RAID je řešení, které bylo původně vyvinuto pro trh síťových serverů jako prostředek k vytvoření velkého úložiště za nižší cenu. V podstatě by to vyžadovalo několik levnějších pevných disků a spojilo je prostřednictvím řídící jednotky, aby zajistily jednotku s větší kapacitou. To je to, co RAID znamená: redundantní pole levných disků nebo disků. K tomu bylo zapotřebí specializovaného softwaru a řadičů pro správu dat rozdělených mezi různé disky.
Nakonec zpracovatelský výkon vašeho standardního počítačového systému umožnil, aby funkce filtrovala svou cestu do trhu osobních počítačů .
Teraz úložiště RAID může být založeno na softwaru nebo hardwaru a může být použito pro tři odlišné účely. Patří sem kapacita, bezpečnost a výkon. Kapacita je jednoduchá, která je obvykle zapojena do téměř všech typů použitých nastavení RAID. Například dva pevné disky mohou být propojeny dohromady jako jedna jednotka s operačním systémem, což efektivně vytváří virtuální disk s dvojnásobnou kapacitou. Výkon je dalším klíčovým důvodem pro použití nastavení RAID v osobním počítači. Ve stejném příkladu dvou jednotek, které se používají jako jedna jednotka, může řídicí jednotka rozdělit datový blok na dvě části a potom dát každou z těchto částí na samostatný disk. To účinně zdvojnásobuje výkon zápisu nebo čtení dat na paměťovém systému. Konečně, RAID může být použit pro zabezpečení dat.
To se provádí pomocí určitého místa na jednotkách, která v podstatě klonuje data, která jsou zapsána do obou jednotek. Opět se dvěma jednotkami dokážeme, aby byla data zapsána do obou disků. Pokud tedy jedna jednotka selže, druhá má stále data.
V závislosti na cílech úložného pole, které chcete dát dohromady pro váš počítačový systém, použijete jednu z různých úrovní RAID k dosažení těchto tří cílů.
Pro ty, kteří používají pevné disky v počítači , bude výkon pravděpodobně více problém než kapacita. Na druhou stranu, ti, kteří používají polovodičové disky , pravděpodobně budou chtít způsob, jak snížit počet menších jednotek a propojit je, aby vytvořili jednotný větší disk. Takže se podívejme na různé úrovně RAID, které lze použít s osobním počítačem.
RAID 0
Toto je nejnižší úroveň RAID a ve skutečnosti nenabízí žádnou formu redundance, což je důvod, proč je odkazován na úroveň 0. V podstatě RAID 0 bere dvě nebo více disků a sestaví je dohromady, aby vytvořili větší kapacitu. Toho lze dosáhnout pomocí procesoru nazvaného striping. Datové bloky se rozdělují do datových bloků a pak se zapisují do pořadí přes disky. To nabízí vyšší výkon, protože data mohou být zapisována současně do pohonů řídící jednotkou a efektivně vynásobit rychlost pohonů. Níže je příklad toho, jak to může fungovat na třech discích:
| Jednotka 1 | Drive 2 | Disk 3 | |
|---|---|---|---|
| Blok 1 | 1 | 2 | 3 |
| Blok 2 | 4 | 5 | 6 |
| Blok 3 | 7 | 8 | 9 |
Aby mohl RAID 0 účinně pracovat pro zvýšení výkonu systému, musíte se pokusit mít odpovídající jednotky. Každá jednotka by měla mít stejnou přesnou paměťovou kapacitu a vlastnosti.
Pokud tomu tak není, kapacita bude omezena na násobek nejmenší jednotky a výkon na nejpomalejší jednotky, protože musí počkat na to, aby byly všechny pruhy zapsány, než se přesunete na další sadu. Je možné použít nesprávné jednotky, ale v takovém případě by nastavení JBOD mohlo být efektivnější.
JBOD znamená jen spoustu jednotek a efektivně je to jen sada jednotek, které lze navzájem nezávisle přistupovat, ale objevují se jako jednotný úložný disk operačnímu systému. To se obvykle dosahuje tím, že má datový rozsah mezi jednotkami. Často je to označováno jako SPAN nebo BIG.
Ovšem fungování je vidí jako jediný disk, ale bloky budou zapsány na první disk, dokud se nezaplní, pak postupuje na druhou, potom na třetí atd. To je užitečné pro přidání další kapacity do stávajícího počítačového systému a s jednotkami různých velikostí, ale nezvýší výkon pole pohonu.
Největší problém s nastavením RAID 0 a JBOD je zabezpečení dat. Vzhledem k tomu, že máte více jednotek, zvýšila se pravděpodobnost poškození dat, protože máte více bodů selhání . Pokud nějaká jednotka v poli RAID 0 selže, všechna data se stanou nepřístupnými. V sadě JBOD způsobí selhání disku ztrátu všech dat, které se staly na této jednotce. V důsledku toho je nejlepší pro ty, kteří chtějí použít tuto metodu ukládání, mít nějaké jiné prostředky k zálohování dat.
RAID 1
Toto je první skutečná úroveň RAID, protože poskytuje úplnou úroveň redundance pro data uložená v poli. To se provádí procesem, který se nazývá zrcadlení. Účinně jsou všechna data zapsaná do systému zkopírována do každé jednotky v poli úrovně 1. Tato forma RAID se obvykle provádí pouze s dvojicí jednotek, protože přidání dalších jednotek nepřidá žádnou dodatečnou kapacitu, pouze redundanci. Chcete-li lépe uvést příklad tohoto, je zde graf, který ukazuje, jak by to bylo napsáno na dva disky:
| Jednotka 1 | Drive 2 | |
|---|---|---|
| Blok 1 | 1 | 1 |
| Blok 2 | 2 | 2 |
| Blok 3 | 3 | 3 |
Chcete-li dosáhnout co nejefektivnějšího využití z nastavení RAID 1, systém opět použije odpovídající jednotky, které mají stejné kapacity a výkonnostní hodnocení.
Pokud se použijí nesouhlasné jednotky, pak se kapacita pole rovná pohonu s nejmenší kapacitou v poli. Pokud by například byl v poli RAID 1 použit jeden a půl terabajtu a jeden terabytový disk, kapacita tohoto pole v systému by byla pouze jeden terabajt.
Tato úroveň RAID je vysoce účinná pro zabezpečení dat, protože tyto dva disky jsou skutečně stejné. Pokud některý ze dvou jednotek selže, druhý má úplné údaje o druhém. Problém s tímto typem instalace obecně určuje, který z jednotek selhal, protože často se úložiště stává nepřístupným, když jeden z nich selže a nebude správně obnoven, dokud nebude vložena nová jednotka namísto neúspěšného a obnovení proces je spuštěn. Jak již bylo zmíněno dříve, z tohoto není ani zisk z výkonu. Ve skutečnosti dojde k mírnému ztrátě výkonu z režijních nákladů řídící jednotky pro RAID.
RAID 1 + 0 nebo 10
Jedná se o poněkud komplikovanou kombinaci obou úrovní RAID 0 a úrovně 1 . Ovladač bude potřebovat minimálně čtyři disky, aby fungoval v tomto režimu, protože to, co bude dělat, je vytvořit dva páry jednotek. První sada jednotek je zrcadlové pole, které klonuje data mezi těmito dvěma. Druhá sada jednotek je také zrcadlená, ale je nastavena jako páska prvního. To zajišťuje jak redundanci dat, tak zisky z výkonu. Níže je uveden příklad toho, jak budou data naprogramována na čtyřech jednotkách pomocí tohoto typu nastavení:
| Jednotka 1 | Drive 2 | Disk 3 | Drive 4 | |
|---|---|---|---|---|
| Blok 1 | 1 | 1 | 2 | 2 |
| Blok 2 | 3 | 3 | 4 | 4 |
| Blok 3 | 5 | 5 | 6 | 6 |
Abych byl upřímný, není to žádoucí režim RAID, který by běžel v počítačovém systému. Zatímco to zajišťuje určitý výkon, je to opravdu špatné díky obrovskému množství režie v systému. Navíc je to obrovské plýtvání prostorem, jelikož pohonné pole bude mít pouze polovinu kapacity všech pohonů dohromady. Pokud se používají nesprávné pohony, výkon bude omezen na nejpomalejší pohony a kapacita bude pouze dvojnásobek nejmenšího pohonu.
RAID 5
Jedná se o nejvyšší úroveň RAID, která se nachází ve spotřebitelských počítačových systémech, a je mnohem účinnější metodou pro zvýšení kapacity a redundance. Dosahuje to prostřednictvím procesu paralelního zpracování dat. Minimální tři jednotky jsou nutné k tomu, protože data jsou rozdělena na pruhy na několika jednotkách, ale pak jeden blok přes pruh je vyčleněn pro paritu. Chcete-li to lépe vysvětlit, nejprve se podívejte na to, jak lze data zapsat do tří disků:
| Jednotka 1 | Drive 2 | Disk 3 | |
|---|---|---|---|
| Blok 1 | 1 | 2 | str |
| Blok 2 | 3 | str | 4 |
| Blok 3 | str | 5 | 6 |
V podstatě řídicí jednotka pohonu odebírá část dat, která mají být zapsána na všech jednotkách v poli. První bit dat je umístěn na první jednotce a druhý je umístěn na druhém disku. Třetí jednotka získá bit parity, který je v podstatě srovnáním binárních dat na prvním a druhém. V binární matematice máte pouze 0 a 1. Pro porovnání bitů se provádí proces booleovské matematiky. Pokud oba dosáhnou sudého čísla (0 + 0 nebo 1 + 1), paritní bit bude nulový. Pokud oba dosadíte liché číslo (1 + 0 nebo 0 + 1), paritní bit bude jeden. Důvodem je to, že pokud některý z jednotek selže, může řídící jednotka zjistit, jaké chybějící data jsou. Například pokud jednotka 1 selže, ponechá jen dvě a tři jednotky a jednotka dva obsahuje datový blok jednoho a jednotka tři má paritní blok jednoho, pak chybějící datový blok na jednotce musí být nula.
To zajišťuje efektivní redundanci dat, která umožňuje obnovit všechna data v případě selhání disku. Nyní pro většinu spotřebitelských nastavení selhání bude mít za následek, že systém nebude, protože není ve funkčním stavu. Aby byl systém funkční, je nutné vyměnit neúspěšnou jednotku za novou jednotku. Poté musí být proveden proces rekonstrukce dat na úrovni řadiče, který pak provede zpětnou booleovskou funkci pro obnovení dat na chybějící jednotce. To může chvíli trvat, zvláště pro disky s větším výkonem, ale je přinejmenším obnovitelné.
Nyní kapacita pole RAID 5 závisí na počtu pohonů v poli a jejich kapacitě. Opět platí, že pole je omezeno nejmenší kapacitou jednotky v poli, takže je nejlepší použít odpovídající jednotky. Účinný úložný prostor se rovná počtu jednotek mínus jedenkrát nižší než kapacita. Takže v matematických termínech je to (n-1) * Capacitymin . Takže pokud máte tři jednotky 2 GB v poli RAID 5, celková kapacita by byla 4 GB. Další pole RAID 5, které používalo čtyři disky o velikosti 2 GB, mělo 6 GB kapacity.
Nyní výkon pro RAID 5 je trochu komplikovanější než některé jiné formy RAID kvůli booleovskému procesu, který musí být proveden pro vytvoření paritního bitu, když jsou data zapisována do jednotek. To znamená, že výkon zápisu bude menší než pole RAID 0 se stejným počtem jednotek. Číst výkon, na druhé straně, netrpí tolik, jako zápis, protože booleovský proces není proveden, protože čte přímé údaje z jednotek.
Velká otázka se všemi instalacemi RAID
Diskutovali jsme o různých výhodách a nevýhodách každé úrovně RAID, která může být použita v osobních počítačích, ale existuje i další problém, který si mnozí lidé neuvědomují při vytváření nastavení jednotek RAID. Před instalací RAID musí být nejprve vytvořena buď softwarem hardwarového řadiče nebo v rámci softwaru operačního systému. To v podstatě inicializuje speciální formátování potřebné pro správné sledování, jak budou data zapisována a čtena na jednotce.
To pravděpodobně nezní jako problém, ale dokonce je třeba, abyste změnili, jak chcete nakonfigurovat pole RAID. Řekněme například, že používáte nízká data a chcete přidat další disk pro pole RAID 0 nebo RAID 5. Ve většině případů nebude možné, aniž byste nejprve znovu konfigurovali pole RAID, které také odstraní veškerá data uložená v těchto jednotkách. To znamená, že musíte úplně zálohovat data, přidat novou jednotku, znovu konfigurovat pole disku, formátovat pole disku a obnovit původní data zpět na jednotku. To může být nesmírně bolestivý proces. V důsledku toho se ujistěte, že skutečně máte nastavení pole tak, jak chcete poprvé, když to uděláte.