Ravni RAID: klasifikacija, opis in funkcija

RAID je način združevanja več neodvisnih in relativno majhnih diskov v en velik velik spomin. Pogoni, vključeni v polje, so člani matrike. Diske lahko združite v niz na različne načine, imenovane ravni RAID. Ta metoda se uporablja za povečanje zanesljivosti ali povečanje hitrosti izmenjave podatkov. Kratica RAID se je prvič pojavila leta 1988 na univerzi Berkeley v članku Pattersona, Gibsona in Katza. Številni članki, ki so jih napisali ti trije avtorji in drugi, so identificirali in razvrstili več modelov za zaščito podatkov in večjo zmogljivost diskovnih polj.

RAID 0

Tehnologija RAID 0 se uporablja za povečanje zmogljivosti diskovnega sistema. Ko je uporabljen, se podatki enakomerno zapišejo v majhne koščke vsakega trdega diska, ki sodeluje pri izdelavi matrike. Hkrati se hitrost dostopa do podatkov poveča sorazmerno s številom nosilcev medijev, ki so vključeni v ustvarjanje niza, zaradi širjenja obremenitve I /O na več kanalov. V tem primeru je zmogljivost sistema enaka vsoti diskovnih zmogljivosti. Tudi ta tehnologija se razlikuje po enostavnosti izvedbe in oblikovanja.


Slaba stran te vrste organizacije je nizka zanesljivost shranjevanja podatkov, če je en sam disk poškodovan, bodo vse informacije izgubljene. Zato RAID 0 ni priporočljiv za sisteme, ki so namenjeni shranjevanju pomembnih informacij. Ta tehnologija se lahko uporablja naračunalniki za urejanje fotografij in videov, za pripravo materialov za tiskanje in druge, za izvajanje nalog, ki zahtevajo visoko pasovno širino diskovnega sistema.

RAID 1

Polje RAID 1 se imenuje tudi zrcalno, ker so podatki hkrati shranjeni na dveh ali več diskih. Priljubljena je zaradi svoje preprostosti in visoke stopnje zanesljivosti. Takšna organizacija za shranjevanje podatkov zagotavlja večjo produktivnost in večjo zanesljivost. Vendar se na ta način enake informacije shranijo na dveh diskih, kar poveča stroške shranjevanja.


RAID 1 se priporoča za uporabo na osebnih računalnikih, ki se uporabljajo za izračun plač, obračunavanje, delo s finančnimi programi in druge naloge, ki zahtevajo visoko zanesljivost.

RAID 2

Shranjevanje podatkov v nizu RAID 2 temelji na uporabi Hammingove kode. V tem primeru se za shranjevanje podatkov in popravljanje napak uporabljajo ločeni diski. Izračunate lahko, koliko diskovnih diskov morate organizirati z naslednjimi formulami: če je k število trdih diskov, uporabljenih za popravljanje napak, bodo podatki shranjeni na diskih 2k-k-1. Potrebovali boste skupaj 2k-1 trde diske. Na ta način je mogoče oceniti, da je za boljše shranjevanje informacij na RAID 2 potrebno vsaj sedem trdih diskov (4 s podatki in 3 za popravljanje napak) v primerjavi z RAID 1 matriko.
Kljub dejstvu, da ta shema organizacije za shranjevanje podatkov zagotavljavisoka zanesljivost in zmogljivost, se praktično ne uporablja zaradi dejstva, da zahteva veliko število naprav za shranjevanje.

RAID 3

Pri tej metodi shranjevanja je potreben en trdi disk za paritetne bloke, preostanek pa je razdeljen na bloke. S takšno organizacijo diskovnega polja v primeru okvare enega trdega diska se lahko informacije obnovijo na pomožnih podatkih, shranjenih na drugih trdih diskih. Tehnologija RAID 3 zagotavlja visoko hitrost prenosa in relativno nizke stroške. Prednost te vrste shranjevanja podatkov lahko imenujemo visoka zmogljivost pri branju in pisanju, toleranci napak in nizki ceni.
Vendar pa zaradi pogostega dostopa ustvarja visoko obremenitev na disku, shrani paritetne bloke, zato je njegova zanesljivost nižja od zanesljivosti diska. Slabosti vključujejo tudi veliko porabo računalniških virov v programski opremi matrike in kompleksnost krmilnika v strojni opremi. RAID 3 se uporablja za urejanje slik, pretakanje, urejanje videa in druge aplikacije, ki zahtevajo visoko pasovno širino.

RAID 4

V nizih RAID 4 so informacije razdeljene v bajte in ne v bloke, tako da je hitrost dela z majhnimi datotekami precej visoka. Zagotovljena je zanesljivost shranjevanja podatkov, kot tudi za RAID 3 zaradi diska, shranjevanje paritetnih bitov. Za organiziranje nizov RAID 4 potrebujete vsaj tri trde diske. Prednosti te metode so dobra hitrost branja in prenosa informacij je nizkaStrošek je posledica dejstva, da potrebujete samo en disk za paritetne bitove.
Slabosti te metode shranjevanja podatkov so kompleksnost krmilnika in pogosta odpoved trdega diska, ki shranjuje paritetne bloke.

RAID 5

Pri uporabi tehnologije RAID 5 so vrednosti kontrolne vsote shranjene na vseh pogonih, vključenih v polje. Zaradi tega je s tako organizacijo pomnilnika mogoče izvajati vzporedne operacije tako za branje kot tudi za zapisovanje informacij. Kot kontrolni bit je uporabljen rezultat operacije "izključi OR". Najmanjše število trdih diskov, potrebnih za organizacijo matrike, kot v RAID 3 in v RAID 4 3. Izračunajte največjo količino podatkov, shranjenih v matriki, in sicer po formuli: (k - 1) * sizeHDD, kjer je k število trdih diskov, in velikost HDD je zmogljivost enega HDD (če so v matriko vključeni različni trdi diski, potem je vzet najmanjši). Tehnologija shranjevanja RAID 5 je zelo visoka zmogljivost, dobra zanesljivost in nizki stroški.
V primeru okvare enega od trdih diskov, ki je vključen v niz matrike RAID 5, zanesljivost shranjevanja podatkov močno pade. Za obnovitev podatkov je potrebno veliko število ciklov branja in pisanja, kar lahko včasih pripelje do razčlenitve drugih diskov, vključenih v matriko. Med postopkom obnovitve se lahko pojavijo tudi prej neznane napake (pojavijo se v redko dostopnih informacijah), zaradi česar je nemogoče obnoviti. Druga pomanjkljivost je zapletena zasnova krmilnika.

RAID 5 je najbolj vsestranski način za shranjevanje podatkov. Uporabljenotakšna organizacija podatkov na internetu (www, e-pošta) in drugih datotečnih strežnikov.

RAID 6

RAID 6 je razširitev ravni RAID 5, ki zagotavlja dodatno toleranco napak. Njegova organizacija zahteva vsaj pet diskov, tri za podatke in dva za informacije, potrebne za izterjavo. Tako kot pri RAID 5 so podatki in kontrolni bitovi shranjeni izmenično na vseh diskih. Kadar uporabljate takšno tehnologijo, bodo podatki ostali nespremenjeni, tudi če sta oba diska pokvarjena. Vendar pa bo zaradi visoke obremenitve krmilnika zmogljivost takega sistema nižja za približno 10-15%.
RAID 6 je odlična rešitev za kritične aplikacije.

RAID 7

RAID 7 ni mogoče imenovati neodvisna raven RAID, pravice do njega pripadajo blagovni znamki podjetja Storage Computer Corporation. Pri tej metodi je potreben en trdi disk za obnovitev informacij (paritetnih bitov) in za druge zapisane podatke. Pri snemanju informacij na disk se uporablja tehnologija predpomnjenja, ki uporablja RAM računalnika. Za zanesljivo delovanje RAID 7 potrebujete neprekinjeno napajanje, saj se lahko v primeru težav z napajanjem pokažejo težave z dobavo podatkov. Arhitekturne značilnosti RAID 7 vključujejo: vgrajen komunikacijski kanal, ki temelji na operacijskem sistemu, notranji avtobus za hitri prenos podatkov (X-bus), generacija paritetnih bitov, integrirana v predpomnilnik. Zaradi tega je skupna hitrost zapisovanja 25-90% višja od ene trdega diska in 15-6 krat hitreje kot druge ravni RAID. S povečanjem števila trdih diskov, ki sodelujejo v matriki, se povečujebeležijo zmogljivost in skrajšujejo čas dostopa do podatkov.
Vendar pa je treba upoštevati, da je RAID 7 trdna odločitev enega dobavitelja. Da bi preprečili izgubo podatkov, je potrebno računalnik priključiti preko UPS (neprekinjeno napajanje).

RAID 0 + 1 (RAID 01)

RAID 0 + 1 je kombinacija nizov RAID 0 in RAID 1. Zahteva vsaj štiri trde diske, dva shranita informacije in dva zrcalna kopija. . To zagotavlja dobre hitrosti dostopa do podatkov, primerljivo z RAID 0 in toleranco napak, kot pri uporabi tehnologije RAID 1. Vendar je skupna zmogljivost trdih diskov dvakrat večja od količine shranjenih podatkov. Računalniki s takšno organizacijo za shranjevanje podatkov se pogosto uporabljajo v datotečnih strežnikih in obdelavi slik.

RAID 1 + 0 (RAID 10)

Niz, izdelan s tehnologijo RAID 1 + 0, je organiziran kot ogledalo. Informacije v njem so razdeljene na majhne koščke in se nahajajo na več trdih diskih. Takšna shema organizacije podatkov je v bistvu tehnologija RAID 0, katere segmenti so nizi RAID 1. Za organiziranje niza RAID ravni 10 potrebujete vsaj štiri trde diske. Niz RAID 1 + 0 se odlikuje po visoki hitrosti in zelo dobri zanesljivosti shranjevanja podatkov. Pod določenimi pogoji lahko polje RAID 1 + 0 ohrani učinkovitost, tudi če se istočasno zažene več trdih diskov. Pomanjkljivost te vrste shranjevanja podatkov je visoka cena in nizka razširljivost. Niz RAID 1 + 0 se najpogosteje uporablja v strežnikih baz podatkovpodatki, za katere sta pomembna visoka zmogljivost in toleranca napak.

RAID 1E

RAID 1E je napredna matrika RAID 1. Zgrajena je kot ogledalo, vendar lahko deluje z neobičajno količino trdih diskov. Območje RAID 1E lahko organizirate na dva načina:
  • Blizu (imenujemo ga tudi črtasto). S tem načinom shranjevanja podatkov se prvi del podatkov zapiše na trde diske 1 in 2. Drugi del - na 3 in 4 trde diske. Če so na primer fizične trde diske, so v sistemu samo trije, potem se zapis začne s prvim. To pomeni, da je v primeru treh trdih diskov prvi del podatkov na diskih napisan 1 in 2 drugi-na 3 in 1, in tako naprej.
  • Pri uporabi metode prepletenega zapisovanja podatkov pride v sektorjih. V tem primeru je prvi sektor zapisane informacije in v drugi polni kopiji. V trenutku prehoda iz enega sektorja v drugega se številka naprave za shranjevanje poveča za eno, to pomeni, da pride do prehoda na naslednjo napravo za shranjevanje. Podatki so shranjeni v naslednjem vrstnem redu: prvi disk v prvem sektorju zapisuje prvi del podatkov, drugi disk v drugem sektorju pa je njihova celotna kopija. Naslednji del podatkov se zapiše na prvi sektor drugega diska in drugi sektor tretjega trdega diska.
  • Za organizacijo niza RAID 1E potrebujete vsaj tri naprave za shranjevanje. Prednosti te metode so visoka zmogljivost, kratek čas dostopa in zmožnost uporabe zrcalnega shranjevanja informacij na liho število naprav. Slabosti vključujejo visoke stroške skladiščenjaPodatki (kot v RAID 1 za shranjevanje podatkov se uporablja le polovica skupne zmogljivosti vseh trdih diskov), ena od naprav za shranjevanje je lahko zavrnjena, zato je uporaba RAID 10 priporočljiva z dvojnim številom trdih diskov. na različne načine:
  • Uporaba gonilnikov operacijskega sistema se imenuje programski RAID.
  • Z uporabo posebne opreme se ta metoda imenuje strojni RAID.
  • Izvajanje programske opreme

    Programska podpora za ravni RAID je eden od najbolj poceni načinov za ustvarjanje nizov RAID. Trenutno ima skoraj vsak operacijski sistem vgrajene zmogljivosti RAID, vendar ne za vse ravni RAID-a. Windows Home Release vam omogoča, da ustvarite samo RAID 0, medtem ko RAID 1 in RAID 5 lahko ustvarite samo z izdajami Windows strežnika. RAID polje, ustvarjeno s sistemom Windows, je neločljivo povezano z operacijskim sistemom, zato njegovih particij ni mogoče uporabiti za organiziranje dvojnega zagona. Operacijski sistemi, ki temeljijo na Linuxu z jedrom 2528 in kasneje podpirajo RAID 0 RAID 1 RAID 4 RAID 5 RAID 6 RAID 10. Prenos je podprt z vsemi načini shranjevanja informacij. Operacijski sistem FreeBSD, ki se začne z različico 7.2, vam omogoča, da organizirate RAID polje vhodne ravni 015. 6. Ko organizacija RAID uporablja računalniški procesor, ki zmanjšuje zmogljivost celotnega sistema. V primeru nizov RAID 0 in 1 prenosa procesorja je zanemarljiv, vendar za RAIDParitetni zagon procesorja (na primer RAID 2 RAID 3 RAID 4 RAID 5) lahko variira od 1 do 5 odstotkov, odvisno od moči procesorja in števila trdih diskov. Poleg tega obstajajo določene omejitve pri uporabi programskega področja RAID za organiziranje zagona sistema. Samo RAID 1 lahko vsebuje zagonsko particijo. Obremenitev sistema ni možna s programsko opremo RAID 5 in RAID 0.

    Izvajanje strojne opreme

    Strojna oprema RAID je izdelana s posebno opremo. Ta način shranjevanja podatkov ima številne prednosti pred izvedbo strojne opreme:
  • ne uporablja računalniškega procesorja;
  • omogoča uporabniku, da ustvari zagonske particije na kateri koli ravni RAID;
  • podpira "vročo" zamenjavo.
    ​​

    Lastnosti

    Vsako RAID polje ima svoje edinstvene značilnosti:
  • Toleranca napak, ki je zmožnost zagotavljanja zaščite informacij, ko eden ali več trdih diskov ne uspe.
  • Produktivnost, ki kaže povečanje hitrosti branja in zapisovanja celotnega niza v primerjavi z enim diskom.
  • Zmogljivost polja prikazuje količino podatkov, ki jih je mogoče zapisati v RAID. Zmogljivost je odvisna od ravni RAID in ne ustreza vedno količini informacij, shranjenih na trdih diskih, ki so vključeni v matriko.
  • Kratek opis

    Da bi ugotovili, katera matrika je primerna za vas, sledi kratek opis vsake stopnje:
  • RAID 0 Array: zagotavlja dobro hitrost podatkov, vendar nizkotoleranca napak Zahteva vsaj dva diska.
  • Polje RAID 1: ima visoko zanesljivost shranjevanja informacij pri nizkih hitrostih. Najmanjše število trdih diskov je dva.
  • RAID 2: ima dobro hitrost in zanesljivost shranjevanja informacij, vendar se le redko uporablja, saj zahteva organizacija veliko trdih diskov.
  • RAID 3: ima dobro dostopno hitrost in povprečno zanesljivost. Stroški shranjevanja podatkov so relativno nizki.
  • RAID 4: ima dobro hitrost, toleranco napak in nizke stroške shranjevanja podatkov. Pomanjkljivost je kompleksnost krmilnika strojne opreme.
  • RAID 5: zagotavlja visoko hitrost in dobro toleranco napak. Šteje se, da je to najbolj vsestranski način za organiziranje shranjevanja informacij.
  • RAID 6: Zagotavlja visoko toleranco napak.
  • RAID 7: Tehnična rešitev ameriškega podjetja SCC. Za zanesljivo delovanje morate uporabiti UPS.
  • RAID 01 in RAID 10 sta kombinacija RAID 0 in RAID 1.
  • RAID 1E: je napredni RAID 1. To je edino zrcalno polje, ki lahko obravnava nešteto število trdih diskov.
  • Glede na to, kaj potrebujete (visoka zmogljivost, zanesljivost ali nizki stroški), lahko izberete način za shranjevanje podatkov, ki so pravi za vas.

    Sorodne publikacije