Raid turlari raid-0

RAID-3 va 4
  Keraksiz kod bilan ma'lumotlarni himoya qilish g'oyasining "ijodiy rivojlanishi". Hamming kodi uzluksiz oldindan aytib bo'lmaydigan xatolar bilan, masalan, havodan shovqinli aloqa kanali bilan to'yingan «doimiy ishonchsiz» oqim uchun zarurdir. Ammo, qattiq disklar bo'lsa, asosiy muammo o'qish xatoligi emas (ma'lumotlar biz ularni yozgan shaklda qattiq disklar tomonidan berilgan deb hisoblaymiz, agar u ishlayotgan bo'lsa), ammo butun disk ishlamayapti.
  Bunday sharoitlar uchun, chizish sxemasini (RAID-0) birlashtirish va disklardan birining ishdan chiqishini oldini olish, yozib olingan ma'lumotni zaxira bilan to'ldirish mumkin, bu esa ma'lumotlarning bir qismi yo'qolganda tiklanishiga imkon beradi va buning uchun qo'shimcha disk ajratadi.
  Agar biron-bir ma'lumot disklari yo'qolsa, unda zaxira ma'lumotlaridagi oddiy matematik operatsiyalar yordamida bizda saqlangan ma'lumotlarni qayta tiklashimiz mumkin, agar diskda uzilishlar bo'lsa, bizda RAID-0 disklar qatoridan o'qigan ma'lumotlar mavjud.
  RAID-3 va RAID-4 parametrlari birinchi holatda alohida baytlar alternativasida, ikkinchisida bayt guruhlarida "bloklar" farq qiladi.
Ushbu ikkita sxemaning asosiy kamchiligi bu massivga yozish tezligining juda pastligi, chunki har bir yozish operatsiyasi qayd etilgan ma'lumot uchun ortiqcha blokni yangilaydi. Shubhasiz, chiziqli tuzilishga qaramay, RAID-3 va RAID-4 massivining ishlashi "qo'shimcha blok" yotadigan bitta diskning ishlashi bilan cheklangan.

RAID 5
  Ushbu cheklovni chetlab o'tishga urinish quyidagi RAID turini keltirib chiqardi, hozirgi vaqtda u RAID-10 bilan birga eng ko'p tarqalishni oldi. Agar "qisqartirish bloki" diskiga yozish butun massivni cheklasa, keling, uni massiv disklariga ham yoyib, ushbu ma'lumot uchun ajratilgan diskni joylashtiramiz va shu bilan ko'paytirishni yangilash operatsiyalari massivning barcha disklariga tarqatiladi. Ya'ni, biz, RAID-3 (4) misolida, N ma'lumotlarini saqlash uchun disklarni N + 1 hajmida olamiz, ammo 3 va 4-turlardan farqli o'laroq, ushbu disk, qolganlari kabi, qo'shimcha ma'lumotlar bilan aralashtirilgan ma'lumotlarni saqlash uchun ham ishlatiladi. N.
  Kamchiliklari? Va ularsiz nima bo'ladi. Sekin yozib olish muammosi qisman hal qilindi, ammo hali ham to'liq emas. Ammo RAID-5 qatoriga yozish RAID-10 qatoriga yozishdan ko'ra sekinroq. Ammo RAID-5 "tejamkor". RAID-10 uchun biz drayverlarning deyarli yarmi bilan xatolarga chidamlilik uchun to'laymiz va RAID-5 holatida bu faqat bitta haydovchi.

Shu bilan birga, yozish tezligi massivdagi disklar sonining ko'payishiga mutanosib ravishda kamayadi (RAID-0 dan farqli o'laroq, u faqat o'sib boradi). Buning sababi, ma'lumotlar blokini yozishda massa ortiqcha blokni qayta hisoblashi kerak, buning uchun qolgan "gorizontal" bloklarni o'qib chiqish va qo'shimcha blokni ularning ma'lumotlariga muvofiq qayta hisoblash kerak. Ya'ni bitta yozish operatsiyasi uchun 8 ta diskdan iborat qator (7 ta ma'lumotlar disklari + 1 qo'shimcha) keshda 6 ta o'qish operatsiyasini bajaradi (qo'shimcha blokni hisoblash uchun barcha disklardan qolgan ma'lumotlar bloklari), ushbu bloklardan ortiqcha bloklarni hisoblash va 2 ta yozuvni bajarish. (yozilgan ma'lumotlar blokini yozib olish va ortiqcha blokni qayta yozish). Zamonaviy tizimlarda aniqlik keshlash bilan qisman yumshatiladi, ammo shunga qaramay RAID-5 guruhining uzayishi, o'qish tezligining mutanosib o'sishiga olib keladi, lekin yozish tezligining ham tegishli pasayishiga olib keladi.

  RAID-5-ga yozish paytida ishlashning pasayishi bilan bog'liq vaziyat ba'zan qiziquvchan ekstremizmni keltirib chiqaradi, masalan, http://www.baarf.com/;)

Shunga qaramay, RAID-5 chiziqli megabayt uchun diskni iste'mol qilish nuqtai nazaridan eng samarali RAID tuzilishi bo'lganligi sababli, yozish tezligining pasayishi hal qiluvchi parametr bo'lmagan joylarda keng qo'llaniladi, masalan, ma'lumotlarni uzoq muddatli saqlash yoki asosan o'qiladigan ma'lumotlar uchun.

  Alohida ta'kidlash kerakki, qo'shimcha diskni qo'shish orqali RAID-5 disklar qatorining kengayishi butun RAID-ni to'liq qayta sanashga olib keladi, bu soatlab va ba'zi kunlarda ketma-ket ishlashi keskin pasayadi.

RAID-6
  RAID-5 g'oyasini yanada rivojlantirish. Agar qo'shimcha zaxirani RAID-5da ishlatilganidan boshqacha qonun bo'yicha hisoblasak, agar massivning ikkita disklari ishlamay qolsa, ma'lumotlarga kirishni saqlab qolishimiz mumkin.
  Buning narxi ikkinchi "qo'shimcha blok" ma'lumotlari uchun qo'shimcha disk. Ya'ni, N disklari hajmiga teng ma'lumotlarni saqlash uchun biz N + 2 disklarni olishimiz kerak.Ko'shish bloklarini hisoblashning "matematikasi" murakkab, bu RAID-5 ga nisbatan yozish tezligini yanada pasaytiradi, ammo ishonchlilik oshadi. Bundan tashqari, ba'zi hollarda, hatto RAID-10 ishonchlilik darajasidan ham oshib ketadi. RAID-10 qatorda ikkita diskning ishdan chiqishiga bardosh berayotganini ko'rish juda oson, ammo agar bu disklar bir xil "oynaga" tegishli bo'lsa yoki turli xil, ammo ikkitasi bo'lmasa, oyna disklariga tegishli. Va xuddi shunday vaziyatning yuzaga kelishi ehtimolini inkor etib bo'lmaydi.

RAID turlari sonining yanada o'sishi "gibridizatsiya" tufayli sodir bo'ladi, shuning uchun allaqachon ko'rib chiqilgan RAID-0 + 1 RAID-10 yoki har xil kimyoviy RAID-51 va boshqalar.

  Yaxshiyamki, ular yovvoyi tabiatda ro'y bermaydi, ular odatda "aqlning orzusi" bo'lib qoladi (yuqorida aytib o'tilgan RAID-10dan tashqari).

Barcha zamonaviy anakartlar o'rnatilgan RAID tekshirgichi bilan jihozlangan va eng yaxshi modellarda hatto bir nechta o'rnatilgan RAID kontrollerlari mavjud. Uydagi foydalanuvchilar tomonidan o'rnatilgan RAID kontrollerlari qanday talabga ega bo'lishi alohida masala. Qanday bo'lmasin, zamonaviy anakart foydalanuvchiga bir nechta disklardan iborat RAID qatorini yaratish imkoniyatini beradi. Biroq, har bir uy foydalanuvchisi RAID massivini qanday yaratishni, qaysi qatorni tanlash kerakligini va haqiqatdan ham RAID massivlaridan foydalanishning ijobiy va salbiy tomonlarini yaxshi bilishmaydi.

Ushbu maqolada, biz uy kompyuterlarida RAID massivlarini yaratish bo'yicha qisqacha tavsiyalar beramiz va RAID massivining ishlashini mustaqil ravishda qanday sinashni aniq misol yordamida namoyish etamiz.

  Yaratilish tarixi

"RAID" atamasi birinchi marta 1987 yilda paydo bo'lgan, unda amerikalik tadqiqotchilar Patterson, Gibson va Berkli Kaliforniya universitetining Katzi "Arzon disklarning ortiqcha massalari uchun masala, RAID" maqolasida qanday qilib tasvirlangan. Shunday qilib, bir nechta arzon qattiq disklarni bitta mantiqiy qurilmaga birlashtirish mumkin, shunda tizimning hajmi va tezligi oshadi va individual disklarning ishdan chiqishi butun tizimning ishdan chiqishiga olib kelmaydi.

Ushbu maqola chiqqandan beri 20 yildan ko'proq vaqt o'tdi, ammo RAID massivlarini yaratish texnologiyasi bugungi kunda ham o'z dolzarbligini yo'qotmadi. O'shandan beri o'zgargan yagona narsa bu RAID qisqartmasining dekodlanishi. Haqiqat shundaki, dastlab RAID massivlari umuman arzon disklarga qurilmagan, shuning uchun arzon (arzon) so'zi mustaqil (mustaqil) so'ziga o'zgartirildi, bu haqiqat edi.

  Faoliyat printsipi

Shunday qilib, RAID - bu mustaqil disklarning ortiqcha to'plami (Mustaqil Disklarning Mustaqil Disklari), bu xatolarga chidamliligini ta'minlash va ish faoliyatini yaxshilash uchun javobgardir. Kamchiliklarga bardoshlik ko'paytirish orqali erishiladi. Ya'ni, disk bo'shlig'ining bir qismi rasmiy maqsadlar uchun ajratilgan bo'lib, foydalanuvchiga etib bo'lmaydi.

Disk quyi tizimining ish faoliyatini yaxshilash bir vaqtning o'zida bir nechta disklarning ishlashi bilan ta'minlanadi va shu ma'noda massivdagi disklar qancha ko'p bo'lsa (ma'lum chegaraga qadar), shuncha yaxshi bo'ladi.

Bir qatorda disklarni o'zaro ishlashi parallel yoki mustaqil kirish yordamida tashkil qilinishi mumkin. Parallel kirish bilan disk maydoni ma'lumotlarni yozib olish uchun bloklarga (chiziqlar) bo'linadi. Xuddi shunday, diskka yozilishi kerak bo'lgan ma'lumotlar bir xil bloklarga bo'linadi. Yozib olishda alohida bloklar turli xil disklarga yoziladi va bir vaqtning o'zida bir nechta bloklar turli xil disklarga yozib olinadi, bu esa yozish operatsiyalarida ishlashning ko'payishiga olib keladi. Kerakli ma'lumotlar, shuningdek, bir vaqtning o'zida bir nechta disklardan alohida bloklarda o'qiladi, bu esa massivdagi disklar soniga mutanosib ravishda samaradorlikni oshirishga yordam beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, parallel kirishga ega model, faqat ma'lumot yozish uchun so'rov hajmi blokning o'zidan kattaroq bo'lganda amalga oshiriladi. Aks holda, parallel ravishda bir nechta bloklarni qayd etish deyarli mumkin emas. Bitta blokning o'lchami 8 Kbaytni, ma'lumotlarni yozishga bo'lgan talabni esa 64 Kbitni tashkil qilgan vaziyatni tasavvur qiling. Bunday holda, dastlabki ma'lumotlar har biri 8 KB dan iborat sakkiz blokda kesiladi. Agar sizda to'rtta disk mavjud bo'lsa, siz bir vaqtning o'zida to'rt blokni yoki 32 KB yozishingiz mumkin. Shubhasiz, ko'rib chiqilgan misolda yozish tezligi va o'qish tezligi bitta diskdan foydalangandan ko'ra to'rt baravar yuqori bo'ladi. Bu faqat ideal vaziyat uchun to'g'ri, lekin so'rov hajmi har doim blok hajmidan va massivdagi disklar sonidan ko'p emas.

Agar yozib olingan ma'lumotlarning hajmi blok hajmidan kichik bo'lsa, unda mutlaqo boshqa model amalga oshiriladi - mustaqil kirish. Bundan tashqari, ushbu model yozilgan ma'lumotlarning hajmi bitta blokning o'lchamidan kattaroq bo'lganda ham ishlatilishi mumkin. Mustaqil kirishda bitta so'rovning barcha ma'lumotlari alohida diskka yoziladi, ya'ni vaziyat bitta disk bilan ishlashda bir xil bo'ladi. Mustaqil kirish imkoniyati mavjud bo'lgan modelning afzalligi shundaki, bir vaqtning o'zida yozish (o'qish) uchun bir nechta so'rovlar qabul qilinganda, ularning barchasi bir-biridan mustaqil ravishda alohida disklarda bajariladi. Shunga o'xshash vaziyat, masalan, serverlar uchun odatiy holdir.

Turli xil kirish turlariga muvofiq, odatda RAID darajalari bilan ajralib turadigan turli xil RAID massivlari mavjud. Kirish turiga qo'shimcha ravishda, RAID darajalari joylashish va ortiqcha ma'lumotlarni yaratish usullari bilan ham farq qiladi. Ortiqcha ma'lumot maxsus diskda bo'lishi yoki barcha drayvlar orasida tarqatilishi mumkin. Ushbu ma'lumotni yaratishning ko'plab usullari mavjud. Ulardan eng sodda - bu to'liq takrorlash (100% qo'shimcha) yoki aks ettirish. Bundan tashqari, xatolarni tuzatish kodlari, shuningdek, paritetni hisoblash qo'llaniladi.

  RAID darajalari

Hozirgi vaqtda standart deb hisoblash mumkin bo'lgan bir nechta RAID darajasi mavjud - RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5 va RAID 6.

RAID darajalarining turli xil kombinatsiyalari ham qo'llaniladi, bu ularning afzalliklarini birlashtirishga imkon beradi. Odatda bu ba'zi bir nosozlikka bardoshli daraja va ish faoliyatini yaxshilash uchun ishlatiladigan nol darajadagi (RAID 1 + 0, RAID 0 + 1, RAID 50) kombinatsiyasi.

E'tibor bering, barcha zamonaviy RAID kontrollerlari JBOD (Just a Bench Of Disks) funktsiyasini qo'llab-quvvatlaydi, bu esa massivlarni yaratish uchun mo'ljallanmagan - bu individual disklarni RAID boshqaruvchisiga ulash imkoniyatini beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, uy kompyuterlari uchun anakartlarga o'rnatilgan RAID kontrollerlari barcha RAID darajalarini qo'llab-quvvatlamaydi. Ikki portli RAID kontrollerlari faqat 0 va 1 darajalarni qo'llab-quvvatlaydi va ko'p sonli portlarga ega RAID kontrollerlari (masalan, ICH9R / ICH10R mikrosxemasining janubiy ko'prigiga birlashtirilgan 6 portli RAID boshqaruvchisi) shuningdek 10 va 5 darajalardir.

Bundan tashqari, agar biz Intel chiplari asosidagi anakartlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda Intel Matrix RAID ham mavjud bo'lib, ular bir vaqtning o'zida bir nechta qattiq disklarda RAID matritsalarining ko'p darajalarini yaratishga imkon beradi va ularning har biriga diskdagi bo'sh joyning bir qismini ajratadi.

  RAID 0

RAID 0 darajasi, qat'iy aytganda, ortiqcha massa emas va shuning uchun ma'lumotlarni ishonchli saqlashni ta'minlamaydi. Shunga qaramay, ushbu daraja disk quyi tizimining yuqori ishlashini ta'minlash kerak bo'lgan holatlarda faol qo'llaniladi. 0-darajali RAID massivini yaratishda ma'lumot bloklarga bo'linadi (ba'zan bu bloklar chiziq deb ataladi), ular alohida disklarga yoziladi, ya'ni parallel kirishga ega tizim yaratiladi (agar bu blok hajmiga ega bo'lsa, albatta). Bir vaqtning o'zida bir nechta disklardan chiqish imkoniyati tufayli, RAID 0 ma'lumotlar uzatishning maksimal tezligini va disk maydonidan foydalanishning maksimal samaradorligini ta'minlaydi, chunki chek varaqlarini saqlash uchun joy kerak emas. Ushbu darajani amalga oshirish juda oddiy. Asosan, RAID 0 katta hajmdagi ma'lumotlarni tezkor ravishda uzatish zarur bo'lgan joylarda qo'llaniladi.

  RAID 1 (oyna disk)

1-darajali RAID bu 100 foiz rezervga ega bo'lgan ikkita drayvlarning to'plami. Ya'ni, bu holda ma'lumotlar shunchaki to'liq takrorlanadi (aks ettiriladi), buning natijasida juda yuqori darajadagi ishonchlilik (shuningdek, xarajat) ga erishiladi. E'tibor bering, 1-bosqichni amalga oshirish uchun birinchi navbatda disklarni va ma'lumotlarni bloklarga bo'lish kerak emas. Eng oddiy holatda, ikkita disk bir xil ma'lumotni o'z ichiga oladi va bitta mantiqiy disk. Agar bitta haydovchi muvaffaqiyatsiz bo'lsa, uning vazifasi boshqasi tomonidan amalga oshiriladi (bu foydalanuvchi uchun mutlaqo shaffof). Arrayni tiklash oddiy nusxalash orqali amalga oshiriladi. Bundan tashqari, ushbu daraja ma'lumotni o'qish tezligini ikki baravar oshiradi, chunki bu operatsiya bir vaqtning o'zida ikkita diskdan bajarilishi mumkin. Bunday saqlash sxemasi, asosan, ma'lumotlar xavfsizligi narxi saqlash tizimini joriy qilish narxidan ancha yuqori bo'lgan holatlarda qo'llaniladi.

  RAID 5

RAID 5 - taqsimlangan cheksum miqdori saqlanadigan diskka ishlov berishga imkon beradigan toqat. Yozib olishda ma'lumotlar oqimi bayt darajasida bloklarga (chiziqlar) bo'linadi va bir vaqtning o'zida massivning barcha disklariga tsikl tartibida yoziladi.

Tarkibni o'z ichiga olgan deylik n  drayvlar va chiziq o'lchamlari d. Har bir xizmat uchun n - 1  chiziqning chexlov summasi hisoblanadi p.

Tasma d 1  birinchi diskda yozilgan d 2  - ikkinchi va hokazo chiziqqa qadar d n - 1ga yozilgan ( n- 1) disk Bundan tashqari ndisk checksum yozilgan p n, va jarayon tasma yozilgan birinchi diskdan davriy ravishda takrorlanadi d n.

Yozib olish jarayoni (n - 1)  chiziqlar va ularning taqqoslash ishlari bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi n  drayvlar.

Chexs summasini hisoblash uchun yozma ma'lumotlar bloklariga qo'llaniladigan XOR operatsiyasi qo'llaniladi. Agar mavjud bo'lsa n  qattiq disklar d  - ma'lumotlar bloki (chiziq), keyin nazorat summasi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi: