RAID(영어) 독립 디스크의 중복 어레이 - 독립 하드 드라이브의 중복 어레이)- 컨트롤러에 의해 제어되고 고속 채널로 상호 연결되고 외부 시스템에서 단일 전체로 인식되는 여러 디스크 어레이. 사용되는 어레이 유형에 따라 다양한 수준의 내결함성과 성능을 제공할 수 있습니다. 데이터 저장의 신뢰성을 높이거나 정보 읽기/쓰기 속도를 높이는 역할을 합니다. 초기에 이러한 어레이는 RAM(Random Access) 메모리의 저장 매체에 대한 백업으로 구축되었으며 당시에는 비용이 많이 들었습니다. 시간이 지남에 따라 약어는 두 번째 의미를 얻었습니다. 어레이는 이미 독립 디스크로 구성되어 단일 디스크의 파티션이 아닌 여러 디스크의 사용을 의미할 뿐만 아니라 높은 비용(현재는 비교적 적은 디스크) 바로 이 어레이를 구축하는 데 필요한 장비입니다.
RAID 어레이가 무엇인지 고려하십시오. 먼저 버클리의 과학자들이 제시한 수준과 그 조합 및 비정상적인 모드를 살펴보겠습니다. 크기가 다른 디스크를 사용하는 경우(권장하지 않음) 가장 작은 볼륨에 따라 작동합니다. 대용량 디스크의 추가 볼륨은 단순히 사용할 수 없습니다.
장애/패리티가 없는 RAID 0 스트라이프 디스크 어레이(스트라이프)
데이터를 블록으로 나누어(블록 크기는 어레이 생성 시 설정할 수 있음) 별도의 디스크에 쓰는 어레이입니다. 가장 간단한 경우에는 두 개의 디스크가 있습니다. 하나의 블록은 첫 번째 디스크에, 다른 하나는 두 번째 디스크에, 그리고 다시 첫 번째 디스크에 기록되는 식입니다. 이 모드는 데이터 블록이 기록될 때 기록되는 디스크가 인터리브되기 때문에 "스트라이핑"이라고도 합니다. 따라서 블록도 하나씩 읽습니다. 따라서 I/O 작업이 병렬로 수행되므로 성능이 향상됩니다. 이전에 단위 시간당 하나의 블록을 읽을 수 있었다면 이제 한 번에 여러 디스크에서 읽을 수 있습니다. 이 모드의 주요 이점은 정확하게 높은 데이터 전송 속도입니다.
그러나 기적은 일어나지 않으며, 일어난다면 드물게 발생합니다. 성능은 N배(N은 디스크 수)가 아니라 계속 증가하고 있습니다. 우선 디스크 접근 시간이 N배 증가하는데, 이는 이미 다른 컴퓨터 서브시스템에 비해 높다. 컨트롤러의 품질은 영향을 덜 받습니다. 최고가 아니면 속도가 단일 디스크의 속도와 약간 다를 수 있습니다. 음, RAID 컨트롤러가 시스템의 나머지 부분에 연결되는 인터페이스는 상당한 영향을 미칩니다. 이 모든 것은 선형 읽기 속도가 N 미만으로 증가할 뿐만 아니라 디스크 수에 대한 제한으로 이어질 수 있으며 그 이상에서는 증가가 전혀 없습니다. 또는 반대로 속도가 약간 감소합니다. 요청이 많은 실제 작업에서는 속도가 하드 드라이브 자체와 해당 기능에 의해 크게 제한되기 때문에 이러한 현상이 발생할 가능성은 최소화됩니다.
보시다시피 이 모드에는 중복성이 없습니다. 모든 디스크 공간이 사용됩니다. 그러나 디스크 중 하나에 장애가 발생하면 분명히 모든 정보가 손실됩니다.
RAID 1 미러링
이 RAID 모드의 핵심은 내결함성을 높이기 위해 디스크의 복사본(미러)을 만드는 것입니다. 하나의 디스크에 장애가 발생하면 작업이 중지되지 않고 하나의 디스크로 계속됩니다. 이 모드에는 짝수의 드라이브가 필요합니다. 이 방법의 아이디어는 백업에 가깝지만 모든 것이 즉석에서 발생하고 오류(때로는 매우 중요함) 후 복구가 발생하므로 시간을 할애할 필요가 없습니다.
단점 - 그러한 어레이를 생성하기 위해 두 배의 디스크가 필요하기 때문에 높은 중복성. 또 다른 단점은 성능 향상이 없다는 것입니다. 결국 첫 번째 데이터의 복사본이 두 번째 디스크에 기록되기만 하면 됩니다.
강력한 해밍 코드를 사용하는 RAID 2 어레이.
이 코드를 사용하면 이중 오류를 수정하고 감지할 수 있습니다. 오류 수정 메모리(ECC)에서 적극적으로 사용됩니다. 이 모드에서 디스크는 두 그룹으로 나뉩니다. 한 부분은 데이터 저장에 사용되며 RAID 0과 유사하게 작동하여 데이터 블록을 서로 다른 디스크에 분할합니다. 두 번째 부분은 ECC 코드를 저장하는 데 사용됩니다.
장점 중 하나는 즉석에서 오류 수정, 고속 데이터 스트리밍을 선택할 수 있습니다.
주요 단점은 높은 중복성입니다(디스크 수가 적으면 거의 두 배, n-1임). 디스크의 수가 증가할수록 ECC 코드를 저장하기 위한 특정 디스크의 수가 작아집니다(특정 중복성은 감소합니다). 두 번째 단점은 작은 파일 작업 속도가 느리다는 것입니다. 적은 수의 디스크에 대한 부피와 높은 중복성으로 인해 이 RAID 수준은 현재 사용되지 않으며 더 높은 수준으로 하락했습니다.
RAID 3. 비트 스트라이핑 및 패리티가 있는 내결함성 어레이.
이 모드는 RAID 0과 같은 다른 디스크에 블록별로 데이터를 쓰지만 패리티 저장을 위해 디스크를 하나 더 사용합니다. 따라서 중복성은 RAID 2보다 훨씬 낮고 하나의 드라이브에 불과합니다. 단일 디스크 오류가 발생하는 경우 속도는 거의 변경되지 않은 상태로 유지됩니다.
주요 단점 중 하나는 작은 파일과 많은 요청으로 작업할 때 속도가 느리다는 것입니다. 이는 모든 제어 코드가 하나의 디스크에 저장되고 I/O 작업 중에 다시 작성해야 하기 때문입니다. 이 드라이브의 속도는 전체 어레이의 속도를 제한합니다. 패리티 비트는 데이터가 기록될 때만 기록됩니다. 그리고 읽을 때 - 확인됩니다. 이 때문에 읽기/쓰기 속도에 불균형이 있습니다. 작은 파일의 단일 읽기는 다른 디스크가 병렬로 요청을 실행할 때 독립 디스크에서 병렬 액세스가 불가능하기 때문에 느린 속도도 특징입니다.
RAID 4
데이터는 블록으로 다른 디스크에 기록되고 하나의 디스크는 패리티 비트를 저장하는 데 사용됩니다. RAID 3과의 차이점은 블록이 비트와 바이트가 아니라 섹터로 나누어진다는 것입니다. 장점은 대용량 파일 작업 시 높은 전송 속도입니다. 읽기 요청이 많은 작업 속도도 빠릅니다. 단점 중 하나는 RAID 3에서 상속된 것입니다. 읽기/쓰기 작업 속도의 불균형과 데이터에 대한 병렬 액세스를 방해하는 조건의 존재입니다.
RAID 5. 스트라이핑 및 분산 패리티가 있는 디스크 어레이.
방법은 앞의 방법과 유사하지만 패리티 비트를 위한 별도의 디스크를 할당하지 않고 이 정보를 모든 디스크에 분산시킨다. 즉, N개의 디스크를 사용하면 N-1개의 디스크를 사용할 수 있습니다. 1의 볼륨은 RAID 3.4에서와 같이 패리티 비트에 할당됩니다. 그러나 그들은 별도의 디스크에 저장되지 않고 분리됩니다. 각 디스크에는 (N-1)/N의 정보가 있고 그 양의 1/N은 패리티 비트로 채워집니다. 어레이의 한 디스크에 장애가 발생해도 정상 상태로 유지됩니다(저장된 데이터는 다른 디스크의 패리티 및 데이터를 기반으로 즉시 계산됨). 즉, 오류는 사용자에게 투명하며 때로는 성능 저하가 최소화되더라도(RAID 컨트롤러의 컴퓨팅 용량에 따라 다름) 장점 중 우리는 대용량과 많은 요청 모두에서 데이터를 읽고 쓰는 속도가 빠르다는 점에 주목합니다. 단점 - RAID 4보다 복잡한 데이터 복구 및 낮은 읽기 속도.
RAID 6. 이중 분산 패리티가 있는 스트라이프 디스크 어레이.
전체 차이점은 두 개의 패리티 체계가 사용된다는 사실에 있습니다. 시스템은 두 개의 드라이브 오류를 허용합니다. 가장 큰 어려움은 이것을 구현하려면 쓰기를 수행할 때 더 많은 작업을 수행해야 한다는 것입니다. 이 때문에 쓰기 속도가 매우 느립니다.
결합된(중첩된) RAID 수준.
RAID 어레이는 OS에 투명하기 때문에 요소가 디스크가 아니라 다른 레벨의 어레이인 어레이를 생성할 때가 되었습니다. 일반적으로 더하기 기호로 작성됩니다. 첫 번째 숫자는 요소로 포함된 레벨 배열을 의미하고 두 번째 숫자는 요소를 결합한 최상위 레벨의 구성을 의미합니다.
RAID 0+1
RAID 0 어레이에서 구축된 RAID 1 어레이의 조합입니다. RAID 1 어레이와 마찬가지로 디스크 용량의 절반만 사용할 수 있습니다. 그러나 RAID 0과 마찬가지로 속도는 단일 드라이브보다 빠릅니다. 이러한 솔루션을 구현하려면 최소 4개의 디스크가 필요합니다.
RAID 1+0
RAID 10이라고도 하며 미러 스트라이프, 즉 RAID 1 어레이에서 구축된 RAID 0 어레이입니다. 이전 솔루션과 거의 동일합니다.
RAID 0+3
스트라이핑을 통해 할당된 패리티가 있는 배열입니다. 데이터가 블록으로 분할되어 RAID 0 어레이에 기록되는 3차 레벨의 어레이입니다. 가장 단순한 0+1 및 1+0을 제외하고 조합은 전문 컨트롤러가 필요하며 종종 상당히 비쌉니다. 이 유형의 신뢰도는 다음 옵션의 신뢰도보다 낮습니다.
RAID 3+0
RAID 30이라고도 하며 RAID 3 어레이의 스트라이프(RAID 0 어레이)로, 우수한 내결함성과 함께 데이터 전송 속도가 매우 높습니다. 데이터는 먼저 블록(RAID 0에서와 같이)으로 분할되고 어레이 요소로 들어갑니다. 거기에서 다시 블록으로 나뉘고 패리티가 고려되며 블록은 패리티 비트가 기록되는 하나를 제외한 모든 디스크에 기록됩니다. 이 경우 각 RAID 3 어레이의 디스크 중 하나가 실패할 수 있습니다.
RAID 5+0(50)
RAID 5 어레이를 RAID 0 어레이로 결합하여 생성되며 높은 데이터 전송 및 쿼리 처리 속도를 제공합니다. 평균 데이터 복구 속도와 우수한 내결함성을 갖추고 있습니다. RAID 0+5의 조합도 존재하지만 더 이론적으로는 이점이 너무 적습니다.
RAID 5+1(51)
분산 패리티를 사용한 미러링 및 인터리빙의 조합입니다. 또한 옵션은 RAID 15(1+5)입니다. 그것은 매우 높은 내결함성을 가지고 있습니다. 1+5 어레이는 3개의 드라이브 오류를 견딜 수 있는 반면 5+1 어레이는 8개의 드라이브 오류 중 5개를 처리할 수 있습니다.
RAID 6+0(60)
이중 분산 패리티를 사용한 인터리빙. 즉, RAID 6의 스트라이프입니다. RAID 0+5와 관련하여 이미 언급했듯이 스트라이프의 RAID 6은 널리 사용되지 않습니다(0+6). 유사한 트릭(패리티가 있는 어레이의 스트라이프)을 사용하면 어레이의 속도를 높일 수 있습니다. 또 다른 장점은 더 많은 패리티 비트를 계산하고 쓰는 데 필요한 지연을 복잡하게 만들지 않고 이 방법으로 볼륨을 쉽게 늘릴 수 있다는 것입니다.
RAID 100(10+0)
RAID 10+0이라고도 하는 RAID 100은 RAID 10의 스트라이프입니다. 기본적으로 두 배 많은 디스크를 사용하는 더 넓은 RAID 10 어레이와 동일합니다. 그러나 자체 설명이 있는 바로 그러한 "3층" 구조입니다. 대부분의 경우 RAID 10은 하드웨어, 즉 컨트롤러에 의해 만들어지며 스트라이프는 이미 프로그래밍 방식으로 수행됩니다. 이러한 트릭은 기사의 시작 부분에서 언급한 문제를 피하기 위해 사용됩니다. 컨트롤러에는 자체 확장성 제한이 있으며 두 배의 디스크를 하나의 컨트롤러에 붙이면 아래에서 성장을 전혀 볼 수 없습니다. 특정 조건. 소프트웨어 RAID 0을 사용하면 2개의 컨트롤러를 기반으로 만들 수 있으며 각 컨트롤러에는 RAID 10이 탑재되어 있으므로 컨트롤러의 "병목 현상"을 방지합니다. 또 다른 유용한 점은 단일 컨트롤러의 최대 커넥터 수 문제를 해결하는 것입니다. 커넥터 수를 두 배로 늘리면 사용 가능한 커넥터 수를 두 배로 늘릴 수 있습니다.
비표준 RAID 모드
이중 패리티
나열된 RAID 레벨에 공통적으로 추가되는 것은 이중 패리티이며, 때때로 구현되므로 "대각선 패리티"라고 합니다. 이중 패리티는 이미 RAID 6에 구현되어 있습니다. 그러나 이와 달리 패리티는 다른 데이터 블록에 대해 고려됩니다. 최근에 RAID 6 사양이 확장되어 대각 패리티가 RAID 6으로 간주될 수 있습니다. RAID 6의 경우 패리티는 연속 2비트의 모듈로 추가로 간주됩니다(즉, 첫 번째 디스크의 첫 번째 비트의 합, 두 번째 비트의 첫 번째 비트 등 .), 대각선 패리티의 이동이 있습니다. 드라이브 오류 모드에서 작동하는 것은 권장되지 않습니다(체크섬에서 손실된 비트를 계산하기 어렵기 때문에).
이중 패리티가 있는 NetApp RAID 어레이의 개발이며 RAID 6의 업데이트된 정의에 속합니다. 기존 RAID 6 구현과 다른 데이터 기록 체계를 사용합니다. 녹화는 정전 시 데이터 손실을 방지하기 위해 무정전 전원 공급 장치가 장착된 NVRAM 캐시에 먼저 수행됩니다. 컨트롤러 소프트웨어는 가능한 경우 전체 블록만 디스크에 씁니다. 이 체계는 RAID 1보다 더 많은 보호를 제공하고 일반 RAID 6보다 빠릅니다.
RAID 1.5
Highpoint에서 제안했지만 지금은 이 기능에 대한 강조 없이 RAID 1 컨트롤러에서 매우 자주 사용됩니다. 결론은 간단한 최적화로 요약됩니다. 데이터는 일반 RAID 1 어레이(실제로는 1.5)에 기록되고 데이터는 두 디스크(RAID 0에서와 같이)에서 인터리브되어 읽힙니다. nForce 2 칩셋 기반 LanParty 시리즈의 DFI 보드에 사용되는 Highpoint의 특정 구현에서 이득은 거의 눈에 띄지 않았으며 때로는 0도 있었습니다. 이것은 아마도 당시 이 제조사의 컨트롤러 전체가 저속했기 때문일 것입니다.
RAID 0과 RAID 1을 결합합니다. 최소 3개의 디스크에 생성됩니다. 데이터는 3개의 디스크에 인터리브 방식으로 쓰여지고 복사본은 1디스크 시프트로 기록됩니다. 한 블록이 세 개의 디스크에 기록되면 첫 번째 부분의 복사본은 두 번째 디스크에, 두 번째 부분은 세 번째 디스크에 기록됩니다. 짝수 개의 디스크를 사용할 때는 물론 RAID 10을 사용하는 것이 좋습니다.
일반적으로 RAID 5를 구축할 때 하나의 디스크는 여유 공간(예비)으로 남아 있으므로 장애가 발생할 경우 시스템이 즉시 어레이를 재구축(재구축)하기 시작합니다. 정상 작동 중에는 이 드라이브가 유휴 상태입니다. RAID 5E 시스템은 이 드라이브를 어레이의 구성원으로 사용합니다. 그리고 이 여유 디스크의 볼륨은 어레이 전체에 분산되며 디스크 끝에 있습니다. 최소 디스크 수는 4개입니다. 사용 가능한 공간은 n-2이고 한 디스크의 공간은 패리티에 사용(모두 공유됨)되고 다른 디스크의 공간은 비어 있습니다. 디스크에 장애가 발생하면 여유 공간을 채워 어레이가 디스크 3개로 압축됩니다(최소 개수의 예 사용). 다른 디스크의 오류에 강한 일반 RAID 5 어레이가 나타납니다. 새 디스크가 연결되면 어레이가 확장되어 모든 디스크를 다시 차지합니다. 압축 및 압축 해제 중에 디스크가 다른 디스크의 릴리스에 저항하지 않는다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 또한 현재 읽기/쓰기가 불가능합니다. 더 많은 수의 디스크에서 스트라이핑이 발생하므로 주요 이점은 더 빠른 작업입니다. 단점은 이 디스크를 한 번에 여러 어레이에 할당할 수 없다는 것입니다. 이는 단순한 RAID 5 어레이에서 가능합니다.
RAID 5EE
디스크의 여유 공간 영역이 디스크 끝에 한 조각으로 예약되지 않고 패리티 비트가 있는 대체 블록이 있다는 점만 이전 것과 다릅니다. 이 기술은 시스템 장애 후 복구 속도를 크게 높입니다. 디스크를 이동할 필요 없이 블록을 여유 공간에 직접 쓸 수 있습니다.
RAID 5E와 마찬가지로 추가 드라이브를 사용하여 성능과 로드 밸런싱을 개선합니다. 여유 공간은 다른 드라이브 간에 공유되며 드라이브 끝에 있습니다.
이 기술은 Storage Computer Corporation의 등록 상표입니다. 성능에 최적화된 RAID 3, 4 기반 어레이. 주요 이점은 읽기/쓰기 캐싱을 사용한다는 것입니다. 데이터 전송 요청은 비동기적으로 이루어집니다. 빌드는 SCSI 디스크를 사용합니다. 속도는 RAID 3.4 솔루션보다 약 1.5-6배 높습니다.
인텔 매트릭스 RAID
인텔이 ICH6R을 시작으로 사우스브릿지에 도입한 기술입니다. 결론은 별도의 디스크가 아닌 디스크 파티션에서 서로 다른 수준의 RAID 어레이를 결합하는 기능입니다. 두 개의 파티션을 두 개의 디스크에 구성할 수 있다고 가정해 보겠습니다. 그 중 두 개는 운영 체제를 RAID 0 어레이에 저장하고 다른 두 개(RAID 1 모드에서 작동)는 문서 사본을 저장합니다.
리눅스 MD RAID 10
이것은 RAID 10의 고급 버전을 생성할 수 있는 기능을 제공하는 Linux 커널 RAID 드라이버입니다. 따라서 RAID 10이 짝수 디스크로 제한된 경우 이 드라이버는 홀수에서 작동할 수 있습니다. 3개의 디스크에 대한 원리는 RAID 0에서와 같이 디스크를 하나씩 스트라이프하여 복사본을 만들고 블록을 스트라이프하는 RAID 1E와 동일합니다. 디스크 4개의 경우 일반 RAID 10과 동일합니다. 또한 디스크가 복사본을 보관할 영역을 지정할 수 있습니다. 원본이 첫 번째 디스크의 전반부에 있고 복사본이 두 번째 디스크의 후반부에 있다고 가정해 보겠습니다. 데이터의 후반부 - 반대로. 데이터는 여러 번 복제될 수 있습니다. 디스크의 다른 부분에 복사본을 저장하면 하드 디스크의 이질성으로 인해 더 높은 액세스 속도를 얻을 수 있습니다(액세스 속도는 플레이트의 데이터 위치에 따라 다르며 일반적으로 차이는 2배임).
Kaleidescape에서 미디어 장치에 사용하기 위해 개발했습니다. 이중 패리티를 사용하지만 다른 내결함성 방법을 사용하는 RAID 4와 유사합니다. 사용자는 단순히 디스크를 추가하여 어레이를 쉽게 확장할 수 있으며, 데이터가 포함되어 있으면 일반적으로 요구되는 것처럼 데이터가 제거되지 않고 단순히 추가됩니다.
Sun에서 개발했습니다. RAID 5의 가장 큰 문제점은 디스크 캐시(즉, 전기 없이는 데이터를 저장하지 않는 메모리)의 정보가 마그네틱 플래터에 저장될 시간이 없을 때 정전으로 인한 정보 손실입니다. 캐시에 있는 정보와 디스크에 있는 정보 사이의 이러한 불일치를 비일관성이라고 합니다. 어레이 조직 자체는 Sun Solaris 파일 시스템인 ZFS와 연관됩니다. 디스크 캐시 내용의 강제 쓰기를 사용하면 전체 디스크뿐만 아니라 체크섬이 일치하지 않을 때 "즉석에서" 블록도 복원할 수 있습니다. 또 다른 중요한 측면은 ZFS의 이데올로기입니다. 필요한 경우 데이터를 변경하지 않습니다. 대신 업데이트된 데이터를 기록한 다음 작업이 이미 성공적인지 확인한 후 해당 데이터에 대한 포인터를 변경합니다. 따라서 수정 중 데이터 손실을 방지할 수 있습니다. 체크섬을 생성하는 대신 작은 파일이 복제됩니다. 이것은 데이터 구조(RAID 배열)에 익숙하고 이 목적을 위해 공간을 할당할 수 있기 때문에 파일 시스템에 의해 수행됩니다. RAID 6과 마찬가지로 두 개의 체크섬을 사용하여 두 개의 드라이브 오류에서 살아남을 수 있는 RAID-Z2도 있습니다.
원칙적으로 RAID가 아니지만 종종 함께 사용되는 것. 문자 그대로 "디스크 묶음"으로 번역됨 이 기술은 시스템에 설치된 모든 디스크를 하나의 큰 논리 디스크로 결합합니다. 즉, 세 개의 디스크 대신 하나의 큰 디스크가 표시됩니다. 전체 디스크 볼륨이 사용됩니다. 가속은 신뢰성도 성능도 아닙니다.
드라이브 익스텐더
Window Home Server에 내장된 기능입니다. JBOD와 RAID 1 결합 유휴 상태일 때 시스템은 디스크 공간이 최대가 되도록 파일을 복사합니다(다른 크기의 디스크를 사용할 수 있음). RAID의 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 내결함성, 장애가 발생한 디스크를 쉽게 교체하고 백그라운드에서 복원하는 기능, 파일 위치의 투명도(디스크 위치에 관계 없음). 또한 위의 레이블을 사용하여 다른 디스크에서 병렬 액세스를 수행하여 RAID 0과 유사한 성능을 얻을 수도 있습니다.
Lime Technology LLC에서 개발했습니다. 이 구성표는 하나의 어레이에 SATA 및 PATA 드라이브를 혼합하고 크기와 속도가 다른 드라이브를 혼합할 수 있다는 점에서 기존 RAID 어레이와 다릅니다. 체크섬(패리티)에는 전용 디스크가 사용됩니다. 데이터는 디스크 간에 스트라이프되지 않습니다. 하나의 디스크에 장애가 발생하면 해당 디스크에 저장된 파일만 손실됩니다. 그러나 패리티의 도움으로 복구할 수 있습니다. UNRAID는 Linux MD(멀티디스크)에 대한 애드온으로 구현됩니다.
대부분의 RAID 어레이 유형은 배포되지 않았으며 일부는 좁은 적용 영역에서 사용됩니다. RAID 0, 1, 0+1/10, 5 및 6은 일반 사용자에서 보급형 서버에 이르기까지 가장 인기를 얻었습니다. 작업에 RAID 어레이가 필요한지 여부는 귀하에게 달려 있습니다. 이제 서로 어떻게 다른지 알 수 있습니다.
RAID 어레이. 이게 뭐야? 무엇 때문에? 그리고 만드는 방법은?
수십 년 동안 컴퓨터 산업이 발전하면서 컴퓨터용 정보 저장 매체는 심각한 발전 경로를 거쳤습니다. 천공 테이프 및 천공 카드, 자기 테이프 및 드럼, 자기, 광학 및 광자기 디스크, 반도체 드라이브 - 이것은 이미 테스트된 기술의 짧은 목록일 뿐입니다. 현재 전 세계의 실험실에서 기록 밀도와 저장 신뢰성을 여러 번 높일 수 있는 홀로그램 및 양자 저장 장치를 만들기 위한 시도가 이루어지고 있습니다.
그동안 하드 드라이브는 오랫동안 개인용 컴퓨터에 정보를 저장하는 가장 일반적인 수단이었습니다. 그렇지 않으면 하드 디스크 드라이브(하드 디스크 드라이브), 하드 드라이브, 하드 디스크라고 부를 수 있지만 이름 변경의 본질은 변경되지 않습니다. 이들은 단일 케이스에 자기 디스크 패키지가 포함된 드라이브입니다.
IBM 350이라고 하는 최초의 하드 드라이브는 1955년 1월 10일 미국 IBM의 연구소에서 조립되었습니다. 좋은 캐비닛의 크기와 1톤의 무게로 이 하드 드라이브에는 5MB의 정보가 들어 있었습니다. 현대적인 관점에서 볼 때 그러한 볼륨은 우스꽝 스럽다고 할 수도 없지만 순차 액세스가 가능한 천공 카드와 자기 테이프를 대량으로 사용하는 동안 이것은 엄청난 기술적 돌파구였습니다.
비행기에서 최초의 IBM 350 하드 드라이브 내리기
그 날 이후로 60년도 채 되지 않았지만 이제는 무게가 200그램 미만이고 길이가 10센티미터이고 정보의 양이 수 테라바이트에 달하는 하드 드라이브를 가진 사람을 놀라게 하지 않을 것입니다. 동시에 데이터를 기록, 저장 및 읽는 기술은 IBM 350에서 사용되는 것과 다르지 않습니다. 동일한 자기 플레이트와 그 위로 미끄러지는 읽기/쓰기 헤드가 있습니다.
인치 자의 배경에 대한 하드 드라이브의 진화(사진 출처 " 위키피디아 " )
불행히도 하드 드라이브 사용과 관련된 두 가지 주요 문제의 원인은 이 기술의 특성입니다. 첫 번째는 디스크에서 프로세서로 정보를 쓰고, 읽고, 전송하는 속도가 너무 느리다는 것입니다. 최신 컴퓨터에서 가장 느린 장치는 하드 드라이브이며 종종 전체 시스템의 성능을 결정합니다.
두 번째 문제는 하드 디스크에 저장된 정보의 보안이 충분하지 않다는 것입니다. 하드 드라이브가 고장 나면 하드 드라이브에 저장된 모든 데이터를 복구할 수 없게 잃을 수 있습니다. 그리고 손실이 가족 사진 앨범의 손실로 제한된다면 좋습니다(실제로 충분하지는 않지만). 중요한 재무 및 마케팅 정보의 파괴는 비즈니스 붕괴의 원인이 될 수 있습니다.
부분적으로는 하드 드라이브에 있는 모든 또는 중요한 데이터만 정기적으로 백업(백업)하여 저장된 정보를 보호하는 데 도움이 됩니다. 하지만 이 경우에도 깨지면 마지막 백업 이후에 업데이트된 데이터 부분이 손실됩니다.
다행히도 기존 하드 드라이브의 위의 단점을 극복하는 데 도움이 되는 방법이 있습니다. 이러한 방법 중 하나는 여러 하드 드라이브의 어레이인 RAID를 만드는 것입니다.
RAID 란 무엇입니까?
인터넷과 심지어 현대 컴퓨터 문헌에서도 "RAID 어레이"라는 용어를 종종 찾을 수 있습니다. 이는 실제로 동어반복적인 것입니다. 약어 RAID(독립 디스크의 중복 어레이)는 이미 "독립 디스크의 중복 어레이"를 의미하기 때문입니다.
이름은 이러한 어레이의 물리적 의미를 완전히 보여줍니다. 이는 두 개 이상의 하드 드라이브 세트입니다. 이 디스크의 공동 작업은 특수 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 컨트롤러 작동의 결과 이러한 어레이는 운영 체제에서 하나의 하드 드라이브로 인식되고 사용자는 각 하드 드라이브의 작동을 개별적으로 제어하는 뉘앙스를 생각하지 않을 수 있습니다.
RAID에는 여러 가지 기본 유형이 있으며, 각각은 단일 드라이브와 비교하여 어레이의 전체 안정성과 속도에 다른 영향을 미칩니다. 그것들은 0에서 6까지의 조건부 번호로 지정됩니다. 어레이의 아키텍처 및 작동 원리에 대한 자세한 설명과 함께 유사한 지정이 버클리 캘리포니아 대학교의 전문가에 의해 제안되었습니다. 7가지 주요 RAID 유형 외에도 다양한 조합이 가능합니다. 그것들을 더 생각해 봅시다.
이것은 가장 단순한 유형의 하드 드라이브 어레이로, 그 주요 목적은 컴퓨터의 디스크 하위 시스템의 성능을 높이는 것입니다. 이것은 기록된(읽기) 정보의 스트림을 여러 하드 드라이브에 동시에 기록(읽기)하는 여러 하위 스트림으로 나누어 달성됩니다. 그 결과, 예를 들어 2개의 디스크 어레이에 대한 정보 교환의 총 속도는 동일한 유형의 하드 드라이브 1개에 비해 30-50% 증가합니다.
RAID 0의 총 볼륨은 여기에 포함된 하드 드라이브 볼륨의 합계와 같습니다. 정보는 녹화된 파일의 길이에 관계없이 고정된 길이의 데이터 블록으로 나뉩니다.
RAID 0의 주요 장점은 하드 드라이브의 유용한 볼륨을 잃지 않고 디스크 시스템 간의 정보 교환 속도가 크게 증가한다는 것입니다. 단점은 스토리지 시스템의 전반적인 신뢰성이 저하된다는 것입니다. RAID 0 디스크 중 하나에 장애가 발생하면 어레이에 기록된 모든 정보가 복구 불가능하게 손실됩니다.
위에서 논의한 것과 유사하게 이 배열 유형은 구성하기도 가장 쉽습니다. 두 개의 하드 드라이브를 기반으로 구축되었으며, 각 드라이브는 서로의 정확한(거울) 반사입니다. 정보는 어레이의 두 디스크에 병렬로 기록됩니다. 데이터는 순차 블록(요청 병렬화)의 두 디스크에서 동시에 읽히므로 단일 하드 디스크에 비해 읽기 속도가 약간 빨라집니다.
RAID 1의 총 볼륨은 어레이에 있는 더 작은 하드 드라이브의 볼륨과 같습니다.
RAID 1의 장점: 정보 저장의 높은 신뢰성(어레이에 포함된 디스크 중 하나 이상이 손상되지 않는 한 데이터는 손상되지 않음) 및 일부 읽기 속도 증가. 단점 - 두 개의 하드 드라이브를 구입하면 하나만 사용할 수 있는 볼륨을 얻습니다. 유용한 볼륨의 절반이 손실되었음에도 불구하고 "미러" 어레이는 높은 신뢰성과 상대적으로 저렴한 비용으로 인해 상당히 인기가 있습니다. 한 쌍의 디스크는 여전히 4개 또는 8개보다 저렴합니다.
이러한 어레이를 구축할 때 정보 복구 알고리즘은 해밍 코드(전자 기계 컴퓨터 작동의 오류를 수정하기 위해 1950년에 이 알고리즘을 개발한 미국 엔지니어)를 사용하여 사용됩니다. 이 RAID 컨트롤러의 작동을 보장하기 위해 두 개의 디스크 그룹이 생성됩니다. 하나는 데이터 저장용이고 다른 하나는 오류 수정 코드 저장용입니다.
이러한 유형의 RAID는 하드 드라이브 수의 과도한 중복성으로 인해 가정용 시스템에서 널리 사용되지 않습니다. 예를 들어, 7개의 하드 드라이브 어레이에서 데이터용으로 4개만 할당됩니다. 디스크 수가 증가하면 중복성이 감소하며 이는 아래 표에 반영됩니다.
RAID 2의 주요 이점은 디스크 어레이와 중앙 프로세서 간의 데이터 교환 속도를 줄이지 않고 "즉시" 발생하는 오류를 수정할 수 있다는 것입니다.
RAID 3 및 RAID 4
이 두 가지 유형의 디스크 어레이는 구성 방식이 매우 유사합니다. 둘 다 정보를 저장하기 위해 여러 개의 하드 드라이브를 사용하며 그 중 하나는 체크섬 배치에만 사용됩니다. 3개의 하드 드라이브로 RAID 3 및 RAID 4를 생성할 수 있습니다. RAID 2와 달리 "즉시" 데이터 복구는 불가능합니다. 즉, 오류가 발생한 하드 드라이브를 한동안 교체한 후 정보가 복원됩니다.
RAID 3와 RAID 4의 차이점은 데이터 분할 수준입니다. RAID 3에서는 정보가 별도의 바이트로 분할되므로 많은 수의 작은 파일을 쓰거나 읽을 때 심각한 속도 저하가 발생합니다. RAID 4에서 데이터는 디스크의 한 섹터 크기를 초과하지 않는 별도의 블록으로 나뉩니다. 결과적으로 개인용 컴퓨터에 중요한 작은 파일의 처리 속도가 빨라집니다. 이러한 이유로 RAID 4가 더 널리 보급되었습니다.
고려 중인 어레이의 심각한 단점은 체크섬을 저장하기 위한 하드 디스크의 로드가 증가하여 리소스가 크게 감소한다는 것입니다.
이 유형의 디스크 어레이는 실제로 RAID 3/RAID 4 체계의 개발입니다. 독특한 기능은 체크섬을 저장하는 데 별도의 디스크가 사용되지 않고 어레이의 모든 하드 디스크에 고르게 분산된다는 것입니다. 배포로 인해 한 번에 여러 디스크에 병렬 쓰기가 가능하여 RAID 3 또는 RAID 4에 비해 데이터 교환 속도가 다소 향상되었습니다. 그러나 이러한 증가는 그다지 중요하지 않습니다. XOR 연산 동시에 프로세스의 간단한 병렬화가 가능하기 때문에 읽기 속도가 크게 증가합니다.
RAID 5를 구축하기 위한 최소 하드 드라이브 수는 3개입니다.
RAID 5 체계에 따라 구축된 어레이에는 매우 중요한 단점이 있습니다. 교체 후 디스크에 장애가 발생하면 정보를 완전히 복원하는 데 몇 시간이 걸립니다. 이 시간 동안 어레이의 손상되지 않은 하드 드라이브는 매우 집중적인 모드에서 작동하므로 두 번째 드라이브에 오류가 발생하고 정보가 완전히 손실될 가능성이 크게 높아집니다. 드물긴 하지만 이런 일이 발생합니다. 또한 RAID 5 조정 중에 어레이가 거의 이 프로세스에 의해 점유되고 현재 쓰기/읽기 작업이 큰 지연으로 수행됩니다. 대다수의 일반 사용자에게 이것이 중요하지 않은 경우 기업 부문에서 이러한 지연으로 인해 특정 재정적 손실이 발생할 수 있습니다.
대부분의 경우 위의 문제는 RAID 6 방식에 따라 어레이를 구축함으로써 해결됩니다. 이러한 구조에서 서로 다른 디스크에 주기적으로 균등하게 분배되는 체크섬의 스토리지에는 볼륨과 동일한 양의 메모리가 할당됩니다. 두 개의 하드 디스크 중. 하나 대신 두 개의 체크섬이 계산되어 어레이에 있는 두 개의 하드 드라이브가 동시에 실패하는 경우 데이터 무결성을 보장합니다.
RAID 6의 장점은 손상된 디스크를 교체할 때 데이터 복구 중 RAID 5보다 높은 수준의 정보 보안과 적은 성능 손실입니다.
RAID 6의 단점은 필요한 체크섬 계산량의 증가와 쓰기/읽기 정보의 증가로 인해 전체 데이터 교환률이 약 10% 감소한다는 것입니다.
결합된 RAID 유형
위에서 설명한 주요 유형 외에도 다양한 조합이 널리 사용되어 단순 RAID의 특정 단점을 보완합니다. 특히 RAID 10 및 RAID 0+1 구성표의 사용이 광범위합니다. 첫 번째 경우에는 한 쌍의 미러 어레이가 RAID 0으로 결합되고, 두 번째 경우에는 반대로 두 개의 RAID 0 어레이가 미러로 결합됩니다. 두 경우 모두 RAID 0의 향상된 성능이 RAID 1 정보의 보안에 추가됩니다.
종종 중요한 정보의 보호 수준을 높이기 위해 RAID 51 또는 RAID 61 구성 체계가 사용됩니다. 이미 고도로 보호된 어레이의 미러링은 오류 발생 시 탁월한 데이터 안전을 보장합니다. 그러나 가정에서 이러한 어레이는 과도한 중복성으로 인해 구현하기가 비현실적입니다.
디스크 어레이 구축 - 이론에서 실습까지
특수 RAID 컨트롤러는 모든 RAID의 작동을 구축하고 관리합니다. 대부분의 최신 마더보드에서 이러한 컨트롤러는 이미 칩셋 사우스브리지 수준에서 구현되어 있어 일반 PC 사용자에게 큰 도움이 됩니다. 따라서 하드 드라이브 어레이를 구축하려면 필요한 수의 하드 드라이브를 확보하고 BIOS 설정의 해당 섹션에서 원하는 RAID 유형을 결정하는 것으로 충분합니다. 그 후 시스템에는 여러 개의 하드 드라이브 대신 하나의 하드 드라이브만 표시되며 원하는 경우 섹션과 논리 드라이브로 나눌 수 있습니다. Windows XP를 계속 사용하는 경우 추가 드라이버를 설치해야 합니다.
4개의 SATA 포트가 있는 외부 RAID 컨트롤러
통합 컨트롤러는 일반적으로 RAID 0, RAID 1 및 이들의 조합을 생성할 수 있습니다. 더 복잡한 어레이를 생성하려면 여전히 별도의 컨트롤러를 구입해야 합니다.
마지막으로 한 가지 더 조언합니다. RAID를 만들려면 동일한 크기, 동일한 제조업체, 동일한 모델의 하드 드라이브를 구입하고 가급적 같은 배치에서 구입하는 것이 좋습니다. 그런 다음 동일한 논리 세트가 장착되고 이러한 하드 드라이브 어레이의 작동이 가장 안정적입니다.
4.2.3. 디스크 어레이 구성(레이드)
디스크 메모리의 성능을 높이는 또 다른 방법은 디스크 어레이를 구축하는 것이지만 이는 더 높은 성능을 달성할 뿐만 아니라 디스크 저장 장치의 더 큰 안정성을 달성하기 위한 것입니다.
RAID 기술( 독립 디스크의 중복 어레이 Redundant Array of Independent Disks)는 여러 개의 저가 하드 드라이브를 단일 디스크 어레이로 결합하여 단일 디스크에 비해 성능, 용량 및 안정성을 높이는 것으로 생각되었습니다. 이 경우 컴퓨터는 이러한 어레이를 하나의 논리 디스크로 인식해야 합니다.
단순히 여러 디스크를 (비중복) 어레이로 결합하는 경우 평균 장애 간격(MTTF)은 한 디스크의 MTEF를 디스크 수로 나눈 값과 같습니다. 이 수치는 하드웨어 오류에 중요한 응용 프로그램에 대해 너무 작습니다. 정보를 저장할 때 다양한 방식으로 구현된 이중화를 사용하여 개선할 수 있습니다.
RAID 시스템에서 안정성과 성능을 향상시키기 위해 세 가지 주요 메커니즘의 조합이 사용되며, 각각은 별도로 잘 알려져 있습니다. - "미러" 디스크 구성, 즉. 저장된 정보의 완전한 복제 - 제어 코드(패리티, 해밍 코드)의 카운팅, 실패 시 정보 복구 가능 - 메모리 블록(인터리브 참조)에 대한 액세스를 인터리브할 때와 동일한 방식으로 어레이의 다른 디스크에 정보를 배포하여 저장된 정보에 대한 작업 중에 디스크의 병렬 작업 가능성을 높입니다. RAID를 설명할 때 이 기술을 "스트라이프 디스크"라고 하며 문자 그대로 "스트라이프 디스크" 또는 단순히 "스트라이프 디스크"를 의미합니다.
쌀. 43. 디스크를 교대로 블록으로 분할 - "줄무늬".
처음에는 기능과 성능이 다른 RAID 1 - RAID 5로 지정된 5가지 유형의 디스크 어레이가 정의되었습니다. 기록되는 정보의 특정 중복성으로 인해 이러한 유형 각각은 단일 드라이브에 비해 향상된 내결함성을 제공했습니다. 또한 중복성은 없지만 향상된 성능(액세스 스트라이핑으로 인해)을 허용하는 디스크 어레이를 RAID 0이라고 하는 경우가 많습니다.
RAID 어레이의 주요 유형은 다음과 같이 간략하게 설명할 수 있습니다.
RAID 0. 일반적으로 이러한 유형의 어레이는 패리티 및 데이터 중복성이 없는 스트라이프 디스크 그룹으로 정의됩니다. 스트라이프(스트라이프 또는 블록)의 크기는 긴 레코드에 대한 순차적 액세스를 위해 다중 사용자 환경에서 크거나 단일 사용자 시스템에서 작을 수 있습니다.
RAID 0의 구성은 그림 1에 표시된 것과 같습니다. 43. 쓰기 및 읽기 작업은 각 드라이브에서 동시에 수행할 수 있습니다. RAID 0의 최소 드라이브 수는 2개입니다.
이 유형은 고성능과 가장 효율적인 디스크 공간 사용이 특징이지만 디스크 중 하나에 장애가 발생하면 전체 어레이에서 작업할 수 없습니다.
RAID 1. 이러한 유형의 디스크 어레이(그림 44, ㅏ) 미러링된 드라이브라고도 하며 저장된 데이터를 복제하지만 컴퓨터에는 단일 드라이브로 표시되는 드라이브 쌍입니다. 미러링된 디스크의 단일 쌍 내에서 스트라이핑이 수행되지는 않지만 블록 스트라이핑은 여러 개의 미러링된 디스크 쌍으로 구성된 하나의 큰 어레이를 형성하는 여러 RAID 1 어레이에 대해 구성될 수 있습니다. 이 조직 변형을 RAID 1 + 0이라고 합니다. 반대 변형도 있습니다.
모든 쓰기 작업은 미러링된 쌍의 두 디스크에 동시에 수행되므로 정보가 동일합니다. 그러나 읽을 때 쌍의 각 디스크는 독립적으로 작동할 수 있으므로 두 개의 읽기 작업을 동시에 수행할 수 있으므로 읽기 성능이 두 배로 향상됩니다. 이러한 의미에서 RAID 1은 모든 디스크 어레이 옵션 중 최고의 성능을 제공합니다.
RAID 2. 이러한 디스크 어레이에서 블록 - 데이터 섹터는 디스크 그룹에 의해 삽입되며 그 중 일부는 제어 정보 - ECC(오류 수정 코드) 코드를 저장하는 데만 사용됩니다. 그러나 모든 최신 드라이브에는 ECC 제어 기능이 내장되어 있으므로 RAID 2는 다른 유형의 RAID에 비해 거의 수행되지 않으며 현재는 거의 사용되지 않습니다.
RAID 3. RAID 2에서와 같이 이러한 유형의 디스크 어레이(그림 44, 비) 블록 섹터는 디스크 그룹에 걸쳐 인터리브되지만 그룹의 디스크 중 하나는 패리티 정보를 저장하기 위해 예약되어 있습니다. 드라이브 장애 시 나머지 디스크에 기록된 데이터에서 "배타적 OR"(XOR) 기능의 값을 계산하여 데이터 복구를 수행합니다. 기록은 일반적으로 모든 디스크를 차지하므로(스트라이프가 짧기 때문에) 전체 데이터 전송 속도가 증가합니다. 각 I/O 작업에는 각 디스크에 대한 액세스가 필요하므로 RAID 3 어레이는 한 번에 하나의 요청만 처리할 수 있습니다. 따라서 이 유형은 쓰기가 긴 단일 작업 환경에서 단일 사용자에게 최상의 성능을 제공합니다. 짧은 기록으로 작업할 때 성능 저하를 피하기 위해 드라이브 스핀들의 동기화가 필요합니다. 특성 면에서 RAID 3은 RAID 5에 가깝습니다(아래 참조).
RAID 4. 이 조직은 그림에 나와 있습니다. 35, V)는 RAID 3과 유사하지만 큰 블록(스트라이프)을 사용하여 어레이의 모든 드라이브(패리티 코드를 저장하는 드라이브 제외)에서 레코드를 읽을 수 있다는 유일한 차이점이 있습니다. 이를 통해 서로 다른 디스크에서 읽기 작업을 결합할 수 있습니다. 쓰기 작업은 항상 패리티 디스크를 업데이트하므로 병합할 수 없습니다. 일반적으로 이 아키텍처는 다른 RAID 옵션에 비해 특별한 이점이 없습니다.
RAID 5. 이 유형의 디스크 어레이는 RAID 4와 유사하지만 패리티 코드는 전용 디스크에 저장되지 않고 모든 디스크에 교대로 위치한 블록에 저장됩니다. 이 조직은 때때로 "회전 패리티"가 있는 어레이라고도 합니다(PCI 버스 슬롯에 대한 인터럽트 라인 할당 또는 x86 라인 프로세서에서 인터럽트 컨트롤러의 순환 우선 순위와 일부 유추를 볼 수 있음). 이 배포는 RAID 4에서 일반적으로 나타나는 하나의 디스크에만 패리티 코드를 저장하기 때문에 동시 쓰기 제한을 피합니다. 44, G)는 4개의 드라이브로 구성된 어레이를 보여줍니다. 3개의 데이터 블록마다 하나의 패리티 블록이 있습니다(이 블록은 음영 처리됨). 각 3개의 데이터 블록에 대한 위치가 변경되어 4개의 드라이브 모두를 주기적으로 이동합니다.
읽기 작업은 모든 디스크에 대해 병렬로 수행할 수 있습니다. 패리티 코드가 모든 드라이브에 분산되어 있으므로 두 개의 드라이브(데이터 및 패리티용)가 필요한 쓰기 작업도 일반적으로 결합될 수 있습니다.
디스크 어레이 구성을 위한 다양한 옵션을 비교하면 다음과 같습니다.
RAID 0은 가장 빠르고 효율적인 옵션이지만 내결함성을 제공하지 않습니다. 최소 2개의 드라이브가 필요합니다. 쓰기 및 읽기 작업은 각 드라이브에서 동시에 수행할 수 있습니다.
RAID 1 아키텍처는 고성능, 매우 안정적인 응용 프로그램에 가장 적합하지만 가장 비싸기도 합니다. 또한 두 개의 드라이브만 사용되는 경우 내결함성이 있는 유일한 옵션이기도 합니다. 읽기 작업은 각 드라이브에 대해 동시에 수행할 수 있으며 쓰기 작업은 미러링된 드라이브 쌍에 대해 항상 복제됩니다.
RAID 2 아키텍처는 거의 사용되지 않습니다.
RAID 3 디스크 어레이는 긴 레코드에 대한 순차적 액세스가 있는 단일 사용자 환경에서 데이터 전송 속도를 높이고 내결함성을 개선하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 작업을 결합하는 것을 허용하지 않으며 드라이브 스핀들의 회전 동기화가 필요합니다. 최소한 3개의 드라이브가 필요합니다. 2개는 데이터용이고 1개는 패리티 코드용입니다.
RAID 4 아키텍처는 동시 작업을 지원하지 않으며 RAID 5에 비해 이점이 없습니다.
RAID 5는 효율적이고 내결함성이 있으며 성능이 좋습니다. 그러나 쓰기 중이나 드라이브 장애 시 성능은 RAID 1보다 나쁩니다. 특히 패리티 코드 블록은 전체 블록을 의미하기 때문에 일부만 쓰여질 경우에는 먼저 이전 블록을 읽어야 합니다. 데이터를 기록한 다음 패리티 코드의 새 값을 계산하고 그 후에야 새 데이터(및 패리티)를 씁니다. 재구축 작업도 패리티 코드를 생성해야 하기 때문에 더 오래 걸립니다. 이 유형의 RAID에는 최소 3개의 드라이브가 필요합니다.
또한 RAID의 가장 일반적인 변형인 0, 1 및 5를 기반으로 다양한 유형의 어레이 구성 원칙을 결합하는 소위 2단계 아키텍처를 구성할 수 있습니다. 예를 들어, 동일한 유형의 여러 RAID 어레이를 하나의 데이터 어레이 그룹 또는 패리티 어레이로 결합할 수 있습니다.
이러한 2단계 구성으로 인해 RAID 1 및 RAID 5 어레이의 데이터 저장 안정성 증가 특성과 RAID 0 어레이의 디스크에 있는 스트라이핑 블록 고유의 높은 읽기 속도 간에 필요한 균형을 달성할 수 있습니다. -레벨 체계는 RAID 0 + 1 또는 10 및 0+5 또는 50이라고도 합니다.
RAID 어레이의 작동은 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어로도 제어할 수 있으며, 일부 서버 버전의 운영 체제에서 그 가능성이 제공됩니다. 이러한 구현은 성능 특성이 훨씬 더 나빠질 것이 분명합니다.
요청하다
RAID 어레이에 대한 설명( , )
설명 RAID 0
내결함성이 없는 고성능 디스크 어레이
내결함성이 없는 스트라이프 디스크 어레이
RAID 0은 모든 RAID 중에서 가장 빠르고 가장 안전하지 않습니다. 데이터는 디스크 수에 비례하여 블록으로 나누어져 처리량이 높아집니다. 이 구조의 고성능은 병렬 쓰기와 중복 복사의 부재로 보장됩니다. 어레이의 드라이브에 장애가 발생하면 모든 데이터가 손실됩니다. 이 수준을 스트라이핑이라고 합니다.
장점:
- · 입출력 요청 및 대용량 데이터의 집약적 처리를 요구하는 애플리케이션에 대한 최고의 생산성;
- 구현 용이성;
- 볼륨 단위당 비용이 저렴합니다.
결점:
- 안전하지 않은 솔루션
- · 단일 디스크 오류로 인해 어레이의 모든 데이터가 손실됩니다.
RAID 1에 대한 설명
복제 또는 미러링이 있는 디스크 어레이
듀플렉싱 및 미러링
RAID 1 - 미러링 - 두 디스크의 미러 이미지. 이 어레이 구조의 중복성은 높은 내결함성을 보장합니다. 어레이는 높은 비용과 낮은 성능이 특징입니다.
장점:
- 구현 용이성;
- 장애(복사) 시 어레이 복구 용이성;
- 요청 집약도가 높은 애플리케이션에 대해 충분히 높은 성능.
결점:
- 볼륨 단위당 높은 비용 - 100% 중복성;
- 낮은 데이터 전송 속도.
RAID 2에 대한 설명
해밍 코드를 사용한 내결함성 디스크 어레이
해밍 코드 ECC
RAID 2는 해밍 코드 ECC를 사용합니다. 코드를 사용하면 단일 오류를 수정하고 이중 오류를 감지할 수 있습니다.
장점:
- 빠른 오류 수정("즉시")
- · 대용량 데이터 전송 속도가 매우 빠릅니다.
- · 디스크 수가 증가함에 따라 오버헤드 비용이 감소합니다.
- 다소 간단한 구현.
결점:
- 적은 수의 디스크로 높은 비용;
- 낮은 쿼리 처리 속도(트랜잭션 지향 시스템에는 적합하지 않음).
RAID 3에 대한 설명
병렬 데이터 전송 및 패리티가 있는 내결함성 어레이
패리티가 있는 병렬 전송 디스크
RAID 3 - 데이터는 디스크 중 하나에 체크섬(CS)을 사용하여 바이트 수준에서 스트라이핑 원칙에 따라 저장됩니다. 어레이는 RAID 2에서와 같이 약간의 중복성 문제가 없습니다. RAID 2에 사용되는 체크섬 디스크는 충전 부족을 감지하는 데 필요합니다. 그러나 대부분의 최신 컨트롤러는 특수 신호를 사용하거나 디스크에 기록되고 임의 오류를 수정하는 데 사용되는 정보의 추가 인코딩을 사용하여 디스크 오류를 감지할 수 있습니다.
장점:
- 매우 높은 데이터 전송 속도;
- 디스크 오류는 어레이 속도에 거의 영향을 미치지 않습니다.
- 이중화 구현을 위한 낮은 오버헤드.
결점:
- 어려운 구현;
- 소량의 데이터에 대한 높은 강도의 요청에서 낮은 성능.
RAID 기술을 사용하면 여러 물리적 디스크 장치(하드 디스크 또는 해당 장치의 파티션)를 디스크 어레이로 결합할 수 있습니다. 어레이에 포함된 디스크는 중앙에서 관리되며 단일 파일 시스템을 구성하는 데 적합한 하나의 논리적 장치로 시스템에 표시됩니다.
RAID를 구현하는 두 가지 방법이 있습니다.
- 하드웨어;
- 프로그램.
하드웨어 디스크 어레이는 전용 RAID 컨트롤러 보드에서 관리하는 여러 하드 디스크 드라이브로 구성됩니다.
하드웨어 RAID의 장점:
- 더 높은 신뢰성(소프트웨어에 비해);
- 프로세서 및 시스템 버스의 최소 부하;
소프트웨어 RAID는 특수 드라이버를 사용하여 구현됩니다. 디스크 파티션은 전체 디스크와 디스크 일부를 모두 차지할 수 있는 소프트웨어 어레이로 구성되며 관리는 특수 유틸리티를 통해 수행됩니다.
소프트웨어 RAID의 이점:
- 더 높은 데이터 처리 속도;
- 디스크의 데이터 형식으로부터의 독립성(다양한 유형 및 크기의 파티션과의 호환성)
- 추가 장비 구매에 대한 비용 절감.
RAID 레벨
RAID 어레이에는 레벨이라고 하는 몇 가지 유형이 있습니다.
RAID0
이 수준의 어레이를 생성하려면 동일한 크기의 디스크가 두 개 이상 필요합니다. 녹음은 원칙에 따라 수행됩니다. 교대: 데이터는 동일한 크기의 데이터 부분으로 분할되어 어레이에 포함된 모든 디스크에 차례로 분산됩니다. 모든 디스크에 녹화를 하기 때문에 하나라도 실패하면 모두배열에 저장된 데이터 이것은 데이터 작업 속도를 높이기 위해 선택하는 비용입니다. 다른 디스크에서 쓰기 및 읽기가 병렬로 발생하므로 더 빠릅니다.
RAID1
이 수준의 배열은 원칙에 따라 구축됩니다. 미러링, 한 디스크에 기록된 모든 데이터가 다른 디스크에 복제됩니다. 이러한 어레이를 생성하려면 동일한 크기의 디스크가 두 개 이상 필요합니다. 중복성어레이의 내결함성을 제공합니다. 디스크 중 하나에 장애가 발생해도 다른 디스크의 데이터는 그대로 유지됩니다. 안정성에 대한 보상은 디스크 공간의 실제 절반입니다. 읽기 및 쓰기 속도는 기존 하드 드라이브 수준을 유지합니다.
RAID4
RAID4 어레이는 원리를 구현합니다. 동등, 스트라이핑 및 미러링 기술을 결합합니다. 세 개(또는 그 이상) 디스크 중 하나는 나머지 디스크(RAID0에서와 같이)에 순차적으로 분산된 데이터 블록의 체크섬과 함께 블록 형태로 패리티 정보를 저장하는 데 사용됩니다.
이 수준의 장점은 중복성이 적은 RAID1 수준의 내결함성입니다(어레이가 얼마나 많은 디스크로 구성되어 있더라도 그 중 하나만 제어 정보에 사용됨). 디스크 중 하나에 장애가 발생하면 손실된 데이터를 제어 블록에서 복구할 수 있으며 어레이에 예비 디스크가 있는 경우 데이터 재구성이 자동으로 시작됩니다. 그러나 명백한 단점은 디스크에 새로 쓸 때마다 패리티 정보를 계산해야 하기 때문에 쓰기 속도가 감소한다는 것입니다.
RAID5
이 수준은 패리티 정보가 있는 블록이 별도의 디스크에 있지 않고 데이터 블록과 함께 어레이의 모든 디스크에 고르게 분산된다는 점을 제외하고 RAID4와 유사합니다. 결과적으로 데이터 작업 속도가 빨라지고 내결함성이 높아집니다.
