Петленко Меланія 54 гр. 2013 р.

RAID. Класифікація та рівні.

Технічний прогрес невпинно йде вперед і технології, які раніше використовувалися на серйозних серверних рішеннях вже можна зустріти і в звичайних офісних комп’ютерах.
Однією з таких корисних речей є RAID-масиви: більшість сучасних материнських плат дозволяє створювати певні їх види — хто більше, хто менше. Термін RAID з'явився в 1988 р. в університеті Берклі.
RAID — Redundand Array of Inexpensive (зараз частіше вживають Independent) Disks, що буквально перекладається як «надлишковий масив з недорогих дисків» або «надлишковий масив з незалежних дисків». Це технологія, що дозволяє декілька реальних дисків представити як один віртуальний. Розмір результуючого диска залежить від способу комбінації цих дисків, так званого рівня масиву. Також, коли приступаєте до побудови RAID’у, не забудьте, що його можна будувати лише з одинакових за розміром дисків (є один вийняток, але він «приклеєний» до технології RAID чисто з технічних причин і, по суті, зі всіма решта рівнями має надзвичайно мало схожості). Ну і в залежності від обраного рівня Вам буде потрібно 2,3 або більше дисків
Найросповсюдженішими є наступні рівні:
RAID-0(Striped Disk Array without Fault Tolerance)— строго кажучи теж не точно відповідає абревіатурі RAID, бо не забезпечує жодної надлишковості. Може містити довільну кількість дисків більше двох. Дані записуються блоками по черзі на кожен диск, таким чином можна одночасно проводити стільки операцій вводу-виводу скільки є дисків, відповідно, у стільки ж разів зростає сумарна швидкість цих операції.Розмір дорівнює сумі розмірів учасникі, надлишковості теж немає, зате є приріст у швидкості.

Переваги:

• найвища продуктивність в додатках, що вимагають інтенсивної обробки запитів вводу / виводу і даних великого обсягу;
  
• простота реалізації;
  
• низька вартість;
  
• максимальна ефективність використання дискового простору - 100%.
  <p style="font-family: Times New Roman;font-size: 14pt;"> Недоліки:
  
• не є "справжнім" RAID'ом, оскільки не підтримує відмовостійкість;
  
• відмова одного диска тягне за собою втрату всіх даних масиву.
  <p style="font-family: Times New Roman;font-size: 14pt;"> RAID-1(Mirrored disk) — також відомий як Mirror — дзеркало. Кожен блок даних записується на всі диски. Теж може містити довільну кількість дисків (два і більше). Зберігає інформацію при виході з ладу всіх дисків крім одного. Розмір масива дорівнює розміру одного диска-учасника, швидкість запису відповідає швидкості запису на найповільніший з дисків-учасників, зате швидкість читання може бути така ж як і в RAID-0 а деколи і більша (хоча особливо ліниві виробники цей ефект не використовують), це досягається за рахунок того, що різні блоки, як і в RAID-0 можна одночасно зчитувати з різних дисків, але якщо у RAID-0 цей фокус проходив лише при лінійному читанні, то в RAID-1 це працює при будь-яких умовах, адже на кожному диску є будь-який потрібний блок.
  RAID 1 - найпростіший відмовостійкий масив
  
  Переваги:
  
  • простота реалізації;
    
  • простота відновлення масиву в разі відмови (копіювання).
    Недоліки:
    
  • висока вартість - 100-відсоткова надмірність;
    
  • невисока швидкість передачі даних.
    RAID-2 У RAID рівня 2 розшарування даних для запису або читання здійснюється на рівні бітів. Проте, унаслідок застосування коду з корекцією помилок, RAID-2 вимагає для зберігання контрольної інформації більш за один диск. Більшість контрольних дисків, використовуваних в RAID-2, потрібні для визначення положення несправного розряду.
    
    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 У RAID рівня 3 (Bit-Interleaved Parity) для забезпечення відмовостійкості вводиться один додатковий диск, на який записується додаткова (контрольна) інформація. При записі дані розбиваються на блоки, кожний з яких записується на окремий диск. Потім обчислюється контрольна сума, яка записується на додатковий диск.
    При виході з ладу будь-якого диска дані на нім можна відновити за контрольними даними і даними, що залишилися на справних дисках. Як і в RAID рівня 2 розшарування даних для запису або читання здійснюється на рівні бітів.
    
    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 (Block-Interleaved Parity)- відрізняється від RAID-3 в першу чергу значно великим розміром блоку записуваних даних (більшим, ніж розмір записуваних даних). Типове значення - кратно розміру сектора жорсткого диска. Це і є головна відмінність між RAID 3 і 4.
    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(Block-Interleaved Distributed-Parity) — оптимальне рішення при наявності трьох і більше дисків. Принцип роботи при наявності N дисків наступний: пишеться N-1 блок і контрольна сума. Контрольна сума пишеться кожен раз на інший фізичний диск. Таким чином швидкість запису зростає майже в N-1 разів (майже, бо крім запису потрібен час на обчислення контрольної суми). Швидкість читання зростає в N-1 раз. Розмір теж дорівнює сумарному розміру N-1 диска. Дозволяє вихід з ладу одного диска — загублені блоки відновлюються по контрольних сумах (правда в цьому випадку швидкість нижча ніж при читанні з одного диска, але інформація не втрачається).
    
    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 — вимагає наявності чотирьох або більше дисків, від RAID-5 відрізняється наявністю двох контрольних сум, відповідно дозволяє вихід з ладу будь-яких двох дисків, але і показники швидкості читання/запису в N-2 рази більші і доступний розмір N-2 дисків-учасників. Що поробиш — за більшу надійність чимось треба жертвувати. При виході з ладу одного диска швидкість падає як в RAID-5, при виході з ладу двох дисків - просто дико падає, але дані на місці, а це найважливіше.
    
    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.
      
    Найчастіше бюджетні материнські плати запропонують нам варіанти RAID-0, RAID-1. Більш дорогі можуть також мати опції і RAID-5 та RAID-6. Щодо «інтегрованого RAID’обудування» слід пам’ятати одну корисну річ — у дуже багатьох випадках після задання конфігурації не відбувається абсолютно нічого, а фактично масив будується вже драйвером в операційній системі. Це так звані «фальшиві» RAID-контроллери, які всю свою роботу перекидають на процесор і пам’ять Вашого комп’ютера і, відповідно, відбирають їхні ресурси у Ваших задач. На відміну від них «чесні» RAID-контроллери мають власні процесор та пам’ять, але відповідно зростає і ціна такого технічного рішення. Так що Вам слід зважити: якщо Ваші задачі не надто навантажують процесор і пам’ять, але гальмують через повільну дискову систему, то можна обійтися і «фальшивкою», але якщо є потреба збільшити швидкість чи надійність дискових операцій, але процесор і пам’ять завантажені «під зав’язку», то доведеться розщедритися на неурізаний контроллер.
    Якщо у Вас немає ні «фальшивого» ні «чесного» RAID-контроллера, то більшість операцій дозволяють створити RAID-масиви засобами самої системи — швидкість роботи, звичайно ж, така як і в «фальшивого» контролера, зате в опціях ми практично не обмежені.
    Ще одна річ про яку слід знати приступаючи до RAID’обурудування, це можливість виділення spare-дисків — резервних дисків, які задіюються автоматично при виході з ладу допустимої кількості основних дисків і на які відбувається відновлення інформації та, відповідно, відновлення функціональності і швидкості RAID-масиву в початковому об’ємі.
    Для RAID-5 та RAID-6 spare-диски є просто необхідними, якщо у Вас серйозна задача, адже при виході з ладу одного з дисків швидкість роботи цих масивів надзвичайно низька, а наявність такого диска дозволяє автоматично відновити на ньому дані з пошкодженого і повернутися до початкових швидкісних показників.
    Використання RAID-y на практиці
    RAID-0 — улюблена забавка геймерів.
    Сучасні ігри використовують надзвичайно багато графічних текстур високої якості і чим шидше ці текстури будуть зчитуватися в пам’ять тим швидше забавка буде завантажуватися і менше гальмувати. Надійність є фактором некритичним — при «вильоті» диска масив можна переробити на меншу кількість, а ігри — перевстановити.
    RAID-1 — використовується всюди, де присутня певна паранойя: коли серйозно розробляєте якісь проекти або ведете бухгалтерію, то збереження даних є на першому місці.
    RAID-5 та RAID-6 — потрібний тим, хто працює з мультимедійними проектами (відео, флеш-програмування), коли потрібно і дані не втратити і швидкість роботи збільшити, але хочеться максимально ефектино використати місце.