RAID-array. Vad är detta? För vad? Och hur skapar man?

Under många decennier av utveckling datorindustrin Informationslagringsmedel för datorer har gått igenom en seriös evolutionär utvecklingsväg. Hålband och hålkort, magnetband och trummor, magnetiska, optiska och magneto-optiska skivor, halvledarenheter - detta är bara en kort lista över redan testade tekniker. För närvarande försöker laboratorier runt om i världen att skapa holografiska och kvantlagringsenheter som avsevärt kommer att öka inspelningstätheten och tillförlitligheten för dess lagring.

Under tiden har det vanligaste sättet att lagra information på en persondator länge varit hårddiskar. Annars kan de kallas hårddiskar (hårdmagnetiska diskar), hårddiskar, hårddiskar, men essensen ändras inte från att byta namn - det här är enheter med ett paket av magnetiska diskar i ett enda hus.

Först HDD, kallad IBM 350, monterades den 10 januari 1955 i det amerikanska företaget IBMs laboratorium. Med storleken på ett bra skåp och en vikt av ett ton kunde den här hårddisken rymma fem megabyte information. Ur modern synvinkel kan en sådan volym inte ens kallas rolig, men under massanvändningen av hålkort och magnetband med seriell åtkomst var detta ett kolossalt tekniskt genombrott.

Laddar upp den första hårddisk IBM 350 från ett flygplan

Mindre än sex decennier har gått sedan den dagen, men nu kommer du inte att överraska någon med en hårddisk som väger mindre än tvåhundra gram, tio centimeter lång och en informationsvolym på ett par terabyte. Samtidigt är tekniken för inspelning, lagring och läsning av data inte annorlunda än den som används i IBM 350 – samma magnetiska plattor och läs/skrivhuvuden som glider över dem.

Utvecklingen av hårddiskar mot bakgrunden av en tumlinjal (foto från " Wikipedia " )

Tyvärr är det just funktionerna i denna teknik som orsakar två huvudproblem som är förknippade med använder hårt diskar. Den första av dem är den för låga hastigheten för att skriva, läsa och överföra information från disken till processorn. I en modern dator är det hårddisken som är det långsam enhet, som ofta bestämmer prestandan för hela systemet som helhet.

Det andra problemet är den otillräckliga säkerheten för information som lagras på hårddisken. Om din hårddisk går sönder kan du oåterkalleligt förlora all data som finns lagrad på den. Och det är bra om förlusterna är begränsade till förlusten av ett familjefotoalbum (även om det faktiskt finns lite bra i detta). Förstörelsen av viktig finansiell och marknadsföringsinformation kan orsaka kollaps av ett företag.

Att delvis bidra till att skydda lagrad information är regelbundet säkerhetskopiering(säkerhetskopiera) all eller bara viktig data på hårddisken. Men även i det här fallet, om den går sönder, kommer den del av data som har uppdaterats sedan den senaste säkerhetskopieringen att gå förlorad.

Lyckligtvis finns det metoder som hjälper till att eliminera ovanstående nackdelar med traditionella hårddiskar. En sådan metod är att skapa RAID-arrayer av flera hårddiskar.

Vad är RAID

På Internet och till och med modernt datorlitteratur Du kan ofta stöta på termen "RAID array", som egentligen är en tautologi, eftersom förkortningen RAID (redundant array of independent disks) redan står för "redundant array of independent disks".

Titeln säger allt fysisk mening sådana arrayer är en uppsättning av två eller flera hårddiskar. Samarbete Dessa diskar styrs av en speciell styrenhet. Som ett resultat av styrenhetens funktion uppfattas sådana arrayer operativ system som en hårddisk och användaren kanske inte tänker på nyanserna av att hantera driften av varje hårddisk separat.

Det finns flera huvudtyper av RAID, som var och en har olika inverkan på arrayens övergripande tillförlitlighet och hastighet jämfört med enskilda diskar. De betecknas med ett konventionellt tal från 0 till 6. En liknande beteckning med detaljerad beskrivning arrayernas arkitektur och funktionsprincip föreslogs av specialister från University of California i Berkeley. Förutom de sju huvudtyperna av RAID är olika kombinationer av dem också möjliga. Låt oss överväga dem ytterligare.

Detta enklaste typen en rad hårddiskar, vars huvudsakliga syfte är att öka prestandan hos datorns diskdelsystem. Detta uppnås genom att dela upp strömmarna av skriven (läst) information i flera delströmmar, som samtidigt skrivs (läs) till flera hårddiskar. Som ett resultat ökar den totala hastigheten för informationsutbyte, till exempel för två-diskarrayer, med 30-50% jämfört med en hårddisk av samma typ.

Den totala volymen av RAID 0 är lika med summan av volymerna på de hårddiskar som ingår i den. Information delas in i datablock med en fast längd, oavsett längden på de inspelade filerna.

Den största fördelen med RAID 0 är en betydande ökning av hastigheten på informationsutbytet mellan disksystem utan att förlora hårddiskarnas användbara kapacitet. Nackdelen är en minskning av lagringssystemets totala tillförlitlighet. Om någon av RAID-diskar 0 all information som registrerats i arrayen går oåterkalleligt förlorad.

I likhet med den som diskuterades ovan är denna typ av array också den enklaste att organisera. Den är byggd på grundval av två hårddiskar, som var och en är en exakt (spegel) reflektion av den andra. Information skrivs parallellt till båda diskarna i arrayen. Data läses samtidigt från båda diskarna i sekventiella block (parallellisering av förfrågningar), på grund av vilket en liten ökning av läshastigheten uppnås jämfört med en enda hårddisk.

Den totala kapaciteten för RAID 1 är lika med kapaciteten på den mindre hårddisken i arrayen.

Fördelar med RAID 1: hög tillförlitlighet för informationslagring (data är oskadad så länge som minst en av diskarna som ingår i arrayen är intakt) och en viss ökning av läshastigheten. Nackdel - att köpa två hårddiskar, får du den användbara volymen av endast en. Trots förlusten av hälften av den användbara volymen är "spegel"-arrayer ganska populära på grund av sin höga tillförlitlighet och relativt låga kostnad - ett par diskar är fortfarande billigare än fyra eller åtta.

När man konstruerar dessa arrayer används en informationsåterställningsalgoritm som använder Hamming-koder (en amerikansk ingenjör som utvecklade denna algoritm 1950 för att korrigera fel i driften av elektromekaniska datorer). För att säkerställa driften av denna RAID-styrenhet skapas två grupper av diskar - en för att lagra data, den andra gruppen för att lagra felkorrigeringskoder.

Denna typ av RAID har blivit mindre utbredd i hemsystem på grund av den överdrivna redundansen av antalet hårddiskar - till exempel i en uppsättning av sju hårddiskar kommer endast fyra att allokeras för data. När antalet diskar ökar minskar redundansen, vilket återspeglas i tabellen nedan.

Den största fördelen med RAID 2 är möjligheten att korrigera fel i farten utan att minska hastigheten på datautbytet mellan diskarrayen och den centrala processorn.

RAID 3 och RAID 4

Dessa två typer av diskarrayer är mycket lika i design. Båda använder flera hårddiskar för att lagra information, varav en används uteslutande för lagring kontrollsummor. Tre hårddiskar räcker för att skapa RAID 3 och RAID 4. Till skillnad från RAID 2 är dataåterställning i farten inte möjlig - informationen återställs efter att en trasig hårddisk har bytts ut under en tidsperiod.

Skillnaden mellan RAID 3 och RAID 4 är nivån på datapartitionering. I RAID 3 bryts information upp i enskilda byte, vilket leder till allvarlig nedgång vid skrivning/läsning av ett stort antal små filer. RAID 4 delar upp data i separata block, vars storlek inte överstiger storleken på en sektor på disken. Som ett resultat ökar bearbetningshastigheten små filer, vilket är avgörande för persondatorer. Av denna anledning har RAID 4 blivit mer utbrett.

En betydande nackdel med arrayerna i fråga är ökad belastning till en hårddisk utformad för att lagra kontrollsummor, vilket avsevärt minskar dess resurser.

Diskarrayer av denna typ är faktiskt en utveckling av RAID 3/RAID 4-schemat. Utmärkande dragär att en separat disk inte används för att lagra kontrollsummor - de är jämnt fördelade över alla hårddiskar array. Resultatet av distributionen är möjligheten till parallell inspelning på flera diskar samtidigt, vilket ökar hastigheten på datautbytet något jämfört med RAID 3 eller RAID 4. Denna ökning är dock inte så betydande, eftersom ytterligare systemresurser spenderas på att beräkna kontrollsummor med hjälp av operationen "exklusiv eller". Samtidigt ökar läshastigheten avsevärt, eftersom enkel parallellisering av processen är möjlig.

Minsta antal hårddiskar för att bygga RAID 5 är tre.

Arrayer byggda med hjälp av RAID 5-schemat har mycket betydande nackdel. Om någon disk misslyckas, efter att ha bytt ut den, tar det flera timmar att full återhämtning information. Vid denna tidpunkt fungerar de intakta hårddiskarna i arrayen i superintensivt läge, vilket avsevärt ökar sannolikheten för fel på den andra enheten och fullständig förlust av information. Även om det är sällsynt händer detta. Dessutom, under RAID 5-återställning, är arrayen nästan helt upptagen av denna process och pågående skriv-/läsoperationer utförs med stora fördröjningar. Om för majoriteten vanliga användare Detta är inte kritiskt, men inom företagssektorn kan sådana förseningar leda till vissa ekonomiska förluster.

Till stor del löses ovanstående problem genom att konstruera arrayer enligt RAID 6-schemat I dessa strukturer lagras kontrollsummor, som också fördelas cykliskt och jämnt över olika diskar, tilldelas mängden minne som motsvarar kapaciteten på två hårddiskar. Istället för en beräknas två kontrollsummor, vilket garanterar dataintegritet i händelse av samtidiga fel på två hårddiskar i arrayen.

Fördelar med RAID 6 - hög grad informationssäkerhet och en mindre prestandaminskning än i RAID 5 under dataåterställning vid byte av en skadad disk.

Nackdelen med RAID 6 är att den totala datautbyteshastigheten minskas med cirka 10 % på grund av en ökning av volymen av nödvändiga kontrollsummaberäkningar, samt på grund av en ökning av volymen av skriv/läst information.

Kombinerade RAID-typer

Förutom de huvudtyper som diskuterats ovan används olika kombinationer av dem i stor utsträckning, vilket kompenserar för vissa nackdelar med enkel RAID. I synnerhet är användningen av RAID 10- och RAID 0+1-scheman utbredd. I det första fallet kombineras ett par speglade arrayer till RAID 0, i det andra, tvärtom, kombineras två RAID 0 till en spegel. I båda fallen läggs den ökade prestandan för RAID 0 till informationssäkerheten för RAID 1.

Ofta för att höja skyddsnivån viktig information RAID 51 eller RAID 61 konstruktionsscheman används - spegling av redan högt skyddade arrayer säkerställer exceptionell datasäkerhet i händelse av eventuella fel. Det är dock opraktiskt att implementera sådana arrayer hemma på grund av överdriven redundans.

Bygga en diskarray - från teori till praktik

En specialiserad RAID-kontroller är ansvarig för att bygga och hantera driften av alla RAID. Till stor lättnad för den genomsnittlige användaren personlig dator, i de flesta moderna moderkort är dessa kontroller redan implementerade på chipset Southbridge-nivå. Så för att bygga en rad hårddiskar behöver du bara köpa det nödvändiga antalet av dem och bestämma önskad RAID-typ i lämpligt avsnitt BIOS-inställningar. Efter detta, istället för flera hårddiskar i systemet, ser du bara en, som om så önskas kan delas in i sektioner och logiska enheter. Observera att de som fortfarande använder Windows XP måste installera en extra drivrutin.

Extern RAID-kontroller med fyra SATA-portar

Observera att integrerade kontroller, som regel, kan skapa RAID 0, RAID 1 och kombinationer därav. Att skapa mer komplexa arrayer kräver fortfarande att du köper en separat kontroller.

Och slutligen ett råd till - att skapa en RAID, köp hårddiskar med samma kapacitet, samma tillverkare, samma modell och helst från samma batch. Sedan kommer de att vara utrustade med samma logikuppsättningar och driften av arrayen av dessa hårddiskar kommer att vara den mest stabila.

RAID-arrayer utvecklades för att förbättra tillförlitligheten för datalagring, öka bearbetningshastigheten och ge möjligheten att kombinera flera diskar till en stor. Olika typer RAID avgör olika uppgifter, här kommer vi att titta på flera av de vanligaste konfigurationerna av RAID-arrayer av samma storlek.

RAID 0

RAID 0(Rand). Läget som används för att uppnå maximal prestanda. Datan är jämnt fördelad över arrayskivorna och kombineras till en, som kan delas upp i flera. Distribuerade läs- och skrivoperationer kan öka driftshastigheten avsevärt, eftersom flera samtidigt läser/skriver sin del av data. Hela volymen är tillgänglig för användaren, men detta minskar tillförlitligheten för datalagring, eftersom om en av diskarna misslyckas förstörs arrayen vanligtvis och det är nästan omöjligt att återställa data. Tillämpningsomfång - applikationer som kräver höga utbyteshastigheter med disken, till exempel videoinspelning, videoredigering. Rekommenderas för användning med mycket pålitliga enheter.

RAID 1

RAID 1(Spegel). Flera diskar (vanligtvis 2), arbetar synkront för inspelning, det vill säga helt duplicerar varandra. Prestandaförbättringen sker endast vid läsning. Det mest tillförlitliga sättet att skydda information från fel på en av diskarna. På grund av dess höga kostnad används den vanligtvis vid lagring av mycket viktig data. Den höga kostnaden beror på att endast hälften av den totala kapaciteten är tillgänglig för användaren.

RAID 10

RAID 10, även ibland kallad RAID 1+0- en kombination av de två första alternativen. (RAID0-array från RAID1-arrayer). Den har alla hastighetsfördelarna med RAID0 och tillförlitlighetsfördelarna med RAID1, samtidigt som den bibehåller nackdelen med den höga kostnaden för diskarrayen, eftersom den effektiva kapaciteten för matrisen är lika med halva kapaciteten hos de diskar som används i den. För att skapa en sådan array krävs minst 4 diskar. (I det här fallet måste deras antal vara jämnt).

RAID 0+1- RAID1-array från RAID0-arrayer. Faktum är att den inte används på grund av bristen på fördelar jämfört med RAID10 och lägre feltolerans.

RAID 1E

RAID 1E- Ett alternativ som liknar RAID10 för att distribuera data över diskar, vilket tillåter användning av ett udda nummer (minsta antal - 3)

RAID 2, 3, 4 - olika alternativ distribuerad datalagring med diskar tilldelade för paritetskoder och olika storlekar blockera. För närvarande används de praktiskt taget inte på grund av låg prestanda och behovet av att allokera mycket diskkapacitet för lagring av ECC och/eller paritetskoder.


RAID 5

RAID 5- en array som också använder distribuerad datalagring liknande RAID 0 (och kombineras till en stor logisk) + distribuerad lagring av paritetskoder för dataåterställning vid fel. Jämfört med tidigare konfigurationer har Stripe-blockstorleken utökats ännu mer. Det är möjligt att både läsa och skriva samtidigt. Fördelen med detta alternativ är att arraykapaciteten som är tillgänglig för användaren reduceras med kapaciteten på endast en disk, även om tillförlitligheten för datalagring är lägre än för RAID 1. Det är faktiskt en kompromiss mellan RAID0 och RAID1, ger en ganska hög drifthastighet med god datalagringssäkerhet. Om en disk i arrayen misslyckas kan data återställas utan att data går förlorade. automatiskt läge. Minimal mängd Det finns 3 diskar för en sådan array.
"Mjukvaru"-implementationer av RAID5, inbyggda i de södra bryggorna på moderkort, har inte höga skrivhastigheter, så de är inte lämpliga för alla applikationer.


RAID 5EE

RAID 5EE- en array som liknar RAID5, men förutom distribuerad lagring av paritetskoder används distributionen av reservområden - i själva verket används den, som kan läggas till RAID5-arrayen som reserv (sådana arrayer kallas 5 + eller 5+reserv). I en RAID 5-array backup disk förblir inaktiv tills en av de viktigaste misslyckas, medan i en RAID 5EE-array delas denna disk med resten av hårddiskarna hela tiden, vilket har en positiv effekt på arrayens prestanda. Till exempel kommer en RAID5EE-array med 5 hårddiskar att kunna utföra 25 % fler I/O-operationer per sekund än en RAID5-array med 4 primära och en backup hårddisk. Minsta antal diskar för en sådan array är 4.


RAID 6

RAID 6- en analog till RAID5 med en hög redundansnivå - information går inte förlorad om två diskar misslyckas, den totala kapaciteten för arrayen minskas med kapaciteten för två diskar. Det minsta antalet diskar som krävs för att skapa en array på denna nivå är 4. Driftshastigheten i det allmänna fallet är ungefär densamma som RAID5. Rekommenderas för applikationer där högsta möjliga tillförlitlighet är viktig.


RAID 50

RAID 50- att kombinera två (eller fler, men detta används extremt sällan) RAID5-arrayer till en stripe, dvs. en kombination av RAID5 och RAID0, som delvis korrigerar den största nackdelen med RAID5 - låg hastighet dataregistrering pga parallell användning flera sådana arrayer. Den totala kapaciteten för arrayen reduceras med kapaciteten på två, men till skillnad från RAID6 kan en sådan array motstå fel på endast en disk utan dataförlust, och det minsta nödvändiga antalet diskar för att skapa en RAID50-array är 6. med RAID10 är detta den mest rekommenderade RAID-nivån för användning i applikationer där hög prestanda i kombination med acceptabel tillförlitlighet krävs.


RAID 60

RAID 60- kombinera två RAID6-arrayer till en stripe. Skrivhastigheten är ungefär fördubblad jämfört med skrivhastigheten i RAID6. Minsta antal diskar för att skapa en sådan array är 8. Information går inte förlorad om två diskar från varje RAID 6-array misslyckas.

Matrix RAID- Teknik implementerad av Intel i sin södra broar, som börjar med ICH6R, som låter dig organisera flera RAID0- och RAID1-arrayer på bara två diskar, samtidigt som du skapar partitioner med både ökad driftshastighet och ökad tillförlitlighet för datalagring.

JBOD(Från engelska "Just a Bunch Of Disks") - sekventiell kombination av flera fysiska diskar till en logisk, vilket inte påverkar prestandan (tillförlitligheten sjunker liknande RAID0), men kan ha olika storlekar. För närvarande praktiskt taget inte använd.

© Andrey Egorov, 2005, 2006. TIM Group of Companies.

Forumbesökare ställer oss frågan: "Vilken RAID-nivå är den mest tillförlitliga?" Alla vet att den vanligaste nivån är RAID5, men den är inte utan allvarliga nackdelar som inte är uppenbara för icke-specialister.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 eller vad är RAID-nivåer?

I den här artikeln kommer jag att försöka karakterisera de mest populära RAID-nivåerna och sedan formulera rekommendationer för att använda dessa nivåer. För att illustrera artikeln skapade jag ett diagram där jag placerade dessa nivåer i det tredimensionella rummet av tillförlitlighet, prestanda och kostnadseffektivitet.

JBOD(Just a Bunch of Disks) är en enkel spännvidd av hårddiskar, som formellt sett inte är en RAID-nivå. En JBOD-volym kan vara en array av en enda disk eller en aggregering av flera diskar. RAID-styrenheten behöver inte utföra några beräkningar för att driva en sådan volym. I vårt diagram fungerar JBOD-enheten som en "enkel" eller utgångspunkt - dess tillförlitlighet, prestanda och kostnadsvärden är desamma som för en enskild hårddisk.

RAID 0("Striping") har ingen redundans och distribuerar information omedelbart över alla diskar som ingår i arrayen i form av små block ("stripes"). På grund av detta ökar prestandan avsevärt, men tillförlitligheten blir lidande. Precis som med JBOD får vi 100 % av diskkapaciteten för pengarna.

Låt mig förklara varför tillförlitligheten för datalagring på alla sammansatta volymer minskar - eftersom om någon av hårddiskarna som ingår i den misslyckas går all information helt och oåterkalleligt förlorad. I enlighet med sannolikhetsteorin, matematiskt, är tillförlitligheten för en RAID0-volym lika med produkten av tillförlitligheten för dess ingående diskar, som var och en är mindre än en, så den totala tillförlitligheten är uppenbarligen lägre än tillförlitligheten för någon disk.

Bra nivå - RAID 1("Spegling", "spegel"). Den har skydd mot fel på hälften av den tillgängliga hårdvaran (i det allmänna fallet en av två hårddiskar), ger en acceptabel skrivhastighet och ökar läshastigheten på grund av parallellisering av förfrågningar. Nackdelen är att du måste betala kostnaden för två hårddiskar för att få den användbara kapaciteten på en hårddisk.

Inledningsvis antas det att hårddisken är en pålitlig sak. Följaktligen är sannolikheten för fel på två diskar samtidigt lika (enligt formeln) med produkten av sannolikheterna, dvs. storleksordningar lägre! Tyvärr, verkliga livet– inte en teori! Två hårddiskar tas från samma batch och fungerar under samma förhållanden, och om en av diskarna misslyckas ökar belastningen på den återstående, så i praktiken, om en av diskarna misslyckas, måste brådskande åtgärder vidtas för att återställa redundans. För att göra detta rekommenderas det att använda heta reservdiskar med valfri RAID-nivå (utom noll) HotSpare. Fördelen med detta tillvägagångssätt är att bibehålla konstant tillförlitlighet. Nackdelen är ännu högre kostnader (dvs kostnaden för 3 hårddiskar för att lagra volymen på en disk).

Spegel på många diskar är en nivå RAID 10. När du använder den här nivån arrangeras speglade diskpar i en "kedja", så den resulterande volymen kan överstiga kapaciteten för en enda hårddisk. För- och nackdelarna är desamma som för RAID1-nivån. Liksom i andra fall rekommenderas det att inkludera HotSpare hot spare-diskar i arrayen med en hastighet av en reserv för var femte arbetare.

RAID 5, faktiskt, den mest populära av nivåerna - främst på grund av dess effektivitet. Genom att offra kapaciteten på bara en disk från arrayen för redundans får vi skydd mot fel på någon av volymens hårddiskar. Att skriva information till en RAID5-volym kräver ytterligare resurser, eftersom ytterligare beräkningar krävs, men vid läsning (jämfört med en separat hårddisk) finns det en vinst, eftersom dataströmmar från flera array-enheter parallelliseras.

Nackdelarna med RAID5 uppträder när en av diskarna misslyckas - hela volymen går in i kritiskt läge, alla skriv- och läsoperationer åtföljs av ytterligare manipulationer, prestandan sjunker kraftigt och diskarna börjar värmas upp. Om omedelbar åtgärd inte vidtas kan du förlora hela volymen. Därför (se ovan) bör du definitivt använda en Hot Spare-disk med en RAID5-volym.

Förutom grundläggande nivåer RAID0 - RAID5, beskrivet i standarden, det finns kombinerade nivåer RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, som olika tillverkare tolkar var och en på sitt sätt.

Kärnan i sådana kombinationer är kortfattat som följer. RAID10 är en kombination av ett och noll (se ovan). RAID50 är en kombination av "0" nivå 5-volymer. RAID15 är en "spegel" av "femman". Och så vidare.

Således ärver kombinerade nivåer fördelarna (och nackdelarna) hos sina "föräldrar". Så, utseendet på en "nolla" i nivån RAID 50 tillför ingen tillförlitlighet till det, men har en positiv effekt på prestandan. Nivå RAID 15, förmodligen mycket pålitlig, men den är inte den snabbaste och dessutom extremt oekonomisk (volymens användbara kapacitet är mindre än hälften av den ursprungliga diskarrayen).

RAID 6 skiljer sig från RAID 5 genom att i varje rad med data (på engelska rand) har inte en, men två kontrollsumma block. Kontrollsummor är "flerdimensionella", dvs. oberoende av varandra, så även fel på två diskar i arrayen låter dig spara originaldata. Att beräkna kontrollsummor med Reed-Solomon-metoden kräver mer intensiva beräkningar jämfört med RAID5, så tidigare användes den sjätte nivån praktiskt taget inte. Nu stöds det av många produkter, sedan de började installera specialiserade mikrokretsar som utför alla nödvändiga matematiska operationer.

Enligt vissa studier återställer integriteten efter ett enda enhetsfel på en RAID5-volym som består av SATA-enheter stor volym (400 och 500 gigabyte), i 5% av fallen slutar det med dataförlust. Med andra ord, i ett fall av tjugo, under regenereringen av en RAID5-array till en Hot Spare-disk, kan den andra disken misslyckas... Därav rekommendationerna från de bästa RAID-enheterna: 1) Alltid do säkerhetskopior; 2) använda RAID6!

Nyligen har nya nivåer RAID1E, RAID5E, RAID5EE dykt upp. Bokstaven "E" i namnet betyder Förbättrad.

RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) kombinerar spegling och datastripning. Denna blandning av nivåerna 0 och 1 är anordnad enligt följande. Data i en rad fördelas exakt som i RAID 0. Det vill säga att dataraden inte har någon redundans. Nästa rad med datablock kopierar det föregående med en förskjutning av ett block. Således, som i standard RAID 1-läge, har varje datablock en spegelkopia på en av diskarna, så den användbara volymen för arrayen är lika med hälften av den totala volymen på hårddiskarna som ingår i arrayen. RAID 1E kräver en kombination av tre eller flera enheter för att fungera.

Jag gillar verkligen RAID1E-nivån. För kraftfull grafik arbetsstation eller till och med för hemdator – optimalt val! Den har alla fördelarna med noll- och förstanivån - utmärkt hastighet och hög tillförlitlighet.

Låt oss nu gå vidare till nivån RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Detta är samma som RAID5, bara med en backup-skiva inbyggd i arrayen reservenhet. Denna integrering utförs på följande sätt: på alla diskar i arrayen lämnas 1/N del av utrymmet ledigt, vilket används som en reservdel om en av diskarna går sönder. På grund av detta demonstrerar RAID5E, tillsammans med tillförlitlighet, bättre prestanda, eftersom läsning/skrivning utförs parallellt från ett större antal enheter samtidigt och reservenheten inte är ledig, som i RAID5. Uppenbarligen kan säkerhetskopieringsdisken som ingår i volymen inte delas med andra volymer (dedikerad vs. delad). En RAID 5E-volym är byggd på minst fyra fysiska diskar. Den användbara volymen för en logisk volym beräknas med formeln N-2.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) liknar RAID level-5E, men den har effektivare reservdisktilldelning och, som ett resultat, mer snabb tidåterhämtning. Liksom RAID5E-nivån distribuerar denna RAID-nivå block av data och kontrollsummor i rader. Men den distribuerar också lediga block av reservenheten och reserverar inte bara en del av diskutrymmet för dessa ändamål. Detta minskar tiden som krävs för att rekonstruera integriteten hos en RAID5EE-volym. Säkerhetskopieringsskivan som ingår i volymen kan inte delas med andra volymer - som i föregående fall. En RAID 5EE-volym är byggd på minst fyra fysiska diskar. Den användbara volymen för en logisk volym beräknas med formeln N-2.

Konstigt nog nämns inget om nivå RAID 6E Jag kunde inte hitta det på Internet - än så länge erbjuds eller tillkännages denna nivå inte av någon tillverkare. Men nivån RAID6E (eller RAID6EE?) kan erbjudas enligt samma princip som den tidigare. Disk HotSpare Nödvändigtvis måste följa med vilken RAID-volym som helst, inklusive RAID 6. Naturligtvis kommer vi inte att förlora information om en eller två diskar misslyckas, men det är extremt viktigt att börja regenerera integriteten för arrayen så tidigt som möjligt för att snabbt få ut systemet av det "kritiska" läget. Eftersom behovet av en Hot Spare-disk är utom tvivel för oss, skulle det vara logiskt att gå längre och "sprida" den över volymen som görs i RAID 5EE för att få fördelarna med att använda ett större antal diskar (bättre läs-skrivhastighet och mer snabb återhämtning integritet).

RAID-nivåer i "siffror".

Jag har samlat några i en tabell viktiga parametrar nästan alla RAID-nivåer, så att du kan jämföra dem med varandra och bättre förstå deras väsen.

Nivå ~~~~~~~

Hyddor- exakt ness ~~~~~~~

Använda sig av Diskkapacitet ~~~~~~~

Produktion ditel- ness läsning ~~~~~~~

Produktion ditel- ness uppgifter ~~~~~~~

Inbyggt disk boka ~~~~~~~

Min. antal diskar ~~~~~~~

Max. antal diskar ~~~~~~~

Exc.

Exc.

Exc.

Exc.

Alla "spegel"-nivåer är RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Låt oss försöka igen för att grundligt förstå hur dessa nivåer skiljer sig?

RAID 1.
Detta är en klassisk "spegel". Två (och bara två!) hårddiskar fungerar som en och är en komplett kopia av varandra. Fel på någon av dessa två enheter leder inte till förlust av dina data, eftersom styrenheten fortsätter att fungera på den återstående enheten. RAID1 i antal: 2x redundans, 2x tillförlitlighet, 2x kostnad. Skrivprestandan är likvärdig med en enda hårddisk. Läsprestanda är högre eftersom styrenheten kan fördela läsoperationer mellan två diskar.

RAID 10.
Kärnan i denna nivå är att diskarna i arrayen kombineras i par till "speglar" (RAID 1), och sedan kombineras alla dessa spegelpar i sin tur till en gemensam randig array (RAID 0). Det är därför det ibland kallas RAID 1+0. Viktig poäng– RAID 10 kan bara kombinera ett jämnt antal diskar (minst 4, max 16). Fördelar: tillförlitlighet ärvs från "spegeln", prestanda för både läsning och skrivning ärvs från "noll".

RAID 1E.
Bokstaven "E" i namnet betyder "Förbättrad", dvs. "förbättrad". Principen för denna förbättring är som följer: data "strippas" i block över alla diskar i arrayen och "strippas" sedan igen med en förskjutning till en disk. RAID 1E kan kombinera från tre till 16 diskar. Tillförlitligheten motsvarar de "tio" indikatorerna, och prestandan blir lite bättre på grund av större "växling".

RAID 1E0.
Den här nivån implementeras så här: vi skapar en "null"-array från RAID1E-arrayer. Därför måste det totala antalet diskar vara en multipel av tre: minst tre och högst sextio! I det här fallet är det osannolikt att vi får en hastighetsfördel, och komplexiteten i implementeringen kan påverka tillförlitligheten negativt. Den största fördelen är möjligheten att kombinera ett mycket stort (upp till 60) antal diskar till en array.

Likheten mellan alla RAID 1X-nivåer ligger i deras redundansindikatorer: för tillförlitlighetens skull offras exakt 50 % av arraydiskarnas totala kapacitet.

RAID-array (Redundant Array of Independent Disks) - ansluter flera enheter för att öka prestandan och/eller tillförlitligheten för datalagring, i översättning - en redundant array av oberoende diskar.

Enligt Moores lag ökar den nuvarande produktiviteten varje år (det vill säga antalet transistorer på ett chip fördubblas vartannat år). Detta kan ses i nästan varje hårdvaruindustri. Processorer ökar antalet kärnor och transistorer, samtidigt som processen minskar Baggeökar frekvensen och genomströmning, minne solid state-enheterökar slitstyrkan och läshastigheten.

Men enkla hårddiskar (HDD) har inte utvecklats mycket under de senaste 10 åren. Eftersom standardhastigheten var 7200 rpm förblir den så (utan hänsyn till serverhårddiskar med varv på 10 000 eller mer). Långsamma 5400 rpm finns fortfarande på bärbara datorer. För de flesta användare, för att öka prestanda på sin dator, kommer det att vara bekvämare att köpa en SDD, men priset för 1 gigabyte av sådana media är mycket högre än för en enkel hårddisk. "Hur ökar man prestanda för enheter utan att förlora mycket pengar och volym? Hur sparar du dina data eller ökar säkerheten för dina data? Det finns ett svar på dessa frågor - en RAID-array.

Typer av RAID-arrayer

På det här ögonblicket Följande typer av RAID-arrayer finns:

RAID 0 eller "Striping"– en uppsättning av två eller flera diskar för att förbättra den övergripande prestandan. Raidvolymen kommer att vara total (HDD 1 + HDD 2 = Total volym), läs-/skrivhastigheten blir högre (på grund av att inspelningen delas upp i 2 enheter), men tillförlitligheten för informationssäkerheten kommer att bli lidande. Om en av enheterna misslyckas kommer all information i arrayen att gå förlorad.

RAID 1 eller "Mirror"– flera diskar kopierar varandra för att öka tillförlitligheten. Skrivhastigheten förblir på samma nivå, läshastigheten ökar, tillförlitligheten ökar många gånger (även om en enhet misslyckas, kommer den andra att fungera), men kostnaden för 1 Gigabyte information ökar med 2 gånger (om du gör en array med två hårddiskar).

RAID 2 är en array byggd på diskar för lagring av information och felkorrigeringsdiskar. Antalet hårddiskar för lagring av information beräknas med formeln "2^n-n-1", där n är antalet hårddiskkorrigeringar. Denna typ används när stora mängder HDD, det minsta acceptabla antalet är 7, där 4 är för att lagra information och 3 är för att lagra fel. Fördelen med denna typ är ökad prestanda jämfört med en enda disk.

RAID 3 – består av “n-1” diskar, där n är en disk för att lagra paritetsblock, resten är enheter för att lagra information. Information är uppdelad i bitar som är mindre än sektorstorleken (uppdelad i byte), väl lämpad för att arbeta med stora filer, är läshastigheten för små filer mycket låg. Kännetecknas av hög prestanda, men låg tillförlitlighet och snäv specialisering.

RAID 4 liknar typ 3, men är uppdelad i block snarare än byte. Denna lösning kunde korrigera den låga läshastigheten för små filer, men skrivhastigheten förblev låg.

RAID 5 och 6 - istället för en separat disk för felkorrelation, som i tidigare versioner, används block som är jämnt fördelade över alla enheter. I det här fallet ökar hastigheten för läsning/skrivning av information på grund av parallellisering av inspelningen. Minus av denna typär långsiktig återställning av information i händelse av fel på en av diskarna. Under återhämtningen går det väldigt hög last till andra enheter, vilket minskar tillförlitligheten och ökar felet på en annan enhet och förlusten av all matrisdata. Typ 6 förbättrar den övergripande tillförlitligheten men minskar prestandan.

Kombinerade typer av RAID-arrayer:

RAID 01 (0+1) – Två Raid 0:or kombineras till Raid 1.

RAID 10 (1+0) – RAID 1-diskarrayer, som används i typ 0-arkitektur. Det anses vara det mest pålitliga alternativet för datalagring, som kombinerar hög tillförlitlighet och prestanda.

Du kan också skapa en array från SSD-enheter . Enligt 3DNews-tester ger en sådan kombination ingen signifikant ökning. Det är bättre att köpa en enhet med ett kraftfullare PCI- eller eSATA-gränssnitt

Raid array: hur man skapar

Skapat genom att ansluta via en speciell RAID-kontroller. För närvarande finns det 3 typer av kontroller:

1. Programvara - programvara en array emuleras, alla beräkningar utförs av CPU:n.
2. Integrerad – huvudsakligen vanligt på moderkort (inte serversegmentet). Ett litet nagg på mattan. styrelse som är ansvarig för att emulera arrayen, beräkningar utförs genom CPU:n.
3. Hårdvara – expansionskort (för stationära datorer), vanligtvis med PCI-gränssnitt, har sitt eget minne och datorprocessor.

RAID hdd-array: Hur man gör det från 2 diskar via IRST

Dataåterställning

Några alternativ för dataåterställning:

1. Om Raid 0 eller 5 misslyckas kan RAID Reconstructor-verktyget hjälpa, som samlar in tillgänglig enhetsinformation och skriver om den till en annan enhet eller media i form av en bild av den tidigare arrayen. Detta alternativ Det hjälper om diskarna fungerar korrekt och felet är programvara.
2. För Linux-system mdadm-återställning används (ett verktyg för att hantera programvara Raid-arrayer).
3. Hårdvaruåterställning bör utföras genom specialiserade tjänster, för utan kunskap om styrenhetens driftmetoder kan du förlora all data och det kommer att vara mycket svårt eller till och med omöjligt att få tillbaka dem.

Det finns många nyanser som måste beaktas när du skapar en raid på din dator. I grund och botten används de flesta alternativen inom serversegmentet, där datastabilitet och säkerhet är viktigt och nödvändigt. Om du har frågor eller tillägg kan du lämna dem i kommentarerna.

Ha en bra dag!

Hårddiskar spelar en mycket viktig roll i vår dator. All information lagras på dem. Jag vill inte förlora allt över en natt på grund av hårddiskfel. Och de har som bekant också en egen MTBF-gräns. Säkert, många av er har hört talas om vissa RAID-arrayer. De är gjorda för att snabba upp datorn och för datasäkerhet. Låt oss prata mer om detta.

Vad är RAID och vad är det till för?

RAID är en diskuppsättning av flera hårddiskar. I praktiken är en RAID-array ett system som består av två hårddiskar kopplade till ett moderkort som stödjer möjligheten att skapa arrays (eller till en RAID-kontroller). Vad är en RAID-kontroller? En enhet som styr din array och relaterade processer. De används vanligtvis på servermaskiner. För vanliga användare är en sådan leksak till liten nytta - den är inte billig och ineffektiv, med tanke på mängden information som behandlas av en vanlig dator. När du skapar en RAID-array ändras inte din dators hårdvara. Programmässigt utförs allt arbete med raiden i bios, det vill säga inget arbetskrävande.

SCSI RAID: skillnad från en klassisk array

SCSI är ett gränssnitt, en fysisk typ av enhetsanslutning. Det skiljer sig från de vanliga IDE- eller SATA-gränssnitten, först och främst i en annan operationsalgoritm, som ger högre hastighet, och i ett högt pris i förhållande till det senare. Det har blivit utbrett på storskaliga servermaskiner, det är sällan installerat bland vanliga datorer.

Installera en RAID-array

1. Vi hittar ett moderkort som stöder raid arrays eller SCSI RAID.
2. Vi tar två absolut identiska diskar, ansluta.
3. Gå till bios (beroende på moderkortsmodell).
4. SATA-konfigurationsparameter, ställ in RAID.
5. Medan datorn startar, tryck på Ctrl + I.
6. Att sätta upp en raid.

Redo! Viktigt: när du skapar RAID-arrayer raderas all information från diskarna!

Typer av arrayer

• RAID 0 - diskarray för att förbättra prestandan.
• RAID 1 är en "spegel"-diskarray.
• RAID 2 - arrayer som använder Hamming-kod.
• RAID 3 och 4 är randiga diskarrayer med en dedikerad paritetsdisk.
• RAID 5 - randiga diskar med en icke-dedikerad paritetsdisk.
• RAID 6 - randiga diskar med 2 oberoende pariteter.
• Det finns också raid 10, 50, 60. Men dessa är för komplexa konstruktioner.

Låt oss ta en närmare titt på de två mest populära versionerna av raid-arrayer. Dessa är RAID 0 respektive RAID 1. Vad är RAID 0 till för? Det är inte så komplicerat. Principen för driften av arrayen är parallell drift av olika fysiska enheter, utfärdade till systemet som en. Det vill säga, detta ökar direkt hastigheten på systemet, föreställ dig bara: din raid 0-array innehåller två diskar. Du spelar in 10 gigabyte data. Om du inte hade skapat en array, skulle du behöva skriva dem till en specifik disk, medan den andra nödvändigtvis skulle vara inaktiv. I fallet med en raid 0-array delas dina data byte-för-byte i flera strömmar och skrivs även till media slumpmässigt. Det vill säga, en film kan lagras på två fysiska enheter samtidigt, och endast 30 % av dess "vikt" kommer att vara på en. Nackdelen med RAID 0 är bristen på feltolerans. Dessutom, om en disk misslyckas, kommer du inte att kunna återställa data från den andra heller.

Låt oss nu prata om RAID 1. När det gäller denna array måste du använda flera ytterligare diskar för "spegling". Om du bara har två diskar i arrayen, så ser det ut så här: du arbetar med disk nummer 1, och datorn duplicerar alla dina åtgärder för disk 2. I händelse av ett enhetsfel kommer all din data att vara säker och sund på dubblettskivan. Säkert, utan tvekan. Nackdelen med raid 1 är förlusten av prestanda.

Du vet nu varför du behöver en RAID-array. Allt som återstår är att bestämma vad som passar dig bäst. Datasäkerhet eller produktivitetsvinster? Allas personliga angelägenhet!