Hệ thống lưu trữ tin cậy

Bài viết Hệ thống lưu trữ tin cậy thảo luận về một giải pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống lưu trữ. Để đảm bảo tính khả thi, giải pháp này sẽ không đòi hỏi quá nhiều về phần cứng và chủ yếu được thực hiện bằng phần mềm.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống lưu trữ tin cậy Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 HỆ THỐNG LƯU TRỮ TIN CẬY Phạm Thanh Bình1, Nguyễn Thị Phương Thảo1 1 Trường Đại học Thuỷ lợi, email: binhpt@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG khả thi, giải pháp này sẽ không đòi hỏi quá nhiều về phần cứng và chủ yếu được thực Thiết bị lưu trữ là một bộ phận quan trọng hiện bằng phần mềm. trên các hệ thống máy tính. Độ an toàn của nó có ý nghĩa quyết định đối với sự tồn tại 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU của cả hệ thống. Nếu thiết bị lưu trữ bị hỏng thì hậu quả của nó còn nghiêm trọng hơn Sau khi nghiên cứu và phân tích ưu nhược nhiều so với việc các bộ phận khác của máy điểm của các giải pháp đã có, chúng tôi đã tính bị phá huỷ. Đối với người sử dụng, việc tổng hợp và đưa ra một giải pháp lưu trữ toàn bộ dữ liệu của họ (bao gồm các tài liệu đáng tin cậy. Giải pháp này sẽ dựa trên cá nhân, các công trình nghiên cứu khoa học, nguyên tắc của disk mirroring, tức là sử dụng các cơ sở dữ liệu về khách hàng, hay các kế một cặp đĩa giống hệt nhau, kết hợp với các hoạch kinh doanh…) ra đi mãi mãi quả là phương pháp đọc ghi đĩa đặc biệt. Một hệ một thảm hoạ! thống lưu trữ tin cậy phải đảm bảo được yêu Do đó, nhiều giải pháp để đảm bảo độ an cầu: đã ghi là phải chính xác, hoặc không ghi toàn của dữ liệu đã được đặt ra, như sao lưu gì cả (nếu không thể ghi đúng dữ liệu thì dữ liệu [1], disk mirroring, RAID [4]… đừng làm hỏng dữ liệu cũ trên sector đĩa). nhưng tất cả các giải pháp đó đều không giải 2.1. Nguyên tắc đọc ghi đĩa từ quyết được tình huống dữ liệu bị hỏng ngay từ khi đang ghi. Giả sử trong lúc quá trình Bề mặt đĩa từ được chia thành các vòng ghi dữ liệu đang diễn ra thì CPU bị hỏng, đầu tròn đồng tâm gọi là track. Mỗi track được đọc ghi bị lỗi (chẳng hạn do bị bám bụi), chia thành nhiều cung tròn gọi là sector. Sector sector đĩa bị lỗi, hoặc đơn giản là bị mất điện chính là đơn vị nhỏ nhất để đọc ghi đĩa từ [3]. đột ngột… hậu quả sẽ ra sao? Nếu đó là quá Mỗi sector đĩa thường có dạng như sau: trình cập nhật dữ liệu mới vào một sector trên đĩa, có thể xảy ra các trường hợp sau: Dữ liệu Header Data ECC đang ghi dở thì bị ngừng đột ngột (dữ liệu Hình 1. Cấu trúc một sector đĩa [2] mới thì chưa ghi xong, còn dữ liệu cũ trên sector thì bị phá hỏng), dữ liệu đã ghi xong Trong đó phần Header dùng để chứa các nhưng sector bị lỗi vật lý (gây mất toàn bộ dữ thông tin như số hiệu sector, số hiệu đầu đọc liệu vì không thể đọc sector sau đó), dữ liệu ghi, và số hiệu track chứa sector này... Phần đã ghi xong nhưng đầu đọc ghi bị lỗi (làm Data thường có độ dài là 512 byte, dùng để cho dữ liệu bị sai lệch)… chứa dữ liệu được ghi lên sector. ECC (Error Nhằm ứng phó với các tình huống nêu Correcting Code) chứa các thông tin dùng để trên, trong khuôn khổ bài viết này chúng ta sẽ kiểm tra độ chính xác của dữ liệu, và có thể thảo luận về một giải pháp nâng cao độ tin giúp sửa lỗi dữ liệu trong một phạm vi nhất cậy của hệ thống lưu trữ. Để đảm bảo tính định. Độ dài của ECC tuỳ thuộc vào từng nhà 166 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 sản xuất và độ phức tạp của thuật toán sửa lỗi hưởng nhiều tới tốc độ đọc ghi, nhưng có một mà nhà sản xuất ấy áp dụng. hạn chế là không có nhiều sector dự phòng để Việc kiểm tra và sửa lỗi dữ liệu sẽ do disk làm việc đó. Giải pháp đơn giản hơn chỉ cần controller (bộ điều khiển đĩa) thực hiện khi chọn một sector còn trống trên đĩa để thay sector được đọc vào một vùng đệm trên disk thế, nhưng có thể sẽ tốn thêm thời gian để di controller. Trong trường hợp dữ liệu bị hỏng chuyển đầu đọc ghi. nhiều và không thể sửa lỗi nhờ ECC, disk Nếu sector thay thế cũng bị hỏng thì lại controller sẽ tiến hành đọc lại sector đó từ chuyển sang một sector khác nữa… quá đĩa. Đôi khi lỗi đọc đĩa chỉ là tạm thời (do bụi trình đó sẽ lặp đi lặp lại cho tới khi ghi thành bám trên đầu đọc và sẽ biến mất trong lần công, mà không cần quan tâm tới số sector đọc thứ hai). Nhưng nếu sau N lần đọc lại cần sử dụng. sector mà vẫn thất bại, disk controller sẽ đánh - Sau khi ghi thành công lên sector của ổ dấu nó là sector hỏng, và thay thế nó bằng đĩa thứ nhất, dữ liệu đó sẽ lại được ghi lên một sector dự phòng (nếu có). sector tương ứng trên ổ đĩa thứ hai. Quá trình đọc lại để kiểm tra và ghi lại (nếu phát hiện 2.2. Giải pháp đảm bảo độ tin cậy của đĩa lỗi) cũng sẽ được lặp lại như đối với ổ đĩa thứ Trước hết ta cần đưa ra một số giả thiết để nhất cho tới khi ghi thành công. thu hẹp phạm vi của bài toán, vì việc phát Tóm lại, khi hàm ghi đĩa hoàn thành công hiện và khắc phục được 100% các lỗi phát việc ta sẽ thu được hai sector chứa dữ liệu sinh là điều không thể. Đầu tiên ta giả thiết giống hệt nhau trên hai ổ đĩa, và dữ liệu đó là rằng với trường ECC đủ dài, disk controller chính xác. sẽ luôn phát hiện được các lỗi dữ liệu (nếu b) Hàm đọc đĩa có) trong quá trình đọc đĩa. Giả thiết thứ hai Đầu tiên sẽ tiến hành đọc sector trên đĩa là sẽ không bao giờ xảy ra tình huống hai ...