Mnogi su korisnici čuli za koncept RAID diskovnih polja, ali u praksi malo ljudi zamišlja što je to. Ali kako se ispostavilo, ovdje nema ništa komplicirano. Pogledajmo suštinu ovog pojma, kako kažu, na prste, na temelju objašnjenja informacija za prosječnu osobu.

Što su RAID diskovni nizovi?

Prvo, pogledajmo općenito tumačenje koje nude internetske publikacije. Disk nizovi su cijeli sustavi za pohranu informacija koji se sastoje od kombinacije dva ili više tvrdi diskovi, koji služi ili za povećanje brzine pristupa pohranjenim informacijama ili za njihovo dupliciranje, na primjer, prilikom spremanja sigurnosnih kopija.

U ovoj kombinaciji, broj tvrdih diskova u smislu instalacije teoretski nema ograničenja. Sve ovisi samo o tome koliko priključaka matična ploča podržava. Zapravo, zašto se koriste RAID diskovni nizovi? Ovdje vrijedi obratiti pozornost na činjenicu da su u smjeru razvoja tehnologije (u odnosu na tvrde diskove) dugo zamrznuti u jednoj točki (brzina vretena 7200 o / min, veličina predmemorije itd.). Jedina iznimka u tom pogledu su SSD modeli, ali i oni uglavnom samo povećavaju glasnoću. Istodobno, u proizvodnji procesora ili traka RAM memorija napredak je vidljiviji. Dakle, zbog upotrebe RAID polja, povećanje performansi pri pristupu tvrdim diskovima je povećano.

RAID diskovni nizovi: vrste, namjena

Što se tiče samih nizova, oni se mogu uvjetno podijeliti prema korištenom numeriranju (0, 1, 2, itd.). Svaki takav broj odgovara izvedbi jedne od deklariranih funkcija.

Glavni u ovoj klasifikaciji su diskovni nizovi s brojevima 0 i 1 (kasnije će biti jasno zašto), budući da su njima dodijeljeni glavni zadaci.

Kada stvarate polja s više povezanih tvrdih diskova, prvo biste trebali koristiti postavke BIOS-a, gdje je odjeljak SATA konfiguracije postavljen na RAID. Važno je napomenuti da povezani pogoni moraju imati potpuno identične parametre u smislu volumena, sučelja, veze, predmemorije itd.

RAID 0 (striding)

Zero disk nizovi su u osnovi dizajnirani da ubrzaju pristup pohranjenim informacijama (pisanje ili čitanje). U pravilu mogu imati od dva do četiri tvrda diska u kombinaciji.

Ali glavni problem ovdje je da kada izbrišete podatke na jednom od diskova, oni nestaju na ostalima. Informacije se zapisuju u obliku blokova naizmjenično na svakom disku, a povećanje performansi izravno je proporcionalno broju tvrdih diskova (to jest, četiri diska su dvostruko brža od dva). Ali gubitak informacija je samo zbog činjenice da se blokovi mogu nalaziti na različitim diskovima, iako korisnik u istom "Exploreru" vidi datoteke u normalnom prikazu.

RAID 1

Disk polja s jednom oznakom pripadaju kategoriji Mirroring i koriste se za spremanje podataka dupliciranjem.

Grubo rečeno, u ovakvom stanju stvari korisnik nešto gubi na produktivnosti, ali može biti siguran da će podaci ako nestanu s jedne particije biti spremljeni na drugu.

RAID 2 i noviji

Nizovi s brojem 2 i većim imaju dvostruku namjenu. S jedne strane, oni su dizajnirani za bilježenje informacija, s druge strane, koriste se za ispravljanje pogrešaka.

Drugim riječima, diskovni nizovi ovog tipa kombiniraju mogućnosti RAID 0 i RAID 1, ali nisu posebno popularni među informatičarima, iako se njihov rad temelji na korištenju

Što je bolje koristiti u praksi?

Naravno, ako računalo treba koristiti programe koji zahtijevaju velike resurse, na primjer, moderne igre, bolje je koristiti nizove RAID 0. U slučaju rada s važna informacija, koji treba spremiti na bilo koji način, morat ćete se okrenuti nizovima RAID 1. Zbog činjenice da paketi s brojevima od dva i više nisu postali popularni, njihova uporaba određena je isključivo željom korisnika. Usput, korištenje nultih nizova također je praktično ako korisnik često preuzima multimedijske datoteke na računalo, recimo, filmove ili glazbu s visokom brzinom prijenosa za MP3 format ili u FLAC standardu.

Za ostalo ćete se morati osloniti na vlastite sklonosti i potrebe. O tome će ovisiti korištenje ovog ili onog niza. I, naravno, pri instaliranju snopa bolje je dati prednost SSD diskovi, budući da u usporedbi s konvencionalnim tvrdim diskovima već u početku imaju veće brzine pisanja i čitanja. Ali oni moraju biti apsolutno identični u svojim karakteristikama i parametrima, inače povezana kombinacija jednostavno neće raditi. A upravo je to jedan od najvažnijih uvjeta. Stoga ćete morati obratiti pozornost na ovaj aspekt.

Gotovo svi znaju poslovicu Dok grom ne udari, čovjek se ne prekriži. Bitno je: dok ovaj ili onaj problem ne dotakne korisnika izbliza, on o tome neće ni razmišljati. Napajanje je umrlo i odnijelo nekoliko uređaja sa sobom - korisnik žuri tražiti članke o relevantnim temama o ukusnoj i zdravoj hrani. Procesor je izgorio ili se počeo kvariti zbog pregrijavanja - u "Favoritima" pojavljuje se nekoliko poveznica na rasprostranjene teme foruma gdje se raspravlja o hlađenju CPU-a.

Ista je priča s tvrdim diskovima: čim sljedeći vijak, nakon što je slomio glavu zbogom, napusti naš smrtni svijet, vlasnik računala počinje se buniti kako bi osigurao poboljšanje životnih uvjeta pogona. Ali čak ni najsofisticiraniji hladnjak ne može jamčiti dug i sretan život diska. Na životni vijek pogona utječu mnogi čimbenici: nedostaci u proizvodnji i slučajni udarac nogom u kućište (osobito ako tijelo stoji negdje na podu), prašina koja prolazi kroz filtre i smetnje visokog napona koje šalje napajanje... Postoji samo jedan izlaz - sigurnosna kopija informacija, a ako vam je potrebna sigurnosna kopija u pokretu, onda je vrijeme za izgradnju RAID polja, jer danas gotovo svaka matična ploča ima neku vrstu RAID kontrolera.

Na ovom mjestu ćemo stati i napraviti kratki izlet u povijest i teoriju RAID nizova. Sama kratica RAID označava Redundant Array of Independent Disks. Prije se koristio jeftin umjesto neovisnog, ali s vremenom je ta definicija izgubila na važnosti: gotovo svi diskovni pogoni postali su jeftini.

Povijest RAID-a započela je 1987. godine, kada je objavljen članak "Enclosure for Redundant Arrays of Low Cost Disks (RAID)" koji su potpisali drugovi Peterson, Gibson i Katz. Bilješka je opisala tehnologiju kombiniranja nekoliko običnih diskova u niz kako bi se dobio brži i pouzdaniji pogon. Autori materijala također su rekli čitateljima o nekoliko vrsta nizova - od RAID-1 do RAID-5. Naknadno je nizovima opisanim prije gotovo dvadeset godina dodan RAID niz nulte razine koji je stekao popularnost. Dakle, što su svi ti RAID-x? Koja je njihova bit? Zašto se nazivaju suvišnima? Pokušat ćemo to shvatiti.

Vrlo rečeno jednostavnim jezikom, onda je RAID stvar koja omogućuje operativnom sustavu da ne zna koliko je diskova instalirano u računalu. Kombiniranje tvrdih diskova u RAID niz je proces koji je izravno suprotan dijeljenju jednog prostora na logičke pogone: formiramo jedan logički pogon na temelju nekoliko fizičkih. Da bismo to učinili, trebat će nam ili odgovarajući softver (o ovoj opciji nećemo ni govoriti - to je nepotrebna stvar), ili RAID kontroler ugrađen u matičnu ploču, ili poseban umetnut u PCI ili PCI Express utor. Kontroler je taj koji spaja diskove u niz i operacijski sustav Više ne radi s HDD-om, nego s kontrolerom koji mu ne govori ništa nepotrebno. Ali postoji mnogo opcija za kombiniranje nekoliko diskova u jedan, točnije, oko deset.

Koje su vrste RAID-a?

Najjednostavniji od njih je JBOD (Just a Bunch of Disks). Dva tvrda diska zalijepljena su u jedan u nizu, informacije se zapisuju prvo na jedan, a zatim na drugi disk bez razbijanja na dijelove i blokove. Od dva diska od 200 GB napravimo jedan disk od 400 GB, koji radi gotovo istom, au stvarnosti nešto nižom brzinom kao svaki od dva diska.

JBOD je poseban slučaj niza razine 0, RAID-0. Postoji i druga varijanta naziva nizova na ovoj razini - stripe (traka), puni naziv je Striped Disk Array without Fault Tolerance. Ova opcija također uključuje spajanje n diskova u jedan s kapacitetom povećanim za n puta, ali diskovi se ne spajaju sekvencijalno, već paralelno, a informacije se na njih zapisuju u blokovima (veličinu bloka određuje korisnik prilikom formiranja RAID-a). niz).

To jest, ako trebate zapisati niz brojeva 123456 na dva pogona uključena u RAID-0 niz, kontroler će podijeliti ovaj lanac na dva dijela - 123 i 456 - i zapisati prvi na jedan disk, a drugi na drugi. Svaki disk može prenositi podatke... pa, brzinom od 50 MB/s, a ukupna brzina dva diska s kojih se podaci paralelno preuzimaju je 100 MB/s. Dakle, brzina rada s podacima trebala bi se povećati n puta (u stvarnosti je, naravno, povećanje brzine manje, jer nitko nije otkazao gubitke za traženje podataka i njihov prijenos preko sabirnice). Ali ovo povećanje nije uzalud: ako barem jedan disk ne uspije, gubi se informacija iz cijelog niza.

RAID razina nula. Podaci su podijeljeni u blokove i razbacani po diskovima. Nema pariteta ni redundancije.

Odnosno nema suvišnosti i uopće nema viška. Ovaj niz se samo uvjetno može smatrati RAID nizom, međutim, vrlo je popularan. Malo ljudi razmišlja o pouzdanosti; ona se ne može mjeriti mjerilima, ali svi razumiju jezik megabajta u sekundi. Ovo nije loše ili dobro, jednostavno se dogodi. U nastavku ćemo govoriti o tome kako jesti ribu i održati pouzdanost. Oporavak RAID-0 nakon kvara

Usput, dodatni nedostatak stripe array-a je to što nije prenosiv. Ne mislim da ne podnosi određene vrste hrane ili npr. svoje vlasnike. Nije ga briga za ovo, ali premještanje samog niza negdje je cijeli problem. Čak i ako odvučete i diskove i upravljačke programe svom prijatelju, nije činjenica da će oni biti definirani kao jedno polje i da će se podaci moći koristiti. Štoviše, postoje slučajevi u kojima je jednostavno povezivanje (bez zapisivanja bilo čega!) prugastih diskova na "ne-nativni" (različit od onog na kojem je niz formiran) kontroler dovelo do oštećenja informacija u nizu. Ne znamo koliko je ovaj problem relevantan sada, s dolaskom modernih kontrolera, ali ipak vam savjetujemo da budete oprezni.

RAID polje 1. razine od četiri diska. Diskovi su podijeljeni u parove, a pogoni unutar para pohranjuju iste podatke.

Prvo stvarno "redundantno" polje (i prvi RAID koji se pojavio) bio je RAID-1. Njegovo drugo ime - ogledalo - objašnjava princip rada: svi diskovi dodijeljeni nizu podijeljeni su u parove, a informacije se čitaju i zapisuju na oba diska odjednom. Ispada da svaki od diskova u nizu ima točnu kopiju. U takvom sustavu povećava se ne samo pouzdanost pohrane podataka, već i brzina čitanja (možete čitati s dva tvrda diska odjednom), iako brzina pisanja ostaje ista kao kod jednog pogona.

Kao što možete pogoditi, volumen takvog niza bit će jednak polovici zbroja volumena svih tvrdih diskova uključenih u njega. Nedostatak ovog rješenja je što vam treba dvostruko više tvrdih diskova. Ali pouzdanost ovog niza zapravo nije ni jednaka dvostrukoj pouzdanosti jednog diska, već je mnogo veća od te vrijednosti. Kvar dvaju tvrdih diskova unutar... pa, recimo, jednog dana je malo vjerojatan osim ako, primjerice, ne intervenira napajanje. U isto vrijeme, svaka zdrava osoba, vidjevši da je jedan disk u paru pokvaren, odmah će ga zamijeniti, pa čak i ako drugi disk pokvari odmah nakon toga, informacija neće ići nikamo.

Kao što vidite, i RAID-0 i RAID-1 imaju svoje nedostatke. Kako ih se mogu riješiti? Ako imate najmanje četiri tvrda diska, možete stvoriti konfiguraciju RAID 0+1. Kako bi se to postiglo, RAID-1 polja se kombiniraju u RAID-0 polje. Ili obrnuto, ponekad se RAID-1 polje kreira iz nekoliko RAID-0 polja (rezultat je RAID-10, čija je jedina prednost kraće vrijeme oporavka podataka u slučaju kvara jednog diska).

Pouzdanost takve konfiguracije od četiri tvrda diska jednaka je pouzdanosti RAID-1 polja, a brzina je zapravo ista kao i kod RAID-0 (u stvarnosti će najvjerojatnije biti nešto manja zbog ograničenog mogućnosti kontrolera). Istodobno, istodobni kvar dvaju diskova ne znači uvijek potpuni gubitak informacija: to će se dogoditi samo ako diskovi koji sadrže iste podatke zakažu, što je malo vjerojatno. To jest, ako su četiri diska podijeljena u parove 1-2 i 3-4 i parovi su kombinirani u RAID-0 niz, tada će samo istovremeni kvar diskova 1 i 2 ili 3 i 4 dovesti do gubitka podataka, dok u slučaju prerane smrti prvog i trećeg, drugog i četvrtog, prvog i četvrtog ili drugog i trećeg tvrdog diska, podaci će ostati sigurni i zdravi.

Međutim, glavni nedostatak RAID-10 je visoka cijena diskova. Ipak, cijena četiri (minimalno!) hard diska ne može se nazvati malom, pogotovo ako nam je stvarno dostupan kapacitet samo dva od njih (malo tko razmišlja o pouzdanosti i koliko to košta, kao što smo već rekli). Osjeća se velika (100%) redundancija pohrane podataka. Sve je to dovelo do činjenice da je nedavno varijanta polja pod nazivom RAID-5 stekla popularnost. Za njegovu implementaciju potrebna su vam tri diska. Osim samih informacija, kontroler također pohranjuje paritetne blokove na pogone polja.

Nećemo ulaziti u pojedinosti o tome kako radi algoritam za kontrolu pariteta; samo ćemo reći da ako se informacija izgubi na jednom od diskova, omogućuje vam da je vratite pomoću podataka o paritetu i živih podataka s drugih diskova. Paritetni blok ima volumen jednog fizičkog diska i ravnomjerno je raspoređen po svim tvrdim diskovima sustava tako da gubitak bilo kojeg diska omogućuje oporavak informacija s njega pomoću paritetnog bloka koji se nalazi na drugom disku niza. Informacije se dijele u velike blokove i zapisuju na diskove jedan po jedan, odnosno prema principu 12-34-56 u slučaju niza od tri diska.

Sukladno tome, ukupni volumen takvog niza je volumen svih diskova minus kapacitet jednog od njih. Oporavak podataka, naravno, ne događa se odmah, ali takav sustav ima visoke performanse i marginu pouzdanosti uz minimalnu cijenu (za niz od 1000 GB potrebno vam je šest diskova od 200 GB). Međutim, performanse takvog niza i dalje će biti niže od brzine stripe sustava: sa svakom operacijom pisanja, kontroler također treba ažurirati indeks pariteta.

RAID-0, RAID-1 i RAID 0+1, ponekad i RAID-5 - ove razine najčešće iscrpljuju mogućnosti stolnih RAID kontrolera. Više visoke razine dostupno samo za složene sustave temeljene na SCSI tvrdim diskovima. Međutim, sretni vlasnici SATA kontrolera s podrškom za Matrix RAID (takvi kontroleri ugrađeni su u južne mostove ICH6R i ICH7R od Intel) mogu iskoristiti nizove RAID-0 i RAID-1 sa samo dva pogona, a oni s karticom s ICH7R mogu kombinirati RAID-5 i RAID-0 ako imaju četiri identična pogona.

Kako se to provodi u praksi? Pogledajmo jednostavniji slučaj s RAID-0 i RAID-1. Recimo da ste kupili dva tvrda diska od 400 GB. Svaki pogon dijelite na logičke pogone od 100 GB i 300 GB. Nakon toga, pomoću uslužnog programa Intel Application Accelerator RAID Option ROM ugrađenog u BIOS, kombinirate particije od 100 GB u trakasti niz (RAID-0) i particije od 300 GB u Mirror niz (RAID-1). Sada na brzi disk kapaciteta 200 GB možete pohraniti, recimo, igračke, video materijal i druge podatke koji zahtijevaju veliku brzinu diskovnog podsustava, a k tome i nisu jako važni (odnosno, oni koje ćete nije jako žao zbog gubitka), a na zrcaljeni pogon od 300 GB gigabajta premještate radne dokumente, arhive pošte, pomoćni softver i druge vitalne datoteke. Ako jedan disk ne uspije, gubite ono što je stavljeno na stripe niz, ali podaci koje ste stavili na drugi logički pogon dupliciraju se na preostali pogon.

Udruga RAID razine-5 i RAID-0 znači da je dio volumena četiri diska alociran za brzi stripe array, a drugi dio (neka bude 300 GB na svakom disku) otpada na podatkovne blokove i paritetne blokove, odnosno dobivate jedan ultrabrzi disk kapaciteta 400 GB (4 x 100 GB) i jedan pouzdan, ali sporiji niz od 900 GB od 4 x 300 GB minus 300 GB za paritetne blokove.

Kao što vidite, ova tehnologija iznimno obećava i bilo bi lijepo da je podržavaju i drugi proizvođači čipseta i kontrolera. Vrlo je primamljivo imati nizove različitih razina na dva diska, brze i pouzdane.

Ovo su možda sve vrste RAID polja koje se koriste u kućnim sustavima. Međutim, u životu se možete susresti s RAID-2, 3, 4, 6 i 7. Pa da vidimo koje su to razine.

RAID-2. U nizu ovog tipa diskovi su podijeljeni u dvije skupine - za podatke i za kodove za ispravljanje grešaka, a ako su podaci pohranjeni na n diskova, tada je potrebno n-1 diskova za pohranjivanje kodova za ispravak. Podaci se zapisuju na odgovarajuće tvrde diskove na isti način kao u RAID-0, oni se dijele na male blokove prema broju diskova namijenjenih za pohranjivanje informacija. Preostali diskovi pohranjuju kodove za ispravljanje pogrešaka, koji se mogu koristiti za vraćanje informacija u slučaju kvara bilo kojeg tvrdog diska. Hammingova metoda već se dugo koristi u ECC memoriji i omogućuje on-the-fly ispravljanje malih grešaka od jednog bita ako se iznenada dogode, a ako se dva bita neispravno prenose, to će se opet detektirati korištenjem paritetnih sustava. Međutim, nitko nije želio zadržati glomaznu strukturu od gotovo dvostrukog broja diskova za tu svrhu, a ova vrsta polja nije postala široko rasprostranjena.

Struktura polja RAID-3 je ovo: u nizu od n diskova, podaci su podijeljeni u blokove od 1 bajta i raspoređeni na n-1 diskova, a drugi disk se koristi za pohranu blokova pariteta. RAID-2 je imao n-1 diskova za tu svrhu, ali većina informacija na tim diskovima je korištena samo za ispravljanje grešaka u hodu, a za lak oporavak u slučaju kvara diska dovoljna je manja količina, dovoljan je jedan namjenski tvrdi disk.

RAID razine 3 s posebnim diskom za pohranjivanje informacija o paritetu. Nema sigurnosne kopije, ali se podaci mogu vratiti.

Sukladno tome, razlike između RAID-3 i RAID-2 su očite: nemogućnost ispravljanja grešaka u hodu i manja redundantnost. Prednosti su sljedeće: brzina čitanja i pisanja podataka je velika, a za stvaranje niza potrebno je vrlo malo diskova, samo tri. No niz ove vrste dobar je samo za rad s velikim datotekama s jednim zadatkom, budući da postoje problemi s brzinom česti zahtjevi mala količina podataka.

Niz razine 5 razlikuje se od RAID-3 po tome što su blokovi pariteta ravnomjerno raspoređeni po svim diskovima u nizu.

RAID-4 sličan RAID-3, ali se od njega razlikuje po tome što su podaci podijeljeni u blokove, a ne u bajtove. Tako je bilo moguće "poraziti" problem male brzine prijenosa podataka malih količina. Zapisivanje je sporo zbog činjenice da se paritet za blok generira tijekom snimanja i zapisuje na jedan disk. Nizovi ove vrste koriste se vrlo rijetko.

RAID-6- ovo je isti RAID-5, ali sada su dva paritetna bloka pohranjena na svakom od diskova polja. Dakle, ako dva diska pokvare, podaci se još uvijek mogu oporaviti. Naravno, povećana pouzdanost dovela je do smanjenja upotrebljivog volumena diskova i povećanja minimalnog broja diskova: sada, ako u nizu ima n diskova, ukupni volumen dostupan za snimanje podataka bit će jednak volumenu jedan disk pomnožen s n-2. Potreba za izračunavanjem dvije kontrolne sume odjednom određuje drugi nedostatak koji je RAID-6 naslijedio od RAID-5 - nisku brzinu pisanja podataka.

RAID-7 je registrirani zaštitni znak tvrtke Storage Computer Corporation. Struktura niza je sljedeća: podaci se pohranjuju na n-1 diskova, jedan disk se koristi za pohranjivanje paritetnih blokova. Ali dodano je nekoliko važnih detalja kako bi se uklonio glavni nedostatak nizova ovog tipa: predmemorija podataka i brzi kontroler koji upravlja obradom zahtjeva. To je omogućilo smanjenje broja pristupa disku za izračun kontrolne sume podataka. Kao rezultat toga, bilo je moguće značajno povećati brzinu obrade podataka (na nekim mjestima pet ili više puta).

RAID level 0+1 array, ili dizajn dvaju RAID-1 nizova spojenih u RAID-0. Pouzdano, brzo, skupo.

Pojavili su se i novi nedostaci: vrlo visoki troškovi implementacije takvog niza, složenost njegovog održavanja, potreba za neprekidnim napajanjem kako bi se spriječio gubitak podataka u predmemorijskoj memoriji tijekom nestanka struje. Malo je vjerojatno da ćete vidjeti niz ove vrste, ali ako ga iznenada negdje vidite, pišite nam, također ćemo ga rado pogledati.

Stvaranje niza

Nadam se da ste već uspjeli odabrati vrstu polja. Ako vaša ploča ima RAID kontroler, nećete trebati ništa osim potrebnog broja diskova i drivera za ovaj kontroler. Usput, imajte na umu: ima smisla kombinirati samo diskove iste veličine u polja, po mogućnosti jedan model. Kontroler može odbiti raditi s diskovima različitih veličina, a najvjerojatnije ćete moći koristiti samo dio velikog diska, jednak volumenu manjem disku. Osim toga, čak će i brzina prugastog niza biti određena brzinom najsporijeg diska. I moj vam savjet: ne pokušavajte napraviti RAID polje za podizanje sustava. To je moguće, ali ako dođe do kvarova u sustavu, bit će vam teško jer će vraćanje funkcionalnosti biti vrlo teško. Osim toga, opasno je postaviti nekoliko sustava na takav niz: gotovo svi programi odgovorni za odabir OS-a ubijaju informacije iz servisnih područja tvrdog diska i, sukladno tome, oštećuju niz. Bolje je odabrati drugu shemu: jedan disk se može pokrenuti, a ostali se kombiniraju u niz.

Matrix RAID na djelu. Dio prostora na disku koristi RAID-0 polje, ostatak prostora zauzima RAID-1 polje.

Svaki RAID niz počinje s BIOS-om RAID kontrolera. Ponekad (samo u slučaju integriranih kontrolera, pa čak i tada ne uvijek) ugrađen je u glavni BIOS matične ploče, ponekad se nalazi zasebno i aktivira se nakon prolaska samotestiranja, ali u svakom slučaju morate ići tamo. U BIOS-u se postavljaju potrebni parametri niza, kao i veličine podatkovnih blokova, korišteni tvrdi diskovi i tako dalje. Nakon što ste sve to utvrdili, potrebno je samo spremiti postavke, izaći iz BIOS-a i vratiti se u operativni sustav.

Tamo morate instalirati upravljačke programe kontrolera (u pravilu je disketa s njima isporučena s matičnom pločom ili samim kontrolerom, ali se mogu zapisati na disk s drugim upravljačkim programima i uslužnim softverom), ponovno pokrenuti sustav i to je to, niz je spreman za upotrebu. Možete ga podijeliti na logičke pogone, formatirati i ispuniti podacima. Zapamtite samo da RAID nije lijek za sve. Spasit će vas od gubitka podataka u slučaju kvara tvrdog diska i minimalizirati posljedice takvog ishoda, ali vas neće spasiti od strujnih udara i kvarova nekvalitetnog napajanja, koji ubija oba diska odjednom, bez obzira na njihovu "masivnost".

Zanemarivanje kvalitetnog napajanja i temperaturnih uvjeta diskova može značajno skratiti životni vijek HDD-a, događa se da svi diskovi u nizu otkažu, a svi podaci nepovratno izgubljeni. Konkretno, moderni tvrdi diskovi (osobito IBM i Hitachi) vrlo su osjetljivi na +12 V kanal i ne vole čak ni najmanju promjenu napona na njemu, pa prije kupnje sve opreme potrebne za izgradnju niza, vrijedi provjeriti odgovarajuće napone i, ako je potrebno, uključivanje novog BP-a na popis za kupovinu.

Napajanje tvrdih diskova, kao i svih ostalih komponenti, iz drugog izvora napajanja, na prvi pogled, jednostavno je implementirati, ali postoji mnogo zamki u takvoj shemi napajanja, i morate razmisliti sto puta prije nego što se odlučite uzeti takav korak. S hlađenjem je sve jednostavnije: samo trebate osigurati protok zraka za sve tvrde diskove i nemojte ih stavljati blizu jedan drugome. Jednostavna pravila, ali ih, nažalost, ne slijede svi. A slučajevi kada oba diska u nizu umru u isto vrijeme nisu neuobičajeni.

Osim toga, RAID ne zamjenjuje potrebu za redovitim stvaranjem sigurnosne kopije podaci. Zrcaljenje je zrcaljenje, ali ako slučajno oštetite ili izbrišete datoteke, drugi disk vam uopće neće pomoći. Stoga napravite sigurnosne kopije kad god možete. Ovo se pravilo primjenjuje bez obzira na prisutnost RAID polja unutar osobnog računala.

Dakle, jeste li RAIDy? Da? Sjajno! Samo u potrazi za volumenom i brzinom, ne zaboravite još jednu poslovicu: "Natjeraj budalu da se moli Bogu, razbit će si čelo." Želimo vam jake diskove i pouzdane kontrolere!

Isplativost bučnog RAID-a

RAID je dobar čak i bez obzira na novac. Ali izračunajmo cijenu najjednostavnijeg stripe array-a od 400 GB. Dva Seagate Barracuda SATA 7200.8 diska od po 200 GB koštat će vas oko 230 USD. RAID kontroleri su ugrađeni u većinu matične ploče, odnosno dobivamo ih besplatno.

U isto vrijeme, disk od 400 GB istog modela košta 280 dolara. Razlika je 50 dolara, a za taj novac možete kupiti moćno napajanje koje će vam nesumnjivo trebati. Da i ne govorim o tome da će performanse kompozitnog "diska" po nižoj cijeni biti gotovo dvostruko veće od performansi jednog tvrdog diska.

Provedimo sada izračun, fokusirajući se na ukupni volumen od 250 GB. Nema diskova od 125 GB, pa uzmimo dva hard diska od 120 GB. Cijena svakog diska je 90 dolara, a cijena jednog tvrdog diska od 250 GB je 130 dolara. Pa, s takvim količinama, izvedba ima svoju cijenu. Što ako uzmemo polje od 300 GB? Dva diska od 160 GB - cca 200 $, jedan disk od 300 GB - 170 $... Opet nije isto. Ispada da je RAID koristan samo kada se koriste vrlo veliki diskovi.

© Andrey Egorov, 2005, 2006. Grupa tvrtki TIM.

Posjetitelji foruma postavljaju nam pitanje: “Koja je razina RAID-a najpouzdanija?” Svi znaju da je najčešća razina RAID5, ali nije bez ozbiljnih nedostataka koji nisu očiti nestručnjacima.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 ili što su RAID razine?

U ovom ću članku pokušati opisati najpopularnije razine RAID-a, a zatim formulirati preporuke za korištenje tih razina. Kako bih ilustrirao članak, napravio sam dijagram u kojem sam te razine smjestio u trodimenzionalni prostor pouzdanosti, performansi i isplativosti.

JBOD(Just a Bunch of Disks) jednostavno je spajanje tvrdih diskova, što formalno nije RAID razina. JBOD volumen može biti niz jednog diska ili skup više diskova. RAID kontroler ne treba izvoditi nikakve izračune da bi upravljao takvim volumenom. U našem dijagramu, JBOD pogon služi kao "pojedinačna" ili početna točka - njegova pouzdanost, izvedba i cijene jednaki su onima jednog tvrdog diska.

RAID 0(“Striping”) nema redundancije i distribuira informacije odmah po svim diskovima uključenim u polje u obliku malih blokova (“stripes”). Zbog toga se performanse značajno povećavaju, ali pouzdanost pati. Kao i kod JBOD-a, za naš novac dobivamo 100% kapaciteta diska.

Dopustite mi da objasnim zašto se smanjuje pouzdanost pohrane podataka na bilo kojem kompozitnom volumenu - budući da ako bilo koji od tvrdih diskova uključenih u njega otkaže, sve informacije su potpuno i nepovratno izgubljene. U skladu s teorijom vjerojatnosti, matematički, pouzdanost RAID0 volumena jednaka je umnošku pouzdanosti njegovih sastavnih diskova, od kojih je svaki manji od jedan, tako da je ukupna pouzdanost očito niža od pouzdanosti bilo kojeg diska.

Dobar nivo - RAID 1(“Zrcaljenje”, “ogledalo”). Ima zaštitu od kvara polovice raspoloživog hardvera (in opći slučaj– jedan od dva tvrda diska), omogućuje prihvatljivu brzinu pisanja i povećanje brzine čitanja zbog paralelizacije zahtjeva. Nedostatak je što morate platiti cijenu dva tvrda diska da biste dobili iskoristivi kapacitet jednog tvrdog diska.

U početku se pretpostavlja da HDD- pouzdana stvar. Prema tome, vjerojatnost kvara dvaju diskova odjednom jednaka je (prema formuli) umnošku vjerojatnosti, tj. reda veličine niže! Nažalost, stvaran život- nije teorija! Dva tvrda diska se uzimaju iz iste serije i rade pod istim uvjetima, a ako jedan od diskova pokvari, povećava se opterećenje ostatka, pa se u praksi, ako jedan od diskova pokvari, moraju hitno poduzeti mjere za vraćanje u pogon. zalihost. Da biste to učinili, preporučuje se korištenje vrućih rezervnih diskova s ​​bilo kojom razinom RAID-a (osim nulte) HotSpare. Prednost ovog pristupa je održavanje stalne pouzdanosti. Nedostatak su još veći troškovi (tj. trošak 3 tvrda diska za pohranu volumena jednog diska).

Mirror na mnogim diskovima je razina RAID 10. Kada koristite ovu razinu, zrcalni parovi diskova raspoređeni su u "lanac", tako da rezultirajući volumen može premašiti kapacitet jednog tvrdog diska. Prednosti i nedostaci su isti kao i za razinu RAID1. Kao iu drugim slučajevima, preporuča se uključiti HotSpare hot spare diskove u polje po stopi od jednog rezervnog za svakih pet radnika.

RAID 5, doista, najpopularniji među razinama - prvenstveno zbog svoje učinkovitosti. Žrtvovanjem kapaciteta samo jednog diska iz niza za redundanciju, dobivamo zaštitu od kvara bilo kojeg tvrdog diska jedinice. Zapisivanje informacija na RAID5 volumen zahtijeva dodatne resurse, budući da su potrebni dodatni izračuni, ali kod čitanja (u usporedbi s zasebnim tvrdim diskom), postoji dobitak, jer su tokovi podataka s nekoliko pogona niza paralelizirani.

Nedostaci RAID5 pojavljuju se kada jedan od diskova ne uspije - cijeli volumen prelazi u kritični način rada, sve operacije pisanja i čitanja popraćene su dodatnim manipulacijama, performanse naglo padaju, a diskovi se počinju zagrijavati. Ako se odmah ne poduzme radnja, možete izgubiti cijeli volumen. Stoga, (vidi gore) svakako biste trebali koristiti Hot Spare disk s RAID5 volumenom.

Osim osnovnih razina RAID0 - RAID5 opisanih u standardu, postoje kombinirane razine RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, koje različiti proizvođači različito tumače.

Suština takvih kombinacija je ukratko sljedeća. RAID10 je kombinacija jedan i nula (vidi gore). RAID50 je kombinacija “0” volumena razine 5. RAID15 je "ogledalo" "petice". I tako dalje.

Stoga kombinirane razine nasljeđuju prednosti (i nedostatke) svojih "roditelja". Dakle, pojava "nule" u razini RAID 50 ne dodaje nikakvu pouzdanost, ali ima pozitivan učinak na performanse. Razina RAID 15, vjerojatno vrlo pouzdan, ali nije najbrži i, štoviše, krajnje neekonomičan (korisni kapacitet volumena manji je od polovice veličine izvornog diskovnog polja).

RAID 6 razlikuje se od RAID 5 po tome što u svakom redu podataka (na engleskom pruga) nema niti jednu, nego dva blok kontrolne sume. Kontrolne sume su "višedimenzionalne", tj. neovisni jedan o drugome, tako da čak i kvar dvaju diskova u nizu omogućuje spremanje izvornih podataka. Izračunavanje kontrolnih zbrojeva pomoću Reed-Solomonove metode zahtijeva intenzivnije izračune u usporedbi s RAID5, tako da se prethodno šesta razina praktički nije koristila. Sada ga podržavaju mnogi proizvodi, jer su počeli instalirati specijalizirane mikro krugove koji izvode sve potrebne matematičke operacije.

Prema nekim studijama, vraćanje integriteta nakon kvara jednog pogona na RAID5 volumenu sastoji se od SATA pogoni veliki volumen (400 i 500 gigabajta), u 5% slučajeva završava gubitkom podataka. Drugim riječima, u jednom od dvadeset slučajeva, tijekom regeneracije RAID5 polja u Hot Spare disk, drugi disk može otkazati... Otuda preporuke najboljih RAID diskova: 1) Stalno napraviti sigurnosne kopije; 2) korištenje RAID6!

Nedavno su se pojavile nove razine RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Slovo “E” u nazivu znači Poboljšano.

RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) kombinira zrcaljenje i pruganje podataka. Ova mješavina razina 0 i 1 raspoređena je na sljedeći način. Podaci u redu distribuiraju se točno kao u RAID 0. To jest, red podataka nema redundancije. Sljedeći red blokova podataka kopira prethodni s pomakom od jednog bloka. Dakle, kao u standardnom RAID 1 načinu rada, svaki blok podataka ima zrcalnu kopiju na jednom od diskova, tako da je korisni volumen polja jednak polovici ukupnog volumena tvrdih diskova uključenih u polje. RAID 1E za rad zahtijeva kombinaciju tri ili više diskova.

Jako mi se sviđa RAID1E razina. Za moćnu grafičku radnu stanicu ili čak za kućno računalo– najbolji izbor! Ima sve prednosti nulte i prve razine - izvrsnu brzinu i visoku pouzdanost.

Prijeđimo sada na razinu RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Ovo je isto što i RAID5, samo sa diskom za sigurnosne kopije ugrađenim u polje rezervni pogon. Ova se integracija provodi na sljedeći način: na svim diskovima niza ostaje slobodan 1/N dio prostora koji se koristi kao vruća rezerva ako jedan od diskova zakaže. Zbog toga, RAID5E pokazuje, uz pouzdanost, bolje performanse, budući da se čitanje/pisanje izvodi paralelno s većeg broja diskova u isto vrijeme i rezervni disk ne miruje, kao u RAID5. Očito, uključeno u to rezervni disk ne može se dijeliti s drugim volumenima (namjenski u odnosu na dijeljeni). RAID 5E volumen izgrađen je na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) sličan RAID razini-5E, ali ima učinkovitiju dodjelu rezervnog pogona i, kao rezultat toga, brže vrijeme oporavka. Kao i razina RAID5E, ova razina RAID raspoređuje blokove podataka i kontrolne zbrojeve u retke. Ali također distribuira slobodne blokove rezervnog pogona, a ne samo rezervira dio prostora na disku za te svrhe. Ovo smanjuje vrijeme potrebno za rekonstrukciju integriteta RAID5EE volumena. Sigurnosni disk uključen u volumen ne može se dijeliti s drugim volumenima - kao u prethodnom slučaju. RAID 5EE volumen izgrađen je na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.

Začudo, ne spominje se razina RAID 6E Nisam ga mogao pronaći na internetu - do sada ovu razinu nije ponudio niti je najavio niti jedan proizvođač. No, razina RAID6E (ili RAID6EE?) može se ponuditi prema istom principu kao i prethodna. Disk HotSpare Obavezno mora pratiti svaki RAID volumen, uključujući RAID 6. Naravno, nećemo izgubiti informacije ako jedan ili dva diska zataje, ali je izuzetno važno započeti s regeneracijom integriteta niza što je ranije moguće kako bi se sustav brzo izveo iz pogona "kritičnog" načina rada. Budući da je potreba za Hot Spare diskom za nas nedvojbena, bilo bi logično ići dalje i "rasprostrijeti" ga po volumenu kao što je to učinjeno u RAID 5EE kako bismo dobili prednosti korištenja više količine diskovi (bolja brzina čitanja i pisanja i brže vraćanje cjelovitosti).

RAID razine u “brojevima”.

Sakupio sam neke važne parametre gotovo svih RAID razina u tablicu kako biste ih mogli međusobno usporediti i bolje razumjeti njihovu bit.

Razina ~~~~~~~

Kolibe- točno nost ~~~~~~~

Koristiti Kapacitet diska ~~~~~~~

Proizvodnja ditel- nost čitanje ~~~~~~~

Proizvodnja ditel- nost zapisa ~~~~~~~

Ugrađeni disk pričuva ~~~~~~~

Min. broj diskova ~~~~~~~

Maks. broj diskova ~~~~~~~

exc.

exc.

exc.

exc.

Sve "mirror" razine su RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Pokušajmo ponovno temeljito razumjeti kako se te razine razlikuju?

RAID 1.
Ovo je klasično "ogledalo". Dva (i samo dva!) tvrdi diskovi raditi kao jedno, biti potpuna kopija jedna druge. Kvar bilo kojeg od ova dva pogona ne dovodi do gubitka vaših podataka, budući da kontroler nastavlja raditi na preostalom pogonu. RAID1 u brojkama: 2x redundantnost, 2x pouzdanost, 2x trošak. Performanse pisanja jednake su performansama jednog tvrdog diska. Performanse čitanja su veće jer kontroler može distribuirati operacije čitanja između dva diska.

RAID 10.
Bit ove razine je da se diskovi niza kombiniraju u parovima u "ogledala" (RAID 1), a zatim se svi ti parovi zrcala, zauzvrat, kombiniraju u zajednički prugasti niz (RAID 0). Zbog toga se ponekad naziva RAID 1+0. Važna točka– RAID 10 može kombinirati samo paran broj diskova (minimalno 4, maksimalno 16). Prednosti: pouzdanost je naslijeđena od "ogledala", performanse za čitanje i pisanje naslijeđene su od "nule".

RAID 1E.
Slovo "E" u nazivu znači "Poboljšano", tj. "poboljšan". Načelo ovog poboljšanja je sljedeće: podaci se "skidaju" u blokovima po svim diskovima niza, a zatim se ponovno "skidaju" s pomakom na jedan disk. RAID 1E može kombinirati od tri do 16 diskova. Pouzdanost odgovara pokazateljima "deset", a performanse postaju malo bolje zbog veće "izmjene".

RAID 1E0.
Ova se razina implementira ovako: iz RAID1E polja stvaramo "null" polje. Dakle, ukupan broj diskova mora biti višekratnik tri: najmanje tri, a najviše šezdeset! U ovom slučaju malo je vjerojatno da ćemo dobiti prednost u brzini, a složenost implementacije može nepovoljno utjecati na pouzdanost. Glavna prednost je mogućnost kombiniranja vrlo velikog (do 60) broja diskova u jedan niz.

Sličnost svih razina RAID 1X leži u njihovim pokazateljima redundantnosti: radi pouzdanosti žrtvuje se točno 50% ukupnog kapaciteta diskova polja.

Ovisno o odabranoj RAID specifikaciji, brzine čitanja i pisanja i/ili zaštita od gubitka podataka mogu se poboljšati.

Pri radu s diskovnim podsustavima IT stručnjaci često se suočavaju s dva glavna problema.

• Prvi je niska brzina čitanja/pisanja, ponekad čak ni brzine SSD diska nisu dovoljne.
• Drugi je kvar diskova, što znači gubitak podataka, čiji oporavak može biti nemoguć.

Oba ova problema riješena su pomoću RAID tehnologije (redundant array of independent disks - redundant array of independent disks) - tehnologija virtualna pohrana podataka koji kombinira nekoliko fizičkih diskova u jedan logički element.

Ovisno o odabranoj RAID specifikaciji, brzine čitanja/pisanja i/ili zaštita od gubitka podataka mogu se poboljšati.

Razine specifikacije RAID-a su: 1,2,3,4,5,6,0. Osim toga, postoje kombinacije: 01,10,50,05,60,06. U ovom ćemo članku pogledati najčešće vrste RAID polja. Ali prvo recimo da postoje hardverski i softverski RAID nizovi.

Hardverski i softverski RAID nizovi

• Softverski nizovi nastaju nakon instalacije operativnog sustava korištenjem softverski proizvodi i pomoćne programe, što je glavni nedostatak takvih diskovnih polja.
• Hardverski RAID-ovi stvaraju diskovno polje prije instaliranja operativnog sustava i ne ovise o njemu.

RAID 1

RAID 1 (također nazvan "Mirror" - Mirror) uključuje potpuno dupliciranje podataka s jednog fizičkog diska na drugi.

Nedostaci RAID 1 uključuju činjenicu da dobivate pola prostora na disku. Oni. Ako koristite DVA diska od 250 GB, sustav će vidjeti samo JEDAN od 250 GB. Ovaj tip RAID ne daje dobitak u brzini, ali značajno povećava razinu tolerancije na pogreške, jer ako jedan disk zakaže, uvijek postoji njegova potpuna kopija. Snimanje i brisanje s diskova događa se istovremeno. Ako su informacije namjerno izbrisane, tada ih neće biti moguće vratiti s drugog diska.

RAID 0

RAID 0 (također nazvan Striping) uključuje dijeljenje informacija u blokove i istovremeno pisanje različitih blokova na različite diskove.

Ova tehnologija povećava brzinu čitanja/pisanja, omogućuje korisniku korištenje punog ukupnog kapaciteta diskova, ali smanjuje toleranciju na pogreške, odnosno svodi je na nulu. Dakle, ako jedan od diskova ne uspije, bit će gotovo nemoguće vratiti podatke. Za izgradnju RAID 0 preporučuje se korištenje samo visoko pouzdanih diskova.

RAID 5 se može nazvati naprednijim RAID 0. Možete koristiti do 3 tvrda diska. Raid 0 se bilježi na svim osim na jednom, a na posljednjem se bilježi poseban kontrolni zbroj, koji vam omogućuje spremanje podataka na tvrdim diskovima u slučaju "smrti" jednog od njih (ali ne više od jednog). Brzina rada takvog niza je velika. Ako zamijenite disk, to će potrajati puno vremena.

RAID 2, 3, 4

To su metode distribuiranog pohranjivanja informacija korištenjem diskova dodijeljenih za paritetne kodove. Međusobno se razlikuju samo po veličini blokova. U praksi se praktički ne koriste zbog potrebe da se veliki dio diskovnog kapaciteta posveti pohranjivanju ECC i/ili paritetnih kodova, kao i zbog niskih performansi.

RAID 10

To je mješavina RAID polja 1 i 0. I kombinira prednosti svakog od njih: visoke performanse i visoku toleranciju na pogreške.

Niz mora sadržavati paran broj diskova (minimalno 4) i najpouzdanija je opcija za pohranu informacija. Nedostatak je visoka cijena diskovnog polja: efektivni kapacitet bit će polovica ukupnog kapaciteta prostora na disku.

Je mješavina RAID polja 5 i 0. RAID 5 je u izradi, ali njegove komponente neće biti neovisne tvrdih diskova, i RAID 0 polja.

Osobitosti.

Ako se RAID kontroler pokvari, podatke je gotovo nemoguće vratiti (ne odnosi se na Mirror). Čak i ako kupite potpuno isti kontroler, velika je vjerojatnost da će RAID biti sastavljen od drugih sektora diska, što znači da će informacije na diskovima biti izgubljene.

U pravilu se diskovi kupuju u jednoj seriji. Sukladno tome, njihov radni vijek može biti približno isti. U tom slučaju preporuča se odmah, u trenutku kupnje diskova za niz, kupiti nešto viška. Na primjer, da biste konfigurirali RAID 10 od 4 diska, trebali biste kupiti 5 diskova. Dakle, ako jedan od njih pokvari, možete ga brzo zamijeniti novim prije nego drugi diskovi zakažu.

Zaključci.

U praksi se najčešće koriste samo tri vrste RAID polja. To su RAID 1, RAID 10 i RAID 5.

Što se tiče cijene/performansi/tolerancije grešaka, preporučuje se korištenje:

• RAID 1(zrcaljenje) za formiranje diskovnog podsustava za korisničke operacijske sustave.
• RAID 10 za podatke s visokim zahtjevima za brzinom pisanja i čitanja. Na primjer, za pohranjivanje baza podataka 1C:Enterprise, poslužitelj pošte, A.D.
• RAID 5 koristi se za pohranu podataka datoteke.

Idealno poslužiteljsko rješenje prema većini administratori sustava je server sa šest diskova. Dva diska su "zrcaljena" i operativni sustav je instaliran na RAID 1. Četiri preostala pogona kombinirana su u RAID 10 za brz, besprijekoran i pouzdan rad sustava.

Ako ste zainteresirani za ovaj članak, onda ste vjerojatno naišli ili očekujete da ćete uskoro naići na jedan od sljedećih problema na vašem računalu:

- očito nema dovoljno fizičkog kapaciteta tvrdog diska kao jednog logičkog pogona. Najčešće se ovaj problem pojavljuje pri radu s velikim datotekama (video, grafika, baze podataka);
- performanse tvrdog diska očito nisu dovoljne. Najčešće se ovaj problem pojavljuje pri radu s nelinearnim sustavima za uređivanje videa ili kada veliki broj korisnika istovremeno pristupa datotekama na tvrdom disku;
- Pouzdanost tvrdog diska očito nedostaje. Najčešće se ovaj problem javlja kada je potrebno raditi s podacima koji se nikada ne smiju izgubiti ili koji uvijek moraju biti dostupni korisniku. Tužno iskustvo pokazuje da se čak i najpouzdanija oprema ponekad pokvari i, u pravilu, u najneprikladnijem trenutku.

Stvaranje RAID sustava na vašem računalu može riješiti ove i neke druge probleme.

Što je "RAID"?

Godine 1987. Patterson, Gibson i Katz s kalifornijskog sveučilišta Berkeley objavili su "Slučaj redundantnih nizova jeftinih diskova (RAID)". Ovaj članak je opisan različiti tipovi disk arrays, koji se označavaju kraticom RAID - Redundant Array of Independent (or Inexpensive) Disks (redundant array ofdependent (or inexpensive) disk drives). RAID se temelji na sljedećoj ideji: kombiniranjem nekoliko malih i/ili jeftinih disk jedinica u polje, možete dobiti sustav koji je superiorniji u kapacitetu, brzini i pouzdanosti od najskupljih disk jedinica. Povrh toga, sa stajališta računala, takav sustav izgleda kao jedan jedini disk.
Poznato je da je srednje vrijeme između kvarova niza pogona jednako srednjem vremenu između kvarova jednog pogona podijeljeno s brojem pogona u nizu. Kao rezultat toga, srednje vrijeme između kvarova niza je prekratko za mnoge aplikacije. Međutim, niz diskova može biti otporan na kvar jednog pogona na nekoliko načina.

U gornjem članku definirano je pet vrsta (razina) diskovnih polja: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Svaki je tip pružao toleranciju na pogreške kao i različite prednosti u odnosu na jedan pogon. Uz ovih pet tipova, RAID-0 diskovni niz, koji NIJE suvišan, također je stekao popularnost.

Koje razine RAID-a postoje i koju odabrati?

RAID-0. Obično se definira kao ne-redundantna grupa disk pogona bez pariteta. RAID-0 se ponekad naziva "striping" na temelju načina na koji su informacije smještene na pogone uključene u polje:

Budući da RAID-0 nema redundanciju, kvar jednog pogona dovodi do kvara cijelog polja. S druge strane, RAID-0 omogućuje maksimalnu brzinu prijenosa podataka i učinkovito korištenje prostora na disku. Budući da RAID-0 ne zahtijeva složene matematičke ili logičke izračune, troškovi njegove implementacije su minimalni.

Područje primjene: audio i video aplikacije koje zahtijevaju veliku brzinu kontinuiranog prijenosa podataka, što ne može osigurati jedan disk. Na primjer, istraživanje koje je proveo Mylex kako bi odredio optimalnu konfiguraciju diskovnog sustava za nelinearnu stanicu za uređivanje videa pokazuje da, u usporedbi s jednim diskom, RAID-0 niz od dva diska pruža 96% povećanje u zapisivanju/čitanju brzina, od tri diska - za 143% (prema Miro VIDEO EXPERT Benchmark testu).
Najmanji broj diskova u "RAID-0" polju je 2.

RAID-1. Poznatiji kao "Zrcaljenje" je par pogona koji sadrže iste informacije i čine jedan logički pogon:

Snimanje se izvodi na oba pogona u svakom paru. Međutim, pogoni u paru mogu obavljati simultane operacije čitanja. Dakle, "zrcaljenje" može udvostručiti brzinu čitanja, ali brzina pisanja ostaje nepromijenjena. RAID-1 ima 100% redundantnost i kvar jednog diska ne dovodi do kvara cijelog niza - kontroler jednostavno prebacuje operacije čitanja/pisanja na preostali disk.
RAID-1 pruža najveću brzinu od svih vrsta redundantnih polja (RAID-1 - RAID-5), posebno u višekorisničkom okruženju, ali najlošiju iskorištenost prostora na disku. Budući da RAID-1 ne zahtijeva složene matematičke ili logičke izračune, troškovi njegove implementacije su minimalni.
Najmanji broj pogona u "RAID-1" polju je 2.
Kako bi se povećala brzina pisanja i osigurala pouzdana pohrana podataka, nekoliko RAID-1 nizova može se kombinirati u RAID-0. Ova konfiguracija se naziva "dvije razine" RAID ili RAID-10 (RAID 0+1):

Najmanji broj diskova u nizu "RAID 0+1" je 4.
Područje primjene: jeftini nizovi u kojima je glavna stvar pouzdanost pohrane podataka.

RAID-2. Distribuira podatke u trake veličine sektora po grupi diskovnih pogona. Neki pogoni namijenjeni su ECC (Error Correction Code) pohrani. Budući da većina diskova prema zadanim postavkama pohranjuje ECC kodove po sektorima, RAID-2 ne nudi mnogo prednosti u odnosu na RAID-3 i stoga se ne koristi u praksi.

RAID-3. Kao i u slučaju RAID-2, podaci se distribuiraju u trake veličine jednog sektora, a jedan od pogona niza dodjeljuje se za pohranu informacija o paritetu:

RAID-3 se oslanja na ECC kodove pohranjene u svakom sektoru za otkrivanje pogrešaka. Ako jedan od pogona pokvari, informacije pohranjene na njemu mogu se vratiti izračunom isključivog ILI (XOR) korištenjem informacija o preostalim pogonima. Svaki zapis obično se distribuira po svim pogonima i stoga je ova vrsta niza dobra za aplikacije koje intenzivno koriste disk. Budući da svaka I/O operacija pristupa svim diskovnim pogonima u polju, RAID-3 ne može izvoditi više operacija istovremeno. Stoga je RAID-3 dobar za okruženja s jednim korisnikom i jednim zadatkom s dugim zapisima. Za rad kratke bilješke potrebna je sinkronizacija rotacije diskovnih pogona, jer je u protivnom smanjenje brzine razmjene neizbježno. Rijetko se koristi, jer inferioran u odnosu na RAID-5 u smislu korištenja prostora na disku. Implementacija zahtijeva značajne troškove.
Najmanji broj pogona u "RAID-3" polju je 3.

RAID-4. RAID-4 je identičan RAID-3 osim što je veličina trake mnogo veća od jednog sektora. U ovom slučaju, čitanja se izvode s jednog pogona (ne računajući pogon koji pohranjuje informacije o paritetu), tako da se više operacija čitanja može izvoditi istovremeno. Međutim, budući da svaka operacija pisanja mora ažurirati sadržaj paritetnog pogona, nije moguće izvršiti više operacija pisanja istovremeno. Ova vrsta polja nema zamjetnih prednosti u odnosu na RAID-5 polje.
RAID-5. Ova vrsta niza ponekad se naziva "rotirajući paritetni niz". Ova vrsta niza uspješno prevladava inherentni nedostatak RAID-4 - nemogućnost istovremenog izvođenja nekoliko operacija pisanja. Ovaj niz, poput RAID-4, koristi pruge velike veličine, ali, za razliku od RAID-4, informacije o paritetu nisu pohranjene na jednom disku, već na svim pogonima redom:

Operacije pisanja pristupaju jednom pogonu s podacima i drugom pogonu s informacijama o paritetu. Budući da su informacije o paritetu za različite pruge pohranjene na različitim pogonima, višestruko istovremeno pisanje nije moguće osim ako su podatkovne trake ili paritetne trake na istom pogonu. Što je više pogona u nizu, to se rjeđe poklapaju informacije i paritetne trake.
Područje primjene: pouzdani nizovi velikog volumena. Implementacija zahtijeva značajne troškove.
Najmanji broj pogona u "RAID-5" polju je 3.

RAID-1 ili RAID-5?
RAID-5 koristi ekonomičnije od RAID-1 prostor na disku, budući da radi redundancije ne pohranjuje "kopiju" informacija, već kontrolni broj. Kao rezultat toga, RAID-5 može kombinirati bilo koji broj diskova, od kojih će samo jedan sadržavati suvišne informacije.
Ali veća učinkovitost diskovnog prostora dolazi nauštrb nižih stopa razmjene informacija. Prilikom pisanja informacija u RAID-5, informacije o paritetu moraju se ažurirati svaki put. Da biste to učinili, morate odrediti koji su paritetni bitovi promijenjeni. Prvo se čitaju stare informacije koje treba ažurirati. Ove informacije se zatim koriste XOR-om nove informacije. Rezultat ove operacije je maska ​​bita u kojoj svaki bit =1 znači da se vrijednost u informaciji o paritetu na odgovarajućoj poziciji mora zamijeniti. Ažurirane informacije o paritetu se zatim zapisuju na odgovarajuće mjesto. Stoga, za svaki programski zahtjev za pisanje informacija, RAID-5 izvodi dva čitanja, dva pisanja i dvije XOR operacije.
Postoji trošak za učinkovitije korištenje prostora na disku (pohranjivanje paritetnog bloka umjesto kopije podataka): potrebno je dodatno vrijeme za generiranje i pisanje informacija o paritetu. To znači da je brzina pisanja na RAID-5 niža nego na RAID-1 za omjer 3:5 ili čak 1:3 (tj. brzina pisanja na RAID-5 je 3/5 do 1/3 brzine pisanja RAID-1). Zbog toga je RAID-5 besmisleno kreirati softverski. Također se ne mogu preporučiti u slučajevima kada je brzina snimanja kritična.

Koju metodu implementacije RAID-a odabrati - softversku ili hardversku?

Nakon što pročitate opise različitih RAID razina, primijetit ćete da se nigdje ne spominju bilo kakvi specifični hardverski zahtjevi koji su potrebni za implementaciju RAID-a. Iz čega možemo zaključiti da je sve što je potrebno za implementaciju RAID-a spojiti potreban broj disk jedinica na kontroler dostupan u računalu i instalirati poseban softver na računalu. To je istina, ali ne u potpunosti!
Doista, moguće je implementirati RAID u softver. Primjer bi bio OS Microsoft Windows NT 4.0 Server, u kojem je moguća softverska implementacija RAID-0, -1 pa čak i RAID-5 (Microsoft Windows NT 4.0 Workstation nudi samo RAID-0 i RAID-1). Međutim, ovo rješenje treba smatrati krajnje pojednostavljenim i ne dopušta potpunu realizaciju mogućnosti RAID polja. Dovoljno je napomenuti da kod programske implementacije RAID-a sav teret smještaja informacija na diskovne pogone, izračunavanja kontrolnih kodova itd. pada na CPU, što naravno ne povećava performanse i pouzdanost sustava. Iz istih razloga ovdje praktički nema servisnih funkcija i sve radnje zamjene neispravnog pogona, dodavanja novog pogona, promjene razine RAID-a itd. provode se uz potpuni gubitak podataka i uz potpunu zabranu izvođenja bilo kakvih drugih operacije. Jedina prednost softverske implementacije RAID-a je njegova minimalna cijena.

- specijalizirani kontroler oslobađa središnji procesor od osnovnih RAID operacija, a učinkovitost kontrolera je uočljivija što je veća razina složenosti RAID-a;
- kontroleri su u pravilu opremljeni upravljačkim programima koji vam omogućuju stvaranje RAID-a za gotovo svaki popularni OS;
- ugrađeni BIOS kontrolera i programi za upravljanje uključeni s njim omogućuju administratoru sustava jednostavno spajanje, isključivanje ili zamjenu pogona uključenih u RAID, stvaranje nekoliko RAID nizova, čak i na različitim razinama, praćenje statusa diskovnog polja, itd. S "naprednim" kontrolerima ove se operacije mogu izvoditi "u hodu", tj. bez gašenja jedinica sustava. Mnoge operacije mogu se izvesti u " pozadina", tj. bez prekida trenutnog rada pa čak i na daljinu, tj. s bilo kojeg (naravno, ako imate pristup) radnog mjesta;
- kontroleri se mogu opremiti međuspremnik memorije(“cache”), u kojem se pohranjuje posljednjih nekoliko blokova podataka, koji uz učestalo pristupanje istim datotekama mogu značajno povećati performanse diskovnog sustava.

Nedostatak hardverske implementacije RAID-a je relativno visoka cijena RAID kontrolera. Međutim, s jedne strane, sve (pouzdanost, brzinu, uslugu) morate platiti. S druge strane, u posljednje vrijeme, s razvojem mikroprocesorske tehnologije, cijena RAID kontrolera (osobito mlađih modela) počela je naglo padati i postala usporediva s cijenom običnih disk kontrolera, što omogućuje ugradnju RAID sustava ne samo u skupa mainframe računala, ali i u poslužiteljima početna razina pa čak i na radne stanice.

Kako odabrati model RAID kontrolera?

Postoji nekoliko vrsta RAID kontrolera ovisno o njihovoj funkcionalnosti, dizajnu i cijeni:
1. Kontroleri pogona s funkcionalnošću RAID.
U biti, radi se o običnom diskovnom kontroleru, koji zahvaljujući posebnom BIOS firmware-u omogućuje spajanje diskovnih pogona u RAID polje, obično razine 0, 1 ili 0+1.

Ultra (Ultra Wide) SCSI kontroler iz Mylex KT930RF (KT950RF).
Izvana ovaj kontroler ne razlikuje se od običnog SCSI kontrolera. Sva "specijalizacija" nalazi se u BIOS-u, koji je podijeljen u dva dijela - "SCSI konfiguracija" / "RAID konfiguracija". Unatoč niskoj cijeni (manje od 200 USD), ovaj kontroler ima dobar skup funkcija:

- kombiniranje do 8 diskova u RAID 0, 1 ili 0+1;
- podrška Hot Spare za zamjenu neispravnog diska u hodu;
- mogućnost automatske (bez intervencije operatera) zamjene neispravnog pogona;
- automatska kontrola integriteta i identiteta podataka (za RAID-1);
- prisutnost lozinke za pristup BIOS-u;
- RAIDPlus program koji daje informacije o stanju diskova u RAID-u;
- upravljački programi za DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0