O konceptu diskových polí RAID už slyšelo mnoho uživatelů, ale v praxi si málokdo představí, co to je. Jak se ale ukazuje, není zde nic složitého. Podívejme se na podstatu tohoto pojmu, jak se říká, na prstech, na základě vysvětlení informací pro běžného člověka.

Co jsou disková pole RAID?

Nejprve se podívejme na obecný výklad, který nabízejí online publikace. Disková pole jsou celé systémy pro ukládání informací sestávající z kombinace dvou nebo více pevné disky, sloužící buď ke zvýšení rychlosti přístupu k uloženým informacím, nebo k jejich duplikování např. při ukládání záložních kopií.

V této kombinaci nemá počet pevných disků z hlediska instalace teoreticky žádná omezení. Vše záleží jen na tom, kolik připojení základní deska podporuje. Proč se vlastně používají disková pole RAID? Zde stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že ve směru vývoje technologií (ve vztahu k pevným diskům) dlouho zamrzly v jednom bodě (rychlost vřetena 7200 ot / min, velikost mezipaměti atd.). Výjimkou jsou v tomto ohledu pouze SSD modely, ale i ty hlavně jen zvyšují hlasitost. Zároveň při výrobě procesorů nebo pásků paměť s náhodným přístupem pokrok je znatelnější. Díky použití polí RAID se tedy zvyšuje výkon při přístupu k pevným diskům.

Disková pole RAID: typy, účel

Pokud jde o samotná pole, lze je podmíněně rozdělit podle použitého číslování (0, 1, 2 atd.). Každé takové číslo odpovídá výkonu jedné z deklarovaných funkcí.

Hlavní v této klasifikaci jsou disková pole s čísly 0 a 1 (později bude jasné proč), protože právě jim jsou přiřazeny hlavní úkoly.

Při vytváření polí s více připojenými pevnými disky byste měli zpočátku použít nastavení BIOSu, kde je sekce konfigurace SATA nastavena na RAID. Je důležité si uvědomit, že připojené disky musí mít naprosto identické parametry, pokud jde o objem, rozhraní, připojení, mezipaměť atd.

RAID 0 (prokládání)

Zero disková pole jsou v podstatě navržena tak, aby urychlila přístup k uloženým informacím (zápis nebo čtení). Zpravidla mohou mít v kombinaci dva až čtyři pevné disky.

Zde je ale hlavní problém, že když smažete informace na jednom z disků, zmizí i na ostatních. Informace se zapisují ve formě bloků střídavě na každý disk a nárůst výkonu je přímo úměrný počtu pevných disků (tedy čtyři disky jsou dvakrát rychlejší než dva). Ztráta informací je však způsobena pouze skutečností, že bloky mohou být umístěny na různých discích, ačkoli uživatel ve stejném „Exploreru“ vidí soubory v normálním zobrazení.

RAID 1

Disková pole s jediným označením patří do kategorie Mirroring a slouží k ukládání dat duplikací.

Zhruba řečeno, za tohoto stavu uživatel poněkud ztrácí na produktivitě, ale může si být jistý, že pokud data zmizí z jednoho oddílu, uloží se do jiného.

RAID 2 a vyšší

Pole s číslem 2 a vyšším mají dvojí účel. Na jedné straně jsou určeny k zaznamenávání informací, na druhé straně slouží k opravě chyb.

Jinými slovy, disková pole tohoto typu kombinují možnosti RAID 0 a RAID 1, ale nejsou mezi informatiky nijak zvlášť oblíbená, přestože jejich provoz je založen na využití

Co je lepší použít v praxi?

Samozřejmě, pokud má počítač používat programy náročné na zdroje, například moderní hry, je lepší použít pole RAID 0. V případě práce s důležitá informace, které je potřeba jakkoliv uložit, budete muset přejít na pole RAID 1. Vzhledem k tomu, že se svazky s čísly od dvou a výše nestaly populárními, je jejich použití dáno pouze přáním uživatele. Mimochodem, použití nulových polí je také praktické, pokud uživatel často stahuje do počítače multimediální soubory, řekněme filmy nebo hudbu s vysokým bitratem pro formát MP3 nebo ve standardu FLAC.

Ve zbytku se budete muset spolehnout na své vlastní preference a potřeby. Na tom bude záviset použití toho či onoho pole. A samozřejmě při instalaci svazku je lepší dát přednost SSD disky, protože ve srovnání s konvenčními pevnými disky mají již zpočátku vyšší rychlost zápisu a čtení. Ale musí být naprosto identické ve svých charakteristikách a parametrech, jinak připojená kombinace jednoduše nebude fungovat. A to je přesně jedna z nejdůležitějších podmínek. Takže tomuto aspektu budete muset věnovat pozornost.

Téměř každý zná přísloví „Dokud neuhodí hrom, člověk se nepokřižuje“. Je to životně důležité: dokud se ten či onen problém uživatele blíže nedotkne, nebude o tom ani přemýšlet. Napájecí zdroj zemřel a vzal s sebou několik zařízení - uživatel spěchá hledat články o relevantních tématech o chutném a zdravém jídle. Procesor vyhořel nebo začal selhávat kvůli přehřátí - v „Oblíbených“ se objevuje několik odkazů na rozlehlá vlákna fóra, kde se diskutuje o chlazení procesoru.

Je to stejný příběh s pevnými disky: jakmile další šroub, který praskl hlavou, na rozloučenou, opustí náš smrtelný svět, majitel PC se začne snažit zajistit zlepšení životních podmínek disku. Dlouhou a šťastnou životnost disku ale nezaručí ani ten nejpropracovanější chladič. Životnost měniče ovlivňuje mnoho faktorů: výrobní vady a náhodné kopnutí do skříně (zejména pokud tělo stojí někde na podlaze), prach procházející filtry a vysokonapěťové rušení vysílané napájení... Existuje jen jedna cesta ven - záloha informace, a pokud potřebujete zálohu na cestách, pak je čas vytvořit pole RAID, protože dnes má téměř každá základní deska nějaký řadič RAID.

Na tomto místě se zastavíme a uděláme si krátký exkurz do historie a teorie RAID polí. Samotná zkratka RAID znamená Redundant Array of Independent Disks. Dříve se místo nezávislého používalo levné, ale postupem času tato definice ztratila svůj význam: téměř všechny diskové jednotky se staly levnými.

Historie RAID se začala psát v roce 1987, kdy vyšel článek „Enclosure for Redundant Arrays of Low-Cost Disks (RAID)“, pod kterým byli podepsáni soudruzi Peterson, Gibson a Katz. Poznámka popisovala technologii spojení několika běžných disků do pole pro získání rychlejší a spolehlivější jednotky. Autoři materiálu také čtenářům řekli o několika typech polí - od RAID-1 po RAID-5. Následně bylo k polím popsaným před téměř dvaceti lety přidáno pole RAID s nulovou úrovní, které si získalo oblibu. Co jsou tedy všechny tyto RAID-x? Jaká je jejich podstata? Proč se jim říká nadbytečné? Pokusíme se na to přijít.

Velmi řečeno jednoduchým jazykem, pak je RAID věc, která umožňuje operačnímu systému nevědět, kolik disků je v počítači nainstalováno. Sloučení pevných disků do pole RAID je proces, který je přímo opačný k rozdělení jednoho prostoru logické disky: tvoříme jeden logický disk založený na několika fyzických. K tomu budeme potřebovat buď příslušný software (o této možnosti se ani nebudeme bavit - je to zbytečná věc), nebo RAID řadič zabudovaný v základní desce, případně samostatný vložený do PCI nebo PCI Express slot. Je to řadič, který spojuje disky do pole, a operační systém Už to nefunguje s HDD, ale s ovladačem, který mu nic zbytečného neříká. Možností, jak sloučit několik disků do jednoho, přesněji asi deset, je ale velké množství.

Jaké jsou typy RAID?

Nejjednodušší z nich je JBOD (Just a Bunch of Disks). Dva pevné disky jsou slepeny do jednoho v sérii, informace se zapisují nejprve na jeden a poté na druhý disk, aniž by se rozbily na kousky a bloky. Ze dvou 200GB disků vyrobíme jeden 400GB disk, který pracuje téměř stejnou a ve skutečnosti o něco nižší rychlostí jako každý z obou disků.

JBOD je speciální případ pole úrovně 0, RAID-0. Existuje i další varianta názvu polí na této úrovni – stripe (strip), celý název je Striped Disk Array without Fault Tolerance. Tato možnost také zahrnuje spojení n disků do jednoho s kapacitou zvýšenou nkrát, ale disky se nekombinují sekvenčně, ale paralelně a informace se na ně zapisují v blocích (velikost bloku určuje uživatel při vytváření RAID pole).

To znamená, že pokud potřebujete zapsat sekvenci čísel 123456 na dva disky zahrnuté v poli RAID-0, řadič rozdělí tento řetězec na dvě části - 123 a 456 - a zapíše první na jeden disk a druhou na jiný. Každý disk umí přenášet data... no, rychlostí 50 MB/s a celková rychlost dvou disků, ze kterých se paralelně berou data, je 100 MB/s. Rychlost práce s daty by se tedy měla zvýšit nkrát (reálně je nárůst rychlosti samozřejmě menší, jelikož ztráty za vyhledávání dat a jejich přenos po sběrnici nikdo nezrušil). Toto zvýšení se ale nedává nadarmo: pokud selže alespoň jeden disk, ztratí se informace z celého pole.

Úroveň RAID nula. Data jsou rozdělena do bloků a rozmístěna po discích. Neexistuje žádná parita ani redundance.

To znamená, že neexistuje žádná redundance a už vůbec žádná redundance. Toto pole lze považovat za pole RAID pouze podmíněně, nicméně je velmi oblíbené. Jen málo lidí přemýšlí o spolehlivosti; nelze ji měřit pomocí benchmarků, ale každý rozumí řeči megabajtů za sekundu. To není špatné ani dobré, to se prostě stává. Níže budeme hovořit o tom, jak jíst ryby a udržovat spolehlivost. Obnova RAID-0 po selhání

Mimochodem, další nevýhodou proužkového pole je, že není přenosné. Nemyslím tím, že by netoleroval některé druhy jídla nebo třeba své páníčky. Nestará se o to, ale přesunout samotné pole někam je celý problém. I když ke kamarádovi přetáhnete oba disky a ovladače řadiče, není pravda, že budou definovány jako jedno pole a data bude možné používat. Navíc existují případy, kdy pouhé připojení (aniž by bylo cokoli zapisovat!) prokládaných disků k „nenativnímu“ (jinému než tomu, na kterém bylo pole vytvořeno) řadiči, vedlo k poškození informací v poli. Nevíme, jak relevantní je tento problém nyní, s příchodem moderních ovladačů, ale přesto vám doporučujeme být opatrní.

RAID pole 1. úrovně se čtyřmi disky. Disky jsou rozděleny do párů a na jednotkách v páru jsou uložena stejná data.

První skutečně „redundantní“ pole (a první RAID, který se objevil) byl RAID-1. Jeho druhý název – mirror – vysvětluje princip fungování: všechny disky alokované pro pole jsou rozděleny do dvojic a informace se čtou a zapisují na oba disky najednou. Ukazuje se, že každý z disků v poli má přesnou kopii. V takovém systému se zvyšuje nejen spolehlivost ukládání dat, ale i rychlost jejich čtení (číst můžete ze dvou pevných disků najednou), i když rychlost zápisu zůstává stejná jako u jednoho disku.

Jak asi tušíte, objem takového pole se bude rovnat polovině součtu objemů všech pevných disků v něm obsažených. Nevýhodou tohoto řešení je, že potřebujete dvakrát tolik pevných disků. Ale spolehlivost tohoto pole se ve skutečnosti ani nerovná dvojnásobné spolehlivosti jednoho disku, ale mnohem vyšší než tato hodnota. Selhání dvou pevných disků během... no, řekněme, den je nepravděpodobné, pokud například nezasáhne napájení. Přitom každý rozumný člověk, když vidí, že selhal jeden disk z páru, okamžitě jej vymění, a i když hned poté selže druhý disk, informace se nikam nedostane.

Jak vidíte, RAID-0 i RAID-1 mají své nevýhody. Jak se jich mohu zbavit? Pokud máte alespoň čtyři pevné disky, můžete vytvořit konfiguraci RAID 0+1. Za tímto účelem se pole RAID-1 sloučí do pole RAID-0. Nebo naopak, někdy je pole RAID-1 vytvořeno z více polí RAID-0 (výsledkem je RAID-10, jehož jedinou výhodou je kratší doba obnovy dat při poruše jednoho disku).

Spolehlivost takové konfigurace čtyř pevných disků se rovná spolehlivosti pole RAID-1 a rychlost je vlastně stejná jako u RAID-0 (ve skutečnosti bude s největší pravděpodobností o něco nižší kvůli omezenému schopnosti ovladače). Současná porucha dvou disků přitom nemusí vždy znamenat úplnou ztrátu informací: k tomu dojde pouze v případě, že selžou disky obsahující stejná data, což je nepravděpodobné. To znamená, že pokud jsou čtyři disky rozděleny do párů 1-2 a 3-4 a páry jsou spojeny do pole RAID-0, pak pouze současné selhání disků 1 a 2 nebo 3 a 4 povede ke ztrátě dat, zatímco v případě předčasné smrti prvního a třetího, druhého a čtvrtého, prvního a čtvrtého nebo druhého a třetího pevného disku zůstanou data v bezpečí.

Hlavní nevýhodou RAID-10 je však vysoká cena disků. Cenu čtyř (minimálních!) pevných disků přesto nelze nazvat malou, zvláště pokud máme kapacitu pouze dvou z nich skutečně k dispozici (o spolehlivosti a její ceně uvažuje málokdo, jak jsme již řekli). Velká (100%) redundance datového úložiště je cítit. To vše vedlo k tomu, že v poslední době získala popularitu varianta pole s názvem RAID-5. K jeho implementaci potřebujete tři disky. Kromě samotných informací ukládá řadič také bloky parity na disky pole.

Nebudeme zabíhat do podrobností o tom, jak funguje algoritmus kontroly parity, pouze řekneme, že pokud dojde ke ztrátě informací na jednom z disků, umožňuje vám je obnovit pomocí paritních dat a živých dat z jiných disků. Paritní blok má objem jednoho fyzického disku a je rovnoměrně rozložen na všechny pevné disky systému, takže ztráta kteréhokoli disku z něj umožňuje obnovit informace pomocí paritního bloku umístěného na jiném disku pole. Informace jsou rozděleny do velkých bloků a zapisovány na disky jeden po druhém, tedy podle principu 12-34-56 v případě třídiskového pole.

Celkový objem takového pole je tedy objem všech disků mínus kapacita jednoho z nich. K obnově dat samozřejmě nedochází okamžitě, ale takový systém má vysoký výkon a rezervu spolehlivosti při minimálních nákladech (pro pole 1000 GB potřebujete šest 200GB disků). Výkon takového pole však bude stále nižší než rychlost prokládaného systému: s každou operací zápisu musí řadič také aktualizovat index parity.

RAID-0, RAID-1 a RAID 0+1, někdy také RAID-5 - tyto úrovně nejčastěji vyčerpávají možnosti stolních RAID řadičů. Více vysoké úrovně dostupné pouze pro složité systémy založené na pevných discích SCSI. Nicméně šťastní majitelé SATA řadičů s podporou Matrix RAID (takové řadiče jsou zabudovány do jižních můstků ICH6R a ICH7R z r. Intel) mohou využívat výhody polí RAID-0 a RAID-1 pouze se dvěma disky a ty s kartou s ICH7R mohou kombinovat RAID-5 a RAID-0, pokud mají čtyři stejné disky.

Jak je to implementováno v praxi? Podívejme se na jednodušší případ s RAID-0 a RAID-1. Řekněme, že jste si koupili dva 400GB pevné disky. Každou jednotku rozdělíte na logické jednotky o velikosti 100 GB a 300 GB. Poté pomocí nástroje Intel Application Accelerator RAID Option ROM integrovaného v BIOSu zkombinujete 100 GB oddíly do prokládaného pole (RAID-0) a 300 GB oddíly do zrcadlového pole (RAID-1). Nyní na rychlý disk s kapacitou 200 GB můžete ukládat řekněme hračky, video materiál a další data, která vyžadují vysokou rychlost diskového subsystému a navíc nejsou příliš důležitá (tedy ta, která budete nelituji ztráty) a na zrcadlený 300GB gigabajtový disk přesouváte pracovní dokumenty, poštovní archivy, obslužný software a další důležité soubory. Pokud jeden disk selže, ztratíte to, co bylo umístěno na prokládané pole, ale data, která jste umístili na druhý logický disk, se duplikují na zbývající disk.

Sdružení Úrovně RAID-5 a RAID-0 znamenají, že část svazku čtyř disků je alokována pro rychlé prokládané pole a druhá část (ať je to 300 GB na každém disku) připadá na datové bloky a paritní bloky, to znamená, že získáte jeden ultrarychlý disk s kapacitou 400 GB (4 x 100 GB) a jedno spolehlivé, ale pomalejší 900 GB pole 4 x 300 GB mínus 300 GB pro paritní bloky.

Jak vidíte, tato technologie je mimořádně slibná a bylo by hezké, kdyby ji podporovali i ostatní výrobci čipových sad a řadičů. Je velmi lákavé mít pole různých úrovní na dvou discích, rychlá a spolehlivá.

To jsou snad všechny typy polí RAID, které se používají v domácích systémech. V životě se však můžete setkat s RAID-2, 3, 4, 6 a 7. Pojďme se tedy ještě podívat, jaké jsou tyto úrovně.

RAID-2. V poli tohoto typu jsou disky rozděleny do dvou skupin - pro data a pro kódy opravy chyb, a pokud jsou data uložena na n discích, pak je pro uložení opravných kódů potřeba n-1 disků. Data se na příslušné pevné disky zapisují stejně jako v RAID-0, jsou rozděleny do malých bloků podle počtu disků určených pro ukládání informací. Na zbývajících discích jsou uloženy kódy opravy chyb, které lze použít k obnovení informací, pokud některý pevný disk selže. Hammingova metoda se již dlouho používá v ECC paměti a umožňuje okamžitou opravu malých jednobitových chyb, pokud se náhle vyskytnou, a pokud jsou dva bity přeneseny nesprávně, bude to opět detekováno pomocí paritních systémů. Nikdo však nechtěl pro tento účel ponechat objemnou strukturu téměř dvojnásobného počtu disků a tento typ pole se nerozšířil.

Struktura pole RAID-3 je toto: v poli n disků jsou data rozdělena do 1bajtových bloků a distribuována na n-1 disků a další disk se používá k ukládání paritních bloků. RAID-2 měl pro tento účel n-1 disků, ale většina informací na těchto discích byla použita pouze pro opravu chyb za chodu a pro snadné zotavení v případě poruchy disku stačí menší množství, stačí jeden vyhrazený pevný disk.

RAID úrovně 3 se samostatným diskem pro ukládání informací o paritě. Neexistuje žádná záloha, ale data lze obnovit.

V souladu s tím jsou rozdíly mezi RAID-3 a RAID-2 zřejmé: nemožnost opravy chyb za chodu a menší redundance. Výhody jsou následující: rychlost čtení a zápisu dat je vysoká a k vytvoření pole je zapotřebí velmi málo disků, pouze tři. Ale pole tohoto typu je dobré pouze pro jednoúlohovou práci s velkými soubory, protože tam jsou problémy s rychlostí časté žádosti malé množství dat.

Pole úrovně 5 se od RAID-3 liší tím, že paritní bloky jsou rovnoměrně rozmístěny na všech discích v poli.

RAID-4 podobný RAID-3, ale liší se od něj tím, že data jsou rozdělena spíše do bloků než do bajtů. Tak bylo možné „porazit“ problém nízké rychlosti přenosu dat malých objemů. Zápis je pomalý kvůli skutečnosti, že parita pro blok se generuje během záznamu a zapisuje se na jeden disk. Pole tohoto typu se používají velmi zřídka.

RAID-6- toto je stejný RAID-5, ale nyní jsou na každém z disků pole uloženy dva paritní bloky. Pokud tedy selžou dva disky, informace lze stále obnovit. Zvýšená spolehlivost samozřejmě vedla ke snížení využitelného objemu disků a zvýšení minimálního počtu disků: nyní, pokud je v poli n disků, bude celkový objem dostupný pro záznam dat roven objemu jeden disk vynásobený n-2. Nutnost počítat dva kontrolní součty najednou určuje druhou nevýhodu zděděnou RAID-6 z RAID-5 – nízkou rychlost zápisu dat.

RAID-7 je registrovaná ochranná známka společnosti Storage Computer Corporation. Struktura pole je následující: data jsou uložena na n-1 discích, jeden disk slouží k uložení paritních bloků. Bylo však přidáno několik důležitých detailů, aby se odstranila hlavní nevýhoda polí tohoto typu: datová mezipaměť a rychlý řadič, který řídí zpracování požadavků. To umožnilo snížit počet přístupů na disk pro výpočet kontrolního součtu dat. Díky tomu se podařilo výrazně zvýšit rychlost zpracování dat (v některých místech až pětinásobně i vícekrát).

Pole RAID úrovně 0+1, nebo návrh dvou polí RAID-1 kombinovaných do RAID-0. Spolehlivý, rychlý, drahý.

Objevily se i nové nevýhody: velmi vysoké náklady na implementaci takového pole, složitost jeho údržby, nutnost nepřerušitelného napájení, aby nedocházelo ke ztrátě dat v cache paměti při výpadcích napájení. Pole tohoto typu pravděpodobně neuvidíte, ale pokud ho náhle někde uvidíte, napište nám, rádi se na něj také podíváme.

Vytvoření pole

Doufám, že se vám již podařilo vybrat typ pole. Pokud má vaše deska řadič RAID, nebudete potřebovat nic jiného než požadovaný počet disků a ovladačů pro tento řadič. Mimochodem, mějte na paměti: do polí má smysl kombinovat pouze disky stejné velikosti, nejlépe jeden model. Řadič může odmítnout pracovat s disky různých velikostí a s největší pravděpodobností budete moci použít pouze část velkého disku, který se objemově rovná menšímu disku. Navíc i rychlost proužkového pole bude určena rychlostí nejpomalejšího disku. A moje rada pro vás: nesnažte se, aby bylo pole RAID zaváděcí. To je možné, ale pokud se v systému vyskytnou nějaké poruchy, budete to mít těžké, protože obnovení funkčnosti bude velmi obtížné. Kromě toho je nebezpečné umístit několik systémů na takové pole: téměř všechny programy odpovědné za výběr OS zabíjejí informace ze servisních oblastí pevného disku, a v důsledku toho poškozují pole. Je lepší zvolit jiné schéma: jeden disk je zaváděcí a zbytek je spojen do pole.

Matrix RAID v akci. Část místa na disku využívá pole RAID-0, zbytek místa zabírá pole RAID-1.

Každé pole RAID začíná BIOSem řadiče RAID. Někdy (pouze v případě integrovaných řadičů a i to ne vždy) je zabudován do hlavního BIOSu základní desky, někdy je umístěn samostatně a aktivuje se po absolvování autotestu, ale v každém případě musíte jít tam. Právě v BIOSu se nastavují potřebné parametry pole a také velikosti datových bloků, použité pevné disky a podobně. Jakmile toto vše určíte, stačí uložit nastavení, ukončit BIOS a vrátit se do operačního systému.

Tam musíte nainstalovat ovladače řadiče (disketa s nimi je zpravidla součástí základní desky nebo samotného řadiče, ale lze je zapsat na disk s jinými ovladači a obslužným softwarem), restartovat a je to. pole je připraveno k použití. Můžete jej rozdělit na logické jednotky, naformátovat a naplnit daty. Pamatujte, že RAID není všelék. Zachrání vás před ztrátou dat v případě, že dojde k odumírání pevného disku a minimalizuje následky takového výsledku, ale nezachrání vás před přepětím a výpadky nekvalitního napájecího zdroje, který zabije oba disky najednou, bez ohledu na jejich "masivnost".

Zanedbání kvalitního napájení a teplotních poměrů disků může výrazně zkrátit životnost HDD, stane se, že selžou všechny disky v poli a všechna data jsou nenávratně ztracena. Zejména moderní pevné disky (zejména IBM a Hitachi) jsou velmi citlivé na kanál +12 V a nelíbí se jim ani sebemenší změna napětí na něm, takže před zakoupením veškerého vybavení potřebného k sestavení pole se vyplatí zkontrolovat odpovídající napětí a v případě potřeby zapnutí nového BP do nákupního seznamu.

Napájení pevných disků, stejně jako všech ostatních komponent, z druhého napájecího zdroje je na první pohled jednoduché na implementaci, ale v takovém schématu napájení je mnoho úskalí a je třeba stokrát přemýšlet, než se rozhodnete vzít takový krok. S chlazením je vše jednodušší: stačí zajistit proudění vzduchu pro všechny pevné disky a navíc je neumisťovat blízko sebe. Jednoduchá pravidla, ale bohužel ne každý je dodržuje. A případy, kdy zemřou oba disky v poli současně, nejsou ojedinělé.

Navíc RAID nenahrazuje nutnost pravidelného vytváření zálohy data. Zrcadlení je zrcadlení, ale pokud omylem poškodíte nebo vymažete soubory, druhý disk vám vůbec nepomůže. Takže zálohujte, kdykoli můžete. Toto pravidlo platí bez ohledu na přítomnost polí RAID uvnitř počítače.

Tak co, jste RAIDy? Ano? Skvělý! Jen v honbě za hlasitostí a rychlostí nezapomeňte na další přísloví: „Přimějte blázna, aby se modlil k Bohu, rozbije si čelo. Přejeme vám pevné disky a spolehlivé řadiče!

Cenová výhoda hlučného pole RAID

RAID je dobrý i bez ohledu na peníze. Pojďme si ale spočítat cenu nejjednoduššího 400 GB proužkového pole. Dva disky Seagate Barracuda SATA 7200.8 po 200 GB vás budou stát asi 230 USD. Řadiče RAID jsou zabudovány do většiny základní desky, to znamená, že je dostáváme zdarma.

400GB disk stejného modelu přitom stojí 280 dolarů. Rozdíl je 50 dolarů a za tyto peníze si můžete koupit výkonný napájecí zdroj, který budete nepochybně potřebovat. To ani nemluvím o tom, že výkon kompozitního „disku“ za nižší cenu bude téměř dvakrát vyšší než výkon jediného pevného disku.

Nyní provedeme výpočet se zaměřením na celkový objem 250 GB. Neexistují žádné 125GB disky, tak si vezměme dva 120GB pevné disky. Cena každého disku je 90 dolarů, cena jednoho 250 GB pevného disku je 130 dolarů. No, s takovými objemy má výkon svou cenu. Co když vezmeme pole 300 GB? Dva 160GB disky - přibližně 200 USD, jeden 300GB disk - 170 USD... Zase to není ono. Ukazuje se, že RAID je výhodný pouze při použití velmi velkých disků.

© Andrey Egorov, 2005, 2006. Skupina společností TIM.

Návštěvníci fóra se nás ptají na otázku: "Která úroveň RAID je nejspolehlivější?" Každý ví, že nejběžnější úrovní je RAID5, ale neobejde se bez vážných nedostatků, které nejsou pro laiky zřejmé.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 nebo jaké jsou úrovně RAID?

V tomto článku se pokusím charakterizovat nejoblíbenější úrovně RAID a následně formulovat doporučení pro použití těchto úrovní. Pro ilustraci článku jsem vytvořil diagram, ve kterém jsem tyto úrovně umístil do trojrozměrného prostoru spolehlivosti, výkonu a nákladové efektivity.

JBOD(Just a Bunch of Disks) je jednoduché propojování pevných disků, které formálně není úrovní RAID. Svazek JBOD může být pole jednoho disku nebo agregace více disků. Řadič RAID nemusí pro provoz takového svazku provádět žádné výpočty. V našem diagramu slouží disk JBOD jako „jeden“ neboli výchozí bod – jeho spolehlivost, výkon a náklady jsou stejné jako u jednoho pevného disku.

RAID 0(„Striping“) nemá žádnou redundanci a okamžitě distribuuje informace na všechny disky zahrnuté v poli ve formě malých bloků („proužky“). Výkon se díky tomu výrazně zvyšuje, ale spolehlivost trpí. Stejně jako u JBOD dostaneme za své peníze 100 % kapacity disku.

Dovolte mi vysvětlit, proč se spolehlivost ukládání dat na libovolném složeném svazku snižuje – protože pokud některý z pevných disků v něm obsažených selže, všechny informace jsou zcela a nenávratně ztraceny. V souladu s teorií pravděpodobnosti se matematicky spolehlivost svazku RAID0 rovná součinu spolehlivosti disků, z nichž každý je menší než jedna, takže celková spolehlivost je zjevně nižší než spolehlivost jakéhokoli disku.

Dobrá úroveň - RAID 1(„Zrcadlení“, „zrcadlení“). Má ochranu proti selhání poloviny dostupného hardwaru (in obecný případ– jeden ze dvou pevných disků), poskytuje přijatelnou rychlost zápisu a zvyšuje rychlost čtení díky paralelizaci požadavků. Nevýhodou je, že musíte zaplatit cenu dvou pevných disků, abyste získali použitelnou kapacitu jednoho pevného disku.

Zpočátku se předpokládá, že HDD- spolehlivá věc. Podle toho se pravděpodobnost selhání dvou disků najednou rovná (podle vzorce) součinu pravděpodobností, tzn. řádově nižší! Bohužel, reálný život- to není teorie! Dva pevné disky jsou odebrány ze stejné šarže a fungují za stejných podmínek, a pokud jeden z disků selže, zátěž na zbývajícím se zvýší, takže v praxi, pokud jeden z disků selže, musí být přijata naléhavá opatření k obnovení nadbytek. K tomu se doporučuje používat horké náhradní disky s libovolnou úrovní RAID (kromě nuly) HotSpare. Výhodou tohoto přístupu je zachování stálé spolehlivosti. Nevýhodou jsou ještě větší náklady (tedy náklady na 3 pevné disky pro uložení objemu jednoho disku).

Mirror na mnoha discích je úroveň RAID 10. Při použití této úrovně jsou zrcadlené páry disků uspořádány do „řetězce“, takže výsledný svazek může přesáhnout kapacitu jednoho pevného disku. Výhody a nevýhody jsou stejné jako u úrovně RAID1. Stejně jako v jiných případech se doporučuje zahrnout HotSpare horké náhradní disky do pole v poměru jeden náhradní na každých pět pracovníků.

RAID 5, skutečně nejoblíbenější z úrovní - především díky své účinnosti. Obětováním kapacity pouze jednoho disku z pole pro redundanci získáme ochranu proti selhání kteréhokoli z pevných disků svazku. Zápis informací na svazek RAID5 vyžaduje další zdroje, protože jsou nutné další výpočty, ale při čtení (ve srovnání se samostatným pevným diskem) je zisk, protože datové toky z několika diskových polí jsou paralelizovány.

Nevýhody RAID5 se objevují, když jeden z disků selže - celý svazek přejde do kritického režimu, všechny operace zápisu a čtení jsou doprovázeny dalšími manipulacemi, výkon prudce klesá a disky se začínají zahřívat. Pokud neprovedete okamžitou akci, můžete ztratit celý svazek. Proto (viz výše) byste rozhodně měli používat Hot Spare disk se svazkem RAID5.

Kromě základních úrovní RAID0 - RAID5 popsaných ve standardu existují kombinované úrovně RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, které jsou různými výrobci interpretovány různě.

Podstata takových kombinací je stručně následující. RAID10 je kombinace jedničky a nuly (viz výše). RAID50 je kombinací „0“ svazků úrovně 5. RAID15 je „zrcadlem“ „pětky“. A tak dále.

Kombinované úrovně tedy zdědí výhody (a nevýhody) svých „rodičů“. Takže vzhled „nuly“ v úrovni RAID 50 nepřidává mu žádnou spolehlivost, ale má pozitivní vliv na výkon. Úroveň RAID 15, pravděpodobně velmi spolehlivý, ale není nejrychlejší a navíc extrémně neekonomický (užitečná kapacita svazku je menší než polovina velikosti původního diskového pole).

RAID 6 se liší od RAID 5 tím, že v každém řádku dat (v angličtině proužek) nemá jeden, ale dva blok kontrolního součtu. Kontrolní součty jsou „multidimenzionální“, tzn. nezávisle na sobě, takže i výpadek dvou disků v poli umožňuje zachránit původní data. Výpočet kontrolních součtů metodou Reed-Solomon vyžaduje oproti RAID5 intenzivnější výpočty, dříve se tedy šestá úroveň prakticky nepoužívala. Nyní je podporováno mnoha produkty, protože začali instalovat specializované mikroobvody, které provádějí všechny potřebné matematické operace.

Podle některých studií obnovení integrity po selhání jednoho disku na svazku RAID5 složeném z SATA disky velký objem (400 a 500 gigabajtů), v 5 % případů to končí ztrátou dat. Jinými slovy, v jednom případě z dvaceti může při regeneraci pole RAID5 na disk Hot Spare selhat druhý disk... Z toho plynou doporučení nejlepších disků RAID: 1) Vždy dělat zálohy; 2) použití RAID6!

Nedávno se objevily nové úrovně RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Písmeno „E“ v názvu znamená Vylepšené.

Vylepšený RAID level-1 (RAID level-1E) kombinuje zrcadlení a prokládání dat. Tato směs úrovní 0 a 1 je uspořádána následovně. Data v řádku jsou distribuována přesně jako v RAID 0. To znamená, že datový řádek nemá žádnou redundanci. Následující řádek datových bloků kopíruje předchozí s posunem o jeden blok. Stejně jako ve standardním režimu RAID 1 má tedy každý datový blok zrcadlovou kopii na jednom z disků, takže užitečný objem pole se rovná polovině celkového objemu pevných disků obsažených v poli. RAID 1E vyžaduje k provozu kombinaci tří nebo více disků.

Velmi se mi líbí úroveň RAID1E. Pro výkonnou grafickou pracovní stanici nebo dokonce pro domácí počítač- Nejlepší volba! Má všechny výhody nulté a první úrovně - vynikající rychlost a vysokou spolehlivost.

Pojďme nyní na úroveň Vylepšený RAID level-5 (RAID level-5E). To je stejné jako RAID5, pouze se záložním diskem zabudovaným v poli náhradní pohon. Tato integrace se provádí následovně: na všech discích pole je ponechána 1/N část prostoru volná, která se použije jako hot náhradní v případě, že některý z disků selže. Díky tomu RAID5E prokazuje spolu se spolehlivostí, lepší výkon, protože čtení/zápis probíhá paralelně z většího počtu disků současně a náhradní disk není nečinný, jako v RAID5. Pochopitelně, zahrnuto v tom zálohovací disk nelze sdílet s jinými svazky (vyhrazené vs. sdílené). Svazek RAID 5E je postaven na minimálně čtyřech fyzických discích. Užitečný objem logického svazku se vypočítá pomocí vzorce N-2.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) podobný RAID level-5E, ale má efektivnější alokaci náhradních disků a v důsledku toho rychlejší dobu obnovy. Stejně jako úroveň RAID5E i tato úroveň RAID rozděluje bloky dat a kontrolní součty do řádků. Ale také distribuuje volné bloky náhradního disku a nerezervuje pouze část místa na disku pro tyto účely. Tím se zkracuje čas potřebný k rekonstrukci integrity svazku RAID5EE. Záložní disk zahrnutý ve svazku nelze sdílet s jinými svazky – jako v předchozím případě. Svazek RAID 5EE je postaven na minimálně čtyřech fyzických discích. Užitečný objem logického svazku se vypočítá pomocí vzorce N-2.

Kupodivu žádná zmínka o úrovni RAID 6E Na internetu jsem to nenašel - zatím tuto úroveň žádný výrobce nenabízí a ani neoznamuje. Ale úroveň RAID6E (nebo RAID6EE?) může být nabízena podle stejného principu jako předchozí. Disk HotSpare Nezbytně musí doprovázet jakýkoli svazek RAID, včetně RAID 6. Samozřejmě neztratíme informace, pokud jeden nebo dva disky selžou, ale je nesmírně důležité začít s regenerací integrity pole co nejdříve, aby se systém rychle dostal ven. v „kritickém“ režimu. Vzhledem k tomu, že o potřebě disku Hot Spare není pochyb, bylo by logické jít dále a „rozložit“ jej na svazek, jak se to dělá v RAID 5EE, abychom získali výhody používání více množství disky (lepší rychlost čtení a zápisu a rychlejší obnova integrity).

Úrovně RAID v „číslech“.

Některé důležité parametry téměř všech úrovní RAID jsem shromáždil do tabulky, abyste je mohli vzájemně porovnat a lépe pochopit jejich podstatu.

Úroveň ~~~~~~~

Chaty- přesně ness ~~~~~~~

Použití Kapacita disku ~~~~~~~

Výroba Ditel- ness čtení ~~~~~~~

Výroba Ditel- ness evidence ~~~~~~~

Vestavěný disk rezervovat ~~~~~~~

Min. počet disků ~~~~~~~

Max. počet disků ~~~~~~~

Exc.

Exc.

Exc.

Exc.

Všechny úrovně „zrcadlení“ jsou RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Pokusme se znovu důkladně pochopit, jak se tyto úrovně liší?

RAID 1.
Jedná se o klasické „zrcadlo“. Dva (a jen dva!) pevné disky pracovat jako jeden celek, být úplnou kopií jeden druhého. Selhání kteréhokoli z těchto dvou disků nemá za následek ztrátu vašich dat, protože řadič pokračuje v provozu na zbývajícím disku. RAID1 v číslech: 2x redundance, 2x spolehlivost, 2x náklady. Výkon zápisu je ekvivalentní výkonu jednoho pevného disku. Výkon čtení je vyšší, protože řadič může distribuovat operace čtení mezi dva disky.

RAID 10.
Podstatou této úrovně je, že disky pole jsou po párech kombinovány do „zrcadlovek“ (RAID 1) a poté jsou všechny tyto zrcadlové páry sloučeny do společného pruhovaného pole (RAID 0). Proto se někdy označuje jako RAID 1+0. Důležitý bod– RAID 10 může kombinovat pouze sudý počet disků (minimálně 4, maximálně 16). Výhody: spolehlivost se dědí od „zrcadla“, výkon pro čtení i zápis se dědí od „nuly“.

RAID 1E.
Písmeno "E" v názvu znamená "Enhanced", tzn. „vylepšené“. Princip tohoto vylepšení je následující: data se po blocích „odstraňují“ přes všechny disky pole a poté se opět „proužují“ s posunem na jeden disk. RAID 1E může kombinovat od tří do 16 disků. Spolehlivost odpovídá „deseti“ ukazatelům a výkon se díky většímu „střídání“ o něco zlepšuje.

RAID 1E0.
Tato úroveň je implementována takto: z polí RAID1E vytvoříme „null“ pole. Celkový počet disků tedy musí být násobkem tří: minimálně tři a maximálně šedesát! V tomto případě je nepravděpodobné, že bychom získali rychlostní výhodu a složitost implementace může nepříznivě ovlivnit spolehlivost. Hlavní výhodou je možnost spojit velmi velký (až 60) počet disků do jednoho pole.

Podobnost všech úrovní RAID 1X spočívá v jejich indikátorech redundance: kvůli spolehlivosti je obětováno přesně 50 % celkové kapacity disků pole.

V závislosti na vybrané specifikaci RAID může být zlepšena rychlost čtení a zápisu a/nebo ochrana před ztrátou dat.

Při práci s diskovými subsystémy se IT specialisté často potýkají se dvěma hlavními problémy.

• První je nízká rychlost čtení/zápisu, někdy nestačí ani rychlosti SSD disku.
• Druhým je selhání disků, což znamená ztrátu dat, jejichž obnova může být nemožná.

Oba tyto problémy jsou řešeny pomocí technologie RAID (redundantní pole nezávislých disků - redundantní pole nezávislých disků) - technologie virtuální úložiště data, která spojují několik fyzických disků do jednoho logického prvku.

V závislosti na vybrané specifikaci RAID může být zlepšena rychlost čtení/zápisu a/nebo ochrana před ztrátou dat.

Úrovně specifikace RAID jsou: 1,2,3,4,5,6,0. Kromě toho existují kombinace: 01,10,50,05,60,06. V tomto článku se podíváme na nejběžnější typy polí RAID. Nejprve si ale řekněme, že existují hardwarová a softwarová pole RAID.

Hardwarová a softwarová pole RAID

• Softwarová pole se vytvářejí po instalaci operačního systému pomocí softwarových produktů a utility, což je hlavní nevýhoda takových diskových polí.
• Hardwarové pole RAID vytváří diskové pole před instalací operačního systému a nejsou na něm závislé.

RAID 1

RAID 1 (také nazývaný "Mirror" - Mirror) zahrnuje úplnou duplikaci dat z jednoho fyzického disku na druhý.

Mezi nevýhody RAID 1 patří fakt, že získáte poloviční místo na disku. Tito. Pokud použijete DVA 250GB disky, systém uvidí pouze JEDEN 250GB velký. Tenhle typ RAID nepřináší nárůst rychlosti, ale výrazně zvyšuje úroveň odolnosti proti chybám, protože pokud selže jeden disk, vždy existuje jeho úplná kopie. Nahrávání a mazání z disků probíhá současně. Pokud byly informace smazány záměrně, nebude možné je obnovit z jiného disku.

RAID 0

RAID 0 (také nazývaný Striping) zahrnuje rozdělení informací do bloků a současný zápis různých bloků na různé disky.

Tato technologie zvyšuje rychlost čtení/zápisu, umožňuje uživateli využít celou celkovou kapacitu disků, ale snižuje odolnost proti chybám, respektive ji snižuje na nulu. Pokud tedy jeden z disků selže, bude téměř nemožné obnovit informace. Pro sestavení RAID 0 se doporučuje používat pouze vysoce spolehlivé disky.

RAID 5 lze nazvat pokročilejším RAID 0. Můžete použít až 3 pevné disky. Raid 0 se zaznamená na všechny kromě jednoho a na poslední se zaznamená speciální kontrolní součet, který vám umožní uložit informace na pevné disky v případě „smrti“ jednoho z nich (ale ne více než jednoho). Provozní rychlost takového pole je vysoká. Pokud vyměníte disk, zabere to spoustu času.

RAID 2, 3, 4

Jedná se o metody distribuovaného ukládání informací pomocí disků přidělených pro paritní kódy. Liší se od sebe pouze velikostí bloků. V praxi se prakticky nepoužívají z důvodu nutnosti věnovat velký podíl diskové kapacity na ukládání ECC a/nebo paritních kódů a také z důvodu nízkého výkonu.

RAID 10

Jedná se o kombinaci polí RAID 1 a 0. A kombinuje výhody každého z nich: vysoký výkon a vysokou odolnost proti chybám.

Pole musí obsahovat sudý počet disků (minimálně 4) a je nejspolehlivější možností pro ukládání informací. Nevýhodou je vysoká cena diskového pole: efektivní kapacita bude polovina celkové kapacity diskového prostoru.

Jedná se o kombinaci polí RAID 5 a 0. RAID 5 se buduje, ale jeho komponenty nebudou nezávislé pevné disky a pole RAID 0.

Zvláštnosti.

Pokud dojde k poruše RAID řadiče, je téměř nemožné obnovit informace (neplatí pro Mirror). I když si koupíte úplně stejný řadič, je vysoká pravděpodobnost, že RAID bude sestaven z jiných sektorů disku, což znamená, že informace na discích budou ztraceny.

Disky se zpravidla nakupují v jedné dávce. Podle toho může být jejich životnost přibližně stejná. V tomto případě se doporučuje okamžitě, v době nákupu disků pro pole, dokoupit nějaký přebytek. Chcete-li například nakonfigurovat RAID 10 ze 4 disků, měli byste si zakoupit 5 disků. Pokud tedy jeden z nich selže, můžete jej rychle vyměnit za nový, než selžou ostatní disky.

Závěry.

V praxi se nejčastěji používají pouze tři typy RAID polí. Jedná se o RAID 1, RAID 10 a RAID 5.

Z hlediska ceny/výkonu/tolerance chyb se doporučuje použít:

• RAID 1(zrcadlení) k vytvoření diskového subsystému pro uživatelské operační systémy.
• RAID 10 pro data s vysokými požadavky na rychlost zápisu a čtení. Například pro ukládání databází 1C:Enterprise, poštovní server, A.D.
• RAID 5 slouží k ukládání dat souboru.

Ideální serverové řešení podle většiny správci systému je server se šesti disky. Dva disky jsou „zrcadlené“ a operační systém je nainstalován na RAID 1. Čtyři zbývající disky jsou spojeny do pole RAID 10 pro rychlý, bezproblémový a spolehlivý provoz systému.

Pokud vás tento článek zaujal, pravděpodobně jste se ve svém počítači setkali nebo očekáváte, že se brzy setkáte s některým z následujících problémů:

- zjevně není dostatečná fyzická kapacita pevného disku jako samostatného logického disku. Nejčastěji se tento problém vyskytuje při práci s velkými soubory (video, grafika, databáze);
- výkon pevného disku zjevně nestačí. Nejčastěji se tento problém vyskytuje při práci s nelineárními systémy pro úpravu videa nebo když velký počet uživatelů současně přistupuje k souborům na pevném disku;
- Spolehlivost pevného disku zjevně chybí. Nejčastěji tento problém nastává, když je potřeba pracovat s daty, která se nikdy nesmí ztratit nebo která musí být uživateli vždy k dispozici. Smutná zkušenost ukazuje, že i to nejspolehlivější zařízení se někdy porouchá a zpravidla v tu nejméně vhodnou chvíli.

Tyto a některé další problémy může vyřešit vytvoření systému RAID v počítači.

Co je to "RAID"?

V roce 1987 publikovali Patterson, Gibson a Katz z Kalifornské univerzity v Berkeley „A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID). Tento článek popsal odlišné typy disková pole, označovaná zkratkou RAID - Redundant Array of Independent (nebo Inexpensive) Disks (redundantní pole nezávislých (nebo levných) diskových jednotek). RAID je založen na následující myšlence: spojením několika malých a/nebo levných diskových jednotek do pole můžete získat systém, který převyšuje kapacitu, rychlost a spolehlivost nejdražších diskových jednotek. Navíc z pohledu počítače takový systém vypadá jako jeden jediný disk.
Je známo, že střední doba mezi poruchami pole pohonů se rovná střední době mezi poruchami jednoho pohonu dělené počtem pohonů v poli. V důsledku toho je střední doba mezi poruchami pole pro mnoho aplikací příliš krátká. Diskové pole však může být tolerantní vůči selhání jednoho disku několika způsoby.

Ve výše uvedeném článku bylo definováno pět typů (úrovní) diskových polí: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Každý typ poskytoval odolnost vůči poruchám a také různé výhody oproti jedinému měniči. Spolu s těmito pěti typy si oblibu získalo i diskové pole RAID-0, které NENÍ redundantní.

Jaké úrovně RAID existují a kterou byste si měli vybrat?

RAID-0. Obvykle se definuje jako neredundantní skupina diskových jednotek bez parity. RAID-0 se někdy nazývá „prokládání“ na základě způsobu umístění informací na jednotkách obsažených v poli:

Protože RAID-0 nemá redundanci, selhání jednoho disku vede k selhání celého pole. Na druhou stranu RAID-0 poskytuje maximální rychlost přenosu dat a efektivní využití místa na disku. Protože RAID-0 nevyžaduje složité matematické ani logické výpočty, jsou náklady na jeho implementaci minimální.

Rozsah použití: audio a video aplikace vyžadující vysokorychlostní nepřetržitý přenos dat, který nemůže zajistit jeden disk. Například výzkum provedený společností Mylex s cílem určit optimální konfiguraci diskového systému pro nelineární stanici pro úpravu videa ukazuje, že ve srovnání s jednou diskovou jednotkou pole RAID-0 se dvěma diskovými jednotkami poskytuje 96% nárůst zápisu/čtení. rychlost, ze tří diskových jednotek - o 143 % (podle testu Miro VIDEO EXPERT Benchmark).
Minimální počet jednotek v poli „RAID-0“ jsou 2.

RAID-1. Lépe známý jako „zrcadlení“ je dvojice jednotek, které obsahují stejné informace a tvoří jednu logickou jednotku:

Záznam se provádí na oba disky v každém páru. Jednotky v páru však mohou provádět simultánní operace čtení. „Zrcadlení“ tedy může zdvojnásobit rychlost čtení, ale rychlost zápisu zůstává nezměněna. RAID-1 má 100% redundanci a porucha jednoho disku nevede k poruše celého pole – řadič jednoduše přepne operace čtení/zápisu na zbývající disk.
RAID-1 poskytuje nejvyšší rychlost ze všech typů redundantních polí (RAID-1 - RAID-5), zejména ve víceuživatelském prostředí, ale nejhorší využití místa na disku. Protože RAID-1 nevyžaduje složité matematické ani logické výpočty, jsou náklady na jeho implementaci minimální.
Minimální počet jednotek v poli „RAID-1“ jsou 2.
Chcete-li zvýšit rychlost zápisu a zajistit spolehlivé ukládání dat, lze několik polí RAID-1 zkombinovat do pole RAID-0. Tato konfigurace se nazývá „dvouúrovňový“ RAID nebo RAID-10 (RAID 0+1):

Minimální počet jednotek v poli „RAID 0+1“ jsou 4.
Rozsah použití: levná pole, ve kterých je hlavní věcí spolehlivost ukládání dat.

RAID-2. Distribuuje data do pruhů o velikosti sektoru přes skupinu diskových jednotek. Některé disky jsou vyhrazeny pro úložiště ECC (Error Correction Code). Protože většina disků ve výchozím nastavení ukládá kódy ECC pro jednotlivé sektory, nenabízí RAID-2 mnoho výhod oproti RAID-3, a proto se v praxi nepoužívá.

RAID-3. Stejně jako v případě RAID-2 jsou data distribuována do pruhů o velikosti jednoho sektoru a jeden z disků pole je přidělen k ukládání informací o paritě:

RAID-3 se při zjišťování chyb spoléhá na kódy ECC uložené v každém sektoru. Pokud jeden z disků selže, informace na něm uložené lze obnovit výpočtem exkluzivního OR (XOR) pomocí informací o zbývajících jednotkách. Každý záznam je obvykle distribuován na všechny disky, a proto je tento typ pole vhodný pro aplikace náročné na disk. Protože každá I/O operace přistupuje ke všem diskovým jednotkám v poli, RAID-3 nemůže provádět více operací současně. Proto je pole RAID-3 vhodné pro prostředí s jedním uživatelem a jediným úkolem s dlouhými záznamy. Pracovat s krátké poznámky je nutná synchronizace otáčení diskových jednotek, protože jinak je nevyhnutelný pokles rychlosti výměny. Málo používaný, protože horší než RAID-5, pokud jde o využití místa na disku. Implementace vyžaduje značné náklady.
Minimální počet jednotek v poli „RAID-3“ jsou 3.

RAID-4. RAID-4 je identický s RAID-3 kromě toho, že velikost pruhu je mnohem větší než jeden sektor. V tomto případě jsou čtení prováděna z jedné jednotky (nepočítáme jednotku, která uchovává informace o paritě), takže lze provádět více operací čtení současně. Protože však každá operace zápisu musí aktualizovat obsah paritní jednotky, není možné provádět více operací zápisu současně. Tento typ pole nemá žádné výrazné výhody oproti poli RAID-5.
RAID-5. Tento typ pole se někdy nazývá „rotující paritní pole“. Tento typ pole úspěšně překonává inherentní nevýhodu RAID-4 - nemožnost současně provádět několik operací zápisu. Toto pole, stejně jako RAID-4, používá pruhy velké, ale na rozdíl od RAID-4 nejsou informace o paritě uloženy na jednom disku, ale postupně na všech jednotkách:

Operace zápisu zpřístupňují jeden disk s daty a druhý disk s informacemi o paritě. Vzhledem k tomu, že paritní informace pro různé proužky jsou uloženy na různých jednotkách, není možný více současných zápisů, pokud nejsou datové proužky nebo paritní proužky na stejné jednotce. Čím více jednotek v poli, tím méně často se umístění informačních a paritních pruhů shoduje.
Rozsah použití: spolehlivá velkoobjemová pole. Implementace vyžaduje značné náklady.
Minimální počet jednotek v poli „RAID-5“ jsou 3.

RAID-1 nebo RAID-5?
RAID-5 využívá ekonomičtěji než RAID-1 místo na disku, protože z důvodu redundance neukládá „kopii“ informací, ale kontrolní číslo. Díky tomu může RAID-5 kombinovat libovolný počet disků, z nichž pouze jeden bude obsahovat redundantní informace.
Vyšší efektivita místa na disku však přichází na úkor nižších směnných kurzů informací. Při zápisu informací do pole RAID-5 je nutné informace o paritě pokaždé aktualizovat. Chcete-li to provést, musíte určit, které paritní bity se změnily. Nejprve se přečtou staré informace, které mají být aktualizovány. Tyto informace jsou pak XORed s nová informace. Výsledkem této operace je bitová maska, ve které každý bit =1 znamená, že hodnota v paritní informaci na odpovídající pozici musí být nahrazena. Aktualizované informace o paritě jsou pak zapsány do příslušného umístění. Proto pro každý požadavek programu na zápis informací RAID-5 provede dvě čtení, dva zápisy a dvě operace XOR.
Efektivnější využití místa na disku (ukládání paritního bloku místo kopie dat) stojí náklady: generování a zápis paritních informací je zapotřebí navíc. To znamená, že rychlost zápisu na RAID-5 je nižší než na RAID-1 v poměru 3:5 nebo dokonce 1:3 (tj. rychlost zápisu na RAID-5 je 3/5 až 1/3 rychlosti zápisu RAID-1). Z tohoto důvodu nemá smysl RAID-5 vytvářet softwarově. Rovněž je nelze doporučit v případech, kdy je rychlost záznamu kritická.

Jakou metodu implementace RAID byste si měli vybrat – softwarovou nebo hardwarovou?

Po přečtení popisů různých úrovní RAID si všimnete, že nikde není zmínka o nějakých specifických hardwarových požadavcích, které jsou potřeba k implementaci RAID. Z čehož můžeme usoudit, že k implementaci RAID stačí pouze připojit požadovaný počet diskových jednotek k řadiči dostupnému v počítači a nainstalovat do počítače speciální software. To je pravda, ale ne úplně!
RAID je skutečně možné implementovat softwarově. Příkladem může být OS Microsoft Windows NT 4.0 Server, ve kterém je možná softwarová implementace RAID-0, -1 a dokonce RAID-5 (Microsoft Windows NT 4.0 Workstation poskytuje pouze RAID-0 a RAID-1). Toto řešení je však třeba považovat za extrémně zjednodušené a neumožňuje plně realizovat možnosti pole RAID. Stačí poznamenat, že se softwarovou implementací RAID je celá zátěž umístěním informací na diskové jednotky, výpočty řídicích kódů atd. padá na procesor, což přirozeně nezvyšuje výkon a spolehlivost systému. Ze stejných důvodů zde prakticky neexistují žádné servisní funkce a veškeré operace pro výměnu vadného disku, přidání nového disku, změnu úrovně RAID atd. jsou prováděny s úplnou ztrátou dat a s úplným zákazem provádění jakýchkoli jiných operace. Jedinou výhodou softwarové implementace RAID je jeho minimální cena.

- specializovaný řadič osvobozuje centrální procesor od základních operací RAID a účinnost řadiče je tím patrnější, čím vyšší je úroveň složitosti RAID;
- řadiče jsou zpravidla vybaveny ovladači, které vám umožňují vytvářet pole RAID pro téměř jakýkoli populární operační systém;
- vestavěný BIOS řadiče a s ním obsažené programy pro správu umožňují správci systému snadno připojit, odpojit nebo vyměnit disky zahrnuté v RAID, vytvořit několik polí RAID, a to i na různých úrovních, sledovat stav diskového pole, atd. S „pokročilými“ ovladači lze tyto operace provádět „za běhu“, tzn. bez vypnutí systémová jednotka. Mnoho operací lze provádět v " Pozadí", tj. bez přerušení aktuální práce a to i na dálku, tzn. z jakéhokoli (samozřejmě, pokud máte přístup) pracoviště;
- lze vybavit regulátory vyrovnávací paměť(„cache“), ve které je uloženo posledních pár bloků dat, což při častém přístupu ke stejným souborům může výrazně zvýšit výkon diskového systému.

Nevýhodou hardwarové implementace RAID je poměrně vysoká cena RAID řadičů. Na jednu stranu však musíte za vše zaplatit (spolehlivost, rychlost, obsluha). Na druhou stranu v poslední době s rozvojem mikroprocesorové technologie začala cena RAID řadičů (zejména mladších modelů) prudce klesat a stala se srovnatelnou s cenou běžných diskových řadičů, což umožňuje instalovat RAID systémy nejen v drahých sálových počítačích, ale také na serverech vstupní úroveň a dokonce i na pracovní stanice.

Jak vybrat model řadiče RAID?

Existuje několik typů řadičů RAID v závislosti na jejich funkčnosti, designu a ceně:
1. Řadiče disků s funkcí RAID.
V podstatě se jedná o obyčejný diskový řadič, který díky speciálnímu firmware BIOSu umožňuje spojovat diskové jednotky do RAID pole obvykle úrovně 0, 1 nebo 0+1.

Ultra (Ultra Wide) SCSI řadič od Mylex KT930RF (KT950RF).
Navenek tento ovladač se neliší od běžného SCSI řadiče. Veškerá „specializace“ se nachází v systému BIOS, který je rozdělen na dvě části – „Konfigurace SCSI“ / „Konfigurace RAID“. Navzdory své nízké ceně (méně než 200 $) má tento ovladač dobrou sadu funkcí:

- kombinace až 8 disků do RAID 0, 1 nebo 0+1;
- Podpěra, podpora Hot náhradní pro výměnu vadné diskové jednotky za běhu;
- schopnost automaticky (bez zásahu obsluhy) vyměnit vadný pohon;
- automatická kontrola integrity a identity dat (pro RAID-1);
- přítomnost hesla pro přístup do systému BIOS;
- program RAIDplus, který poskytuje informace o stavu disků v RAID;
- ovladače pro DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0