RAID je spôsob, ako kombinovať niekoľko nezávislých a relatívne malých diskov do jedinej veľkej pamäte. Jednotky zahrnuté do poľa sú členmi poľa. Disky môžu byť zlúčené do poľa rôznymi spôsobmi nazývanými úrovne RAID. Táto metóda sa používa na zvýšenie spoľahlivosti alebo zvýšenie rýchlosti výmeny údajov. Skratka RAID sa prvýkrát objavila v roku 1988 na univerzite v Berkeley v článku, ktorý napísali Patterson, Gibson a Katz. Viaceré články, ktoré vypracovali títo autori a iní, identifikovali a klasifikovali niekoľko modelov ochrany údajov a zvýšili výkonnosť diskových polí.

RAID 0

Technológia RAID 0 sa používa na zvýšenie výkonu diskových systémov. Keď sa používa, údaje sa rovnomerne zapisujú do malých kúskov každého kusu pevného disku, ktorý sa podieľa na vytváraní poľa. Zároveň sa zvyšuje rýchlosť prístupu k údajom v pomere k počtu nosičov médií, ktoré sa podieľajú na vytváraní poľa, vďaka šíreniu vstupných a výstupných dát na niekoľko kanálov. V tomto prípade sa kapacita systému rovná súčtu diskových kapacít. Tiež táto technológia sa líši v jednoduchosti implementácie a dizajnu.


Nevýhodou tohto typu organizácie je nízka spoľahlivosť ukladania dát, ak je poškodený jeden disk, všetky informácie sa stratia. Preto sa systém RAID 0 neodporúča pre systémy, ktoré sú určené na ukladanie dôležitých informácií. Táto technológia môže byť použitápočítače navrhnuté na úpravu fotografií a videí, na prípravu materiálov na tlač a ostatné, vykonávanie úloh, ktoré vyžadujú vysokú šírku pásma diskového systému.

RAID 1

Pole RAID 1 sa nazýva aj zrkadlové, pretože dáta sú uložené súčasne na dvoch alebo viacerých jednotkách. Získala popularitu vďaka svojej jednoduchosti a vysokej spoľahlivosti. Takáto organizácia na ukladanie dát poskytuje vyššiu produktivitu a vyššiu spoľahlivosť. Týmto spôsobom sú rovnaké informácie uložené na dvoch diskoch, čo zvyšuje náklady na ukladanie.


RAID 1 sa odporúča používať na počítačoch používaných na výpočet platov, účtovníctvo, prácu s finančnými programami a iné úlohy vyžadujúce vysokú spoľahlivosť.

RAID 2

Ukladanie údajov do poľa RAID 2 je založené na použití kódu Hamming. V tomto prípade sa na ukladanie údajov a na opravu chýb používajú samostatné disky. Môžete vypočítať, koľko diskových jednotiek potrebujete na usporiadanie poľa pomocou nasledujúcich vzorcov: ak je počet pevných diskov použitých na opravu chýb, potom budú údaje uložené na diskoch 2k-k-1. Budete potrebovať spolu 2k-1 pevné disky. Týmto spôsobom možno odhadnúť, že na to, aby bolo výhodnejšie ukladať informácie na RAID 2, sú potrebné najmenej sedem pevných diskov (4 s informáciami a 3 pre korekciu chýb) v porovnaní s poľom RAID 1. Napriek tomu, že tento systém organizácie na ukladanie údajov poskytujevysokou spoľahlivosťou a výkonom, prakticky sa nepoužíva kvôli tomu, že vyžaduje veľké množstvo pamäťových zariadení.

RAID 3

Pri tomto spôsobe ukladania je potrebný jeden pevný disk pre paritné bloky, zatiaľ čo zvyšok je rozdelený na bloky. Pri takejto organizácii diskových polí v prípade zlyhania jedného pevného disku môžu byť informácie obnovené na pomocné dáta uložené na iných pevných diskoch. Technológia RAID 3 zaručuje vysokú prenosovú rýchlosť a relatívne nízke náklady. Výhoda tohto typu ukladania údajov sa dá pri čítaní a písaní nazývať vysokým výkonom, toleranciou porúch a nízkymi nákladmi. Avšak kvôli častému prístupu vytvára na disku vysoké zaťaženie, ukladá paritné bloky, takže jeho spoľahlivosť je nižšia ako spoľahlivosť disku na ukladanie dát. Nevýhody zahŕňajú aj veľkú spotrebu výpočtových zdrojov v organizácii softvéru poľa a zložitosť regulátora v hardvéri. RAID 3 sa používa na úpravu obrázkov, streamovanie, editáciu videa a ďalšie aplikácie vyžadujúce vysokú šírku pásma.

RAID 4

V poli RAID 4 sú informácie rozdelené na bajty namiesto blokov, takže rýchlosť práce s malými súbormi je pomerne vysoká. Spoľahlivosť ukladania dát je zabezpečená, rovnako ako RAID 3 kvôli disku, ukladá parity bity. Ak chcete usporiadať pole RAID 4, potrebujete aspoň tri pevné disky. Výhodou tejto metódy je dobrá rýchlosť čítania a prenos informácií je nízkaNáklady sú kvôli skutočnosti, že potrebujete iba jeden disk pre paritné bity.
Nevýhody tejto metódy uchovávania údajov sú zložitosť kontroléra a častá porucha pevného disku, ktorý ukladá paritné bloky.

RAID 5

Pri používaní technológie RAID 5 sú hodnoty kontrolného súčtu uložené na všetkých jednotkách zahrnutých do poľa. Vďaka takejto organizácii pamäte je možné vykonávať paralelné operácie ako na čítanie, tak na zaznamenávanie informácií. Ako kontrolné bity sa použije výsledok operácie "vylučuje OR". Najmenší počet jednotiek potrebných pre organizáciu poľa ako RAID 3 a RAID 4 3. výpočet maximálny objem dát uložených v poli môže byť všeobecného vzorca: (k - 1) * sizeHDD, kde k - počet pevných diskov a sizeHDD - jedna kapacita HDD (ak sú do poľa zapojené rôzne pevné disky, potom sa najskôr odoberie najmenší pevný disk). Technológia úložiska RAID 5 je veľmi vysoký výkon, dobrá spoľahlivosť a nízke náklady. V prípade zlyhania jedného z pevných diskov zahrnutých do úrovne poľa RAID 5 dôjde k prudkému poklesu spoľahlivosti ukladania informácií. Obnova údajov vyžaduje veľký počet cyklov čítania a zápisu, čo môže niekedy viesť k rozpadu ostatných diskov zahrnutých do poľa. Počas procesu obnovy sa môžu vyskytnúť aj neznáme chyby (vyskytujú sa v údajoch, ktoré sú zriedkavo prístupné), čo znemožňuje obnovenie. Ďalšou nevýhodou je komplikovaný dizajn regulátora.

RAID 5 je najuniverzálnejší spôsob ukladania dát. použitýtakáto organizácia údajov na internete (www, e-mail) a iných súborových serverov.

RAID 6

RAID 6 je rozšírenie úrovne RAID 5, ktoré poskytuje ďalšiu odolnosť voči chybám. Jeho organizácia vyžaduje najmenej päť diskov, tri pre údaje a dve pre informácie potrebné na obnovu. Rovnako ako u dát RAID 5 a kontrolných bitov sú uložené striedavo na všetkých diskoch. Pri použití takejto technológie zostanú údaje rovnaké aj vtedy, ak sú poškodené akékoľvek dva disky. Avšak kvôli vysokému zaťaženiu regulátora bude výkon takého systému nižší o asi 10-15%. RAID 6 je perfektné riešenie pre kritické aplikácie.

RAID 7

RAID 7 nemožno nazvať samostatnou úrovňou RAID, práva k nej patriť značke spoločnosti Storage Computer Corporation. Pri tejto metóde je potrebný jeden pevný disk na obnovenie informácií (paritné bity) a na iné zaznamenané informácie. Pri nahrávaní informácií na disk používa technológiu ukladania do vyrovnávacej pamäte, ktorá používa pamäť RAM počítača. Pre spoľahlivú prevádzku RAID 7 je potrebný neprerušiteľný zdroj napájania, pretože problémy s napájaním môžu byť poškodené. Architektonické funkcie RAID 7 zahŕňajú: vstavaný komunikačný kanál založený na operačnom systéme, interná vysokorýchlostná dátová zbernica (X-bus), generácia paritných bitov integrovaná do vyrovnávacej pamäte. Z tohto dôvodu je celková rýchlosť nahrávania o 25-90% vyššia ako u jedného pevného disku a 15-6 krát vyššia ako ostatné úrovne RAID. S rastom počtu pevných diskov, ktoré sa zúčastňujú na poli, sa zvyšujezaznamenávať výkonnosť a skrátiť čas prístupu k údajom.
Uvedomte si však, že RAID 7 - pevné rozhodnutie jedného dodávateľa. Tiež, aby nedošlo k strate dát potrebných pre pripojenie k počítaču cez UPS (neprerušiteľný zdroj napájania).

RAID 0 + 1 (RAID 01)

Technológia RAID 0 + 1 je kombináciou RAID 0 a RAID 1. Pre jeho realizácia vyžaduje aspoň štyri pevné disky, budú dve informácie uložené, a ďalšie dve zrkadlá svojich , Poskytuje dobrú rýchlosť prenosu dát prístup porovnateľný s RAID 0 a zlyhania, ako pri použití pole RAID 1. Celková kapacita pevných diskov by mal byť dvojnásobok uložených dát. Počítače s takouto organizáciou na ukladanie dát sa bežne používajú v súborových serveroch a spracovávaní obrázkov.

RAID 1 + 0 (RAID 10)

pole, vyrobený technológiou RAID 1 + 0 je organizovaná ako zrkadlo. Informácie v ňom sú rozdelené na malé kúsky a nachádzajú sa na viacerých pevných diskoch. Takáto schéma organizácie údajov je v podstate technológia RAID 0, ktorej segmenty sú pole RAID 1. Aby ste mohli organizovať pole RAID úrovne 10, potrebujete najmenej štyri pevné disky. Pole RAID 1 + 0 sa vyznačuje vysokou rýchlosťou a veľmi dobrou spoľahlivosťou ukladania dát. Za určitých okolností by RAID 1 + 0 môže udržať výkon, aj keď súčasne viac pevných diskov zlyhá. Nevýhodou tohto typu ukladania dát sú vysoké náklady a nízka škálovateľnosť. Pole RAID 1 + 0 sa najčastejšie používa v databázových serverochúdaje, pre ktoré je dôležitý vysoký výkon a odolnosť proti chybám.

RAID 1E

RAID 1E je pokročilé pole RAID 1. Je postavené ako zrkadlové pole, ale je schopné pracovať s nepárnym množstvom pevných diskov. Existujú dva spôsoby usporiadania poľa RAID 1E:

Blízko (je to tiež nazývané pruhované). Pri tomto spôsobe ukladania dát sa prvá časť dát zapíše na pevné disky 1 a 2. Ďalšia časť - na 3 a 4 pevných diskoch. Ak fyzické pevné disky skončia, napríklad sú v systéme iba tri, záznam začína s prvým. To znamená, že v prípade troch pevných diskov je prvá časť dát na diskoch napísaná 1 a 2 sekundy 3 a 1 a tak ďalej.

Pri použití metódy prekladania informácií dochádza v sektoroch. V tomto prípade je prvý sektor zaznamenané informácie a vo svojej druhej plnej kópii. V okamihu prechodu od jedného sektora k druhému sa číslo úložného zariadenia zväčšuje o jeden, tj prechádza sa na ďalšie úložné zariadenie. Údaje sú uložené v nasledujúcom poradí: prvý disk v prvom sektore zaznamená prvú časť údajov a druhý disk v druhom sektore je ich úplná kópia. Ďalšia časť údajov sa zaznamenáva v prvom sektore druhého disku a druhom sektore tretieho pevného disku.

Ak chcete usporiadať pole RAID 1E, potrebujete najmenej tri úložné zariadenia. Výhodou tejto metódy je vysoký výkon, krátky čas prístupu a schopnosť používať zrkadlový ukladací priestor na nepárny počet zariadení. Nevýhody zahŕňajú vysoké náklady na skladovanie(Údaje ako v RAID 1 pre ukladanie dát je iba polovica z celkového objemu všetkých pevných diskov) nechá odmietnutie jedného zo zariadení pre ukladanie dát, takže iba párny počet diskov sa odporúča používať RAID 10.

Vykonávanie

možno vytvoriť dve RAID rôznymi spôsobmi:

Používanie ovládačov operačného systému sa nazýva softvérová RAID.

Pri použití špeciálneho zariadenia sa táto metóda nazýva hardvérový RAID.

Implementácia softvéru

Softvérová podpora pre úrovne RAID je jedným z najlacnejších spôsobov vytvárania polí RAID. V súčasnosti má prakticky každý operačný systém zabudovanú schopnosť RAID, hoci nie pre všetky úrovne RAID. Program Windows Home Release umožňuje vytvárať iba RAID 0, zatiaľ čo RAID 1 a RAID 5 môžu byť vytvorené iba pomocou serverových verzií systému Windows. Pole RAID vytvorené pomocou systému Windows je neoddeliteľne prepojené s operačným systémom, takže jeho oddiely nie je možné použiť na organizáciu dvojitého spustenia. Operačné systémy založené na linuxoch s jadrom 2528 a neskôr podporujú RAID 0 RAID 1 RAID 4 RAID 5 RAID 6 RAID 10. Sťahovanie je podporované akoukoľvek metódou ukladania informácií. Operačný systém FreeBSD, od verzie 7.2 umožňuje usporiadať poľa RAID vstupná úroveň 015 6. Keď RAID softvérové ​​organizácie využívajú procesor počítača, čo znižuje účinnosť systému. V prípade polí RAID 0 a 1 procesora je sťahovanie zanedbateľné, ale pre RAIDParita (napríklad RAID 2 RAID 3 RAID 4 RAID 5 RAID6) boot procesora môže byť v rozsahu od 1 do 5 percent v závislosti na výkon CPU a počet pevných diskov. Okrem toho existujú určité obmedzenia na používanie softvérového poľa RAID na usporiadanie zavádzania systému. Len RAID 1 môže obsahovať zavádzací oddiel. Zavádzanie systému nie je možné v prípade softvéru RAID 5 a RAID 0.

Implementácia hardvéru

Hardvérové ​​RAID sa vytvára pomocou špeciálneho zariadenia. Tento spôsob ukladania údajov má množstvo výhod oproti implementácii hardvéru:

nepoužíva počítačový procesor;

umožňuje používateľovi vytvárať zavádzacie oddiely na ľubovoľnej úrovni RAID;

podporuje "horúcu" výmenu.

​​

Funkcie

Každé pole RAID má svoje vlastné jedinečné vlastnosti:

Tolerancia porúch, čo je schopnosť poskytovať ochranu informácií, keď jeden alebo viac pevných diskov zlyhá.

Produktivita, ktorá ukazuje zvýšenie rýchlosti čítania a zápisu celého poľa v porovnaní s jedným diskom.

Kapacita poľa zobrazuje množstvo dát, ktoré je možné zapisovať do RAID. Kapacita závisí od úrovne RAID a nie vždy zodpovedá množstvu informácií uložených na pevných diskoch, ktoré sú súčasťou poľa.

Krátky popis

Ak chcete zistiť, ktoré pole je pre vás správne, je stručný popis každej úrovne:

RAID 0 Array: Poskytuje dobrú dátovú rýchlosť, ale nízkuodolnosť voči chybám Vyžaduje najmenej dva disky.

Pole RAID 1: má vysokú spoľahlivosť pri ukladaní informácií pri nízkych rýchlostiach. Najmenší počet pevných diskov je dva.

RAID 2: Má dobrú rýchlosť a spoľahlivosť pri ukladaní informácií, ale zriedka sa používa, pretože jeho organizácia vyžaduje veľa pevných diskov.

RAID 3: Má dobrú rýchlosť prístupu a priemernú spoľahlivosť. Náklady na ukladanie informácií sú relatívne nízke.

RAID 4: Má dobrú rýchlosť, toleranciu voči chybám a nízke náklady na ukladanie dát. Nevýhodou je zložitosť hardvérového ovládača.

RAID 5: Poskytuje vysokú rýchlosť a dobrú odolnosť voči chybám. Je považovaný za najuniverzálnejší spôsob organizovania ukladania informácií.

RAID 6: Zabezpečuje vysokú toleranciu voči chybám.

RAID 7: Technické riešenie od americkej spoločnosti SCC. Pre spoľahlivú prevádzku je potrebné použiť UPS. RAID 1 a RAID 10 sú kombináciou RAID 0 a RAID 1.

RAID 1E: je pokročilý RAID 1. Je to jediné pole zrkadiel, ktoré dokáže zvládnuť nepárny počet pevných diskov.

V závislosti od toho, čo potrebujete (vysoký výkon, spoľahlivosť alebo nízke náklady), môžete si vybrať spôsob ukladania údajov, ktoré sú pre vás to pravé.