Raid-масиви і їх класифікація. СПК

RAID — Redundand Array of Inexpensive Disks , перекладається, як надлишковий масив з недорогих дисків. За допомогою цієї технології можна представити один із декількох дисків , як віртуальний. Розмір цього диску залежить ,від так званого рівня масиву. Головне пам’ятайте ,щоб побудувати RAID потрібно лише диски з однаковими розмірами . а також від обраного рівня Вам потрібно два ,три або і більше дисків .

Самим поширеними є такі рівні :

• Linear – дозволяє включати в нього будь-які диски.
• RAID-0 – може містити довільну кількість дисків,більше двох і так далі.
• RAID-1- один блок даних записується на всі диски.
• RAID-10 є комбінацією RAID-1 i RAID-0: де масиви RAID-1 об’єднуються в RAID-0.
• RAID-5 – слугує для роботи з трьома і більше дисків.
• RAID-6 – потребує ,щоб було чотири і більше дисків.

Рівні RAID

RAID-0

RAID-0 - дисковий масив з двох або більше жорстких дисків без резервування. Інформація розбивається на блоки даних ( A_i ) фіксованої довжини і записується на обидва фбо декілька дисків одночасно.

Raid-0

Переваги: За рахунок цього істотно підвищується продуктивність ( від кількості дисків залежить кратність збільшення продуктивності).

Недоліки: Надійність RAID-0 набагато нижче надійності кожного з дисків окремо і падає із збільшенням кількості дисків у RAID-0, адже відмова будь-якого з дисків призводить до непрацездатності всього масиву.

RAID-1

RAID 1 - масив із двох дисків, які є повними копіями один одного.

Переваги: Забезпечує прийнятну швидкість запису і виграш по швидкості читання при розмежуванні запитів. Має високу надійність - працює до тих пір, поки функціонує хоча б один диск в масиві.

Raid-1

На практиці при виході з ладу одного з дисків слід терміново вживати заходів - знову відновлювати надмірність. Для цього з будь-яким рівнем RAID (крім нульового) рекомендують використовувати диски "гарячого" резерву.

Недоліки: За ціною двох жорстких дисків користувач фактично отримує лише один.

RAID-2

Схема резервування даних з використанням коду Хеммінга (Hamming code) для корекції помилок.

Переваги:

• досить проста реалізація;

• корекція помилок "на льоту";

• дуже висока швидкість передачі даних;

• при збільшенні кількості дисків накладні витрати зменшуються.

Недоліки:

• низька швидкість обробки запитів;

• висока вартість;

• велика надмірність.

RAID-3

Відмовостійкий масив з паралельним введенням / висновком даних і диском контролю парності. Потік даних розбивається на порції на рівні байт (хоча можливо і на рівні біт) і записується одночасно на всі диски масиву, крім одного. Один диск призначений для зберігання контрольних сум, що обчислюються при записі даних. Поломка кожного з дисків масиву не призведе до втрати інформації.

Переваги:

• відмова диска мало впливає на швидкість роботи масиву;

• висока швидкість передачі даних;

• високий коефіцієнт використання дискового простору.

Недоліки:

• складність реалізації;

• низька продуктивність при великій інтенсивності запити дата невеликого об'єму.

RAID-4

Відмовостійкий масив незалежних дисків із загальним диском парності. Потік даних поділяється не на рівні байтів, а на рівні блоків інформації, кожен з яких записується на окремий диск. Після запису групи блоків обчислюється контрольна сума, яка записується на виділений для цього диск.

Переваги:

• висока швидкість передачі даних;

• відмова диска мало впливає на швидкість роботи масиву;

• високий коефіцієнт використання дискового простору.

Недоліки:

• досить складна реалізація;

• дуже низька продуктивність при запису даних;

• складне відновлення даних.

RAID-5

Відмовостійкий масив незалежних дисків з розподіленою парність. Найпоширеніший рівень. Блоки даних і контрольні суми циклічно записуються на всі диски масиву, відсутня виділений диск для зберігання інформації про парності, немає асиметричності конфігурації дисків. У разі RAID 5 всі диски масиву мають однаковий розмір - але один з них невидимий для операційної системи. Наприклад, якщо масив складається з п'яти дисків ємністю 10 Гб кожен, то фактично розмір масиву дорівнюватиме 40 Гб - 10 Гб відводиться на контрольні суми. У загальному випадку корисна ємність масиву з N дисків дорівнює сумарній ємності N-1 диска.

Переваги:

• висока швидкість запису даних;

• досить висока швидкість читання даних;

• висока продуктивність при великій інтенсивності запитів читання / запису даних;

• високий коефіцієнт використання дискового простору.

Недоліки:

• низька швидкість читання / запису даних малого об'єму при поодиноких запитах;

• досить складна реалізація;

• складне відновлення даних.

RAID-6

Відмовостійкий масив незалежних дисків з двома незалежними розподіленими схемами парності. Цей рівень багато в чому схожий з RAID 5. Тільки в ньому використовується не один, а два незалежні схеми контролю парності, що дозволяє зберігати працездатність системи при одночасному виході з ладу двох накопичувачів. Для обчислення контрольних сум у RAID 6 використовується алгоритм, побудований на основі коду Ріда-Соломона (Reed-Solomon).

Переваги:

• висока відмовостійкість;

• досить висока швидкість обробки запитів;

Недоліки:

• низька швидкість читання / запису даних малого об'єму при поодиноких запитах;

• дуже складна реалізація;

• складне відновлення даних;

• низька швидкість запису даних.

RAID-7

Відмовостійкий масив, оптимізований для підвищення продуктивності. На відміну від інших рівнів, RAID 7 не є відкритим індустріальним стандартом - це зареєстрована торгова марка компанії Storage Computer Corporation. Масив грунтується на концепціях, використаних у третьому та четвертому рівнях. Додано можливість кешування даних. До складу RAID 7 входить контролер з вбудованим мікропроцесором під керуванням операційної системи реального часу (real-time OS). Вона дозволяє обробляти всі запити на передачу даних асинхронно і незалежно.

Переваги:

• дуже висока швидкість передачі даних і висока швидкість обробки запитів (в 1,5 ... 6 разів вище інших стандартних рівнів RAID);

• хороша масштабованість;

• значно зросла (завдяки наявності кешу) швидкість читання даних невеликого обсягу;

• відсутність необхідності в додатковій передачі даних для обчислення парності.

Недоліки:

• власність однієї компанії;

• складність реалізації;

• дуже висока вартість на одиницю обсягу;

• не може обслуговуватися користувачем;

• необхідність використання блоку безперебійного живлення для запобігання втрати даних з кеш-пам'яті;

• короткий гарантійний термін.

Комбіновані рівні

Крім базових рівнів RAID 0 - RAID 5, що описані в стандарті, існують комбіновані рівні RAID 1 0, RAID 3 0, RAID 5 0, RAID 1 5, які різні виробники інтерпретують кожен по-своєму.

- RAID 1 0 - це поєднання віддзеркалення і чергування.

Нинішні контролери використовують цей режим за замовчуванням для RAID 1. Тобто, 1 диск основний, 2-й диск - дзеркало, причому читання проводиться з них по черзі, як для RAID 0. Власне, зараз можна вважати що RAID 1 і RAID 1 0 - це просто різне назва одного і того ж методу апаратного віддзеркалення дисків. Але не варто забувати, що повноцінний RAID 1 +0 повинен містити як мінімум 4 диска.

- RAID 5 0 - це чергування томів 5-го рівня. RAID 1 5 - RAID 5 з віддзеркалювати пар.

Комбіновані рівні успадковують як переваги, так і недоліки своїх «батьків»: поява чергування в рівні RAID 5 0 анітрохи не додає йому надійності, але зате позитивно позначається на продуктивності. Рівень RAID 1 5, напевно, дуже надійний, але не найшвидший і, до того ж, вкрай неекономічний: корисна ємність тома менше половини сумарної ємності дисків ...

Варто відзначити, що кількість жорстких дисків в комбінованих масивах також зміниться. Наприклад для RAID 5 0 використовують 6 або 8 жорстких дисків, для RAID 1 0 - 4, 6 або 8.