slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
สื่อจัดเก็บข้อมูล PowerPoint Presentation
Download Presentation
สื่อจัดเก็บข้อมูล

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 84

สื่อจัดเก็บข้อมูล - PowerPoint PPT Presentation


  • 155 Views
  • Uploaded on

สื่อจัดเก็บข้อมูล.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'สื่อจัดเก็บข้อมูล' - howard


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1
สื่อจัดเก็บข้อมูล

ปกติซีพียูจะโหลดข้อมูลที่ต้องการใช้งานมาไว้บนหน่วยความจำซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถสนับสนุนการทำงานของซีพียูได้ตลอดไปตราบใดที่ยังไม่ปิดเครื่อง เมื่อปิดเครื่องไปแล้วข้อมูลเหล่านี้จะหายไป ดังนั้นคุณจึงอาจจะได้พบเห็นเสมอว่าในขณะที่ทำงานอยู่นั้นเกิดปัญหาไฟดับ หรือปลั๊กไฟหลุดทำให้ข้อมูลที่ใช้งานอยู่สูญหายไปหมด การที่จะจัดเก็บข้อมูลไว้ใช้งานในภายหลังจะต้องมีสื่อที่ใช้ในการจัดเก็บ

slide2
สื่อจัดเก็บข้อมูล

ประเภทสื่อ เวลาเฉลี่ยในการแอ็กเซส

รีจิสเตอร์

หน่วยความจำแคช 2-10 nsec

หน่วยความจำปกติ 10-50 nsec

หน่วยความจำขยาย 75-500 nsec

แฟลซเมมโมรี 10.8 msec

ฮาร์ดดิสก์ 10-50 msec

ฟล็อปปี้ดิสก์ 95 msec

ซีดีรอม 100-600 msec

เทป 0.5 sec หรือสูงกว่า

slide6
รูปแบบการบันทึกข้อมูลบนดิสก์รูปแบบการบันทึกข้อมูลบนดิสก์
slide7
รูปแบบการบันทึกข้อมูลบนดิสก์รูปแบบการบันทึกข้อมูลบนดิสก์

(ก) Constant Angular Velocity (ข) Multiple Zoned Recording

slide8
การตรวจสอบความผิดพลาดของดิสก์การตรวจสอบความผิดพลาดของดิสก์
  • การตรวจสอบบิตพาร์ริตี้
    • พาร์ริตี้คู่
    • พาร์ริตี้คี่
  • การตรวจสอบแบบ CRC (Cyclic Redundancy Check)
  • การตรวจสอบแบบ ECC (Error Correction Code)
slide9
แผ่นฟล็อปปี้ดิสก์
  • จานหมุนจะทำมาจากพลาสติกสังเคราะห์ (mylar) ที่เคลือบสารแม่เหล็กไว้ ในดิสก์ 1 แผ่นจะมีเพียงจานเดียว
  • หัวอ่านที่สัมผัสกับจานโดยตรงจะเคลื่อนเข้าไปอ่านทั้งสองด้านของแผ่นที่หมุน
  • การเคลื่อนของหัวอ่านจะใช้ stepping motor เคลื่อนเข้าไปทีละแทร็กที่เก็บข้อมูล
  • รอจนกระทั่งถึงเซ็กเตอร์ที่ต้องการจึงเริ่มทำงาน
  • ถ้าเป็นการอ่านเมื่อถึงเซ็กเตอร์ที่ต้องการก็เริ่มอ่านข้อมูลได้
  • แต่ถ้าเป็นการเขียนข้อมูลแสดงว่ามีการป้อนสัญญาณแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงให้กับหัวอ่าน
slide10
ซิปไดรฟ์
  • เป็นสื่อที่ใช้เทคโนโลยีเบอร์นูลีดิสก์ไดรฟ์เป็นการพัฒนาโดยข้อได้เปรียบของฟล็อปปี้ดิสก์และฮาร์ดดิสก์
  • แพล็ตเตอร์มีขนาด 3.5 นิ้วอยู่ในกรอบพลาสติกที่เคลื่อนย้ายได้
  • ความเร็วของแพล็ตเตอร์ประมาณ 3000 rpm
  • มีเลเยอร์ความดันต่ำอยู่ถัดจากพื้นผิวที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงบนสื่อที่เป็นของไหล (fluid) เมื่อพื้นผิวยิ่งเคลื่อนที่ความดันยิ่งต่ำ
  • เมื่อยังไม่ได้ทำงานแผ่นจะเคลื่อนออกจากหัวอ่าน/เขียน
  • เมื่อดิสก์หมุนจนถึงความเร็วและความดันที่เหมาะสม ทำให้ช่วยยกแผ่นจนกระทั่งแบนราบและอยู่ติดกับหัวอ่านจนพร้อมทำงาน
raid redundant array of independent disks
RAID :Redundant Array of Independent Disks
  • เพิ่มประสิทธิภาพของดิสก์ เนื่องจากประสิทธิภาพของซีพียูและดิสก์มีเพิ่มขึ้นในอัตราที่แตกต่างกัน
  • จากการที่มีการนำเอาวิธีการประมวลผลแบบขนาน (parallel processing) มาใช้เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของโปรเซสเซอร์
  • เกิดแนวความคิดนี้นำมาใช้กับการพัฒนาประสิทธิภาพการทำงานของดิสก์
  • แนวความคิดของ RAID ก็คือการนำดิสก์ทั้งหมดมาบรรจุไว้ในกล่องเดียวกัน และติดตั้งกล่องดิสก์นี้ที่เครื่องเซิร์ฟเวอร์ โดยมีตัวควบคุมการทำงานของดิสก์คือ RAID SCSI controller ซึ่งทำให้ระบบปฏิบัติการมองเห็นดิสก์หลาย ๆ
slide13
ระดับของ RAID
  • Raid ระดับ 0
slide14
ระดับของ RAID
  • Raid ระดับ 1
slide15
ระดับของ RAID
  • Raid ระดับ 2
slide16
ระดับของ RAID
  • Raid ระดับ 3
slide17
ระดับของ RAID
  • Raid ระดับ 4
slide18
ระดับของ RAID
  • Raid ระดับ 5
slide19
เทปแม่เหล็ก
  • รีลเทป (Reel tape)
  • คาร์ทริดจ์เทป (Cartridge)
slide20
คาร์ทริดจ์เทป
  • QIC (Quarter-inch Cartridge) เก็บข้อมูลแบบ Linear Recording Cartridge
    • แบ่งตามแนวความยาวเป็นแทร็กซึ่งมีระหว่าง 20-448 แทร็ก กลไกการเขียนและอ่านของเทปเป็นไปตามความยาวของแทร็ก ที่จุดจบของแทร็ก เทปจะวนกลับ และจะเขียนหรืออ่านแทร็กต่อไป
slide21
คาร์ทริดจ์เทป
  • Helical Scan Cartridges
    • เป็นคาร์ทริดจ์ที่ใช้สำหรับ DAT (Digital Audio Tape)
    • เป็นเทปที่มีความกว้าง 4 มิลลิเมตรความยาวระหว่าง 200-500 ฟุต
    • ยังมีรูปแบบคล้ายวิดีโอคลาสเซ็ตขนาด 8 มิลลิเมตรแต่ไม่ค่อยนิยมใช้
    • ข้อมูลบนรูปแบบนี้จัดเก็บค่อนข้างแน่น
    • การอ่าน/เขียนจะใช้หัวอ่านที่หมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อให้ข้อมูลเก็บค่อนข้างแน่น
slide23
อ็อพติคอลดิสก์

เปรียบเทียบแทร็กบนดิสก์แม่เหล็ก และร่องบันทึกข้อมูลบนสื่อจำพวกอ็อพติคอลดิสก์

slide24
แผ่นซีดีรอม
  • ดิสก์แม่เหล็ก
    • มีแทร็กขนาดต่างกันวางซ้อนกันอยู่ โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดศูนย์กลางของแผ่นดิสก์
    • การบันทึกข้อมูลแบบ CAV (Constant Angular Velocity) ทุกแทร็กมีความเร็วตามองศา (angular velocity) เท่ากันหมด
    • จำนวนบิตข้อมูลที่เก็บบนแผ่นดิสก์เท่ากันทุกแทร็ก
    • ถ้าเป็นการบันทึกข้อมูลแบบ MZR (Multiple Zoned Recording) แทร็กที่อยู่นอกสุดจะมีจำนวนบิตข้อมูลมากกว่าแทร็กที่อยู่ด้านใน
slide25
แผ่นซีดีรอม
  • แผ่นซีดี
    • โครงสร้างร่องบันทึกข้อมูลของแผ่นซีดีจะเป็นแบบก้นหอยที่หมุนจากจุดศูนย์กลางออกไปขอบด้านนอก
    • ขนาดของเซ็กเตอร์ที่อยู่ใกล้จุดศูนย์กลางและขนาดเซ็กเตอร์ที่อยู่ด้านขอบจะเท่ากันทุกตำแหน่ง
    • ข้อมูลจึงถูกบีบอัดอยู่ทั่วทั้งแผ่นในขนาดที่เท่ากัน และถูกอ่านด้วยความเร็วเท่ากันทั้งหมด
    • อัตราการหมุนของแผ่นดิสก์ไม่เท่ากัน
    • ข้อมูลจะถูกอ่านด้วยความเร็วคงที่แบบ CLV (Constant Linear Velocity)
    • แผ่นดิสก์จะหมุนความเร็วสูงสุดเมื่ออ่านข้อมูลใกล้จุดศูนย์กลาง และความเร็วการหมุนจะค่อย ๆ ลดต่ำสุดเมื่ออ่านข้อมูลที่ขอบด้านนอก
slide26
แผ่นซีดีรอม

โครงสร้างบล็อกข้อมูลบนแผ่นซีดีรอม

cd r cd rw
แผ่น CD-R และ CD-RW
  • แผ่นซีดีรอมอ่านข้อมูลได้อย่างเดียว ไม่สามารถเขียนได้
  • แผ่น CD-R และ CD-RW สามารถเขียนข้อมูลได้
    • แผ่น CD-R เขียนข้อมูลได้ครั้งเดียว ไม่สามารถลบได้ นอกจากจะเขียนต่อจนเต็มแผ่น
    • แผ่น CD-RW สามารถเขียนและลบข้อมูลในแผ่นได้หลายครั้ง
    • การเขียนข้อมูลแต่ละครั้งเรียกว่า “เซสชัน”(Session) การเขียนหลายครั้งเรียกว่า “มัลติเซสชัน”
    • การเขียนแต่ละเซสชันจะใช้เนื้อที่ในการเก็บข้อมูลแต่ละเซสชัน ดังนั้นถ้าเขียนหลายเซสชันจะเปลืองเนื้อที่ส่วนนี้
slide28
แผ่นดีวีดี (DVD)
  • ดีวีดี ==>Digital Video Disc หรือ Digital Versatile Disk
  • บันทึกข้อมูลได้ 2 ด้าน (side) แต่ละด้านยังมี 2 ชั้น (layer)
  • เก็บข้อมูลได้ตั้งแต่ 4.7–17 กิกะไบต์
  • มีทั้ง DVD-ROM และ DVD-RW
  • ส่วนมากใช้เพื่อความบันเทิง
flash memory
Flash Memory
  • CompactFlash
    • มี 2 มาตรฐานคือ Type I และ Type II
    • ความหนา Type I = 3.3 มิลลิเมตร ในขณะที่ Type II = 5.5 มิลลิเมตร
    • รองรับความดันไฟฟ้า 3.3 และ 5 โวลต์
    • มีอัตราการเขียนข้อมูลสูงสุด 1.5 เมกะบิตต่อวินาที
    • นิยมนำมาใช้งานกับกล้องดิจิตอล
    • ความจุสูงสุดถึง 4 กิกะไบต์
flash memory1
Flash Memory
  • SmartMedia
    • ขนาด 37x45 มิลลิเมตร
    • มีความหนาเพียง 0.76 มิลลิเมตร
    • รองรับระดับแรงดันไฟฟ้า 3.3 และ 5 โวลต์
    • ขนาดความจุถึง 1 กิกะไบต์
    • การอ่านและเขียนข้อมูลเป็นบล็อก บล็อกละ 256 หรือ 512 ไบต์
    • มีสวิตช์สำหรับการป้องกันการเขียนทับ (write protect)
flash memory2
Flash Memory
  • Memory Stick
    • ขนาด 21.5x50 มิลลิเมตร หนา 2.8 มิลลิเมตร ใช้หน้าสัมผัส 10 พิน
    • ภายในมีหน่วยความจำและตัวควบคุมการทำงาน
    • มีอัตราการอ่านข้อมูล 2.45 เมกะไบต์ต่อวินาที และเขียน 1.8 เมกะไบต์ต่อวินาที
    • การอ่าน/เขียนจะเป็นบล็อกขนาด 512 ไบต์
    • ปัจจุบันมีขนาดความจุ 256 เมกะไบต์
    • มีกลไกสำหรับการเก็บข้อมูลที่มีลิขสิทธิ์ที่เรียกว่า MagicGate
flash memory3
Flash Memory
  • MultiMedia Card หรือ MMC
    • ขนาด 24x32 มิลลิเมตร มีความหนา 1.4 มิลลิเมตร
    • จุข้อมูลได้ถึง 64 เมกะไบต์
    • รองรับแรงดันไฟฟ้า 2.7-3.6 โวลต์
    • นิยมเก็บข้อมูลประเภทเสียงสำหรับเครื่องเล่น MP3
    • และนำมาใช้เป็นหน่วยความจำเสริมสำหรับ คอมพิวเตอร์พกพาขนาดกระเป๋า
    • ปัจจุบันมีขนาดความจุ 128 เมกะไบต์
flash memory4
Flash Memory
  • Secure Digital Card หรือ SD Card
    • ความหนา 2.1 มิลลิเมตร
    • สามารถเข้ารหัสข้อมูลก่อนบันทึกลงไป
    • อัตราการส่งข้อมูลอยู่ที่ 12 เมกะบิตต่อวินาที
    • มีขนาดความจุมากถึง 1 กิกะไบต์และมีขนาดที่เล็กกระทัดรัด
flash memory5
Flash Memory
  • Microdrive
    • เป็นสื่อสำหรับเก็บข้อมูลที่พัฒนาโดย IBM
    • เป็นสื่อที่จัดอยู่ในกลุ่มฮาร์ดดิสก์ เนื่องจากมีมอเตอร์ขนาดจิ๋ว
    • ใช้เทคโนโลยี CompcatFlash Type II
    • สามารถใช้กับอุปกรณ์ที่รองรับ CompactFlash ได้ทันที
    • มีความจำสูงถึง 1 กิกะไบต์
    • มีอัตราถ่ายโอนข้อมูลสูงถึง 2.6-4.2 เมกะบิตต่อวินาที
flash memory6
Flash Memory
  • Flash Drive, JumpDrive, ThumbDrive, PocketDrive etc
    • เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ผ่านทางพอร์ต USB
    • ทำหน้าที่เหมือนฮาร์ดดิสก์ขนาดเล็ก ทำให้คุณสามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลในปริมาณมากได้อย่างสะดวกและรวดเร็ว
    • ขนาดไม่เหมือนกันแล้วแต่บริษัทที่ผลิตขึ้นมา
    • ความจุมีหลายขนาด ตั้งแต่ 16, 32, 64, 128, 256 และ 512 เมกะไบต์
    • ความเร็วในการอ่าน/เขียนก็แตกต่างกันไป
flash memory7
Flash Memory
  • xD-Picture Card
    • เป็นหน่วยความจำแฟลชที่พัฒนาออกมาล่าสุด โดยความร่วมมือระหว่าง SanDisk และ Olympus เพื่อใช้ในกล้องดิจิตอล
    • เป็นหน่วยความจำขนาดเล็กแต่มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลด้วยความเร็วสูง
    • การ์ดประเภทนี้สามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ xD devices
    • ปัจจุบันมีขนาดความจุสูงถึง 512 เมกะไบต์
flash memory8
Flash Memory
  • เครื่องอ่าน และ PCMCIA
slide41
สื่อบันทึกข้อมูลในอนาคตสื่อบันทึกข้อมูลในอนาคต
  • Holographic storage
    • ใช้แสงเลเซอร์เป็นตัวบันทึกข้อมูลในลักษณะที่เป็นรูปภาพแบบ holographic
    • บันทึกลงบนสื่อชนิดพิเศษ การทำงานนั้นให้นึกถึงรูปสีขาวดำที่มีลักษณะเป็นภาพ 2 มิติ แต่ละจุดบนภาพนั้นจะแทน 1 บิต สีดำมีค่าเป็น 0 สีขาวมีค่าเป็น 1
    • ถ้าภาพมีความคมชัดสูงก็จะยิ่งมีจำนวนบิตของข้อมูลเป็นล้าน ๆ บิต
    • ความเร็วในการแปลงจุดทั้งหมดที่อยู่ใน hologram ให้เป็นข้อมูลนั้นจะมีความเร็วเท่ากับความเร็วแสง
    • อัตราการแปลงข้อมูลจะมีความเร็วสูงมาก
slide42
สื่อบันทึกข้อมูลในอนาคตสื่อบันทึกข้อมูลในอนาคต
  • MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems)
    • การทำงานของสื่อชนิดนี้จะใช้ชุดของหัวอ่านดิสก์ขนาดเล็กจำนวน 10,000 หัวอ่าน
    • ใช้สื่อบันทึกข้อมูลที่ทำมาจากแม่เหล็กขนาด 1 ตารางเซนติเมตรอยู่ด้านบนของชุดของหัวอ่าน
    • เมื่อจานแม่เหล็กหมุนหรือเคลื่อนที่ หัวอ่านแต่ละอันก็จะทำหน้าที่อ่านข้อมูลบนแต่ละแทร็ก จานแม่เหล็กสามารถที่จะเลื่อนมาด้านข้างเพียงเล็กน้อยเพื่อให้หัวอ่านแต่ละอันสามารถเคลื่อนที่เข้าไปอ่านข้อมูลในแทร็กถัดไปได้
slide44

What is RAID ?

เป็นการนำเอา Hard Disk ตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป มาทำงานร่วมกันเสมือนเป็นฮาร์ดดิสก์ตัวเดียวโดยอาศัยฮาร์ดแวร์( RAID Controller ) หรือซอฟท์แวร์

ยกตัวอย่างเช่น RAID 0,1,2,3,4,5,6,7,RAID10 และ RAID01

slide45

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

Introduction to RAID

  • ถ้าเรามีฮาร์ดดิสก์เพียงตัวเดียว
    • เมื่อฮาร์ดดิสก์เสีย  ข้อมูลหายหมด
  • ถ้านำฮาร์ดดิสก์หลายตัวมาต่อกัน เช่น 5 ตัว
    • ข้อดี คือ ได้ความจุเพิ่มขึ้น
    • แต่ถ้าตัวใดตัวหนึ่งเสีย  เสียข้อมูลในฮาร์ดดิสก์ตัวนั้น
  • เพื่อป้องกันความเสียหายดังกล่าว
    • จะต้องสร้างระบบให้คงทนต่อความเสียหาย
    • ถ้าฮาร์ดดิสก์เสียไปแล้วหนึ่งตัว
    • ระบบยังทำงานต่อไปเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้น
    • แทนที่ฮาร์ดดิสก์เสียไปตัวหนึ่งก็ต้อง "Down" เซิร์ฟเวอร์ ทำให้ระบบต้องหยุดชะงัก
slide46

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

  • ระบบ Fault Tolerance= "ระบบที่คงทนต่อความเสียหาย"
    • จะป้องกันได้มากกว่า  ถ้าเพิ่มฮาร์ดดิสก์เข้าไป 3 ตัว
    • ใช้ระบบการจัดแบ่งเก็บข้อมูลในแต่ละตัว พร้อมกัน
    • แต่ละตัวก็มีข้อมูลที่ซ้ำกัน หรือเก็บ Parity ของอีกตัวไว้
    • ถ้าตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย ข้อมูลก็ยังคงมีเก็บสำรองไว้
    • การแก้ไข ให้เอาฮาร์ดดิสก์ใหม่มาเปลี่ยน แล้วค่อยๆ โอนถ่ายข้อมูลฮาร์ดดิสก์ตัวเก่า ที่สำรองไว้มาลงใหม่
slide47

RAID (Redundant Array of Independent Disks)

  • RAID (Redundant Array of Independent Disks)
  • ระบบสำรองแบบอะเรย์ของดิสก์ที่เป็นอิสระต่อกัน
    • เทคโนโลยีของหน่วยเก็บข้อมูล ที่ใช้เพื่อปรับปรุงระบบ
    • เพื่อให้ประมวลผลเร็วขึ้น หรือ
    • สามารถเก็บข้อมูลสำรอง ทำให้มีความเชื่อถือได้
    • โดยนำฮาร์ดดิสก์ต่อกันเป็นอาเรย์ (เหมือนกับคณิตศาสตร์)
    • เป็นการสร้าง "ดิสก์ที่คงทนต่อความเสียหาย"
slide48
ประโยชน์ของ RAID
  • ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น จากการเพิ่มฮาร์ดดิสก์ใช้งานหลายตัว
    • ประโยชน์ในการรวมพื้นที่จากฮาร์ดดิสก์หลายๆตัวเป็นก้อนเดียว
    • ใช้ประโยชน์จากการ "เข้าถึง" ของฮาร์ดดิสก์แต่ละตัว โดยแบ่งข้อมูลออกเป็นบล็อกย่อยๆ แล้วแยกกันไป อ่าน/เขียน ลงบนฮาร์ดดิสก์แต่ละตัว
    • ทำให้ลดระยะเวลาทำงาน และลดระยะเวลาคอย (Wait)
  • มีระบบสำรองข้อมูล โดยการทำ "Mirroring" หรือ Parity
    • ถ้าตัวหนึ่งเสีย ก็จะสลับตัวสำรองขึ้นมาทำงานอัตโนมัติ
    • ปัจจุบันจะนำ RAID มาใช้กับเซิร์ฟเวอร์เป็นส่วนใหญ่
    • เพราะถ้าฮาร์ดดิสก์ในเซิร์ฟเวอร์ชำรุด ใช้งานไม่ได้
      • สูญเสียข้อมูลที่เก็บไว้ในฮาร์ดดิสก์ไปทั้งหมด ยัง
      • ต้องเสียเวลาเพื่อรอให้การซ่อมแซมแล้วเสร็จ ซึ่งหมายถึงการสูญเสียโอกาสทางธุรกิจ
slide49

RAID

หลักการ

  • Redundant Array of Independent Disks

การจัดรูปแบบการเชื่อมต่อดิสก์หลายตัว ให้ทำงานร่วมกัน

  • Redundant Array of Inexpensive Disks

- เพิ่มระบบการเก็บข้อมูลเป็นชุด ที่ราคาไม่แพง

- กระจายข้อมูลเป็นดิสก์เล็กหลายตัว

- เพื่อลดเวลาการเข้าถึงข้อมูล

  • 6 levels in common use

มีระดับ 0-6

  • Not a hierarchy

ไม่มีการกำหนดลำดับชั้นว่าแบบไหนสำคัญที่สุด

slide50

พื้นฐานของ RAID

  • Set of physical disks viewed as single logical drive by O/S
  • ประกอบด้วย physical disk drive หลายตัวที่ถูกมอง
  • โดย OS ว่าเป็น logical drive เพียงตัวเดียว
  • Data distributed across physical drives
  • ข้อมูล กระจายอยู่ทั่วในphysical disk drives ทุกตัว
  • ไม่ใช่ตัวใดตัวหนึ่ง
  • Can use redundant capacity to store parity information
  • ความจุ disk ที่ซ้ำซ้อนกันจะใช้ในการเก็บข้อมูลพาริตี้
  • เพื่อใช้กู้ข้อมูล เมื่อ disk บางตัว ล้มเหลว
slide52

RAID

รูปแบบการทำงานของ RAID

slide54

RAID 0

  • เป็นการนำเอาฮาร์ดดิสก์มากกว่า 1 ตัว มาใช้งานร่วมกันในลักษณะ non-Redundant คือ ไม่มีการเก็บข้อมูลฮาร์ดดิสก์สำรอง หรือ ข้อมูลที่ใช้ตรวจสอบแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาด
  • ถ้าข้อมูลฮาร์ดดิสก์ตัวไหนหาย จะทำให้ฮาร์ดดิสก์ตัวอื่นเสียหายไปด้วย
  • เช่น RAID 0 ใช้ฮาร์ดดิสก์ ขนาด 10 GBจำนวน 4 ตัวมาทำงานร่วมกัน ถ้าฮาร์ดดิสก์ตัวไหนชำรุด จะเสียข้อมูลทั้ง 40 GBทันที
  • ทำการ Striping เพื่อกระจายข้อมูลไปเก็บไว้ในฮาร์ดดิสก์แต่ละตัว
raid 0
RAID 0
  • จากรูป RAID 0 ประกอบด้วยฮาร์ดดิสก์ 2 ตัว จะได้ ข้อมูลส่วน 1 3 5 7 9 ถูกบันทึกไว้ในอาร์คดิสก์ตัวหนึ่งและ ข้อมูลส่วน 2 4 6 8 10 จะถูกไว้ในฮาร์ดดิสก์อีกตัวหนึ่ง
  • RAID 0มีประสิทธิภาพสูงเมื่อเทียบกับการจัดเก็บฮาร์ตดิสก์ แต่ละตัวตามปกติ
  • ข้อเสีย คือ ความเชื่อถือของระบบลดลง เพราะความเสียหายที่ฮาร์ดดิสก์ 1 ตัวจะส่งผลกระทบกับทุกตัว
raid 01
RAID 0
  • No redundancy ไม่มีการเก็บข้อมูลซ้ำซ้อน สำหรับการกู้ข้อมูล

เน้นประสิทธิภาพทำงานได้เร็ว ใช้ในซุปเปอร์คอมพิวเตอร์

  • Data striped across all disks

การเก็บข้อมูลแบ่งเป็นดิสก์เสมือนส่วนเล็ก ๆ เรียกว่า strip

ข้อมูลของ user และ system จะแบ่งเป็นส่วน ๆ กระจายเก็บไว้อยู่ในหลายดิสก์

  • Round Robin striping แต่ละ strip จะมีการกำหนดหมายเลข

และถูกจัดเก็บเรียงลำดับวนกันไป

raid 02
RAID 0
  • Increase speedเพิ่มความเร็วในการอ่านมากกว่าใช้ดิสก์ขนาดใหญ่ตัวเดียว
    • Multiple data requests probably not on same disk

สามารถค้นหา/อ่านข้อมูลในหลายๆ ส่วนพร้อมกัน

ลดระยะเวลารอคอยการให้บริการ

    • Disks seek in parallel

ทำงานแบบขนาน การอ้างอิงข้อมูล/เข้าถึงข้อมูลจะกระทำพร้อมกันทุกดิสก์ ประหยัดเวลาถ่ายเทข้อมูล

    • A set of data is likely to be striped across multiple disks

ข้อมูลจะถูกแบ่งเป็นส่วนเล็ก ๆ เรียกว่า strip

ดิสก์ทั้งหมดะถูกสร้างเป็นดิสก์เสมือนหลาย ๆ ตัว

มีการเก็บข้อมูลวนกันไปตั้งแต่ ดิสก์ตัวแรกถืงตัวสุดท้าย

raid 03
RAID 0

การใช้งาน RAID 0

  • ระบบที่มีการถ่ายทอดข้อมูลปริมาณมาก

ปัจจัยที่มีผลต่อ High data transfer rate

    • ต้องมีเส้นทางถ่ายทอดข้อมูลความเร็วสูง เช่น bus controller, bus I/O, System bus, I/O controller card, main memory bus
    • การอ่าน/บันทึกข้อมูลต้องเป็นบริเวณกว้าง ทำให้ใช้ดิสก์หลายตัวพร้อมกัน
  • ระบบที่มีการเรียกใช้ I/O ปริมาณมากหลายตัว
    • RAID จะกระจายงานทั้งหมดไปยังดิสก์ทุกตัว
    • ช่วยเพิ่มอัตราการประมวลผล I/O ให้สูงขึ้น
raid 1
RAID 1
  • ประกอบด้วยฮาร์ดดิสก์ 2 ตัว เก็บข้อมูลไว้เหมือนกันทุกประการ ถ้าฮาร์ดดิสก์ตัวหนึ่งชำรุด ระบบยังสามารถดึงฮาร์ดดิสก์อีกตัวได้
  • ข้อดี เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ ไม่เน้นประสิทธิภาพ เหมือน RAID 0
  • แต่สามารถทำให้ประสิทธิภาพของการอ่านข้อมูลเพิ่งสูงขึ้นก็ตาม
raid 11
RAID 1
  • Disk Mirroring
  • ประกอบด้วยฮาร์ดดิสก์ 2 ตัว เก็บข้อมูลไว้เหมือนกันทุกประการ ถ้าฮาร์ดดิสก์ตัวหนึ่งชำรุด ระบบยังสามารถดึงฮาร์ดดิสก์อีกตัวได้
  • การเขียนข้อมูลลงฮาร์ดดิสก์จึงต้องกระทำกับฮาร์ดดิสก์ทั้ง2 ตัว
  • Raid Controller สามารถเลือกอ่านจากฮาร์ดดิสก์ตัวใดก็ได้
  • เช่น Raid Controller ได้รับคำสั่งให้อ่านข้อมูล 2 ชุดร้องขอให้อ่านข้อมูล มันสามารถประมวลผลคำสั่งที่อ่านจากฮาร์ดดิสก์ตัวหนึ่ง และ ประมวลผลคำสั่งจากอาร์คดิสก์ อีก 1 ตัว ในเวลาเดียวกัน
raid 12
RAID 1

ลักษณะการทำงาน RAID 1

  • Read from either การอ่านข้อมูลจะอ่านจากดิสก์ตัวใดก็ได้ แต่ต้องเป็นตัวที่มีระยะเวลาการเคลื่อนหัวอ่าน+ระยะเวลาหน่วงรอการหมุนของดิสก์น้อยที่สุด
  • Write to both เมื่อมีการเขียนตำแหน่งใดต้องเขียนทั้งคู่

ระยะเวลาการบันทึก จึงขึ้นกับดิสก์ตัวที่ทำงานช้ากว่า

  • Recovery is simple การกู้ข้อมูลทำได้ง่าย
    • Swap faulty disk & re-mirror การสลับข้อมูลอาจผิดที่
    • No down timeหยุดพักไม่ได้ต้องทำงานทุกชุด
raid 13
RAID 1

ข้อดี

  • การกู้ข้อมูลทำได้ง่าย
  • การอ่านข้อมูล มีประสิทธิภาพเป็น 2 เท่าของ RAID 0
  • การบันทึกข้อมูล มีประสิทธิภาพเป็นเท่ากับของ RAID 0

ข้อเสีย Expensive ราคาแพง

raid 2
RAID 2
  • ภายใน Raid ข้อมูลระดับของ บิต ที่จัดเก็บลงฮาร์ดดิสก์แต่ละตัวในดิสก์อาร์เรย์
  • โดยมีดิสก์ 1 ตัวทำหน้าที่เก็บข้อมูลที่ใช้ตรวจสอบความผิดพลาด (Error Checking-ECC)
  • เป็นการลดโอกาสที่จะสูญเสียข้อมูลในกรณีที่ฮาร์ดดิสก์ในดิสก์อาร์เรย์ได้รับความเสียหาย
  • หรือ เป็นการเพิ่มความน่าเชื่อถือให้กับการจัดเก็บข้อมูลของดิสก์อาร์เรย์
raid 21
RAID 2
  • Raid Controller จะแบ่งข้อมูลเป็นส่วน ๆ แล้วบันทึกลงในฮาร์ดดิสก์แต่ละตัว
  • จากรูป ข้อมูลที่เป็นหมายเลขคี่ ได้เก็บบันทึกไว้ในฮาร์ดดิสก์ตัวหนึ่ง และ หมายเลขคู่ ได้บันทึกไว้ในฮาร์ดดิสก์อีกตัวหนึ่ง
  • Raid Controller จะนำข้อมูลเหล่านั้นมาคำนวณหา ECC แล้วบันทึกค่า ECC ที่ได้ ในฮาร์ดดิสก์อีกตัวหนึ่ง
  • ถ้าภายหลัง เจอว่าฮาร์ดดิสก์ตัวใดเสีย ระบบจะสร้างฮาร์ดดิสก์ตัวนั้นมาใหม่ โดยอาศัยข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ตัวอื่น ๆ และข้อมูล ECC ที่คำนวณเก็บไว้
raid 22
RAID 2
  • Disks are synchronized อยู่ในหลายดิสก์ใช้สัญญาณคุมการอ่านให้พร้อมกันในทุกชุด
  • Lots of redundancy เพิ่มส่วนเก็บข้อมูลขึ้นอีกมาก
    • Expensive แพงมาก
    • Not used ไม่นิยมใช้ เพราะการตรวจสอบความผิดพลาดเป็น code หลายตัวมากเกินความจำเป็น
raid 3
RAID 3
  • มีลักษณะคล้าย RAID 2แต่แบ่งข้อมูลในระดับไบต์
  • มีการตรวจสอบและแก้ไขข้อมูลโดยใช้ Parity Check bitแทนที่จะเป็น ECC
raid 31
RAID 3
  • Only one redundant disk, no matter how large the array

ใช้ดิสก์เก็บข้อมูลซ้ำซ้อนเพียงตัวเดียว

  • Simple parity bit for each set of corresponding bits

แต่ใช้ parity bit แบบง่าย ๆ แทน

  • Data on failed drive can be reconstructed from surviving data and parity info

เมื่อมีดิสก์ตัวหนึ่งล้มเหลว สามารกู้ข้อมูลเก่าได้

โดยสร้างข้อมูลใหม่ขึ้นมาจากค่าพาริตี้ โดยใช้ฟังก์ชัน XOR

คำนวณบิตพาริตี้ X4 = X3X3X2X1

แก้ไขเมื่อ disd X1 ล้มเหลว X1 =X4X3X3X2

raid 32
RAID 3
  • Very high transfer rates

มีอัตราการถ่ายเทข้อมูลความเร็วสูง

เหมาะสำหรับการถ่ายเทข้อมูลปริมาณมาก

ข้อเสีย

  • ตอบสนองความต้องการ I/O ครั้งละ 1 ความต้องการเท่านั้น จึงไม่เหมาะกับระบบที่มีรายการธุรกรรมนาดเล็กๆ จำนวนมาก
raid 4
RAID 4
  • มีลักษณะคล้าย RAID 3แต่แบ่งข้อมูลในระดับบล็อกมีการแบ่งขนาด strip ใหญ่กว่า
  • ทำให้มีการอ่านข้อมูลแบบสุ่ม เช่น การอ่านไฟล์ขนาดเล็กๆหลาย ๆ ไฟล์ ทำให้รวดเร็วกว่าการแบ่งระดับบิต ไบต์
  • มีการตรวจสอบและแก้ไขข้อมูลโดยใช้ Parity Check bitแทนที่จะเป็น ECCมีการคำนวณบิตพาริตี้แบบบิตต่อบิตจากแต่ละดิสก์บันทึกไว้ในดิสก์แพริตี้
raid 41
RAID 4
  • Each disk operates independently

ดิสก์แต่ละตัวมีการเข้าถึงข้อมูลที่เป็นอิสระต่อกัน

  • Good for high I/O request rate

สามารถตอบสนองความต้องการ I/O ได้หลายตัวพร้อมกัน แต่ไม่เหมาะกับงานที่ต้องการอัตราการถ่ายเทข้อมูล

  • มีปัญหาเรื่องการบันทึกข้อมูลที่มีขนาดเล็ก เรียกว่า

การสูญเสียจากการบันทึกข้อมูล (write penalty)

raid 42
RAID 4
  • ทุกครั้งที่มีการบันทึกข้อมูล จะต้องอ่านข้อมูลเก่าและบิตพาร์ตี้ขึ้นมาก่อน จากนั้นจึงบันทึกทั้งข้อมูลใหม่และข้อมูลพาริตี้ใหม่ที่คำนวณได้
  • เกิดการอ่าน 2 ครั้ง บันทึก 2 ครั้ง เกิดจุดคอขวด
raid 5
RAID 5
  • มีการแบ่งข้อมูลออกเป็นบล็อก เช่นเดียวกับ RAID 4
  • Raid Controller บันทึกข้อมูล 1-10 ลงสู่ดิสก์
  • คำนวณ parity Check bitต่อท้ายข้อมูล 2 ส่วนนั้น
    • เช่น P1คำนวณจากข้อมูลหมายเลข 1 และ 2
    • P2 คำนวณจากข้อมูลหมายเลข 3 และ 4
raid 51
RAID 5
  • กระจาย parity Check bitไปยังฮาร์ดดิสก์ต่าง ๆ โดยปะปนกันกับข้อมูล
  • ช่วยลดความแออัดคอขวด (Bottle neck) ในฮาร์ดดิสก์ตัวนั้น
  • เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการเขียนข้อมูลขึ้น
  • กระจายข้อมูลปกติ และ parity Check bitไปยังฮาร์ดดิสก์ แต่ละตัว
  • ถ้าฮาร์ดดิสก์ใดเสียหาย ระบบจะสร้างฮาร์ดดิสก์ตัวนั้นขึ้นมาใหม่ให้เหมือนเดิม เพราะ ข้อมูลปกติ และ parity Check bit ไม่ได้บันทึกไว้ในฮาร์ดดิสก์ตัวเดียวกัน เช่น
    • ข้อมูลหมายเลข 1 และ 2 และp1จะอยู่คนละฮาร์ดดิสก์ ถ้าข้อมูลส่วนใดใน 3 ส่วนนี้ เสียไป ระบบจะสร้างมาใหม่ โดยคำนวณจากข้อมูลที่เหลืออีก 2 ส่วน
raid 52
RAID 5

Parity striped across all disks แต่มีการกระจายพาริตี้ไปที่ดิสก์ทุกตัว เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาคอขวด

  • Round robin allocation for parity stripe
  • Avoids RAID 4 bottleneck at parity disk
  • Commonly used in network servers นิยมใช้ในระบบ Network

N.B. DOES NOT MEAN 5 DISKS!!!!!

raid 6
RAID 6
  • Two parity calculationsมีการคำนวณพาริตี้จาก 2 วิธี

วิธีที่ 1 XOR /วิธีที่ 2 แบบอื่น  กู้ข้อมูลได้แม้ว่าดิสก์เสีย 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
  • ข้อเสียมี write penalty สูง เพราะต้องบันทึกข้อมูลพาริตี้ 2 ตัว
optical storage

Optical Storage

Optical Storage

CD-ROM (Compact disk read only memory)

  • Originally for audio เริ่มจากระบบเสียง  CD (Compact disk)
  • ใช้เทคโนโลยีเหมือนกันแต่ CD-ROM มีเครื่องอ่านที่ทนทานและมีอุปกรณ์แก้ไขข้อผิดพลาดของข้อมูล
  • 650Mbytes giving over 70 minutes audio มีความจุมากใช้บันทึกเสียงได้ถึง
  • Polycarbonate coated with highly reflective coat, usually aluminium แผ่นดิสก์เป็น polycarbonate เคลือบสารสะท้อนแสงอะลูมิเนียม
  • ชั้นนอกสุดเคลือบ acrylic ป้องกันการขีดข่วน
  • Data stored as pits บันทึกข้อมูลดิจิตอลด้วยแสงเลเซอร์
    • ทำให้เกิดบ่อ (pit) บนแผ่น polycarbonate
cd operation
CD Operation
  • ชั้นนอกสุดเคลือบ acrylic ป้องกันการขีดข่วน
  • polycarbonate
  • เคลือบสารสะท้อนแสงอะลูมิเนียม
  • การอ่านใช้แสงเลเซอร์ที่เครื่องอ่าน ส่องผ่านบนแผ่นดิสก์ที่หมุน
    • เมื่อแสงตกกระทบ pit เกิดแสงสะท้อนมีความเข้มต่างกัน
    • และถูกตรวจจับโดย photo sensorบนหัวอ่าน แปลงความเข้มแสงเป็นสัญญาณดิตอล
  • บันทึกข้อมูลดิจิตอลด้วยแสงเลเซอร์
    • ทำให้เกิดบ่อ (pit) บนแผ่น polycarbonate
slide78
Read by reflecting laser การอ่านใช้แสงเลเซอร์ที่เครื่องอ่านส่องผ่านบนแผ่นดิสก์ที่หมุน
    • เมื่อแสงตกกระทบ pit เกิดแสงสะท้อนมีความเข้มต่างกัน
    • และถูกตรวจจับโดย photosensor บนหัวอ่าน
    • แปลงความเข้มแสงเป็นสัญญาณดิตอล
  • ดิสก์แม่เหล็ก
    • อ่านแบบ CAV และ Multiple zone
    • Constant packing density ความหนาแน่นการบันทึกคงที่
slide79
CD ROM
    • มีร่องบันทึกข้อมูล (Track) เพียงร่องเดียว
    • ขนาดเซ็กเตอร์เท่ากันหมด
    • ข้อมูลอัดแน่นในเซ็กเตอร์
    • อ่านแบบ Constant linear velocity (CLV)ความเร็วเชิงเส้นคงที่
    • แผ่นดิสก์จะหมุนช้า เมื่ออ่านข้อมูลจากเซ็กเมนต์ขอบด้านนอก
    • แผ่นดิสก์จะหมุนเร็วสูง เมื่ออ่านข้อมูลจากเซ็กเมนต์ขอบด้านใน
cd rom drive speeds
CD-ROM Drive Speeds
  • Audio is single speed การบันทึกเสียงใช้ความเร็ว 1 เท่า
    • 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 ความเร็วข้อมูลอย่างอื่นจะบอกเป็นจำนวนเท่าของการบันทึกเสียง
  • e.g. 24x
  • Quoted figure is maximum drive can achieve

บอกค่าเป็นความสามารถสูงสุดในการอ่านของอุปกรณ์

cd rom format
CD-ROM Format
  • Mode 0=blank data field
  • Mode 1=2048 byte data+error correction
  • Mode 2=2336 byte data
cd rom for against
CD-ROM for & against
  • Large capacity (?) ความจุสูง ในราคาที่ถูก
  • Easy to mass produce ใช้วัสดุที่หาได้ง่าย
  • Removable สามารถนำแผ่นซีดีไปใช้กับเครื่องไหนก็ได้
  • Robust มีความคงทน
  • Expensive for small runs ถ้าข้อมูลน้อยไม่คุ้มค่า
  • Slow ความเร็วต่ำกว่าฮาร์ดดิสก์
  • Read only อ่านได้อย่างเดียว