RAID(Angličtina) redundantné pole nezávislých diskov - redundantné pole nezávislých pevných diskov)- pole niekoľkých diskov riadených radičom, prepojených vysokorýchlostnými kanálmi a vnímaných externým systémom ako jeden celok. V závislosti od typu použitého poľa môže poskytnúť rôzne stupne odolnosti voči chybám a výkonu. Slúži na zvýšenie spoľahlivosti ukladania dát a/alebo na zvýšenie rýchlosti čítania/zápisu informácií. Spočiatku sa takéto polia stavali ako záloha pamäťových médií na pamäť RAM (random access), ktorá bola v tom čase drahá. Postupom času táto skratka nadobudla druhý význam – pole už pozostávalo z nezávislých diskov, z čoho vyplývalo použitie niekoľkých diskov, nie partícií jedného disku, ako aj vysoká cena (teraz už relatívne málo diskov) vybavenie potrebné na zostavenie tohto poľa.
Zvážte, čo sú polia RAID. Najprv sa pozrime na úrovne, ktoré predstavili vedci z Berkeley, potom na ich kombinácie a nezvyčajné režimy. Stojí za zmienku, že ak sa používajú disky rôznych veľkostí (čo sa neodporúča), potom budú fungovať podľa najmenšieho objemu. Extra objem veľkých diskov jednoducho nebude k dispozícii.
Pruhované diskové pole RAID 0 bez chyby/parity (pruhovanie)
Ide o pole, kde sú dáta rozdelené do blokov (veľkosť bloku sa dá nastaviť pri vytváraní poľa) a následne zapísané na samostatné disky. V najjednoduchšom prípade ide o dva disky, jeden blok sa zapíše na prvý disk, druhý na druhý, potom opäť na prvý atď. Tento režim sa tiež nazýva „striping“, pretože keď sa zapisujú dátové bloky, disky, na ktoré sa zapisuje, sa prekladajú. Podľa toho sa bloky tiež čítajú jeden po druhom. I/O operácie sa teda vykonávajú paralelne, čo vedie k vyššiemu výkonu. Ak sme predtým mohli prečítať jeden blok za jednotku času, teraz to môžeme urobiť z niekoľkých diskov naraz. Hlavnou výhodou tohto režimu je práve vysoká rýchlosť prenosu dát.
Zázraky sa však nedejú, a ak áno, tak málokedy. Výkon stále rastie nie N-krát (N je počet diskov), ale menej. V prvom rade sa doba prístupu na disk predĺži N-krát, čo je už v porovnaní s inými počítačovými subsystémami veľa. Nemenej vplyv má kvalita ovládača. Ak nie je najlepší, rýchlosť sa môže mierne líšiť od rýchlosti jedného disku. Nemalý vplyv má rozhranie, ktorým je radič RAID pripojený k zvyšku systému. To všetko môže viesť nielen k zvýšeniu lineárnej rýchlosti čítania pod N, ale aj k obmedzeniu počtu diskov, nad ktorým už nedôjde k zvýšeniu vôbec. Alebo naopak mierne zníži rýchlosť. V reálnych úlohách s veľkým počtom požiadaviek je šanca stretnúť sa s týmto javom minimálna, pretože rýchlosť je značne limitovaná samotným pevným diskom a jeho možnosťami.
Ako vidíte, v tomto režime neexistuje žiadna redundancia ako taká. Využíva sa celý priestor na disku. Ak však jeden z diskov zlyhá, potom sa samozrejme stratia všetky informácie.
Zrkadlenie RAID 1
Podstatou tohto režimu RAID je vytvorenie kópie (zrkadla) disku za účelom zvýšenia odolnosti voči chybám. Ak jeden disk zlyhá, práca sa nezastaví, ale pokračuje, ale s jedným diskom. Tento režim vyžaduje párny počet jednotiek. Myšlienka tejto metódy je blízka zálohovaniu, ale všetko sa deje za behu, ako aj obnova po zlyhaní (čo je niekedy veľmi dôležité) a nie je potrebné tráviť čas.
Nevýhody - vysoká redundancia, keďže na vytvorenie takéhoto poľa potrebujete dvakrát toľko diskov. Ďalšou nevýhodou je, že nedochádza k zvýšeniu výkonu - koniec koncov, kópia údajov prvého sa jednoducho zapíše na druhý disk.
Pole RAID 2 využívajúce robustný Hammingov kód.
Tento kód vám umožňuje opraviť a odhaliť dvojité chyby. Aktívne sa používa v pamäti na opravu chýb (ECC). V tomto režime sú disky rozdelené do dvoch skupín – jedna časť slúži na ukladanie dát a funguje podobne ako RAID 0, pričom rozdeľuje dátové bloky na rôzne disky; druhá časť slúži na ukladanie ECC kódov.
Z plusov je možné vyzdvihnúť opravu chýb za behu, vysokorýchlostné streamovanie údajov.
Hlavnou nevýhodou je vysoká redundancia (pri malom počte diskov je takmer dvojnásobná, n-1). So zvyšujúcim sa počtom diskov sa špecifický počet diskov na ukladanie ECC kódov zmenšuje (zmenšuje sa špecifická redundancia). Druhou nevýhodou je nízka rýchlosť práce s malými súbormi. Kvôli objemnosti a vysokej redundancii pri malom počte diskov sa táto úroveň RAID v súčasnosti nepoužíva a stratila sa na vyšších úrovniach.
RAID 3. Pole odolné voči chybám s bitovým pruhovaním a paritou.
Tento režim zapisuje údaje blok po bloku na rôzne disky, ako je RAID 0, ale používa jeden ďalší disk na paritné ukladanie. Redundancia je teda oveľa nižšia ako v RAID 2 a ide len o jeden disk. V prípade zlyhania jedného disku zostáva rýchlosť prakticky nezmenená.
Z hlavných nevýhod je potrebné poznamenať nízku rýchlosť pri práci s malými súbormi a množstvom požiadaviek. Je to spôsobené tým, že všetky riadiace kódy sú uložené na jednom disku a musia byť prepísané počas I/O operácií. Rýchlosť tohto disku obmedzuje rýchlosť celého poľa. Paritné bity sa zapisujú iba vtedy, keď sa zapisujú dáta. A pri čítaní - sú kontrolované. Z tohto dôvodu existuje nerovnováha v rýchlosti čítania / zápisu. Jednorazové čítanie malých súborov sa vyznačuje aj nízkou rýchlosťou, ktorá je spôsobená nemožnosťou paralelného prístupu z nezávislých diskov, kedy rôzne disky vykonávajú požiadavky paralelne.
RAID 4
Dáta sa zapisujú po blokoch na rôzne disky, jeden disk sa používa na ukladanie paritných bitov. Rozdiel oproti RAID 3 je v tom, že bloky nie sú rozdelené podľa bitov a bajtov, ale podľa sektorov. Výhodou je vysoká prenosová rýchlosť pri práci s veľkými súbormi. Vysoká je aj rýchlosť práce s veľkým počtom požiadaviek na čítanie. Medzi nedostatky možno poznamenať zdedené z RAID 3 - nerovnováhu v rýchlosti operácií čítania / zápisu a existenciu podmienok, ktoré bránia paralelnému prístupu k údajom.
RAID 5. Diskové pole s pruhovaním a distribuovanou paritou.
Metóda je podobná predchádzajúcej, ale neprideľuje samostatný disk pre paritné bity, ale tieto informácie sú distribuované medzi všetky disky. To znamená, že ak sa použije N diskov, bude k dispozícii množstvo N-1 disku. Objem jedna bude pridelený pre paritné bity, ako v RAID 3.4. Ale nie sú uložené na samostatnom disku, ale sú oddelené. Každý disk má (N-1)/N množstvo informácií a 1/N množstva je vyplnených paritnými bitmi. Ak jeden disk v poli zlyhá, zostane zdravý (údaje na ňom uložené sa vypočítavajú na základe parity a údajov ostatných diskov za chodu). To znamená, že porucha je pre používateľa transparentná a niekedy aj s minimálnym poklesom výkonu (v závislosti od výpočtovej kapacity radiča RAID). Z výhod si všimneme vysoké rýchlosti čítania a zápisu údajov, a to ako pri veľkých objemoch, tak aj pri veľkom počte požiadaviek. Nevýhody - zložitá obnova dát a nižšia rýchlosť čítania ako v RAID 4.
RAID 6. Pruhované diskové pole s dvojitou distribuovanou paritou.
Celý rozdiel spočíva v tom, že sa používajú dve paritné schémy. Systém je odolný voči dvom poruchám pohonu. Hlavným problémom je, že na to, aby ste to mohli implementovať, musíte pri vykonávaní zápisu vykonať viac operácií. Z tohto dôvodu je rýchlosť zápisu extrémne nízka.
Kombinované (vnorené) úrovne RAID.
Keďže polia RAID sú pre OS transparentné, nastal čas na vytvorenie polí, ktorých prvkami nie sú disky, ale polia iných úrovní. Zvyčajne sa píšu so znamienkom plus. Prvé číslo znamená, aké polia úrovne sú zahrnuté ako prvky, a druhé číslo znamená, akú organizáciu má najvyššia úroveň, ktorá kombinuje prvky.
RAID 0+1
Kombinácia, ktorou je pole RAID 1 zostavené z polí RAID 0. Rovnako ako pri poli RAID 1 bude k dispozícii iba polovica diskovej kapacity. Ale rovnako ako v RAID 0 bude rýchlosť vyššia ako pri jednom disku. Na implementáciu takéhoto riešenia sú potrebné minimálne 4 disky.
RAID 1+0
Tiež známy ako RAID 10, je to pruh zrkadiel, to znamená pole RAID 0 vytvorené z polí RAID 1. Takmer rovnaké ako predchádzajúce riešenie.
RAID 0+3
Pole s pridelenou paritou nad pruhovaním. Ide o pole 3. úrovne, v ktorom sú dáta rozdelené do blokov a zapisované do polí RAID 0. Kombinácie okrem najjednoduchších 0 + 1 a 1 + 0 vyžadujú špecializované radiče, často dosť drahé. Spoľahlivosť tohto typu je nižšia ako spoľahlivosť ďalšej možnosti.
RAID 3+0
Tiež známy ako RAID 30. Ide o pásik (pole RAID 0) polí RAID 3. Má veľmi vysokú rýchlosť prenosu dát spojenú s dobrou odolnosťou voči chybám. Dáta sa najskôr rozdelia do blokov (ako v RAID 0) a dostanú sa do polí-prvkov. Tam sú opäť rozdelené do blokov, zvažuje sa ich parita, bloky sa zapisujú na všetky disky okrem jedného, na ktorý sa zapisujú paritné bity. V tomto prípade môže zlyhať jeden z diskov každého z polí RAID 3.
RAID 5+0 (50)
Vytvorené spojením polí RAID 5 do poľa RAID 0. Má vysoký prenos dát a rýchlosť spracovania dotazov. Má priemernú rýchlosť obnovy dát a dobrú odolnosť voči chybám. Existuje aj kombinácia RAID 0+5, ale skôr teoreticky, pretože poskytuje príliš málo výhod.
RAID 5+1 (51)
Kombinácia zrkadlenia a prekladania s distribuovanou paritou. Možnosťou je aj RAID 15 (1+5). Má veľmi vysokú odolnosť voči chybám. Pole 1+5 dokáže prežiť tri zlyhania disku, zatiaľ čo pole 5+1 zvládne päť z ôsmich porúch disku.
RAID 6+0 (60)
Prekladanie s dvojitou distribuovanou paritou. Inými slovami, pruh z RAID 6. Ako už bolo spomenuté v súvislosti s RAID 0+5, RAID 6 z pruhov sa veľmi nepoužíva (0+6). Podobné triky (pruhy z polí s paritou) vám umožňujú zvýšiť rýchlosť poľa. Ďalšou výhodou je, že týmto spôsobom môžete jednoducho zväčšiť objem bez toho, aby ste skomplikovali oneskorenia potrebné na výpočet a zápis ďalších paritných bitov.
RAID 100 (10+0)
RAID 100, tiež písané RAID 10+0, je pruh z RAID 10. Je to v podstate to isté ako širšie pole RAID 10, ktoré využíva dvakrát toľko diskov. Ale práve takáto „trojposchodová“ štruktúra má svoje vysvetlenie. RAID 10 sa najčastejšie vyrába hardvérovo, to znamená radičom, a ich pruh sa už robí programovo. K takémuto triku sa používa, aby sa predišlo problému, ktorý bol spomenutý na začiatku článku - radiče majú svoje vlastné obmedzenia škálovateľnosti a ak do jedného radiča vložíte dvojnásobný počet diskov, rast pod určité podmienky. Softvérový RAID 0 vám umožňuje vytvoriť ho na základe dvoch radičov, z ktorých každý má na svojej doske RAID 10. Vyhneme sa tak „úzkemu hrdlu“ na strane ovládača. Ďalším užitočným bodom je obísť problém s maximálnym počtom konektorov na jednom ovládači – zdvojnásobením ich počtu zdvojnásobíme počet dostupných konektorov.
Neštandardné režimy RAID
dvojitá parita
Bežným doplnkom k uvedeným úrovniam RAID je dvojitá parita, niekedy implementovaná, a preto sa nazýva "diagonálna parita". Dvojitá parita je už implementovaná v RAID 6. Ale na rozdiel od neho sa parita zohľadňuje nad ostatnými dátovými blokmi. Nedávno bola špecifikácia RAID 6 rozšírená tak, že diagonálnu paritu možno považovať za RAID 6. Zatiaľ čo pre RAID 6 sa parita považuje za modulo pridanie 2 bitov za sebou (to znamená súčet prvého bitu na prvom disku, prvý bit na druhý atď.), potom dôjde k posunu v diagonálnej parite. Neodporúča sa pracovať v režime zlyhania disku (kvôli ťažkostiam pri výpočte stratených bitov z kontrolných súčtov).
Ide o vývoj NetApp RAID poľa s dvojitou paritou a spadá pod aktualizovanú definíciu RAID 6. Používa inú schému záznamu dát ako klasická implementácia RAID 6. Nahrávanie prebieha najskôr do vyrovnávacej pamäte NVRAM, ktorá je vybavená neprerušiteľným napájaním, aby sa zabránilo strate údajov pri výpadku napájania. Softvér radiča, ak je to možné, zapisuje na disky iba celé bloky. Táto schéma poskytuje väčšiu ochranu ako RAID 1 a je rýchlejšia ako bežný RAID 6.
RAID 1.5
Navrhol ho Highpoint, ale teraz sa veľmi často používa v radičoch RAID 1, bez akéhokoľvek dôrazu na túto funkciu. Pointa sa scvrkáva na jednoduchú optimalizáciu – dáta sa zapisujú ako do bežného poľa RAID 1 (čo je v skutočnosti 1.5) a dáta sa čítajú prekladané z dvoch diskov (ako v RAID 0). V špecifickej implementácii od Highpoint, použitej na doskách DFI radu LanParty založených na čipsete nForce 2, bol zisk sotva badateľný a niekedy dokonca nulový. Pravdepodobne za to môže nízka rýchlosť vtedajších ovládačov tohto výrobcu ako celku.
Kombinuje RAID 0 a RAID 1. Je vytvorený minimálne na troch diskoch. Údaje sa zapisujú prekladané na tri disky a kópia sa zapisuje s posunom o 1 disk. Ak je jeden blok zapísaný na tri disky, potom sa kópia prvej časti zapíše na druhý disk, druhá časť - na tretí disk. Pri použití párneho počtu diskov je samozrejme lepšie použiť RAID 10.
Väčšinou sa pri zostavovaní RAID 5 nechá jeden disk voľný (náhradný), takže v prípade poruchy systém okamžite začne pole prestavovať (prestavať). Počas normálnej prevádzky je tento pohon vo voľnobehu. Systém RAID 5E používa tento disk ako člen poľa. A objem tohto voľného disku je distribuovaný po celom poli a nachádza sa na konci diskov. Minimálny počet diskov sú 4 kusy. Dostupný priestor je n-2, priestor na jednom disku sa využíva (zdieľa sa medzi všetkými) pre paritu, priestor na druhom je voľný. Keď disk zlyhá, pole sa skomprimuje na 3 disky (na príklade minimálneho počtu) vyplnením voľného miesta. Ukazuje sa bežné pole RAID 5, odolné voči zlyhaniu iného disku. Po pripojení nového disku sa pole rozšíri a opäť obsadí všetky disky. Stojí za zmienku, že počas kompresie a dekompresie nie je disk odolný voči uvoľneniu iného disku. Momentálne je tiež nečitateľný/zapisovateľný. Hlavnou výhodou je rýchlejšia prevádzka, keďže na väčšom počte diskov dochádza k pruhovaniu. Nevýhodou je, že tento disk nemožno priradiť k viacerým poliam naraz, čo je možné v jednoduchom poli RAID 5.
RAID 5EE
Od predchádzajúceho sa líši len tým, že oblasti voľného miesta na diskoch nie sú na konci disku vyhradené v jednom kuse, ale striedajú sa bloky s paritnými bitmi. Táto technológia výrazne urýchľuje obnovu po zlyhaní systému. Bloky je možné zapisovať priamo na voľné miesto, bez nutnosti pohybu po disku.
Podobne ako v prípade RAID 5E využíva dodatočný disk na zlepšenie výkonu a vyrovnávania záťaže. Voľný priestor je zdieľaný medzi ostatnými jednotkami a nachádza sa na konci jednotiek.
Táto technológia je registrovaná ochranná známka spoločnosti Storage Computer Corporation. Pole založené na RAID 3, 4, optimalizované pre výkon. Hlavnou výhodou je použitie vyrovnávacej pamäte na čítanie/zápis. Požiadavky na prenos údajov sa vykonávajú asynchrónne. Zostava používa disky SCSI. Rýchlosť je vyššia ako pri riešeniach RAID 3.4 približne 1,5-6 krát.
Intel Matrix RAID
Ide o technológiu, ktorú predstavil Intel v južných mostoch počnúc ICH6R. Základom je možnosť kombinovať polia RAID rôznych úrovní na diskových oddieloch, a nie na samostatných diskoch. Povedzme, že dva oddiely môžu byť usporiadané na dvoch diskoch, dva z nich budú ukladať operačný systém na pole RAID 0 a ďalšie dva - pracujúce v režime RAID 1 - ukladajú kópie dokumentov.
Linux MD RAID 10
Toto je ovládač RAID jadra Linuxu, ktorý poskytuje možnosť vytvoriť pokročilejšiu verziu RAID 10. Ak bol teda RAID 10 obmedzený na párny počet diskov, potom tento ovládač môže pracovať s nepárnym počtom. Princíp pre tri disky bude rovnaký ako v RAID 1E, kde sú disky páskované jeden po druhom, aby sa vytvorila kópia a bloky sú páskované, ako v RAID 0. Pre štyri disky to bude ekvivalentné bežnému RAID 10. V Okrem toho môžete určiť, ktorá oblasť disku bude uchovávať kópiu. Povedzme, že originál bude v prvej polovici prvého disku a jeho kópia bude v druhej polovici druhého disku. S druhou polovicou údajov - naopak. Údaje je možné viackrát duplikovať. Ukladanie kópií na rôznych častiach disku umožňuje dosiahnuť vyššiu rýchlosť prístupu v dôsledku heterogenity pevného disku (rýchlosť prístupu sa líši v závislosti od umiestnenia údajov na platni, zvyčajne je rozdiel dvojnásobný).
Vyvinutý spoločnosťou Kaleidescape na použitie v ich mediálnych zariadeniach. Podobné ako RAID 4 s dvojitou paritou, ale s použitím inej metódy odolnosti voči chybám. Používateľ môže pole jednoducho rozširovať jednoduchým pridávaním diskov a ak obsahuje dáta, dáta sa doň jednoducho pridajú, namiesto toho, aby boli odstránené, ako je to zvyčajne potrebné.
Vyvinutý spoločnosťou Sun. Najväčším problémom RAID 5 je strata informácií v dôsledku výpadku napájania, keď sa informácie z vyrovnávacej pamäte disku (čo je volatilná pamäť, čiže neukladá dáta bez elektriny) nestihli uložiť na magnetické platne. Tento nesúlad medzi informáciami vo vyrovnávacej pamäti a na disku sa nazýva inkoherencia. Samotná organizácia poľa je spojená so súborovým systémom Sun Solaris - ZFS. Využíva sa vynútené zapisovanie obsahu diskovej vyrovnávacej pamäte, je možné obnoviť nielen celý disk, ale aj blok „za chodu“, keď sa kontrolný súčet nezhodoval. Ďalším dôležitým aspektom je ideológia ZFS – v prípade potreby nemení údaje. Namiesto toho zapíše aktualizované údaje a potom, čo sa ubezpečí, že operácia už bola úspešná, zmení na ne ukazovateľ. Takto je možné predísť strate dát pri úprave. Malé súbory sa namiesto generovania kontrolných súčtov duplikujú. Robí to aj súborový systém, pretože pozná dátovú štruktúru (pole RAID) a dokáže na tento účel prideliť priestor. K dispozícii je tiež RAID-Z2, ktorý je rovnako ako RAID 6 schopný prežiť dve zlyhania disku pomocou dvoch kontrolných súčtov.
Niečo, čo v princípe nie je RAID, ale často sa s ním používa. V doslovnom preklade „len kopa diskov“ Technológia spája všetky disky nainštalované v systéme do jedného veľkého logického disku. To znamená, že namiesto troch diskov bude viditeľný jeden veľký. Používa sa celý celkový objem diskov. Zrýchlenie nie je ani spoľahlivosť, ani výkon.
Drive Extender
Funkcia zabudovaná do servera Windows Home Server. Kombinuje JBOD a RAID 1. Ak potrebujete vytvoriť kópiu, súbor okamžite nezduplikuje, ale na oblasť NTFS umiestni štítok s údajmi. Pri nečinnosti systém skopíruje súbor tak, aby bol priestor na diskoch maximálny (môžete použiť disky rôznych veľkostí). Umožňuje dosiahnuť mnohé z výhod RAID – odolnosť voči chybám a možnosť jednoducho vymeniť chybný disk a obnoviť ho na pozadí, transparentnosť umiestnenia súboru (bez ohľadu na to, na akom disku sa nachádza). Je tiež možné vykonávať paralelný prístup z rôznych diskov pomocou vyššie uvedených označení, čím získate výkon podobný RAID 0.
Vyvinuté spoločnosťou Lime technology LLC. Táto schéma sa líši od konvenčných polí RAID v tom, že vám umožňuje kombinovať disky SATA a PATA v jednom poli a disky rôznych veľkostí a rýchlostí. Na kontrolný súčet (paritu) sa používa vyhradený disk. Údaje nie sú na diskoch pruhované. Ak jeden disk zlyhá, stratia sa iba súbory, ktoré sú na ňom uložené. S pomocou parity ich však možno obnoviť. UNRAID je implementovaný ako doplnok k Linux MD (multidisk).
Väčšina typov polí RAID nedostala distribúciu, niektoré sa používajú v úzkych oblastiach použitia. Najpopulárnejšími od bežných používateľov až po servery základnej úrovne sa stali RAID 0, 1, 0+1/10, 5 a 6. Je len na vás, či potrebujete pole raid pre svoje úlohy. Teraz viete, ako sa navzájom líšia.
RAID pole. Čo je toto? Za čo? A ako vytvoriť?
Počas dlhých desaťročí vývoja počítačového priemyslu prešli médiá na ukladanie informácií pre počítače vážnou evolučnou cestou vývoja. Dierne pásky a dierne štítky, magnetické pásky a bubny, magnetické, optické a magnetooptické disky, polovodičové mechaniky - to je len krátky zoznam už odskúšaných technológií. V súčasnosti prebiehajú v laboratóriách sveta pokusy o vytvorenie holografických a kvantových úložných zariadení, ktoré umožnia mnohonásobne zvýšiť hustotu záznamu a spoľahlivosť jeho uloženia.
Medzitým sú pevné disky už dlho najbežnejším prostriedkom na ukladanie informácií v osobnom počítači. Inak ich možno nazvať ako pevné disky (pevné disky), pevné disky, pevné disky, no podstata zmeny názvu sa nemení – ide o mechaniky s balíkom magnetických diskov v jedinom obale.
Prvý pevný disk s názvom IBM 350 bol zostavený 10. januára 1955 v laboratóriu americkej spoločnosti IBM. S veľkosťou dobrej skrinky a hmotnosťou tony obsahoval tento pevný disk päť megabajtov informácií. Z moderného hľadiska nemožno takýto objem nazvať ani smiešnym, no pri masovom používaní diernych štítkov a magnetických pások so sekvenčným prístupom to bol kolosálny technologický prelom.
Vyloženie prvého pevného disku IBM 350 z lietadla
Od toho dňa ubehlo necelých šesť desaťročí, no teraz už nikoho neprekvapíte pevným diskom s hmotnosťou necelých dvesto gramov, dĺžkou desať centimetrov a objemom informácií pár terabajtov. Technológia záznamu, ukladania a čítania dát sa zároveň nelíši od technológie používanej v IBM 350 – rovnaké magnetické platne a nad nimi sa posúvajú čítacie/zapisovacie hlavy.
Vývoj pevných diskov na pozadí palcového pravítka (foto z " Wikipedia " )
Bohužiaľ, práve zvláštnosti tejto technológie sú príčinou dvoch hlavných problémov, ktoré sú spojené s používaním pevných diskov. Prvým z nich je príliš nízka rýchlosť zápisu, čítania a prenosu informácií z disku do procesora. V modernom počítači je to pevný disk, ktorý je najpomalším zariadením a často určuje výkon celého systému ako celku.
Druhým problémom je nedostatočné zabezpečenie informácií uložených na pevnom disku. Ak sa pevný disk pokazí, môžete nenávratne stratiť všetky údaje, ktoré na ňom boli uložené. A je dobré, ak sú straty obmedzené na stratu rodinného fotoalbumu (hoci to v skutočnosti nestačí). Zničenie dôležitých finančných a marketingových informácií môže byť príčinou krachu podniku.
Čiastočne pomáha chrániť uložené informácie pravidelným zálohovaním (zálohovaním) všetkých alebo len dôležitých dát na pevnom disku. Ale aj v tomto prípade, ak sa pokazí, stratí sa časť údajov, ktoré boli aktualizované od poslednej zálohy.
Našťastie existujú metódy, ktoré pomáhajú prekonať vyššie uvedené nevýhody tradičných pevných diskov. Jednou z týchto metód je vytvorenie RAID - polí niekoľkých pevných diskov.
Čo je RAID
Na internete a dokonca aj v modernej počítačovej literatúre sa často môžete stretnúť s pojmom „RAID pole“, čo je vlastne tautológia, keďže skratka RAID (redundant array of independent disks) už znamená „redundantné pole nezávislých diskov“.
Názov plne prezrádza fyzikálny význam takýchto polí – ide o súbor dvoch alebo viacerých pevných diskov. Spoločná práca týchto diskov je riadená špeciálnym ovládačom. V dôsledku činnosti ovládača sú takéto polia operačným systémom vnímané ako jeden pevný disk a používateľ nemusí premýšľať o nuansách ovládania činnosti každého pevného disku samostatne.
Existuje niekoľko základných typov RAID, z ktorých každý má iný vplyv na celkovú spoľahlivosť a rýchlosť poľa v porovnaní s jednotlivými diskami. Označujú sa podmieneným číslom od 0 do 6. Podobné označenie s podrobným popisom architektúry a princípu fungovania polí navrhli špecialisti z Kalifornskej univerzity v Berkeley. Okrem hlavných siedmich typov RAID sú možné aj ich rôzne kombinácie. Zvážme ich ďalej.
Ide o najjednoduchší typ poľa pevných diskov, ktorého hlavným účelom je zvýšiť výkon diskového podsystému počítača. To sa dosiahne rozdelením tokov zapísaných (čítaných) informácií do niekoľkých podprúdov, ktoré sa súčasne zapisujú (čítajú) na niekoľko pevných diskov. V dôsledku toho sa celková rýchlosť výmeny informácií napríklad pri dvojdiskových poliach zvyšuje o 30 – 50 % v porovnaní s jedným pevným diskom rovnakého typu.
Celkový objem RAID 0 sa rovná súčtu objemov pevných diskov, ktoré sú v ňom zahrnuté. Informácie sú rozdelené do dátových blokov pevnej dĺžky bez ohľadu na dĺžku zaznamenaných súborov.
Hlavnou výhodou RAID 0 je výrazné zvýšenie rýchlosti výmeny informácií medzi diskovým systémom bez straty užitočného objemu pevných diskov. Nevýhodou je zníženie celkovej spoľahlivosti úložného systému. Ak niektorý z diskov RAID 0 zlyhá, všetky informácie zaznamenané v poli sa nenávratne stratia.
Podobne ako ten, o ktorom sme hovorili vyššie, tento typ poľa je tiež najjednoduchší na organizáciu. Je postavený na základe dvoch pevných diskov, z ktorých každý je presným (zrkadlovým) odrazom toho druhého. Informácie sa zapisujú na oba disky v poli paralelne. Dáta sa čítajú súčasne z oboch diskov v sekvenčných blokoch (paralelizácia požiadaviek), vďaka čomu je dosiahnuté mierne zvýšenie rýchlosti čítania v porovnaní s jedným pevným diskom.
Celkový objem RAID 1 sa rovná objemu menšieho pevného disku v poli.
Výhody RAID 1: vysoká spoľahlivosť ukladania informácií (údaje sú neporušené, pokiaľ je neporušený aspoň jeden z diskov v poli) a určité zvýšenie rýchlosti čítania. Nevýhoda – kúpou dvoch pevných diskov získate využiteľný objem iba jedného. Napriek strate polovice užitočného objemu sú „zrkadlové“ polia pomerne obľúbené vďaka vysokej spoľahlivosti a relatívne nízkej cene – pár diskov je stále lacnejší ako štyri alebo osem.
Pri budovaní týchto polí sa používa algoritmus obnovy informácií pomocou Hammingových kódov (americký inžinier, ktorý tento algoritmus vyvinul v roku 1950 na opravu chýb v prevádzke elektromechanických počítačov). Pre zabezpečenie chodu tohto RAID radiča sú vytvorené dve skupiny diskov – jedna na ukladanie dát, druhá skupina na ukladanie kódov na opravu chýb.
Tento typ RAID nie je v domácich systémoch príliš využívaný z dôvodu nadmernej redundancie počtu pevných diskov – napríklad v poli siedmich pevných diskov budú pre dáta vyčlenené iba štyri. S nárastom počtu diskov sa redundancia znižuje, čo sa odráža v tabuľke nižšie.
Hlavnou výhodou RAID 2 je možnosť opravy vznikajúcich chýb „za chodu“ bez zníženia rýchlosti výmeny dát medzi diskovým poľom a centrálnym procesorom.
RAID 3 a RAID 4
Tieto dva typy diskových polí sú si svojou konštrukčnou schémou veľmi podobné. Obidva používajú na ukladanie informácií niekoľko pevných diskov, z ktorých jeden sa používa výlučne na umiestnenie kontrolných súčtov. Na vytvorenie RAID 3 a RAID 4 stačia tri pevné disky. Na rozdiel od RAID 2 je obnova dát „za chodu“ nemožná – informácie sa obnovia po výmene chybného pevného disku na nejaký čas.
Rozdiel medzi RAID 3 a RAID 4 je v úrovni rozdelenia dát. V RAID 3 sú informácie rozdelené do samostatných bajtov, čo vedie k vážnemu spomaleniu pri zápise / čítaní veľkého počtu malých súborov. V RAID 4 sú dáta rozdelené do samostatných blokov, ktorých veľkosť nepresahuje veľkosť jedného sektora na disku. V dôsledku toho sa zvyšuje rýchlosť spracovania malých súborov, čo je pre osobné počítače rozhodujúce. Z tohto dôvodu sa RAID 4 rozšíril.
Významnou nevýhodou uvažovaných polí je zvýšené zaťaženie pevného disku určeného na ukladanie kontrolných súčtov, čo výrazne znižuje jeho zdroje.
Diskové polia tohto typu sú vlastne vývojom schémy RAID 3/RAID 4. Charakteristickým znakom je, že na ukladanie kontrolných súčtov sa nepoužíva samostatný disk – sú rovnomerne rozložené na všetky pevné disky poľa. Výsledkom distribúcie bola možnosť paralelného zápisu na viacero diskov naraz, čo o niečo zvyšuje rýchlosť výmeny dát v porovnaní s RAID 3 alebo RAID 4. Tento nárast však nie je taký výrazný, keďže sa vynakladajú ďalšie systémové prostriedky na výpočet kontrolných súčtov pomocou operácia XOR. Zároveň sa výrazne zvyšuje rýchlosť čítania, pretože je možná jednoduchá paralelizácia procesu.
Minimálny počet pevných diskov na zostavenie RAID 5 sú tri.
Polia postavené podľa schémy RAID 5 majú veľmi významnú nevýhodu. Ak niektorý disk po výmene zlyhá, úplné obnovenie informácií trvá niekoľko hodín. Počas tejto doby nepoškodené pevné disky poľa pracujú v ultraintenzívnom režime, čo výrazne zvyšuje pravdepodobnosť zlyhania druhého disku a úplnej straty informácií. Aj keď je to zriedkavé, stáva sa to. Navyše, počas zosúlaďovania RAID 5 je pole takmer úplne obsadené týmto procesom a aktuálne operácie zápisu/čítania sa vykonávajú s veľkým oneskorením. Ak to pre väčšinu bežných používateľov nie je kritické, potom v podnikovom sektore môžu takéto oneskorenia viesť k určitým finančným stratám.
Do značnej miery je vyššie uvedený problém riešený budovaním polí podľa schémy RAID 6. V týchto štruktúrach je úložisku kontrolných súčtov, ktoré sú tiež cyklicky a rovnomerne rozdelené na rôzne disky, pridelené množstvo pamäte rovnajúce sa objemu dvoch pevných diskov. Namiesto jedného sa počítajú dva kontrolné súčty, čo zaručuje integritu dát v prípade súčasného zlyhania dvoch pevných diskov v poli naraz.
Výhodami RAID 6 je vysoký stupeň informačnej bezpečnosti a menšia strata výkonu ako pri RAID 5 pri obnove dát pri výmene poškodeného disku.
Nevýhodou RAID 6 je zníženie celkovej rýchlosti výmeny dát o cca 10% z dôvodu zvýšenia objemu nutných výpočtov kontrolných súčtov, ako aj z dôvodu zvýšenia množstva zapisovaných/čítaných informácií.
Kombinované typy RAID
Okrem vyššie uvedených hlavných typov sú široko používané rôzne ich kombinácie, ktoré kompenzujú určité nedostatky jednoduchého RAID. Rozšírené je najmä používanie schém RAID 10 a RAID 0+1. V prvom prípade sa spojí dvojica zrkadlových polí do RAID 0, v druhom naopak dve polia RAID 0 do zrkadla. V oboch prípadoch sa k bezpečnosti informácií RAID 1 pridáva zvýšený výkon RAID 0.
Často sa na zvýšenie úrovne ochrany dôležitých informácií používajú konštrukčné schémy RAID 51 alebo RAID 61 - zrkadlenie už vysoko chránených polí zaisťuje výnimočnú bezpečnosť dát v prípade akýchkoľvek porúch. V domácnosti je však implementácia takýchto polí nepraktická z dôvodu nadmernej redundancie.
Budovanie poľa diskov - od teórie po prax
Špecializovaný radič RAID je zodpovedný za vytvorenie a riadenie prevádzky akéhokoľvek RAID. Na veľkú úľavu bežného používateľa PC sú vo väčšine moderných základných dosiek tieto ovládače už implementované na úrovni južného mostíka čipsetu. Na zostavenie poľa pevných diskov sa teda stačí postarať o získanie požadovaného počtu z nich a určenie požadovaného typu RAID v príslušnej časti nastavenia systému BIOS. Potom v systéme namiesto niekoľkých pevných diskov uvidíte iba jeden, ktorý je možné v prípade potreby rozdeliť na sekcie a logické jednotky. Upozorňujeme, že ak stále používate systém Windows XP, budete musieť nainštalovať ďalší ovládač.
Externý radič RAID so štyrmi portami SATA
Všimnite si, že integrované radiče sú zvyčajne schopné vytvárať RAID 0, RAID 1 a ich kombinácie. Ak chcete vytvoriť zložitejšie polia, musíte si zakúpiť samostatný ovládač.
A na záver ešte jedna rada – pre vytvorenie RAID si kúpte pevné disky rovnakej veľkosti, rovnakého výrobcu, rovnakého modelu a najlepšie z rovnakej šarže. Potom budú vybavené rovnakými logickými súbormi a prevádzka poľa týchto pevných diskov bude najstabilnejšia.
4.2.3. Organizácia diskových polí (raid)
Ďalším spôsobom, ako zvýšiť výkon diskovej pamäte, bolo budovanie diskových polí, aj keď to nie je zamerané len (a nie až tak) na dosiahnutie vyššieho výkonu, ale aj väčšej spoľahlivosti diskových úložných zariadení.
Technológia RAID ( Redundantné pole nezávislých diskov Redundantné pole nezávislých diskov) bolo koncipované ako spojenie niekoľkých lacných pevných diskov do jedného diskového poľa s cieľom zvýšiť výkon, kapacitu a spoľahlivosť v porovnaní s jedným diskom. V tomto prípade by mal počítač vidieť takéto pole ako jeden logický disk.
Ak jednoducho skombinujete niekoľko diskov do (neredundantného) poľa, potom sa stredný čas medzi poruchami (MTTF) bude rovnať MTEF jedného disku vydelenému počtom diskov. Toto číslo je príliš malé pre aplikácie, ktoré sú kritické pre zlyhanie hardvéru. Dá sa zlepšiť použitím redundancie implementovanej rôznymi spôsobmi pri ukladaní informácií.
V systémoch RAID sa na zlepšenie spoľahlivosti a výkonu používajú kombinácie troch hlavných mechanizmov, z ktorých každý je dobre známy samostatne: - organizácia „zrkadlových“ diskov, t.j. úplná duplikácia uložených informácií; - počítanie riadiacich kódov (parita, Hammingove kódy), ktoré umožňujú obnoviť informácie v prípade zlyhania; - distribúcia informácií medzi rôzne disky poľa rovnakým spôsobom, ako sa to robí pri prekladaní prístupov k pamäťovým blokom (pozri prekladanie), čím sa zvyšuje možnosť paralelnej prevádzky diskov pri operáciách s uloženými informáciami. Pri popise RAID sa táto technika nazýva „stripped disky“, čo doslova znamená „pruhované disky“ alebo jednoducho „pruhované disky“.
Ryža. 43. Rozdelenie diskov na striedavé bloky – „pruhy“.
Spočiatku bolo definovaných päť typov diskových polí označených ako RAID 1 – RAID 5, líšiacich sa vlastnosťami a výkonom. Každý z týchto typov vďaka určitej redundancii zapisovaných informácií poskytoval zvýšenú odolnosť voči chybám v porovnaní s jedným diskom. Okrem toho pole diskov, ktoré nemá redundanciu, ale umožňuje zvýšený výkon (v dôsledku oddeľovania prístupov), sa často označuje ako RAID 0.
Hlavné typy polí RAID možno stručne opísať nasledovne.
RAID 0. Typicky je tento typ poľa definovaný ako skupina pruhovaných diskov bez parity a redundancie údajov. Veľkosti pruhov (pruhy alebo bloky) môžu byť veľké v prostredí s viacerými používateľmi alebo malé v systéme pre jedného používateľa pre sekvenčný prístup k dlhým záznamom.
Organizácia RAID 0 práve zodpovedá usporiadaniu znázornenému na obr. 43. Operácie zápisu a čítania možno vykonávať súčasne na každej jednotke. Minimálny počet jednotiek pre RAID 0 sú dva.
Tento typ sa vyznačuje vysokým výkonom a najefektívnejším využitím miesta na disku, porucha jedného z diskov však znemožňuje prácu s celým poľom.
RAID 1. Tento typ diskového poľa (obr. 44, a) je tiež známy ako zrkadlový disk a je to jednoducho dvojica diskov, ktoré duplikujú uložené údaje, ale v počítači sa javia ako jeden disk. A hoci sa stripovanie nevykonáva v rámci jedného páru zrkadlených diskov, blokové stripovanie je možné zorganizovať pre niekoľko polí RAID 1, ktoré spolu tvoria jedno veľké pole niekoľkých zrkadlených párov diskov. Tento variant organizácie sa nazýva RAID 1 + 0. Existuje aj reverzný variant.
Všetky operácie zápisu sa vykonávajú súčasne na oba disky zrkadlového páru, takže informácie na nich sú identické. Ale pri čítaní môže každý z diskov v páre pracovať nezávisle, čo umožňuje vykonávať dve operácie čítania súčasne, čím sa výkon čítania zdvojnásobí. V tomto zmysle poskytuje RAID 1 najlepší výkon zo všetkých možností diskových polí.
RAID 2. V týchto diskových poliach sú bloky - dátové sektory preložené skupinou diskov, z ktorých niektoré slúžia len na ukladanie riadiacich informácií - ECC (error repairing codes) kódov. Ale keďže všetky moderné disky majú vstavané riadenie ECC, RAID 2 má v porovnaní s inými typmi RAID len málo a v súčasnosti sa používa len zriedka.
RAID 3. Rovnako ako v RAID 2, aj v tomto type diskového poľa (obr. 44, b) blokové sektory sú preložené cez skupinu diskov, ale jeden z diskov skupiny je vyhradený na ukladanie paritných informácií. V prípade poruchy disku sa obnova dát vykoná na základe výpočtu hodnôt funkcie "exkluzívne OR" (XOR) z údajov zaznamenaných na zvyšných diskoch. Nahrávky zvyčajne zaberajú všetky disky (pretože pruhy sú krátke), čo zvyšuje celkovú rýchlosť prenosu dát. Keďže každá I/O operácia vyžaduje prístup ku každému disku, pole RAID 3 môže súčasne obsluhovať iba jednu požiadavku. Preto tento typ poskytuje najlepší výkon pre jedného používateľa v prostredí s jednou úlohou s dlhými zápismi. Pri práci s krátkymi nahrávkami je potrebná synchronizácia hnacích vretien, aby nedošlo k zníženiu výkonu. Z hľadiska svojich charakteristík sa RAID 3 približuje RAID 5 (pozri nižšie).
RAID 4. Táto organizácia, znázornená na obr. 35, v) je podobný RAID 3, len s tým rozdielom, že používa veľké bloky (pruhy), takže záznamy možno čítať z ľubovoľnej jednotky v poli (okrem jednotky, na ktorej sú uložené paritné kódy). To vám umožní kombinovať operácie čítania na rôznych diskoch. Operácie zápisu vždy aktualizujú paritný disk, takže ich nemožno zlúčiť. Vo všeobecnosti táto architektúra nemá žiadne zvláštne výhody oproti iným možnostiam RAID.
RAID 5. Tento typ diskového poľa je podobný ako RAID 4, no paritné kódy nie sú uložené na vyhradenom disku, ale v blokoch umiestnených striedavo na všetkých diskoch. Táto organizácia sa dokonca niekedy nazýva pole s „rotujúcou paritou“ (možno si všimnúť určitú analógiu s prideľovaním liniek prerušenia pre sloty zbernice PCI alebo s cyklickou prioritou radiča prerušení v procesoroch x86). Táto distribúcia zabraňuje obmedzeniu simultánnych zápisov v dôsledku uloženia paritných kódov iba na jeden disk, čo je typické pre RAID 4. Na obr. 44, G) ukazuje pole pozostávajúce zo štyroch jednotiek, pričom na každé tri dátové bloky pripadá jeden paritný blok (tieto bloky sú vytieňované), umiestnenie ktorého sa pre každú trojicu dátových blokov mení, pričom sa cyklicky pohybuje cez všetky štyri jednotky.
Operácie čítania je možné vykonávať paralelne pre všetky disky. Operácie zápisu, ktoré vyžadujú dve jednotky (pre údaje a pre paritu), sa zvyčajne môžu tiež kombinovať, pretože kódy parity sú distribuované na všetkých jednotkách.
Porovnanie rôznych možností usporiadania diskových polí ukazuje nasledovné.
RAID 0 je najrýchlejšia a najefektívnejšia možnosť, ale neposkytuje odolnosť voči chybám. Vyžaduje minimálne 2 disky. Operácie zápisu a čítania možno vykonávať súčasne na každej jednotke.
Architektúra RAID 1 je najvhodnejšia pre vysokovýkonné, vysoko spoľahlivé aplikácie, ale aj najdrahšie. Je to tiež jediná možnosť, ktorá je odolná voči chybám, ak sa používajú iba dva disky. Operácie čítania je možné vykonávať súčasne pre každú jednotku, operácie zápisu sú vždy duplikované pre zrkadlený pár jednotiek.
Architektúra RAID 2 sa používa zriedka.
Diskové pole RAID 3 možno použiť na zrýchlenie prenosu dát a zlepšenie odolnosti voči chybám v prostredí pre jedného používateľa so sekvenčným prístupom k dlhým záznamom. Nedovoľuje však kombinovať operácie a vyžaduje synchronizáciu otáčania hnacích vretien. Potrebuje aspoň tri jednotky: 2 pre dáta a jednu pre paritné kódy.
Architektúra RAID 4 nepodporuje súbežné operácie a nemá žiadne výhody oproti RAID 5.
RAID 5 je efektívny, odolný voči chybám a funguje dobre. Ale výkon počas zápisu a v prípade zlyhania disku je horší ako RAID 1. Najmä, keďže blok paritných kódov odkazuje na celý zapisovaný blok, potom ak je zapísaná iba jeho časť, musíte najprv prečítať predchádzajúci blok zapísané dáta, potom vypočítajte nové hodnoty paritných kódov a až potom zapíšte nové dáta (a paritu). Operácie prestavby tiež trvajú dlhšie kvôli potrebe generovania paritných kódov. Tento typ RAID vyžaduje aspoň tri disky.
Navyše na základe najbežnejších variantov RAID: 0, 1 a 5 možno vytvárať takzvané dvojúrovňové architektúry, ktoré kombinujú princípy organizácie rôznych typov polí. Napríklad viaceré polia RAID rovnakého typu možno spojiť do jednej skupiny údajových polí alebo paritného poľa.
Vďaka tejto dvojúrovňovej organizácii je možné dosiahnuť požadovanú rovnováhu medzi zvýšením spoľahlivosti ukladania dát charakteristickou pre polia RAID 1 a RAID 5 a vysokou rýchlosťou čítania, ktorá je vlastná stripingovým blokom na diskoch v poli RAID 0. Takéto dve Schémy na úrovni sa niekedy nazývajú RAID 0 + 1 alebo 10 a 0+5 alebo 50.
Prevádzka polí RAID môže byť riadená nielen hardvérom, ale aj softvérom, ktorého možnosť poskytujú niektoré serverové verzie operačných systémov. Aj keď je jasné, že takáto implementácia bude mať výrazne horšie výkonové charakteristiky.
Podanie žiadosti
Popis polí RAID ( , )
Popis RAID 0
Vysokovýkonné diskové pole bez odolnosti voči chybám
Pruhované diskové pole bez odolnosti voči chybám
RAID 0 je najrýchlejší a najmenej bezpečný zo všetkých RAID. Dáta sú rozdelené do blokov v pomere k počtu diskov, výsledkom čoho je vyššia priepustnosť. Vysoký výkon tejto štruktúry je zabezpečený paralelným zápisom a absenciou nadbytočného kopírovania. Zlyhanie ktoréhokoľvek disku v poli má za následok stratu všetkých údajov. Táto úroveň sa nazýva pruhovanie.
výhody:
- · najvyššia produktivita pre aplikácie vyžadujúce intenzívne spracovanie vstupno/výstupných požiadaviek a dát veľkého objemu;
- jednoduchosť implementácie;
- nízke náklady na jednotku objemu.
nedostatky:
- riešenie, ktoré nie je bezpečné pri poruche;
- · Porucha jedného disku má za následok stratu všetkých údajov v poli.
Popis RAID 1
Diskové pole s duplikáciou alebo zrkadlením
Obojstranná tlač a zrkadlenie
RAID 1 - zrkadlenie - zrkadlový obraz dvoch diskov. Redundancia štruktúry tohto poľa zabezpečuje jeho vysokú odolnosť voči chybám. Pole sa vyznačuje vysokou cenou a nízkym výkonom.
výhody:
- jednoduchosť implementácie;
- jednoduchosť obnovy poľa v prípade zlyhania (kopírovanie);
- dostatočne vysoký výkon pre aplikácie s vysokou intenzitou požiadaviek.
nedostatky:
- vysoké náklady na jednotku objemu - 100% redundancia;
- nízka rýchlosť prenosu dát.
Popis RAID 2
Diskové pole odolné voči chybám pomocou Hammingovho kódu
Hammingov kód ECC
RAID 2 používa Hamming Code ECC. Kódy vám umožňujú opraviť jednoduché a odhaliť dvojité chyby.
výhody:
- rýchla oprava chýb ("za behu");
- · veľmi vysoká rýchlosť prenosu veľkých objemov dát;
- · s nárastom počtu diskov sa režijné náklady znižujú;
- pomerne jednoduchá implementácia.
nedostatky:
- vysoké náklady s malým počtom diskov;
- nízka rýchlosť spracovania dotazov (nevhodné pre transakčne orientované systémy).
Popis RAID 3
Pole odolné voči chybám s paralelným prenosom dát a paritou
Paralelné prenosové disky s paritou
RAID 3 - dáta sú ukladané na princípe stripingu na úrovni bajtov s kontrolným súčtom (CS) na jednom z diskov. Pole nemá problém určitej redundancie ako v RAID 2. Disky s kontrolným súčtom používané v RAID 2 sú potrebné na zistenie nesprávneho nabíjania. Väčšina moderných radičov však dokáže rozpoznať zlyhanie disku pomocou špeciálnych signálov alebo dodatočného kódovania informácií zapísaných na disk a použitých na opravu náhodných porúch.
výhody:
- veľmi vysoká rýchlosť prenosu dát;
- Porucha disku má malý vplyv na rýchlosť poľa;
- nízka réžia na realizáciu redundancie.
nedostatky:
- náročná implementácia;
- nízky výkon pri vysokej intenzite požiadaviek na dáta malého objemu.
Technológia RAID umožňuje spojiť niekoľko fyzických diskových zariadení (pevné disky alebo partície na nich) do diskového poľa. Disky zahrnuté v poli sú spravované centrálne a sú prezentované v systéme ako jedno logické zariadenie, vhodné na organizáciu jedného súborového systému na ňom.
Existujú dva spôsoby implementácie RAID:
- hardvér;
- program.
Hardvérové diskové pole pozostáva z niekoľkých pevných diskov spravovaných vyhradenou doskou radiča RAID.
Výhody hardvérového RAID:
- vyššia spoľahlivosť (v porovnaní so softvérom);
- minimálne zaťaženie procesora a systémovej zbernice;
Softvérový RAID je implementovaný pomocou špeciálneho ovládača. Diskové oddiely sú organizované do softvérového poľa, ktoré môže zaberať celý disk aj jeho časť a správa sa vykonáva pomocou špeciálnych nástrojov.
Výhody softvérového RAID:
- vyššia rýchlosť spracovania údajov;
- nezávislosť od dátových formátov na disku (kompatibilita s rôznymi typmi a veľkosťami partícií);
- úspora pri nákupe ďalšieho vybavenia.
Úrovne RAID
Existuje niekoľko typov polí RAID, takzvané úrovne.
RAID0
Na vytvorenie poľa tejto úrovne potrebujete aspoň dva disky rovnakej veľkosti. Nahrávanie sa vykonáva podľa princípu striedanie: dáta sú rozdelené na dátové časti rovnakej veľkosti a distribuované postupne na všetky disky zahrnuté v poli. Keďže nahrávanie sa vykonáva na všetky disky, ak jeden z nich zlyhá, všetkyúdaje uložené v poli. Toto je cena za zvýšenie rýchlosti práce s údajmi: zápis a čítanie na rôznych diskoch prebieha paralelne, a teda rýchlejšie.
RAID1
Polia tejto úrovne sú postavené podľa princípu zrkadlenie, v ktorom sú všetky údaje zaznamenané na jednom disku duplikované na inom disku. Na vytvorenie takéhoto poľa sú potrebné dva alebo viac diskov rovnakej veľkosti. Nadbytok poskytuje odolnosť poľa voči chybám: v prípade zlyhania jedného z diskov zostanú dáta na druhom disku nedotknuté. Odmenou za spoľahlivosť je skutočné zníženie miesta na disku na polovicu. Rýchlosť čítania a zápisu zostáva na úrovni bežného pevného disku.
RAID4
Polia RAID4 implementujú princíp parita, ktorý spája technológie striping a mirroring. Jeden z troch (alebo viacerých) diskov sa používa na ukladanie paritných informácií vo forme blokov s kontrolnými súčtami dátových blokov sekvenčne distribuovaných na zvyšné disky (ako v RAID0).
Výhodou tejto úrovne je odolnosť proti chybám úrovne RAID1 s menšou redundanciou (nezáleží na tom, z koľkých diskov sa pole skladá, iba jeden z nich sa používa na riadiace informácie). Ak jeden z diskov zlyhá, stratené dáta sa dajú obnoviť z riadiacich blokov a ak má pole náhradný disk, automaticky sa spustí rekonštrukcia dát. Zjavnou nevýhodou je však zníženie rýchlosti zápisu, keďže pri každom novom zápise na disk je potrebné počítať paritnú informáciu.
RAID5
Táto úroveň je podobná RAID4, s tým rozdielom, že bloky s paritnými informáciami nie sú umiestnené na samostatnom disku, ale sú rovnomerne rozložené na všetky disky poľa spolu s dátovými blokmi. V dôsledku toho dochádza k zvýšeniu rýchlosti práce s dátami a vysokej odolnosti voči chybám.
