Mikä on RAID?

RAID on ratkaisu, joka kehitettiin alunperin verkkopalvelimarkkinoille keinona luoda suuria varastoja edullisemmin. Pohjimmiltaan se kestää useampia edullisempia kovalevyjä ja asettaa ne yhteen ohjaimen kautta, jotta ne tuottaisivat yhden suuremman kapasiteetin. Tämä on mitä RAID tarkoittaa: redundant array halpoja asemia tai levyjä. Tämän saavuttamiseksi tarvitaan erikoistuneita ohjelmistoja ja ohjaimia, joilla hallitaan eri asemien välistä dataa.

Lopulta standardin tietokonejärjestelmän prosessointitoiminto mahdollisti ominaisuuksien suodattamisen tiensä tietokoneiden markkinoille .

Nyt RAID-tallennus voi olla ohjelmistoa tai laitteistoa , ja sitä voidaan käyttää kolmeen erilliseen tarkoitukseen. Näihin kuuluvat kapasiteetti, turvallisuus ja suorituskyky. Kapasiteetti on yksinkertainen, joka tyypillisesti liittyy melkein kaikkiin käytettyihin RAID-asetuksiin. Esimerkiksi kaksi kiintolevyä voidaan liittää toisiinsa yhdeksi käyttöasemaksi, joka tukee tehokkaasti virtuaalista asemaa, joka on kaksinkertainen kapasiteettiin verrattuna. Suorituskyky on toinen keskeinen syy RAID-asennuksen käyttämiseen henkilökohtaiselle tietokoneelle. Samassa esimerkissä kahdesta asemasta, joita käytetään yksittäisenä asemana, ohjain voi jakaa datakappaleen kahteen osaan ja laittaa sitten kukin näistä osista erilliselle asemalle. Tämä tehokkaasti kaksinkertaistaa tallennuksen suorituskyvyn tai tietojen tallentamisen tallennusjärjestelmään. Lopuksi RAID voidaan käyttää tietoturvaan.

Tämä tapahtuu käyttämällä joitain asemien tilaa käytännössä kloonattaessa molempiin asemiin kirjoitettuja tietoja. Jälleen kerran, kahdella asemalla voimme tehdä niin, että tiedot on kirjoitettu molempiin asemiin. Näin ollen, jos yksi asema epäonnistuu, toisella on edelleen tietoja.

Riippuen varastointiryhmän tavoitteista, jotka haluat laittaa yhteen tietokonejärjestelmääsi varten, käytät yhtä RAID-tasosta näiden kolmen tavoitteen saavuttamiseksi.

Niille, jotka käyttävät kovalevyjä tietokoneessa , suorituskyky on todennäköisesti enemmän kuin kapasiteetin ongelma. Toisaalta ne, jotka käyttävät kiinteät taajuusmuuttajat, haluavat todennäköisesti keinon ottaa pienempiä asemia ja yhdistää ne yhteen luomalla yksi suurempi asema. Katsotaan siis eri RAID-tasoja, joita voidaan käyttää henkilökohtaisen tietokoneen kanssa.

RAID 0

Tämä on RAID: n alhaisin taso ja tosiasiassa ei tarjoa mitään redundanssia, minkä vuoksi se viitataan tasolle 0. Pohjimmiltaan RAID 0 vie kaksi tai useampia asemia ja yhdistää ne suurempaan kapasiteettikäyttöön. Tämä saavutetaan prosessorilla, jota kutsutaan raidoitukseksi. Datalohkot hajotetaan datakappaleiksi ja kirjoitetaan sitten järjestyksessä eri asemiin. Tämä tarjoaa parempaa suorituskykyä, koska tiedot voidaan kirjoittaa samanaikaisesti asemiin ohjaimen kanssa, joka kertoo tehokkaasti aseman nopeuden. Alla on esimerkki siitä, miten tämä voisi toimia kolmen levyn kesken:

Aja 1 Aja 2 Drive 3
Lohko 1 1 2 3
Lohko 2 4 5 6
Lohko 3 7 8 9


Jotta RAID 0 toimisi tehokkaasti järjestelmän suorituskyvyn tehostamiseksi, sinun on yritettävä ja sovitettava asemia. Jokaisella asemalla pitäisi olla sama tarkka tallennuskapasiteetti ja suorituskykyominaisuudet.

Jos näin ei tapahdu, kapasiteetti rajoittuu pienimpään asemaan ja suorituskykyyn monista useista levyistä, sillä se on odotettava, että kaikki raidat kirjoitetaan ennen siirtymistä seuraavaan sarjaan. On mahdollista käyttää epäsovitettuja asemia, mutta siinä tapauksessa JBOD- asetukset saattavat olla tehokkaampia.

JBOD on vain joukko asemia, ja se on vain kokoelma asemia, joita voidaan käyttää toisistaan ​​riippumatta, mutta jotka näyttävät yhdeltä tallennusasemalta käyttöjärjestelmään. Tämä saavutetaan tyypillisesti siten, että tiedonsiirto tapahtuu asemien välillä. Usein tätä kutsutaan nimellä SPAN tai BIG.

Tehokkaasti toimivat näkevät ne kaikki yhtenä levynä, mutta lohkot kirjoitetaan ensimmäisen levyn päälle, kunnes se täyttyy, sitten siirtyy toiseen, sitten kolmanteen jne. Tämä on hyödyllistä lisäämällä lisäkapasiteettia olemassa olevaan tietojärjestelmään ja eri kokoisilla levyillä, mutta se ei lisää taajuusmuuttajan suorituskykyä.

RAID 0: n ja JBOD-asetusten suurin ongelma on tietoturva. Koska sinulla on useita asemia, tietojen lahjontamahdollisuudet lisääntyvät, koska sinulla on enemmän epäonnistumiskohtia . Jos jokin RAID 0 -alueella oleva asema epäonnistuu, kaikki tiedot eivät ole käytettävissä. JBOD: ssa taajuusmuuttajan vikaantuminen johtaa siihen, että kaikki tiedot, jotka sattui olemaan kyseisellä asemalla, menettävät. Tämän vuoksi on parasta käyttää niitä, jotka haluavat käyttää tätä tallennusmenetelmää, jotta niillä olisi muita keinoja varmuuskopioida tietonsa.

RAID 1

Tämä on ensimmäinen todellinen RAID-taso, koska se tarjoaa täyden tason redundanssiksi ryhmälle tallennetuille tiedoille. Tämä tapahtuu prosessilla, jota kutsutaan peilaukseksi. Tehokkaasti kaikki järjestelmään kirjoitetut tiedot kopioidaan jokaiselle tason 1 ryhmälle. Tämä RAID-muoto on tyypillisesti tehty vain parilla asemilla, koska lisää asemia ei lisätä lisäkapasiteettia, vaan vain lisää redundanssia. Jotta voitaisiin paremmin esittää esimerkki tästä, tässä on kaavio, joka kertoo, kuinka se kirjoitetaan kahteen asemaan:

Aja 1 Aja 2
Lohko 1 1 1
Lohko 2 2 2
Lohko 3 3 3


RAID 1 -asetusten tehokkaimman käytön varmistamiseksi järjestelmä käyttää jälleen sovitettuja asemia, joilla on sama kapasiteetti ja suorituskyky.

Jos käytetään yhteensopimattomia asemia, taulukon kapasiteetti on yhtä kuin taulukon pienin kapasiteettirata. Esimerkiksi jos yhden ja puoli teratavun ja yhden teratavun ajaa käytettiin RAID 1 -malleissa, tämän järjestelmän taulukon kapasiteetti olisi vain yksi teratavua.

Tämä RAID-taso on erittäin tehokas tietoturvaan, koska kaksi asemaa ovat tehokkaasti samat. Jos toinen kahdesta asemasta epäonnistuu, toisella on täydelliset tiedot toisesta. Tämän tyyppisen asennuksen ongelma määrittelee yleensä, mitkä asemat epäonnistuvat, koska usein tallennustila ei ole saavutettavissa, kun toinen niistä epäonnistuu ja sitä ei palauteta kunnolla, kunnes uusi asema on asetettu epäonnistuneen sijalle ja palauttaminen prosessi suoritetaan. Kuten edellä mainittiin, tästä ei myöskään ole mitään suorituskykyä. Itse asiassa RAID: n rekisterinpitäjän yläpuolella on vähäinen suorituskykyhäviö.

RAID 1 + 0 tai 10

Tämä on hieman monimutkainen yhdistelmä sekä RAID-tasoista 0 että tasosta 1 . Tehokkaasti ohjain tarvitsee vähintään neljä taajuusmuuttajaa voidakseen toimia tässä tilassa, koska se tekee kaksi paria asemia. Ensimmäiset asemat ovat peilattu ryhmä, joka kloonoi datan näiden kahden välillä. Toinen käyttöasema peilataan, mutta se asetetaan ensimmäisenä nauhana. Tämä tarjoaa sekä tietojen irtisanomisen että suorituskyvyn. Alla on esimerkki siitä, miten tiedot kirjoitettaisiin neljään asemaan tämän tyyppisen asennuksen avulla:

Aja 1 Aja 2 Drive 3 Drive 4
Lohko 1 1 1 2 2
Lohko 2 3 3 4 4
Lohko 3 5 5 6 6


Ollakseni rehellinen, tämä ei ole toivottava RAID-tila, jota voidaan käyttää tietokonejärjestelmässä. Vaikka se tarjoaa jonkin verran suorituskykyä, se ei todellakaan ole niin hyvä, koska valtava määrä yleiskustannuksia järjestelmässä. Lisäksi se on valtava jäte avaruudesta, koska taajuusmuuttajajärjestely voi olla enintään puolet kaikista asemista yhdistetystä kapasiteetista. Jos käytössä on yhteensopimattomia asemia, suorituskyky rajoittuu taajuusmuuttajien hitaimpiin ja kapasiteetti on vain kaksinkertainen pienimpään asemaan verrattuna.

RAID 5

Tämä on RAID: n korkein taso, joka löytyy kuluttajajärjestelmiin ja on paljon tehokkaampi tapa lisätä kapasiteettia ja redundanssia. Se saavuttaa tämän tietojenkäsittelyn pariteetin avulla. Tätä varten tarvitaan vähintään kolme asemaa, kun data jakautuu raideihin useilla asemilla, mutta sitten yksi rata rajan yli on varattu pariteetille. Jotta selvennettäisit tämän paremmin, katsotaan ensin, miten tiedot voidaan kirjoittaa kolmella eri asemalla:

Aja 1 Aja 2 Drive 3
Lohko 1 1 2 p
Lohko 2 3 p 4
Lohko 3 p 5 6


Pohjimmiltaan taajuusmuuttaja ottaa datan palan kirjoitettavaksi kaikkiin array-asemiin. Ensimmäinen data bitti asetetaan ensimmäiselle asemalle ja toinen asetetaan toiseen. Kolmas taajuusmuuttaja saa pariteettibitin, joka on olennaisesti vertailu binääridataa ensimmäisestä ja toisesta. Binääri matemassa sinulla on vain 0 ja 1. Boolen matemaattinen prosessi tehdään bittien vertaamiseksi. Jos kaksi lisää parilliseen numeroon (0 + 0 tai 1 + 1), pariteettibitti on nolla. Jos kaksi kerrotaan parittomalla numerolla (1 + 0 tai 0 + 1), pariteettibitti on yksi. Syynä tähän on se, että jos jokin asemista epäonnistuu, ohjain voi sitten selvittää puuttuvat tiedot. Esimerkiksi jos ajoneuvo yksi epäonnistuu, jättäen vain kaksi ja kolme ajokorttia ja kaksi ajoneuvoa on yksi datalohko ja ajaa kolme on yhden pariteettilohkon, niin yhden ajettavan puuttuvan datalohkon on oltava nolla.

Tämä tarjoaa tehokkaan tietojen irtisanomisen, jonka avulla kaikki tiedot voidaan palauttaa taajuusmuuttajan toimintahäiriön sattuessa. Nyt useimpien kuluttajajärjestelyjen osalta epäonnistuminen johtaa siihen, että järjestelmä ei ole, koska se ei ole toiminnassa. Järjestelmän toiminnan kannalta on välttämätöntä korvata epäonnistunut asema uudella asemalla. Tällöin rekisterinprosessi on tehtävä ohjaustasolla, joka sitten suorittaa käänteisen boolean-toiminnon, jotta tiedot saadaan uudelleen puuttuvasta asemasta. Tämä voi kestää jonkin aikaa, etenkin suurille kapasiteetille, mutta se on ainakin palautettavissa.

Nyt RAID 5 -joukon kapasiteetti riippuu taulukon asemia ja niiden kapasiteetista. Jälleen kerran taulukon pienin kapasiteettirata rajoittaa taulukkoa, joten on parasta käyttää sovitetuja asemia. Tehollinen säilytystila on yhtä suuri kuin taajuusmuuttajien määrä miinus yksi kerta alhaisimmasta kapasiteetista. Matematiikan osalta se on (n-1) * Capacitymin . Joten, jos sinulla on kolme 2 Gt: n asemaa RAID 5 -muodossa, kokonaiskapasiteetti olisi 4 Gt. Toinen RAID 5 -moduuli, jossa käytettiin neljää 2 Gt: n asemaa, olisi 6 Gt: n kapasiteetti.

Nyt suorituskyky RAID 5: lle on hieman monimutkaisempi kuin joissakin muissa RAID-muodoissa, koska Boolen prosessi on tehtävä pariteettibitin luomiseksi, kun dataa kirjoitetaan asemiin. Tämä tarkoittaa, että kirjoitustehtävä on pienempi kuin RAID 0 -joukko, jolla on sama määrä asemia. Lue suorituskyky, toisaalta, ei kärsi yhtä paljon kuin kirjoitus, koska boolean prosessi ei ole tehty, koska se lukee suorat tiedot asemista.

Suuri ongelma kaikkien RAID-asetusten kanssa

Olemme keskustelleet erilaisista etuja ja haittoja kunkin RAID-tasoista, joita voidaan käyttää henkilökohtaisissa tietokoneissa, mutta on olemassa toinen ongelma, jota monet ihmiset eivät tiedä, kun luodaan RAID-aseman asetuksia. Ennen kuin RAID-asetusta voidaan käyttää, se on ensin luotava joko laitteiston ohjainohjelmistolla tai käyttöjärjestelmän ohjelmistossa. Tämä alustaa olennaisesti erityisen muotoilun, jota tarvitaan seurata tarkasti, miten tiedot kirjoitetaan ja luetaan asemaan.

Tämä ei todennäköisesti näytä ongelmalta, mutta se on, jos haluat jopa muuttaa kuinka haluat RAID-arkkosi määritetyn. Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on vähän tietoja ja haluat lisätä ylimääräisen aseman joko RAID 0- tai RAID 5 -malleihin. Useimmissa tapauksissa et pysty tekemään RAID-taulukon uudelleenkonfigurointia, joka myös poistaa kaikki kyseisissä asemissa tallennetut tiedot. Tämä tarkoittaa, että sinun on täysin varmuuskopioitava tietosi, lisättävä uusi asema, muokattava aseman taulukko, muotoiltava tämä asema ja palautettava alkuperäiset tiedot takaisin asemaan. Se voi olla äärimmäisen kivulias prosessi. Tämän takia varmista, että taulukko on asetettu siihen tapaan, jonka haluat tehdä ensimmäisen kerran.