A RAID egy olyan megoldás, amelyet eredetileg a hálózati kiszolgáló piacon fejlesztettek ki, mint a nagy tárolási költség alacsony költséggel történő létrehozásának eszköze. Lényegében több alacsonyabb költségű merevlemezre lenne szükség, és egy vezérlőn keresztül egy nagyobb kapacitású meghajtóra lenne szükség. Ez az, amit a RAID jelenti: redundáns tömb az olcsó meghajtók vagy lemezek. Ehhez különféle szoftverek és vezérlők voltak szükségesek a különböző meghajtók közötti megosztás kezelésére.
Végül a szabványos számítógépes rendszer feldolgozási ereje lehetővé tette a funkciók számára, hogy szűrhessék útjukat a személyi számítógép piacára .
Most a RAID tároló szoftver vagy hardver alapú lehet , és három különböző célra használható. Ezek közé tartozik a kapacitás, a biztonság és a teljesítmény. A kapacitás olyan egyszerű, amely jellemzően a szinte minden RAID-telepítéshez kapcsolódik. Például két merevlemezt egyetlen meghajtóhoz lehet csatlakoztatni az operációs rendszerhez, hatékonyan pedig egy virtuális meghajtót, amely kétszer akkora kapacitással rendelkezik. A teljesítmény a számítógép egyik RAID-beállításának egyik legfontosabb oka. Ugyanabban a példában, ha két meghajtót használunk egyetlen meghajtóként, a vezérlő két részre osztja az adatcsét, majd mindegyik részt egy külön meghajtóra helyezi. Ez hatékonyan megduplázza a tárolási rendszer írási vagy olvasási teljesítményét. Végül a RAID használható adatbiztonsághoz.
Ezt úgy hajtja végre, hogy a meghajtókon lévő helyek egy részét a két meghajtónak írt adatok lényegében klónozzák. Még egyszer, két meghajtóval meg tudjuk csinálni, hogy az adatok mindkét meghajtóra íródjanak. Így ha egy meghajtó meghibásodik, a másiknak még van az adata.
A tárolási tömb céljaitól függően, amelyeket a számítógépes rendszerhez kíván összeállítani, a RAID különböző szintjeinek egyikét használja a három cél eléréséhez.
A merevlemezeket használó felhasználók számára a teljesítmény valószínűleg inkább a kapacitás, mint a kapacitás. Másrészt a szilárdtestalapú meghajtókat használók valószínűleg azt szeretnék elérni, hogy a kisebb meghajtókat vegyék fel, és összekapcsolják őket, hogy egyetlen nagyobb meghajtót hozzanak létre. Vessünk egy pillantást a RAID különböző szintjeire, amelyek egy személyi számítógépen használhatók.
RAID 0
Ez a RAID legalacsonyabb szintje, és ténylegesen nem kínál semmiféle redundanciát, ezért nevezik a 0. szintre. Alapvetően a RAID 0 két vagy több meghajtót igényel, és azokat egy nagyobb kapacitású meghajtóra állítja össze. Ez egy csíkozással rendelkező processzoron keresztül valósul meg. Az adatblokkok feldarabolódnak az adatcsatornákba, majd a meghajtók sorrendjében íródnak. Ez növeli a teljesítményt, mivel az adatok a meghajtókhoz egyidejűleg írhatók a vezérlő hatékonyan megszorozza a meghajtók sebességét. Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan működhet ez a három lemezen:
| Drive 1 | Drive 2 | Drive 3 | |
|---|---|---|---|
| 1. blokk | 1 | 2 | 3 |
| 2. blokk | 4 | 5 | 6 |
| 3. blokk | 7 | 8 | 9 |
Annak érdekében, hogy a RAID 0 hatékonyan működjön a rendszer teljesítményének növelése érdekében, meg kell próbálnia a megfelelő meghajtókat. Minden meghajtónak meg kell egyeznie a pontos tárolókapacitással és az előadási tulajdonságokkal.
Ha nem, akkor a kapacitás a legkisebb meghajtók többszörösére korlátozódik, és a teljesítmény a leglassabb a meghajtókhoz, mivel meg kell várnia, hogy minden csík be legyen írva, mielőtt átmegy a következő készletre. Lehetséges a nem megfelelő meghajtók használata, de ebben az esetben a JBOD beállítása hatékonyabb lehet.
A JBOD csak egy csomó meghajtót jelent, és hatékonyan csak olyan meghajtók gyűjteménye, amelyek egymástól függetlenül férhetők hozzá, de egyetlen tárolóeszközként jelennek meg az operációs rendszer számára. Ezt általában úgy érjük el, hogy az adatátvitel a meghajtók között történik. Gyakran ez SPAN vagy BIG.
Hatékonyan a működtetés egyetlen lemezként látja őket, de a blokkokat az első lemezen egészen addig töltik fel, amíg nem töltődik fel, majd a második, majd a harmadik stb. Felé halad. Ez hasznos extra kapacitás hozzáadásához egy meglévő számítógépes rendszerhez és különböző méretű meghajtókkal, de nem növeli a meghajtó tömb teljesítményét.
A RAID 0 és a JBOD beállítások legnagyobb problémája az adatbiztonság. Mivel több meghajtó van, az adatok korrupciós esélyei nőttek, mivel több hibahelye van . Ha egy RAID 0 tömbben lévő meghajtó meghiúsul, az összes adat elérhetetlen lesz. A JBOD-ban a meghajtó meghibásodása az adott meghajtón lévő adatok elvesztését eredményezi. Ennek eredményeképpen a legjobb azok számára, akik ezt a tárolási módot szeretnék használni, hogy rendelkezzenek más eszközökkel az adatok biztonsági mentéséhez.
RAID 1
Ez a RAID első igazi szintje, mivel a tömbön tárolt adatok teljes redundanciáját biztosítja. Ezt egy folyamat, amelyet tükrözésnek neveznek. Hatékonyan az összes olyan adat, amely a rendszerre van írva, másolódik az 1. szintű tömb minden egyes meghajtójára. Ez a RAID formája jellemzően csak egy pár meghajtón végezhető el, mivel több meghajtó hozzáadásával nem növelik a kapacitást, csak több redundanciát. Annak érdekében, hogy jobb példát lehessen adni, itt egy diagram, amely bemutatja, hogyan írható két meghajtó:
| Drive 1 | Drive 2 | |
|---|---|---|
| 1. blokk | 1 | 1 |
| 2. blokk | 2 | 2 |
| 3. blokk | 3 | 3 |
A RAID 1 beállításokból a leghatékonyabb használat érdekében a rendszer ismét olyan egyenértékű meghajtókat használ, amelyek ugyanazt a kapacitást és teljesítményértékelést kapják.
Ha nem megfelelő meghajtókat használnak, akkor a tömb kapacitása megegyezik a tömb legkisebb kapacitású meghajtásával. Például, ha egy és fél terabájt és egy terabájtos meghajtót használtak egy RAID 1 tömbben, akkor a rendszer kapacitása csak egyetlen terabájt lenne.
Ez a RAID szint nagyon hatékony az adatbiztonság szempontjából, mivel a két meghajtó ugyanolyan. Ha a két meghajtó egyikének sikertelenné válik, akkor a másiknak a másik teljes adatai vannak. Az ilyen típusú telepítéssel kapcsolatos probléma általában azt határozza meg, hogy a meghajtók közül melyik hibás, mivel gyakran a tároló nem érhető el, ha a kettő közül az egyik meghibásodik, és helyre nem áll helyre, amíg egy új meghajtót be nem helyezett a hibás helyre, folyamat fut. Amint azt korábban említettük, egyáltalán nincs teljesítmény-nyereség. Valójában a RAID vezérlőjének fejtermeléséből kis teljesítményveszteség lesz.
RAID 1 + 0 vagy 10
Ez egy kicsit bonyolult kombinációja mind a RAID 0 szint, mind az 1. szint . Hatékonyan a vezérlőnek legalább négy meghajtóra van szüksége ahhoz, hogy ebben a módban működjön, mert két pár meghajtó fog működni. Az első sorozat a meghajtók egy tükrözött tömb, amely klónozza az adatokat a kettő között. A második meghajtókészlet is tükrözi, de az elsőnek a csíkja. Ez mind az adat redundanciát, mind a teljesítménynövekedést biztosítja. Az alábbiakban bemutatunk egy példát arra vonatkozóan, hogyan íródnak az adatok az alábbi négy meghajtón:
| Drive 1 | Drive 2 | Drive 3 | Hajtás 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 1. blokk | 1 | 1 | 2 | 2 |
| 2. blokk | 3 | 3 | 4 | 4 |
| 3. blokk | 5 | 5 | 6 | 6 |
Őszintén szólva ez nem kívánatos mód a RAID-nek egy számítógépes rendszeren való futtatására. Noha némi teljesítménynövekedést biztosít, valójában nem annyira jó, mert a rendszer hatalmas összege túl magas. Ezenkívül óriási térhulladék, mivel a meghajtó tömb csak az összes meghajtó kapacitásának legfeljebb felét fogja össze. Ha nem megfelelő meghajtókat használnak, a teljesítmény csak a leglassabb meghajtókra korlátozódik, és a kapacitás csak a legkisebb meghajtóval lesz dupla.
RAID 5
Ez a RAID legmagasabb szintje, amely a fogyasztói számítógépes rendszerekben megtalálható, és sokkal hatékonyabb módszer a kapacitás és a redundancia növelésére. Ezt egy paritásos adatcsíkozással valósítja meg. Ehhez legalább három meghajtó szükséges, mivel az adatokat több meghajtó csíkozásra osztja, de az egyik blokk a csíkon keresztül van kitéve a paritáshoz. Ennek jobb megértéséhez először nézzük meg, hogy az adatok hogyan íródhatnak három meghajtó között:
| Drive 1 | Drive 2 | Drive 3 | |
|---|---|---|---|
| 1. blokk | 1 | 2 | p |
| 2. blokk | 3 | p | 4 |
| 3. blokk | p | 5 | 6 |
Lényegében a hajtásszabályozó egy töredéket vesz fel a tömb összes meghajtóján. Az első bit az első meghajtóra van helyezve, a második a második. A harmadik meghajtó megkapja azt a paritásbitet, amely lényegében az első és a második bináris adat összehasonlítása. A bináris matematikában csak 0 és 1 van. Boolean matematikai folyamatot végeznek a bitek összehasonlítására. Ha a kettő egyenlő számra (0 + 0 vagy 1 + 1) adódik, akkor a paritás bit nulla lesz. Ha a kettő egy páratlan számra (1 + 0 vagy 0 + 1) adódik, akkor a paritás bit lesz egy. Ennek oka, hogy ha az egyik meghajtó meghibásodik, akkor a vezérlő kiderítheti, hogy mi a hiányzó adat. Például, ha az egyik meghajtó meghibásodik, és csak a két és a harmadik meghajtót hagyja el, és a két meghajtónak van egy adatblokkja, és a hármas hajtásnak egy paritásblokkja van, akkor az egyik meghajtóban lévő hiányzó adatblokknak nullanak kell lennie.
Ez biztosítja a hatékony adat redundanciát, amely lehetővé teszi minden adat helyreállítását hajtáshiba esetén. Most a legtöbb fogyasztói beállítást illetően a hiba továbbra sem eredményezi a rendszert, mert nem funkcionális állapotban van. Annak érdekében, hogy a rendszer működőképes legyen, cserélni kell a sikertelen meghajtót egy új meghajtóra. Ezután egy adatrekonstrukciós eljárást kell végrehajtani a vezérlő szintjén, amely ezt követően végrehajtja a visszafordított Boole függvényt, hogy újra létrehozza a hiányzó meghajtón lévő adatokat. Ez időbe telhet, különösen nagyobb kapacitású meghajtókhoz, de legalább megtéríthető.
Most a RAID 5 tömb kapacitása függ a meghajtók számától és a kapacitástól. Ismét a tömbet a legkisebb kapacitású meghajtó korlátozza a tömbben, így a legjobb megoldás a megfelelő meghajtók használata. A tényleges tárolási terület megegyezik a meghajtók számával, a mínusz egy alkalommal a legalacsonyabb kapacitással. Tehát matematikai szempontból (n-1) * Capacitymin . Tehát, ha három 2 GB-os meghajtó van egy RAID 5 tömbben, a teljes kapacitás 4 GB lenne. Egy másik RAID 5 tömb, amely négy 2 GB-os meghajtót használ, 6 GB kapacitással rendelkezne.
Most a RAID 5 teljesítménye egy kicsit bonyolultabb, mint a RAID többi formája, mivel a logikai folyamat azt jelenti, hogy a paritás bitet kell létrehozni, amikor az adatokat írják a meghajtókra. Ez azt jelenti, hogy az írási teljesítmény kisebb lesz, mint egy azonos számú meghajtóval rendelkező RAID 0 tömb. A teljesítmény megítélése viszont nem annyira szenved, mint az írás, mert a logikai folyamat nem történik meg, mert a meghajtók egyenes adatait olvassa.
A nagy szám minden RAID beállítással
Megvizsgáltuk a RAID egyes szintjeinek különböző előnyeit és hátrányait, amelyeket személyi számítógépeken lehet használni, de van egy másik probléma, amelyet sokan nem vesznek észre a RAID meghajtó beállítások létrehozása során. Mielőtt egy RAID-beállítást használna, először a hardvervezérlő szoftver vagy az operációs rendszer szoftverének kell megalkotnia. Ez lényegében inicializálja a speciális formázást, amely ahhoz szükséges, hogy megfelelően nyomon kövesse az adatok írását és olvasását a meghajtón.
Ez valószínűleg nem probléma, de az, ha még meg kell változtatni, hogyan szeretné a RAID tömb konfigurálása. Például azt mondja, hogy alacsony az adat, és egy extra meghajtót szeretne hozzáadni egy RAID 0 vagy RAID 5 tömbhöz. A legtöbb esetben nem lesz képes a RAID-tömb első újrakonfigurálása nélkül eltávolítani az adott meghajtón tárolt adatokat. Ez azt jelenti, hogy teljes körűen biztonsági másolatot kell készítenie az adatokról, fel kell vennie az új meghajtót, újra kell konfigurálnia a meghajtó tömböt, formáznia kell azt a meghajtó tömböt, majd vissza kell állítania az eredeti adatokat a meghajtóba. Ez rendkívül fájdalmas folyamat lehet. Ennek eredményeképpen győződjön meg róla, hogy valójában a tömb beállítása megegyezik az első alkalommal, amikor azt szeretné.