป
 Increase speedเพิมความเร็วในการอ่านมากกว่ าใช้ ดสก์ ขนาดใหญ่ ตัว
                    ่                                    ิ
  เดียว                                                    RAID 0
   – Multiple data requests probably not on same disk
       สามารถค้ นหา/อ่ านข้ อมูลในหลายๆ ส่ วนพร้ อมกัน
      ลดระยะเวลารอคอยการให้ บริการ
   – Disks seek in parallel
       ทางานแบบขนาน  การอ้ างอิงข้ อมูล/เข้ าถึงข้ อมูลจะกระทา
       พร้ อมกันทุกดิสก์ ประหยัดเวลาถ่ ายเทข้ อมูล
   – A set of data is likely to be striped across multiple disks
       ข้ อมูลจะถูกแบ่ งเป็ นส่ วนเล็ก ๆ เรียกว่ า strip
การใช้ งาน RAID 0                                  RAID 0
 ระบบที่มีการถ่ายทอดข้อมูลปริ มาณมาก
  ปั จจัยที่มีผลต่อ High data transfer rate
   - ต้องมีเส้นทางถ่ายทอดข้อมูลความเร็ วสูง เช่น bus controller,
      bus I/O, System bus, I/O controller card, main memory bus
   - การอ่ าน/บันทึกข้ อมูลต้ องเป็ นบริเวณกว้ าง ทาให้ ใช้ ดสก์
                                                             ิ
      หลายตัวพร้ อมกัน
 ระบบที่มีการเรี ยกใช้ I/O ปริ มาณมากหลายตัว
   - RAID จะกระจายงานทั้งหมดไปยังดิสก์ ทุกตัว
   - ช่ วยเพิมอัตราการประมวลผล I/O ให้ สูงขึน
               ่                                 ้
                                                RAID 1




• ประกอบด้วยฮาร์ ดดิสก์ 2 ตัว เก็บข้อมูลไว้เหมือนกันทุกประการ ถ้า
             ั
  ฮาร์ดดิสก์ตวหนึ่งชารุ ด ระบบยังสามารถดึงฮาร์ดดิสก์อีกตัวได้
• ข้ อดี เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ไม่เน้นประสิ ทธิภาพ เหมือน
  RAID 0
                                                    RAID 1
• Disk Mirroring
• ประกอบด้ วยฮาร์ ดดิสก์ 2 ตัว เก็บข้ อมูลไว้ เหมือนกันทุกประการ
                ั
  ถ้าฮาร์ดดิสก์ตวหนึ่งชารุ ด ระบบยังสามารถดึงฮาร์ ดดิสก์อีกตัว
  ได้
• การเขียนข้ อมูลลงฮาร์ ดดิสก์ จึงต้องกระทากับฮาร์ ดดิสก์ ท้ง2 ตัว
                                                            ั
• Raid Controller สามารถเลือกอ่ านจากฮาร์ ดดิสก์ ตัวใดก็ได้
• เช่น Raid Controller ได้รับคาสั่งให้อ่านข้อมูล 2 ชุดร้องขอให้
  อ่านข้อมูล มันสามารถประมวลผลคาสั่งที่อ่านจากฮาร์ ดดิสก์ตว       ั
  หนึ่ง และ ประมวลผลคาสังจากอาร์ คดิสก์ อีก 1 ตัว ในเวลา
ลักษณะการทางาน RAID 1                            RAID 1
                                                     ั
 Read from either การอ่านข้อมูลจะอ่านจากดิสก์ตวใดก็ได้
       ้
   แต่ตองเป็ นตัวที่มีระยะเวลาการเคลื่อนหัวอ่าน+ระยะเวลา
                               ้
   หน่วงรอการหมุนของดิสก์นอยที่สุด
 Write to both เมื่อมีการเขียนตาแหน่ งใดต้ องเขียนทั้งคู่
   ระยะเวลาการบันทึก จึงขึ้นกับดิสก์ ตัวที่ทางานช้ ากว่ า
 Recovery is simple การกู้ข้อมูลทาได้ ง่าย
   – Swap faulty disk & re-mirror การสลับข้ อมูลอาจผิดที่
   – No down time หยุดพักไม่ ได้ ต้องทางานทุกชุด
ข้ อดี
                                                        RAID   1
 การกู้ข้อมูลทาได้ ง่าย
 การอ่านข้ อมูล มีประสิ ทธิภาพเป็ น 2 เท่ าของ RAID 0
 การบันทึกข้ อมูล มีประสิ ทธิภาพเป็ นเท่ ากับของ RAID 0
ข้ อเสี ย Expensive ราคาแพง
                                                           RAID 2




                                            ั
• ภายใน Raid ข้อมูลระดับของ บิต ที่จดเก็บลงฮาร์ดดิสก์แต่ละตัวในดิสก์
  อาร์เรย์
• โดยมีดิสก์ 1 ตัวทาหน้ าทีเ่ ก็บข้ อมูลทีใช้ ตรวจสอบความผิดพลาด (Error
                                          ่
  Checking-ECC)
                                                   RAID 2
• Raid Controller จะแบ่งข้อมูลเป็ นส่ วน ๆ แล้วบันทึกลงใน
  ฮาร์ดดิสก์แต่ละตัว
                                                                 ั
• จากรู ป ข้อมูลที่เป็ นหมายเลขคี่ ได้เก็บบันทึกไว้ในฮาร์ ดดิสก์ตว
  หนึ่ง และ หมายเลขคู่ ได้บนทึกไว้ในฮาร์ดดิสก์อีกตัวหนึ่ง
                             ั
• Raid Controller จะนาข้อมูลเหล่านั้นมาคานวณหา ECC แล้ว
  บันทึกค่า ECC ที่ได้ ในฮาร์ ดดิสก์อีกตัวหนึ่ง
• ถ้าภายหลัง เจอว่าฮาร์ดดิสก์ตัวใดเสี ย ระบบจะสร้างฮาร์ดดิสก์
                                                 ั
  ตัวนั้นมาใหม่ โดยอาศัยข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ตวอื่น ๆ และข้อมูล
  ECC ที่คานวณเก็บไว้
                                                     RAID ร้2ม
 Disks are synchronized อยู่ในหลายดิสก์ใช้ สัญญาณคุมการอ่านให้ พ อ
  กันในทุกชุ ด
 Lots of redundancy เพิมส่ วนเก็บข้ อมูลขึนอีกมาก
                          ่                ้
   – Expensive แพงมาก
   – Not used ไม่ นิยมใช้ เพราะการตรวจสอบความผิดพลาดเป็ น code
      หลายตัวมากเกินความจาเป็ น
                                               RAID 3




• มีลกษณะคล้าย RAID 2 แต่ แบ่ งข้ อมูลในระดับไบต์
     ั
• มีการตรวจสอบและแก้ ไขข้ อมูลโดยใช้ Parity Check bit แทนที่
                                                 RAID 3
 Only one redundant disk, no matter how large the array
       ิ
  ใช้ ดสก์ เก็บข้ อมูลซ้าซ้ อนเพียงตัวเดียว
 Simple parity bit for each set of corresponding bits
  แต่ ใช้ parity bit แบบง่ าย ๆ แทน
 Data on failed drive can be reconstructed from surviving data
  and parity info
           ิ ั
  เมื่อมีดสก์ ตวหนึ่งล้ มเหลว สามารกู้ข้อมูลเก่ าได้
                          ึ้
  โดยสร้ างข้ อมูลใหม่ ขนมาจากค่ าพาริตี้ โดยใช้ ฟังก์ ชัน XOR
  คานวณบิตพาริตี้                  X4 = X3X3X2X1
  แก้ ไขเมื่อ disd X1 ล้ มเหลว X1 =X4X3X3X2
 Very high transfer rates                        RAID 3
        ั
    มีอตราการถ่ ายเทข้ อมูลความเร็วสู ง
    เหมาะสาหรับการถ่ ายเทข้ อมูลปริมาณมาก
ข้ อเสี ย
 ตอบสนองความต้ องการ I/O ครั้งละ 1 ความต้ องการเท่ านั้น จึงไม่
                    ่
    เหมาะกับระบบทีมีรายการธุรกรรมนาดเล็กๆ จานวนมาก
                                                       RAID 4




• มีลกษณะคล้าย RAID 3 แต่ แบ่ งข้ อมูลในระดับบล็อกมีการแบ่ งขนาด strip
     ั
  ใหญ่ กว่ า
• ทาให้ มีการอ่านข้ อมูลแบบสุ่ ม เช่ น การอ่านไฟล์ขนาดเล็กๆหลาย ๆ ไฟล์
  ทาให้ รวดเร็วกว่ าการแบ่ งระดับบิต ไบต์
                                              RAID 4
 Each disk operates independently
  ดิสก์แต่ละตัวมีการเข้าถึงข้อมูลที่เป็ นอิสระต่อกัน
 Good for high I/O request rate
  สามารถตอบสนองความต้องการ I/O ได้หลายตัวพร้อมกัน แต่
                       ้
  ไม่เหมาะกับงานที่ตองการอัตราการถ่ายเทข้อมูล
      มีปัญหาเรื่ องการบันทึกข้อมูลที่มีขนาดเล็ก เรี ยกว่า
  การสูญเสี ยจากการบันทึกข้อมูล (write penalty)
                                                     RAID 4
 ทุกครั้งทีมีการบันทึกข้ อมูล จะต้ องอ่านข้ อมูลเก่ าและบิตพาร์ ตี้
            ่
    ้                                                        ี้
  ขึนมาก่อน จากนั้นจึงบันทึกทั้งข้ อมูลใหม่ และข้ อมูลพาริตใหม่ ที่
  คานวณได้
 เกิดการอ่ าน 2 ครั้ง บันทึก 2 ครั้ง  เกิดจุดคอขวด
                                RAID 5




• มีการแบ่ งข้ อมูลออกเป็ นบล็อก เช่ นเดียวกับ RAID 4
• Raid Controller บันทึกข้อมูล 1-10 ลงสู่ ดิสก์
• คานวณ parity Check bit ต่ อท้ ายข้ อมูล 2 ส่ วนนั้ น
   – เช่น P1 คานวณจากข้อมูลหมายเลข 1 และ 2
                                                      RAID 5
• กระจาย parity Check bit ไปยังฮาร์ ดดิสก์ต่าง ๆ โดยปะปนกันกับข้ อมูล
• ช่ วยลดความแออัดคอขวด (Bottle neck) ในฮาร์ ดดิสก์ตัวนั้น
• เป็ นการเพิมประสิ ทธิภาพการเขียนข้ อมูลขึน
             ่                             ้
• กระจายข้อมูลปกติ และ parity Check bit ไปยังฮาร์ดดิสก์ แต่ละ
  ตัว
• ถ้าฮาร์ดดิสก์ใดเสี ยหาย ระบบจะสร้ างฮาร์ ดดิสก์ ตัวนั้นขึนมาใหม่ ให้
                                                           ้
                                                             ั
  เหมือนเดิม เพราะ ข้อมูลปกติ และ parity Check bit ไม่ได้บนทึกไว้
                 ั
  ในฮาร์ดดิสก์ตวเดียวกัน เช่น
                                         ่
   – ข้ อมูลหมายเลข 1 และ 2 และp1 จะอยูคนละฮาร์ ดดิสก์ ถ้าข้อมูล
                                                  RAID 5
                                                      ี้ ่ ิ
  Parity striped across all disks แต่ มีการกระจายพาริตไปทีดสก์ ทุก
         ่       ่
  ตัว เพือหลีกเลียงปัญหาคอขวด
 Round robin allocation for parity stripe
 Avoids RAID 4 bottleneck at parity disk
 Commonly used in network servers นิยมใช้ ในระบบ Network
  N.B. DOES NOT MEAN 5 DISKS!!!!!
 Two parity calculations                               ้ RAID
                                    มีการคานวณพาริตีจาก 2 วิธี             6
  วิธีที่ 1 XOR /วิธีที่ 2 แบบอืน  กู้ข้อมูลได้ แม้ ว่าดิสก์เสี ย 2 ตัว
                                 ่
 Stored in separate blocks on different disks
 User requirement of N disks needs N+2
 High data availability
   – Three disks need to fail for data loss
   – Significant write penalty
 ข้ อเสี ย มี write penalty สู ง เพราะต้ องบันทึกข้ อมูลพาริตี้ 2 ตัว
                             Optical Storage
                 Optical Storage
CD-ROM (Compact disk read only memory)
 Originally for audio เริ่ มจากระบบเสี ยง  CD (Compact disk)
 ใช้เทคโนโลยีเหมือนกัน แต่ CD-ROM มีเครื่ องอ่านที่ทนทานและมี
  อุปกรณ์แก้ไขข้อผิดพลาดของข้อมูล
 650Mbytes giving over 70 minutes audio มีความจุมากใช้
  บันทึกเสี ยงได้ถึง
 Polycarbonate coated with highly reflective coat, usually aluminium
  แผ่นดิสก์เป็ น polycarbonate เคลือบสารสะท้อนแสง อะลูมิเนียม
 ชั้นนอกสุ ดเคลือบ acrylic ป้ องกันการขีดข่วน
 Data stored as pits บันทึกข้อมูลดิจิตอลด้วยแสงเลเซอร์
                          CD Operation
                 •ชั้ นนอกสุ ดเคลือบ acrylic ป้ องกันการขีดข่ วน




•polycarbonate                                 •การอ่ านใช้ แสงเลเซอร์ ทเี่ ครื่องอ่ าน
•เคลือบสารสะท้ อนแสงอะลูมเิ นียม                                       ี่
                                               ส่ องผ่ านบนแผ่ นดิสก์ ทหมุน
บันทึกข้ อมูลดิจิตอลด้ วยแสงเลเซอร์                 •เมือแสงตกกระทบ pit เกิดแสง
                                                         ่
     ทาให้ เกิดบ่ อ (pit) บนแผ่น polycarbonate      สะท้ อนมีความเข้ มต่ างกัน
                                                    และถูกตรวจจับโดย photo sensor
                                                    บนหัวอ่าน แปลงความเข้ มแสงเป็ น
                                                    สั ญญาณดิตอล
 Read by reflecting laser การอ่ านใช้ แสงเลเซอร์ ที่เครื่องอ่ านส่ อง
                    ี่
  ผ่ านบนแผ่นดิสก์ ทหมุน
   - เมื่อแสงตกกระทบ pit เกิดแสงสะท้ อนมีความเข้ มต่ างกัน
   - และถูกตรวจจับโดย photosensor บนหัวอ่ าน
   - แปลงความเข้ มแสงเป็ นสั ญญาณดิตอล
 ดิสก์ แม่ เหล็ก
   - อ่ านแบบ CAV และ Multiple zone
   - Constant packing density ความหนาแน่ นการบันทึกคงที่
 CD ROM
   - มีร่องบันทึกข้ อมูล (Track) เพียงร่ องเดียว
   - ขนาดเซ็กเตอร์ เท่ ากันหมด
   - ข้ อมูลอัดแน่ นในเซ็กเตอร์
   - อ่ านแบบ Constant linear velocity (CLV) ความเร็วเชิงเส้ น
     คงที่
   - แผ่ นดิสก์ จะหมุนช้ า เมืออ่ านข้ อมูลจากเซ็กเมนต์ ขอบด้ าน
                              ่
     นอก
                     CD-ROM Drive Speeds
 Audio is single speed การบันทึกเสี ยงใช้ ความเร็ว 1 เท่ า
   – Constant linier velocity
   – 1.2 ms-1
   – Track (spiral) is 5.27km long
   – Gives 4391 seconds = 73.2 minutes
 Other speeds are quoted as multiples ความเร็วข้ อมูลอย่ างอืนจะ
                                                              ่
  บอกเป็ นจานวนเท่ าของการบันทึกเสี ยง
 e.g. 24x
 Quoted figure is maximum drive can achieve
          CD-ROM Format




 Mode 0=blank data field
 Mode 1=2048 byte data+error correction
 Mode 2=2336 byte data
         CD-ROM for & against
 Large capacity (?) ความจุสูง ในราคาทีถูก ่
 Easy to mass produce ใช้ วสดุทหาได้ ง่าย
                               ั ี่
 Removable สามารถนาแผ่ นซีดไปใช้ กบเครื่องไหนก็ได้
                                   ี     ั
 Robust มีความคงทน
 Expensive for small runs ถ้ าข้ อมูลน้ อยไม่ คุ้มค่า
 Slow ความเร็วต่ากว่ าฮาร์ ดดิสก์
 Read only อ่ านได้ อย่ างเดียว

								
To top