RAID е решение, което първоначално е разработено за пазара на мрежови сървъри като средство за създаване на голямо хранилище на по-ниска цена. По същество това ще отнеме няколко по-ниски разходи за твърди дискове и ще ги сглоби чрез контролер, за да осигури едно по-голямо задвижване. Това е, което RAID означава: излишен масив от евтини устройства или дискове. За да се постигне това, са необходими специализиран софтуер и контролери за управление на разделените данни между различните устройства.
В крайна сметка, мощността на обработка на вашата стандартна компютърна система позволи на функциите да филтрират пътя си на пазара на персонални компютри .
Сега съхранението на RAID може да бъде базирано на софтуер или хардуер и може да се използва за три различни цели. Те включват капацитет, сигурност и ефективност. Капацитетът е прост, който обикновено се включва в почти всеки тип RAID настройка. Например, два твърди диска могат да бъдат свързани заедно като едно устройство към операционната система, което прави ефективно виртуално устройство, което е два пъти по-голямо. Ефективността е друга основна причина за използването на RAID настройка на персонален компютър. В един и същи пример на две устройства, които се използват като едно устройство, контролерът може да раздели част от данни на две части и след това да постави всяка от тези части на отделно устройство. Това ефективно удвоява ефективността на писането или четенето на данните в системата за съхранение. Накрая, RAID може да се използва за сигурност на данните.
Това се прави, като се използва част от пространството на устройствата, за да се клонират по същество данните, написани на двата диска. Още веднъж, с две устройства можем да направим така, че данните да са написани и на двата диска. По този начин, ако едно устройство се провали, другото все още има данните.
В зависимост от целите на масива за съхранение, които искате да съберете заедно за вашата компютърна система, ще използвате едно от различните нива на RAID, за да постигнете тези три цели.
За тези, които използват твърди дискове в компютъра си , ефективността вероятно ще бъде по-скоро проблем, отколкото капацитет. От друга страна, тези, които използват твърдотелни устройства, вероятно ще искат начин да вземат по-малките устройства и да ги свържат заедно, за да създадат един по-голям диск. Така че нека да разгледаме различните нива на RAID, които могат да се използват с персонален компютър.
RAID 0
Това е най-ниското ниво на RAID и всъщност не предлага никаква форма на излишък, поради което се отнася до ниво 0. По същество RAID 0 отнема две или повече устройства и ги поставя заедно, за да създадат устройство с по-голяма мощност. Това се постига чрез процесор, наречен стринг. Блоковете за данни се разбиват на парчета данни и след това се записват по ред в устройствата. Това осигурява повишена производителност, тъй като данните могат да се записват едновременно на дисковете от контролера, като ефективно се умножава скоростта на задвижването. По-долу е даден пример за това как това може да работи на три диска:
| Диск 1 | Диск 2 | Диск 3 | |
|---|---|---|---|
| Блок 1 | 1 | 2 | 3 |
| Блок 2 | 4 | 5 | 6 |
| Блок 3 | 7 | 8 | 9 |
За да може RAID 0 да работи ефективно за повишаване на производителността на системата, трябва да се опитате да имате съвпадащи устройства. Всяко задвижване трябва да има същите характеристики и възможности за съхранение.
Ако не, тогава капацитетът ще бъде ограничен до множество от най-малките дискове и производителност до най-бавния диск, тъй като трябва да изчака всички писти да бъдат написани, преди да се премести в следващия комплект. Възможно е да използвате несъответстващи устройства, но в този случай настройката на JBOD може да е по-ефективна.
JBOD означава само една куп дискове и ефективно е просто колекция от устройства, които могат да бъдат достъпни независимо един от друг, но се появяват като едно устройство за съхранение на операционната система. Това обикновено се постига чрез разпространение на данни между устройствата. Често това се нарича SPAN или BIG.
Ефективно операторът ги вижда като един и същ диск, но блоковете ще бъдат написани на първия диск, докато не се запълнят, след това ще продължат към втория, след третия и т.н. Това е полезно за добавяне на допълнителен капацитет в съществуваща компютърна система и с устройства с различни размери, но няма да увеличи производителността на устройството.
Най-големият проблем при настройките на RAID 0 и JBOD е сигурността на данните. Тъй като имате няколко устройства, шансовете за повреда на данните се увеличават, защото имате повече точки на неуспех . Ако някое устройство в RAID 0 масив се провали, всички данни стават недостъпни. В JBOD отказът на устройството ще доведе до загуба на всички данни, които са се случили на това устройство. В резултат на това най-добре е тези, които искат да използват този начин на съхранение, да имат други средства за архивиране на данните си.
RAID 1
Това е първото истинско ниво на RAID, тъй като осигурява пълно ниво на съкращаване на данните, които се съхраняват в масива. Това се извършва чрез процес, който се нарича огледало. Ефективно всички данни, които са записани в системата, се копират на всяко устройство в масив от ниво 1. Тази форма на RAID обикновено се извършва само с двойка устройства, тъй като прибавянето на повече устройства няма да добави допълнителен капацитет, просто повече съкращения. За да дадем по-добър пример за това, има графика, която показва как ще бъде написана на две устройства:
| Диск 1 | Диск 2 | |
|---|---|---|
| Блок 1 | 1 | 1 |
| Блок 2 | 2 | 2 |
| Блок 3 | 3 | 3 |
За да постигнете най-ефективно използване от настройка на RAID 1, системата отново ще използва съвпадащи устройства, които споделят същите характеристики и характеристики.
Ако се използват несъответстващи устройства, тогава капацитетът на масива ще бъде равен на най-малкия капацитет в масива. Например, ако в масив RAID 1 се използва един и половина терабайт и един терабайтово устройство, капацитетът на този масив в системата ще бъде само един терабайт.
Това ниво на RAID е много ефективно за сигурността на данните, тъй като двата диска са ефективни. Ако единият от двата диска не успее, тогава другият има пълните данни за другия. Проблемът с този тип инсталация обикновено определя кое от драйверите е неуспешно, защото често съхранението става недостъпно, когато някой от двамата се провали и няма да бъде възстановен правилно, докато не бъде инсталирано ново устройство вместо неуспешното и възстановяване процесът се изпълнява. Както бе споменато по-горе, от това също няма печалба. Всъщност ще има леко загуба на производителност от режийните на контролера за RAID.
RAID 1 + 0 или 10
Това е малко сложна комбинация както на нивата RAID 0, така и на ниво 1 . Ефективно, контролерът ще има нужда от минимум четири устройства, за да работи в този режим, защото това, което ще направи, е да направи два чифта устройства. Първият набор от устройства е огледален масив, който клонира данните между двете. Вторият набор от задвижвания също е огледален, но е настроен да бъде лентата на първия. Това осигурява едновременно съкращаване на данните и повишаване на производителността. По-долу е даден пример за начина, по който данните ще бъдат записани в четири устройства, използващи този тип настройка:
| Диск 1 | Диск 2 | Диск 3 | Диск 4 | |
|---|---|---|---|---|
| Блок 1 | 1 | 1 | 2 | 2 |
| Блок 2 | 3 | 3 | 4 | 4 |
| Блок 3 | 5 | 5 | 6 | 6 |
За да бъда честен, това не е желаният начин RAID да работи на компютърна система. Макар че не осигурява известно повишаване на производителността, то наистина не е толкова добро поради огромната сума на режийните разходи за системата. В допълнение, това е огромно загуба на пространство, тъй като задвижващият масив ще има само най-много половината капацитет на всички задвижвания комбинирани. Ако се използват разминаващи се задвижвания, производителността ще бъде ограничена до най-бавното от задвижванията и капацитетът ще бъде само двойно по-малко от устройството.
RAID 5
Това е най-високото ниво на RAID, което може да се намери в потребителските компютърни системи и е много по-ефективен метод за увеличаване на капацитета и резервирането. То постига това чрез процес на париране на данни с паритет. Необходими са поне три задвижвания, тъй като данните са разделени на ивици на няколко от устройствата, но след това един блок през ивицата е определен за паритет. За да обясните това по-добре, нека първо разгледаме как данните могат да бъдат записани в три устройства:
| Диск 1 | Диск 2 | Диск 3 | |
|---|---|---|---|
| Блок 1 | 1 | 2 | р |
| Блок 2 | 3 | р | 4 |
| Блок 3 | р | 5 | 6 |
По същество контролерът на задвижването взема част от данните, които трябва да бъдат записани във всички устройства в масива. Първата част от данните се поставя на първото устройство, а втората се поставя на второто. Третото устройство получава бита на паритета, който по същество представлява сравнение на двоичните данни за първия и втория. В двоичната математика имате само 0 и 1. Направете булев математически процес, за да сравните бита. Ако двете добавят до четен номер (0 + 0 или 1 + 1) тогава битът за паритет ще бъде нула. Ако двете добавят до нечетно число (1 + 0 или 0 + 1) тогава битът за паритет ще бъде един. Причината за това е, че ако едно от устройствата не успее, администраторът може да разбере какви са липсващите данни. Например, ако едно устройство се провали, оставяйки само две и три устройства, а устройството две има блок за данни от един и задвижването три има паритетен блок от един, тогава липсващият блок данни на устройството трябва да е нула.
Това осигурява ефективно съкращаване на данните, което позволява възстановяването на всички данни в случай на повреда на устройството. Сега за повечето потребителски настройки, неуспехът все пак ще доведе до това системата да не е, защото не е в функционално състояние. За да стане функционалната система, е необходимо да замените неуспешното устройство с ново устройство. След това трябва да се извърши процес на възстановяване на данни на ниво контролер, който след това ще направи обратна булева функция, за да пресъздаде данните за липсващото устройство. Това може да отнеме известно време, особено за по-големи капацитети, но поне е възстановимо.
Сега капацитетът на масива RAID 5 зависи от броя на устройствата в масива и от капацитета им. За пореден път масивът е ограничен от най-малката капацитет в масива, така че най-добре е да използвате съчетани устройства. Ефективното пространство за съхранение е равно на броя на задвижванията минус един път с най-малък капацитет. Така че в математически термини, това е (n-1) * Capacitymin . Така че, ако имате 3GB дискове в RAID 5 масив, общият капацитет ще бъде 4GB. Друг RAID 5 масив, който използваше 4GB дискове, ще има капацитет от 6GB.
Сега производителността на RAID 5 е малко по-сложна от някои от другите форми на RAID, поради булевия процес, който трябва да се направи, за да се създаде бита на паритета, когато данните се записват в устройствата. Това означава, че ефективността на записване ще бъде по-малка от масива RAID 0 със същия брой устройства. Четенето на ефективността, от друга страна, не страда толкова, колкото писането, защото булевият процес не се прави, защото той чете права данни от устройствата.
Големият проблем с всички RAID настройки
Разгледахме различните предимства и недостатъци на всяко от нивата на RAID, които могат да се използват на персоналните компютри, но има още един проблем, който много хора не осъзнават, когато става въпрос за създаване на RAID устройства. Преди да може да се използва RAID настройка, първо трябва да бъде конструирана или от софтуера на хардуерния контролер, или от софтуера на операционната система. Това по същество инициализира специалното форматиране, необходимо за правилното проследяване на начина на записване и четене на данните на устройството.
Това вероятно не звучи като проблем, но дори и да е необходимо да промените как искате конфигурирането на масива ви RAID. Например, да речем, че имате ниски данни и искате да добавите допълнително устройство за RAID 0 или RAID 5 масив. В повечето случаи няма да можете да преконфигурирате масива RAID, който също ще премахне всички данни, съхранени в тези устройства. Това означава, че трябва напълно да направите резервно копие на данните си, да добавите новото устройство, да преконфигурирате масива на устройството, да форматирате този масив и да възстановите първоначалните си данни обратно на устройството. Това може да бъде изключително болезнен процес. В резултат на това се уверете, че наистина имате настройката на масива по начина, по който искате, за първи път, когато го направите.