Co to jest RAID?

RAID oznacza nadmiarową macierz niedrogich dysków lub nadmiarową macierz niezależnych dysków. Jest to rozwiązanie do wirtualizacji przechowywania danych, które traktuje wiele dysków fizycznych jako jeden dysk fizyczny. Celem macierzy RAID jest zapewnienie nadmiarowości danych, poprawa wydajności lub jedno i drugie, w zależności od używanego poziomu macierzy RAID.

Koncepcje RAID

Trzy główne pojęcia w RAID to „dublowanie”, „striping” i „parzystość”.

W macierzy RAID dublowanie polega na replikacji danych na wielu dyskach, co pozwala uzyskać pewien poziom nadmiarowości kosztem zmniejszonej pojemności pamięci masowej. Na przykład, jeśli jeden dysk ulegnie awarii, żadne dane nie zostaną utracone, ponieważ wszystkie dane na uszkodzonym dysku znajdują się również na drugim dysku. W tym momencie uszkodzony dysk można wymienić, a macierz RAID można odbudować z istniejących dysków.

Striping RAID to koncepcja rozprowadzania danych na wielu dyskach. Pozwala to na wykorzystanie pełnej pojemności wszystkich dysków i zapewnia większą wydajność, ponieważ dane są zapisywane lub odczytywane z wielu dysków jednocześnie. Minusem tego jest to, że utrata dowolnego dysku psuje całą macierz.

Parzystość RAID to proces odporności na awarie, który przeprowadza logiczny proces między każdym bitem na dwóch dyskach i przechowuje wynik na trzecim dysku. Jeśli któryś z dysków ulegnie awarii, macierz można odbudować z pozostałych dwóch. Parzystość można dodać tylko do innych stanów rajdowych.

Wspólne poziomy RAID

RAID 0 to prosta implementacja stripingu. W macierz znajdują się dwa lub więcej dysków, łącząc ich ogólną pojemność i prędkości odczytu/zapisu. Ten poziom RAID oferuje wysoką wydajność, ale istnieje ryzyko utraty wszystkich danych w przypadku awarii dowolnego dysku. Wydajność macierzy RAID 0 wzrasta wraz z dodawaniem kolejnych dysków, jednak zwiększa to również prawdopodobieństwo awarii jednego z dysków i uszkodzenia całej macierzy.

Wskazówka: RAID 0 różni się od zwykłego łączenia wielu dysków razem. Obie techniki pozwalają na wykorzystanie pełnej pojemności dysków. Łączenie dysków razem nie zapewnia zwiększenia wydajności wynikającego z rozłożenia danych, ale zachowuje dane zapisane na dyskach roboczych w przypadku awarii dowolnego dysku łączonego.

RAID 1 to implementacja dublowania, w której dane z jednego dysku są dublowane na drugim dysku. Jeśli któryś z dysków ulegnie awarii, żadne dane nie zostaną utracone. W większych macierzach każdy dysk nadal zawiera dokładnie te same informacje. Dopóki działa jeden dysk RAID 1, dane mogą być odczytywane, a macierz odbudowywana.

Poziomy RAID 4 i 5 wykorzystują striping w celu zwiększenia wydajności, ale uwzględniają również parzystość, aby umożliwić awarie dysków. RAID 4 dedykuje pojedynczy dysk do parzystości, co może powodować zmniejszenie prędkości zapisu, ponieważ wszystkie dane parzystości są zapisywane tylko na jednym dysku. RAID 5 rozkłada dane parzystości na wszystkie dyski w macierzy. Wąskie gardło wynikające z zapisywania danych parzystości na jednym dysku jest usuwane, jednak przetwarzanie parzystości nadal musi być wykonywane, zmniejszając nieco wydajność w porównaniu z RAID 0. Oba poziomy RAID 4 i 5 wymagają co najmniej trzech dysków w macierzy i pozwalają tylko na awarię jednego dysku.

RAID 6 jest identyczny z RAID 5, ale przechowuje dwa bloki parzystości na wszystkich dyskach w tablicy. Ta dodatkowa parzystość podwaja wymagane przetwarzanie parzystości, zmniejszając w ten sposób wydajność bardziej niż RAID 5, ale wciąż mniej niż RAID 4. RAID 6 wymaga co najmniej czterech dysków w tablicy, ale może obsłużyć do dwóch dysków w przypadku awarii.

RAID 0+1 jest zagnieżdżoną macierzą RAID, która najpierw tworzy macierz RAID 0 dysków z paskiem, a następnie macierz RAID 1 tej tablicy. Zagnieżdżanie tych dwóch typów macierzy RAID zapewnia zarówno nadmiarowość dublowania, jak i zwiększenie prędkości tworzenia pasków. Wadą tej metody jest to, że wymagane są co najmniej cztery dyski, a jeśli dysk ulegnie awarii, całe lustro ulegnie awarii. Jeśli jakikolwiek dysk ulegnie awarii, uszkodzi on macierz RAID 0. W czterodyskowej macierzy RAID 0+1 utrata jednego dysku spowodowałaby uszkodzenie sparowanego dysku, pozostawiając pozostałe dwa dyski bez ochrony dublowania.

RAID 10 to inny typ zagnieżdżonej tablicy RAID, tworzy macierz RAID 1 dysków lustrzanych, a następnie pasek RAID 0 tej tablicy. Zagnieżdżanie macierzy w ten sposób zapewnia również taką samą nadmiarowość i wzrost wydajności, jak w przypadku macierzy RAID 0+1. Jednak dzięki tej implementacji możesz stracić wiele dysków, o ile każdy serwer lustrzany ma co najmniej jeden działający dysk. Odbudowa macierzy zajmuje również mniej czasu w przypadku awarii dysku, ponieważ wystarczy odbudować tylko jeden zestaw dysków lustrzanych.