Welke schijven zijn in raid. RAID-schijfarrays: wat is het en waarom is het nodig? Een diskarray bouwen - van theorie naar praktijk

RAID-arrays zijn ontwikkeld om de betrouwbaarheid van gegevensopslag te verbeteren, de verwerkingssnelheid te verhogen en de mogelijkheid te bieden om meerdere schijven te combineren tot één grote. Verschillende RAID-types beslissen verschillende taken, zullen we hier kijken naar enkele van de meest voorkomende configuraties van RAID-arrays van dezelfde grootte.

RAID-0

RAID-0(Streep). De modus die werd gebruikt om dit te bereiken maximale prestatie. De gegevens worden gelijkmatig verdeeld over de schijven van de array en gecombineerd tot één, die in meerdere kan worden verdeeld. Gedistribueerde lees- en schrijfbewerkingen kunnen de bedrijfssnelheid aanzienlijk verhogen, omdat meerdere tegelijk hun deel van de gegevens lezen/schrijven. Het volledige volume is beschikbaar voor de gebruiker, maar dit vermindert de betrouwbaarheid van de gegevensopslag, aangezien als een van de schijven uitvalt, de array meestal wordt vernietigd en het bijna onmogelijk is om de gegevens te herstellen. Toepassingsgebied - toepassingen die hoge uitwisselingssnelheden met schijf vereisen, bijvoorbeeld video-opname, videobewerking. Aanbevolen voor gebruik met zeer betrouwbare schijven.

RAID-1

RAID-1(Spiegel). Verschillende schijven (meestal 2), die synchroon werken voor opname, dat wil zeggen elkaar volledig dupliceren. De prestatieverbetering treedt alleen op tijdens het lezen. Meest betrouwbare manier bescherm informatie tegen het falen van een van de schijven. Vanwege de hoge kosten wordt het meestal gebruikt bij het opslaan van zeer belangrijke gegevens. De hoge kosten zijn te wijten aan het feit dat slechts de helft van de totale capaciteit beschikbaar is voor de gebruiker.

RAID-10

RAID-0+1- RAID1-array van RAID0-arrays. In feite wordt het niet gebruikt vanwege het gebrek aan voordelen ten opzichte van RAID10 en de lagere fouttolerantie.

RAID1E

RAID-2, 3, 4 - verschillende opties gedistribueerde gegevensopslag met schijven toegewezen voor pariteitscodes en verschillende maten blok. Momenteel worden ze praktisch niet gebruikt vanwege de lage prestaties en de noodzaak om veel toe te wijzen schijfcapaciteit voor het opslaan van ECC- en/of pariteitscodes.


RAID-5

RAID-5- een array die ook gedistribueerde gegevensopslag gebruikt, vergelijkbaar met RAID 0 (en gecombineerd tot één grote logische opslag) + gedistribueerde opslag van pariteitscodes voor gegevensherstel in geval van storingen. Vergeleken met eerdere configuraties is de Stripe-blokgrootte nog verder vergroot. Zowel gelijktijdig lezen als schrijven is mogelijk. Het voordeel van deze optie is dat de voor de gebruiker beschikbare array-capaciteit wordt verminderd met de capaciteit van slechts één schijf, hoewel de betrouwbaarheid van de gegevensopslag lager is dan die van RAID 1. In wezen is het een compromis tussen RAID0 en RAID1, voldoende bieden hoge snelheid werken met een goede betrouwbaarheid van gegevensopslag. Als één schijf in de array defect raakt, kunnen gegevens worden hersteld zonder gegevensverlies. automatische modus. Minimale hoeveelheid Er zijn 3 schijven voor zo'n array.
"Software" -implementaties van RAID5 ingebouwd in zuidbruggen moederborden, hebben geen hoge schrijfsnelheid en zijn daarom niet voor alle toepassingen geschikt.


RAID5EE

RAID5EE- een array vergelijkbaar met RAID5, maar naast de gedistribueerde opslag van pariteitscodes wordt ook de distributie van reservegebieden gebruikt - in feite wordt deze gebruikt, die als reserve aan de RAID5-array kan worden toegevoegd (dergelijke arrays worden 5 genoemd + of 5+reserve). In een RAID 5-array back-up schijf inactief totdat een van de belangrijkste het begeeft, terwijl in een RAID 5EE-array deze schijf de hele tijd wordt gedeeld met de rest van de HDD's, wat een positief effect heeft op de prestaties van de array. Een RAID5EE-array van 5 HDD's kan bijvoorbeeld 25% meer I/O-bewerkingen per seconde uitvoeren dan een RAID5-array van 4 primaire en één backup-HDD. Het minimumaantal schijven voor een dergelijke array is 4.


RAID-6

RAID-6- een analoog van RAID5 met een hoge mate van redundantie - er gaat geen informatie verloren als twee schijven uitvallen; de totale capaciteit van de array wordt verminderd met de capaciteit van twee schijven; Het minimumaantal schijven dat nodig is om een ​​array van dit niveau te maken is 4. De werksnelheid is algemeen geval ongeveer gelijk aan RAID5. Aanbevolen voor toepassingen waarbij de hoogst mogelijke betrouwbaarheid belangrijk is.


RAID-50

RAID-50- het combineren van twee (of meer, maar dit wordt uiterst zelden gebruikt) RAID5-arrays tot een stripe, d.w.z. een combinatie van RAID5 en RAID0, waardoor het grootste nadeel van RAID5 gedeeltelijk wordt gecorrigeerd - lage snelheid het vastleggen van gegevens door het parallelle gebruik van verschillende van dergelijke arrays. Totale capaciteit de array wordt verminderd met de capaciteit van twee, maar in tegenstelling tot RAID6 kan een dergelijke array het falen van slechts één schijf weerstaan ​​zonder gegevensverlies, en het minimaal vereiste aantal schijven om een ​​RAID50-array te creëren is zes. Samen met RAID10 is dit is het meest aanbevolen RAID-niveau voor gebruik in toepassingen waar hoge prestaties gecombineerd met acceptabele betrouwbaarheid vereist zijn.


RAID-60

Er zijn veel artikelen op internet met RAID-beschrijving. Deze beschrijft bijvoorbeeld alles tot in detail. Maar zoals gewoonlijk is er niet genoeg tijd om alles te lezen, dus je hebt iets korts nodig om het te begrijpen - of het nu nodig is of niet, en wat je beter kunt gebruiken in verband met het werken met een DBMS (InterBase, Firebird of iets anders - het maakt eigenlijk niet uit). Voor je ogen is precies dergelijk materiaal.

In eerste benadering is RAID een combinatie van schijven in één array. SATA, SAS, SCSI, SSD - het maakt niet uit. Bovendien ondersteunt vrijwel elk normaal moederbord tegenwoordig SATA RAID. Laten we de lijst doornemen van wat RAID's zijn en waarom ze dat zijn. (Ik zou meteen willen opmerken dat je in RAID identieke schijven moet combineren. Schijven consolideren van verschillende fabrikanten, van één maar verschillende soorten, of verschillende maten- dit is verwennerij voor iemand die achter een thuiscomputer zit).

RAID 0 (streep)

Natuurlijk biedt RAID 0 snellere prestaties dankzij lees-/schrijfstriping.

RAID 0 wordt vaak gebruikt om tijdelijke bestanden te hosten.

RAID 1 (spiegel)

Als er een fout optreedt, controleer dan zorgvuldig welke schijf defect is. Het meest voorkomende geval van gegevensverlies op RAID 1 zijn onjuiste acties tijdens het herstel (de verkeerde schijf wordt gespecificeerd als “geheel”).

Wat de prestaties betreft - de winst bij het schrijven is 0, bij het lezen - misschien wel 1,5 keer, omdat het lezen "parallel" kan worden gedaan (afwisselend vanaf verschillende schijven). Voor databases is de versnelling klein, terwijl bij parallelle toegang tot verschillende (!) delen (bestanden) van de schijf de versnelling absoluut nauwkeurig zal zijn.

RAID1+0

RAID-2-3-4

RAID-5

Er wordt vaak gezegd dat "RAID5 onafhankelijke schijftoegang gebruikt, zodat verzoeken aan verschillende schijven parallel kunnen worden uitgevoerd." Dat moet in gedachten worden gehouden we praten over, natuurlijk, over parallelle I/O-verzoeken. Als dergelijke verzoeken opeenvolgend plaatsvinden (in SuperServer), krijgt u uiteraard niet het effect van parallellisatie van de toegang op RAID 5. Natuurlijk zal RAID5 een prestatieverbetering geven als het besturingssysteem en andere applicaties met de array werken (de array zal bijvoorbeeld virtueel geheugen, TEMP, enz.).

Over het algemeen was RAID 5 de meest gebruikte disk-array voor het werken met DBMS'en. Nu kan zo'n array worden georganiseerd SATA-schijf x, en het zal aanzienlijk goedkoper zijn dan SCSI. Prijzen en controllers vindt u bij de artikelen
Bovendien moet u letten op het volume van de gekochte schijven - in een van de genoemde artikelen is RAID5 bijvoorbeeld samengesteld uit 4 schijven met een capaciteit van 34 gigabyte, terwijl het volume van de "schijf" 103 gigabyte is.

Vijf testen SATA-controllers RAID - http://www.thg.ru/storage/20051102/index.html.

Adaptec SATA RAID 21610SA in RAID 5-arrays - http://www.ixbt.com/storage/adaptec21610raid5.shtml.

Waarom RAID 5 slecht is - https://geektimes.ru/post/78311/

Aandacht! Bij de aanschaf van schijven voor RAID5 nemen ze meestal minimaal 3 schijven mee (hoogstwaarschijnlijk vanwege de prijs). Als na verloop van tijd plotseling een van de schijven kapot gaat, kan er een situatie ontstaan ​​waarin het niet mogelijk is om een ​​schijf te kopen die lijkt op de gebruikte schijf (niet meer geproduceerd, tijdelijk niet op voorraad, enz.). Daarom meer interessant idee Het lijkt alsof je 4 schijven aanschaft, een RAID5 van drie organiseert en de 4e schijf aansluit als back-up (voor back-ups, andere bestanden en andere behoeften).

Het volume van een RAID5-schijfarray wordt berekend met behulp van de formule (n-1)*hddsize, waarbij n het aantal schijven in de array is, en hddsize de grootte van één schijf. Voor een array van 4 schijven van 80 gigabyte is het totale volume bijvoorbeeld 240 gigabyte.

Er is een vraag over de “ongeschiktheid” van RAID5 voor databases. Je kunt het op zijn minst bekijken vanuit het gezichtspunt dat je voor goede RAID5-prestaties een gespecialiseerde controller nodig hebt, en niet wat standaard op het moederbord staat.

Artikel RAID-5 moet sterven. En meer over gegevensverlies op RAID5.

Opmerking. Vanaf 09/05/2005 zijn de kosten van SATA Hitachi-schijf 80 GB is 60 dollar.

RAID10, 50

Interessant is dat de RAID 0+1 combinatie qua betrouwbaarheid slechter blijkt te zijn dan RAID5. De databasereparatieservice heeft een geval van één schijfstoring in het RAID0 (3 schijven) + RAID1 (3 meer van dezelfde schijven) systeem. Tegelijkertijd kon RAID1 de back-upschijf niet "verhogen". De basis bleek beschadigd zonder enige kans op reparatie.

RAID 0+1 vereist 4 schijven, en RAID 5 vereist 3. Denk er eens over na.

RAID-6

Laten we zeggen dat twee schijven tegelijkertijd uitvallen, maar een dergelijk geval is zeer zeldzaam.

Ik heb geen gegevens gezien over de prestaties van RAID 6 (ik heb er niet naar gekeken), maar het kan heel goed zijn dat de prestaties vanwege redundante controle op het niveau van RAID 5 kunnen liggen.

Tijd voor wederopbouw

Bij het “aansluiten” van een nieuwe schijf, bijvoorbeeld voor RAID 5, kan de controller de bediening van de array toestaan. Maar de snelheid van de array zal in dit geval erg laag zijn, tenminste omdat zelfs als de nieuwe schijf “lineair” gevuld is met informatie, het schrijven ernaar de controller en schijfkoppen zal “afleiden” van het synchroniseren van bewerkingen met de rest van de schijf. schijven van de array.

Hersteltijd waarin de array kan functioneren normale modus hangt rechtstreeks af van de grootte van de schijven. De Sun StorEdge 3510 FC Array met een arraygrootte van 2 terabytes in de exclusieve modus kan bijvoorbeeld binnen 4,5 uur opnieuw worden opgebouwd (tegen een hardwareprijs van ongeveer $40.000). Daarom moet u bij het organiseren van een array en het plannen van noodherstel eerst nadenken over de tijd voor het opnieuw opbouwen. Als uw database en back-ups niet meer dan 50 gigabyte in beslag nemen, en de groei per jaar 1-2 gigabyte is, dan heeft het nauwelijks zin om een ​​array van 500 gigabyte schijven samen te stellen. 250 GB zal voldoende zijn, en zelfs voor raid5 zal dit minstens 500 GB aan ruimte zijn om niet alleen de database, maar ook films te huisvesten. Maar de herbouwtijd voor schijven van 250 GB zal ongeveer twee keer korter zijn dan voor schijven van 500 GB.

Samenvatting

Ook is schrijfcache vaak niet ingeschakeld, waardoor het schrijven naar een raid langzamer gaat dan het schrijven naar een gewone enkele schijf. Feit is dat deze optie bij de meeste controllers standaard uitgeschakeld is, omdat... Er wordt aangenomen dat het, om dit mogelijk te maken, wenselijk is om op zijn minst een batterij op de raid-controller te hebben, evenals de aanwezigheid van een UPS.

Tekst
Het oude hddspeed.htmLINK-artikel (en doc_calford_1.htmLINK) laat zien hoe u aanzienlijke prestatiewinst kunt behalen door meerdere fysieke schijven te gebruiken, zelfs voor een IDE. Als u dus een RAID organiseert, plaats dan de basis erop en doe de rest (temp, besturingssysteem, virtuele schijf) op andere harde schijven. Toch is RAID zelf één ‘schijf’, ook al is deze betrouwbaarder en sneller.
verouderd verklaard. Al het bovenstaande heeft bestaansrecht op RAID 5. Voordat u een dergelijke plaatsing uitvoert, moet u echter weten hoe u een back-up kunt maken van het besturingssysteem en hoe lang het zal duren, hoe lang het zal duren om een ​​“ dode” schijf, of er een schijf aanwezig is (zal zijn) om de “dode” schijf te vervangen, enzovoort, dat wil zeggen dat u van tevoren de antwoorden op de meest elementaire vragen moet weten in geval van een systeemfout .

Ik raad het nog steeds aan besturingssysteem bewaar het op een aparte SATA-schijf, of, als u dat liever hebt, op twee SATA-schijven aangesloten in RAID 1. Hoe dan ook, als u het besturingssysteem op een RAID plaatst, moet u plannen wat u gaat doen als het moederbord plotseling niet meer werkt - soms beweegt de raid-drive-array naar een ander moederbord (chipset, raid-controller) is niet mogelijk vanwege incompatibiliteit van standaard raid-parameters.

Plaatsing van de basis, schaduw en back-up

De verklaring is heel eenvoudig. Back-up is het lezen van gegevens uit een databasebestand en schrijven naar een back-upbestand. Als dit allemaal fysiek op één schijf gebeurt (zelfs RAID 0 of RAID 1), zullen de prestaties slechter zijn dan wanneer er van de ene schijf wordt gelezen en naar de andere wordt geschreven. Het voordeel van deze scheiding is nog groter wanneer er back-ups worden gemaakt terwijl gebruikers met de database werken.

Hetzelfde geldt voor schaduw - het heeft geen zin om schaduw bijvoorbeeld op RAID 1 op dezelfde plaats te plaatsen als de basis, zelfs niet op verschillende logische schijven. Als er schaduw aanwezig is, schrijft de server gegevenspagina's naar zowel het databasebestand als het schaduwbestand. Dat wil zeggen dat in plaats van één schrijfbewerking er twee worden uitgevoerd. Bij het verdelen van de basis en schaduw in verschillende fysieke schijven De schrijfprestaties worden bepaald door de langzaamste schijf.

Het probleem van het vergroten van de betrouwbaarheid van informatieopslag staat altijd op de agenda. Dit geldt vooral voor grote hoeveelheden gegevens, databases waarvan het werk afhankelijk is ingewikkelde systemen in een breed scala van industrieën. Dit is vooral belangrijk voor hoge performantie servers.

Zoals u weet, prestaties moderne verwerkers groeit voortdurend, wat moderne mensen duidelijk niet kunnen bijhouden in hun ontwikkeling.
harde schijven. Het hebben van één schijf, of het nu SCSI is of, erger nog, IDE, is dat al zal niet kunnen beslissen taken die relevant zijn voor onze tijd. U hebt veel schijven nodig die elkaar aanvullen, die u kunt vervangen als een van de schijven defect raakt, reservekopieën kunt opslaan en efficiënt en productief kunt werken.

Maar gewoon meerdere hebben harde schijven niet genoeg, ze zijn nodig integreren in een systeem, die soepel zal werken en geen gegevensverlies zal toestaan ​​in het geval van schijfgerelateerde storingen.

Je moet er van tevoren voor zorgen dat zo'n systeem wordt gecreëerd, omdat, zoals het beroemde spreekwoord zegt: Doei gebakken de haan bijt niet- ze zullen het niet missen. Het is mogelijk dat u uw gegevens kwijtraakt onherroepelijk.

Dit systeem zou kunnen worden INVAL– virtuele opslagtechnologie die meerdere schijven in één combineert logisch element. Er wordt een RAID-array aangeroepen redundante array onafhankelijke schijven. Meestal gebruikt om de prestaties en betrouwbaarheid te verbeteren.

Wat is er nodig om een ​​raid aan te maken? Minimaal twee harde schijven. Afhankelijk van het arrayniveau varieert het aantal gebruikte opslagapparaten.

Welke soorten raid-arrays zijn er?

Er zijn basis gecombineerde arrays INVAL. Het Berkeley Institute in Californië stelde voor de inval op te splitsen in specificatieniveaus:

• Basis:
  • INVAL 1 ;
  • INVAL 2 ;
  • INVAL 3 ;
  • INVAL 4 ;
  • INVAL 5 ;
  • INVAL 6 .
• Gecombineerd:
  • INVAL 10 ;
  • INVAL 01 ;
  • INVAL 50 ;
  • INVAL 05 ;
  • INVAL 60 ;
  • INVAL 06 .

Laten we eens kijken naar de meest gebruikte.

Overval 0

RAID-0 bedoeld om de snelheid en opname te verhogen. Het verhoogt de opslagbetrouwbaarheid niet en is daarom niet redundant. Zijn andere naam is streep (striping - “afwisseling”). Gebruikelijk gebruikt van 2 tot 4 schijven.

De gegevens worden in blokken verdeeld, die één voor één naar schijven worden geschreven. Snelheid schrijven/lezen neemt toe met een aantal keren dat is een veelvoud van het aantal schijven. Van tekortkomingen Men kan de verhoogde kans op gegevensverlies met een dergelijk systeem opmerken. Het heeft geen zin om databases op dergelijke schijven op te slaan, omdat het serieus is mislukking zal leiden tot volledige onbruikbaarheid van de raid, omdat er geen hersteltools zijn.

Inval 1

RAID 1 biedt spiegel gegevensopslag aan hardwareniveau. Ook wel een array genoemd Spiegel, Wat betekent « spiegel» . Dat wil zeggen dat de schijfgegevens in dit geval worden gedupliceerd. Kan gebruik met het aantal opslagapparaten van 2 tot 4.

Snelheid schrijven/lezen verandert praktisch niet, wat kan worden toegeschreven aan voordelen. De array werkt als er minstens één raid-schijf in gebruik is, maar het systeemvolume is gelijk aan het volume van één schijf. In de praktijk wanneer mislukking een van de harde schijven, moet u stappen ondernemen om deze zo snel mogelijk te vervangen.

Inval 2

RAID 2 - maakt gebruik van de zogenaamde Hamming-code. Gegevens worden, net als bij RAID 0, verdeeld over harde schijven en op de overige schijven opgeslagen Foutcorrectiecodes, in geval van mislukking waardoor u kunt regenereren informatie. Deze methode maakt on-the-fly mogelijk vinden, en dan juist systeemstoringen.

Snelheid lezen schrijven in dit geval vergeleken met het gebruik van een enkele schijf stijgt. Het nadeel is het grote aantal schijven, waarvoor het rationeel is om deze zo te gebruiken dat er geen gegevensredundantie is, meestal dit 7 of meer.

RAID 3 - in een array worden de gegevens verdeeld over alle schijven behalve één, waarop de pariteitsbytes worden opgeslagen. Bestand tegen systeemstoringen. Als een van de schijven mislukt. Vervolgens kan de informatie ervan eenvoudig worden ‘vergroot’ met behulp van gegevens controlesommen pariteit.

Vergeleken met RAID2 geen mogelijkheid Foutcorrectie tijdens de vlucht. Deze array is anders hoge performantie en de mogelijkheid om 3 schijven of meer te gebruiken.

Voornaamst minus Een dergelijk systeem kan worden beschouwd als een verhoogde belasting van de schijf die pariteitsbytes opslaat en een lage betrouwbaarheid van deze schijf.

Inval 4

Over het algemeen is RAID 4 vergelijkbaar met RAID 3 behalve verschil dat pariteitsgegevens worden opgeslagen in blokken in plaats van in bytes, wat een hogere snelheid van kleine gegevensoverdrachten mogelijk maakt.

Minus De opgegeven array blijkt een schrijfsnelheid te hebben, omdat schrijfpariteit op één enkele schijf wordt gegenereerd, net als RAID 3.

Dit lijkt een goede oplossing voor die servers waar bestanden vaker worden gelezen dan geschreven.

Inval 5

RAID 2 tot en met 4 hebben nadelen vanwege het onvermogen om schrijfbewerkingen te parallelliseren. RAID-5 elimineert dit nadeel. Er worden pariteitsblokken geschreven tegelijkertijd voor iedereen schijf apparaten reeks, geen asynchronie in de gegevensdistributie, wat betekent dat de pariteit wordt verdeeld.

Nummer gebruikte harde schijven van 3. De array is heel gebruikelijk vanwege zijn veelzijdigheid En efficiëntie, Hoe groter aantal schijven zullen worden gebruikt, hoe economischer deze zal worden besteed schijfruimte. Snelheid waarin hoog vanwege gegevensparallellisatie, maar prestatie neemt af in vergelijking met RAID 10 als gevolg van groot nummer activiteiten. Als één schijf uitvalt, daalt de betrouwbaarheid naar RAID 0. Het herstel duurt lang.

Inval 6

RAID 6-technologie is vergelijkbaar met RAID 5, maar dan hoger betrouwbaarheid door het aantal pariteitsschijven te vergroten.

Er zijn echter al minimaal 5 of meer schijven vereist krachtige processor om een ​​groter aantal bewerkingen te verwerken, en het aantal schijven moet gelijk zijn aan het priemgetal 5,7,11 enzovoort.

Overval 10, 50, 60

Volgende kom combinaties de eerder genoemde invallen. RAID 10 is bijvoorbeeld RAID 0 + RAID 1.

Zij erven en voordelen arrays van hun componenten in termen van betrouwbaarheid, prestaties en aantal schijven, en tegelijkertijd efficiëntie.

Een raid-array maken op een thuis-pc

De voordelen van het thuis maken van een raid-array zijn niet voor de hand liggend, omdat dit zo is oneconomisch, gegevensverlies is niet zo kritisch in vergelijking met servers, maar informatie erin opgeborgen kan worden back-ups, waarbij periodiek back-ups worden gemaakt.

Voor deze doeleinden heb je nodig raid-controller, dat zijn eigen BIOS en zijn eigen instellingen heeft. In moderne moederborden kan de raid-controller dat wel zijn geïntegreerd naar de zuidelijke brug van de chipset. Maar zelfs op dergelijke kaarten kunt u een andere controller aansluiten door verbinding te maken met een PCI- of PCI-E-connector. Voorbeelden hiervan zijn apparaten van Silicon Image en JMicron.

Elke controller kan zijn eigen configuratiehulpprogramma hebben.

Laten we eens kijken naar het maken van een raid met behulp van de Intel Matrix Storage Manager Option ROM.

Overdracht alle gegevens van uw schijven, anders zullen ze dat tijdens het maken van de array zijn gewist.

Ga naar BIOSOpgericht uw moederbord en schakel de bedrijfsmodus in INVAL voor uw sata harde schijf.

Om het hulpprogramma te starten, start u uw pc opnieuw op en klikt u op ctrl+ik tijdens de procedure NA. In het programmavenster ziet u een lijst met beschikbare schijven. Klik Creëer massief Selecteer vervolgens vereist arrayniveau.

Verder intuïtief volgen duidelijke interface binnenkomen array-grootte En bevestigen zijn creatie.

RAID-array (Redundant Array of Independent Disks) - verbindt meerdere apparaten om de prestaties en/of betrouwbaarheid van de gegevensopslag te verbeteren, kortom: een redundante array van onafhankelijke schijven.

Volgens de wet van Moore neemt de huidige productiviteit elk jaar toe (namelijk: het aantal transistors op een chip verdubbelt elke twee jaar). Dit is te zien in bijna elke computerhardware-industrie. Processoren vergroten het aantal kernen en transistors, terwijl het proces wordt verminderd RAM verhoogt de frequentie en doorvoer, geheugen solid-state schijven verhoogt de slijtvastheid en leessnelheid.

Maar eenvoudige harde schijven (HDD's) zijn de afgelopen tien jaar niet veel vooruitgegaan. Omdat de standaardsnelheid 7200 rpm was, blijft dit zo (zonder rekening te houden met server-HDD's met toerentallen van 10.000 of meer). Langzame 5400 rpm is nog steeds te vinden op laptops. Om de prestaties van hun computer te verbeteren, zal het voor de meeste gebruikers handiger zijn om een ​​SDD te kopen, maar de prijs voor 1 gigabyte van dergelijke media is veel hoger dan die van een eenvoudige HDD. “Hoe kan ik de prestaties van schijven verhogen zonder veel geld en volume te verliezen? Hoe kunt u uw gegevens opslaan of de veiligheid van uw gegevens verhogen? Er is een antwoord op deze vragen: een RAID-array.

Soorten RAID-arrays

Op dit moment Er bestaan ​​de volgende typen RAID-arrays:

RAID 0 of "Striping"– een array van twee of meer schijven om de algehele prestaties te verbeteren. Het raid-volume zal totaal zijn (HDD 1 + HDD 2 = Totaal volume), de lees-/schrijfsnelheid zal hoger zijn (vanwege het opsplitsen van de opname in 2 apparaten), maar de betrouwbaarheid van de informatiebeveiliging zal eronder lijden. Als een van de apparaten uitvalt, gaat alle informatie in de array verloren.

RAID 1 of "Spiegel"– meerdere schijven kopiëren elkaar om de betrouwbaarheid te vergroten. De schrijfsnelheid blijft op hetzelfde niveau, de leessnelheid neemt toe, de betrouwbaarheid neemt vele malen toe (zelfs als het ene apparaat uitvalt, werkt het tweede), maar de kosten van 1 Gigabyte aan informatie stijgen met het dubbele (als je een array maakt van twee hdd's).

RAID 2 is een array die is gebouwd op schijven voor het opslaan van informatie en foutcorrectieschijven. De berekening van het aantal HDD's voor het opslaan van informatie wordt uitgevoerd met behulp van de formule "2^n-n-1", waarbij n het aantal HDD-correcties is. Dit type wordt gebruikt als er een groot aantal HDD's is, het minimaal acceptabele aantal is 7, waarbij 4 voor het opslaan van informatie is en 3 voor het opslaan van fouten. Het voordeel van dit type zal zijn toegenomen productiviteit, vergeleken met één schijf.

RAID 3 – bestaat uit “n-1” schijven, waarbij n een schijf is voor het opslaan van pariteitsblokken, de rest zijn apparaten voor het opslaan van informatie. Informatie wordt opgedeeld in stukjes die kleiner zijn dan de sectorgrootte (verdeeld in bytes), goed geschikt om mee te werken grote bestanden, is de leessnelheid van kleine bestanden erg laag. Gekenmerkt door hoge prestaties, maar lage betrouwbaarheid en beperkte specialisatie.

RAID 4 is vergelijkbaar met type 3, maar is verdeeld in blokken in plaats van in bytes. Deze oplossing kon de lage leessnelheid van kleine bestanden corrigeren, maar de schrijfsnelheid bleef laag.

RAID 5 en 6 - in plaats van een aparte schijf voor foutcorrelatie, zoals in eerdere versies, worden blokken gebruikt die gelijkmatig over alle apparaten zijn verdeeld. In dit geval neemt de snelheid van het lezen/schrijven van informatie toe als gevolg van de parallellisatie van de opname. Minus van dit type is het langdurig herstellen van informatie in het geval van een storing van een van de schijven. Tijdens het herstel gaat het heel erg hoge lading naar andere apparaten, wat de betrouwbaarheid vermindert en de uitval van een ander apparaat en het verlies van alle arraygegevens vergroot. Type 6 verbetert de algehele betrouwbaarheid, maar vermindert de prestaties.

Gecombineerd soorten RAID arrays:

RAID 01 (0+1) – Twee Raid 0's worden gecombineerd in Raid 1.

RAID 10 (1+0) – RAID 1-schijfarrays, die worden gebruikt in type 0-architectuur. Het wordt beschouwd als de meest betrouwbare optie voor gegevensopslag, waarbij hoge betrouwbaarheid en prestaties worden gecombineerd.

Je kunt ook een array maken van SSD-schijven . Volgens tests van 3DNews levert een dergelijke combinatie geen significante stijging op. Het is beter om een ​​schijf aan te schaffen met een krachtigere PCI- of eSATA-interface

Raid-array: hoe te creëren

Gemaakt door verbinding te maken via een speciale RAID-controller. Op dit moment zijn er 3 soorten controllers:

1. Software - software een array wordt geëmuleerd, alle berekeningen worden uitgevoerd door de CPU.
2. Geïntegreerd – voornamelijk gebruikelijk op moederborden (niet in het serversegment). Een klein chipje aan de mat. bord verantwoordelijk voor array-emulatie, berekeningen worden uitgevoerd via de CPU.
3. Hardware – uitbreidingskaart (voor desktop computers), meestal met PCI-interface, heeft eigen geheugen en een computerprocessor.

RAID hdd-array: Hoe maak je het van 2 schijven via IRST

Data herstel

Enkele opties voor gegevensherstel:

1. Als Raid 0 of 5 mislukt, kan het hulpprogramma RAID Reconstructor helpen, dat zich zal verzamelen beschikbare informatie schijven en herschrijf deze naar een ander apparaat of medium in de vorm van een afbeelding van de vorige array. Deze optie Het helpt als de schijven goed werken en de fout softwarematig is.
2. Voor Linux-systemen Er wordt mdadm-herstel gebruikt (een hulpprogramma voor het beheren van software Raid-arrays).
3. Hardwareherstel moet worden uitgevoerd via gespecialiseerde diensten, omdat u zonder kennis van de werkwijze van de verwerkingsverantwoordelijke alle gegevens kunt verliezen en het terugkrijgen ervan zeer moeilijk of zelfs onmogelijk zal zijn.

Er zijn veel nuances waarmee rekening moet worden gehouden bij het maken van een Raid op uw computer. In principe worden de meeste opties gebruikt in het serversegment, waar datastabiliteit en beveiliging belangrijk en noodzakelijk zijn. Als je vragen of aanvullingen hebt, kun je deze achterlaten in de reacties.

Een fijne dag verder!

Harde schijven spelen een belangrijke rol in een computer. Het wordt op hen opgeslagen diverse informatie gebruiker, het besturingssysteem wordt van daaruit gestart, enz. Harde schijven gaan niet eeuwig mee en hebben een zekere veiligheidsmarge. En ook iedereen HDD heeft zijn eigen onderscheidende kenmerken.

Hoogstwaarschijnlijk heb je ooit gehoord dat zogenaamde raid-arrays kunnen worden gemaakt van gewone harde schijven. Dit is nodig om de prestaties van schijven te verbeteren en de betrouwbaarheid van informatieopslag te garanderen. Bovendien kunnen dergelijke arrays hun eigen nummers hebben (0, 1, 2, 3, 4, enz.). In dit artikel vertellen we je over RAID-arrays.

INVAL is een verzameling harde schijven of een schijfarray. Zoals we al hebben gezegd, zorgt een dergelijke array voor een betrouwbare gegevensopslag en verhoogt ook de snelheid van het lezen of schrijven van informatie. Er zijn verschillende RAID-arrayconfiguraties, die zijn gemarkeerd met de cijfers 1, 2, 3, 4, enz. en verschillen in de functies die ze vervullen. Door dergelijke arrays met configuratie 0 te gebruiken, krijgt u aanzienlijke prestatieverbeteringen. Eén enkele RAID-array garandeert volledige veiligheid van uw gegevens, want als een van de schijven uitvalt, wordt de informatie op de tweede harde schijf geplaatst.

In werkelijkheid, RAID-array– dit zijn 2 of n aantal harde schijven die op het moederbord zijn aangesloten, wat de mogelijkheid ondersteunt om raids te creëren. Programmatisch kunt u de raid-configuratie selecteren, dat wil zeggen specificeren hoe dezelfde schijven moeten werken. Om dit te doen, moet u de instellingen in het BIOS opgeven.

Om de array te installeren hebben we een moederbord nodig dat raid-technologie ondersteunt, 2 identieke (volledig in alle opzichten) harde schijven, die we verbinden met het moederbord. In het BIOS moet u de parameter instellen SATA-configuratie: INVAL. Wanneer de computer opstart, drukt u op de toetsencombinatie CTR-I, en daar configureren we RAID al. En daarna installeren we Windows zoals gewoonlijk.

Het is de moeite waard om op te letten dat als u een raid maakt of verwijdert, alle informatie op de schijven wordt verwijderd. Daarom moet u er eerst een kopie van maken.

Laten we eens kijken naar de RAID-configuraties waar we het al over hadden. Er zijn er verschillende: RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, enz.

RAID-0 (striping), ook wel een array op nulniveau of “null array” genoemd. Dit niveau verhoogt de snelheid van het werken met schijven met een orde van grootte, maar biedt geen extra fouttolerantie. In feite is deze configuratie puur formeel een raid-array, omdat er bij deze configuratie geen sprake is van redundantie. Opname in zo'n bundel gebeurt in blokken, afwisselend beschreven verschillende schijven reeks. Het grootste nadeel hier is de onbetrouwbaarheid van de gegevensopslag: als een van de array-schijven uitvalt, wordt alle informatie vernietigd. Waarom gebeurt dit? Dit gebeurt omdat elk bestand in blokken naar meerdere harde schijven tegelijk kan worden geschreven, en als een van deze niet goed functioneert, wordt de integriteit van het bestand geschonden en is het daarom niet mogelijk om het te herstellen. Als u waarde hecht aan prestaties en regelmatig back-ups maakt, dan kan dit array-niveau op uw thuis-pc worden gebruikt, wat een merkbare prestatieverbetering zal opleveren.

RAID-1 (spiegelen)– “spiegelmodus”. Je kunt dit niveau van RAID-arrays het paranoïde niveau noemen: deze modus geeft vrijwel geen verbetering in de systeemprestaties, maar beschermt je gegevens absoluut tegen schade. Zelfs als een van de schijven defect raakt, exacte kopie verloren gegevens worden op een andere schijf opgeslagen. Deze modus kan, net als de eerste, ook op een thuis-pc worden geïmplementeerd voor mensen die de gegevens op hun schijven extreem hoog waarderen.

Bij het construeren van deze arrays wordt een algoritme voor informatieherstel gebruikt met behulp van Hamming-codes (een Amerikaanse ingenieur die dit algoritme in 1950 ontwikkelde om fouten in de werking van elektromechanische computers te corrigeren). Om dit te laten werken RAID-controller Er worden twee groepen schijven gemaakt: één voor het opslaan van gegevens, de tweede groep voor het opslaan van foutcorrectiecodes.

Dit type RAID is minder wijdverbreid geworden in thuissystemen vanwege de buitensporige redundantie van het aantal harde schijven - in een array van zeven harde schijven worden er bijvoorbeeld slechts vier toegewezen voor gegevens. Naarmate het aantal schijven toeneemt, neemt de redundantie af, wat wordt weerspiegeld in de onderstaande tabel.

Het belangrijkste voordeel van RAID 2 is de mogelijkheid om fouten direct te corrigeren zonder de snelheid van de gegevensuitwisseling tussen de disk-array en de centrale processor te verminderen.

RAID3 en RAID4

Deze twee typen schijfarrays lijken qua ontwerp sterk op elkaar. Beide gebruiken meerdere harde schijven om informatie op te slaan, waarvan er één uitsluitend wordt gebruikt voor het opslaan van controlesommen. Drie harde schijven zijn voldoende om RAID 3 en RAID 4 te creëren. In tegenstelling tot RAID 2 is gegevensherstel “on the fly” onmogelijk: informatie wordt hersteld nadat de defecte is vervangen. harde schijf gedurende enige tijd.

Het verschil tussen RAID 3 en RAID 4 is het niveau van gegevenspartitionering. In RAID 3 wordt informatie opgesplitst in individuele bytes, wat tot ernstige vertragingen bij het schrijven/lezen leidt grote hoeveelheid kleine bestanden. RAID 4 splitst gegevens op in afzonderlijke blokken, waarvan de grootte niet groter is dan de grootte van één sector op de schijf. Als gevolg hiervan neemt de verwerkingssnelheid van kleine bestanden toe, wat van cruciaal belang is voor pc's. Om deze reden is RAID 4 wijdverspreider geworden.

Een aanzienlijk nadeel van de beschouwde arrays is de verhoogde belasting van de harde schijf die bedoeld is voor het opslaan van controlesommen, waardoor de hulpbronnen aanzienlijk worden verminderd.

RAID-5. De zogenaamde fouttolerante reeks onafhankelijke schijven met gedistribueerde opslag van controlesommen. Dit betekent dat op een array van n schijven n-1 schijf wordt toegewezen directe opslag gegevens, en deze laatste zal de controlesom van de n-1 stripe-iteratie opslaan. Laten we, om het duidelijker uit te leggen, ons voorstellen dat we een bestand moeten schrijven. Het zal worden verdeeld in delen van dezelfde lengte en zal afwisselend cyclisch naar alle n-1 schijven worden geschreven. Op laatste schijf een controlesom van bytes van datagedeelten van elke iteratie zal worden geregistreerd, waarbij de controlesom zal worden geïmplementeerd door een bitsgewijze XOR-bewerking.

Het is de moeite waard om meteen te waarschuwen dat als een van de schijven uitvalt, deze allemaal in de noodmodus zullen gaan, wat de prestaties aanzienlijk zal verminderen, omdat om het bestand samen te stellen, zal worden uitgevoerd onnodige manipulaties om de “ontbrekende” onderdelen te herstellen. Als twee of meer schijven tegelijkertijd uitvallen, kan de informatie die daarop is opgeslagen niet worden hersteld. Over het algemeen biedt de implementatie van de raid-array op het vijfde niveau een redelijk hoge toegangssnelheid, parallelle toegang diverse bestanden en een goede fouttolerantie.

Het bovenstaande probleem wordt grotendeels opgelost door arrays te construeren met behulp van het RAID 6-schema. In deze structuren wordt een geheugenvolume toegewezen dat gelijk is aan het volume van twee harde schijven voor het opslaan van controlesommen, die ook cyclisch en gelijkmatig over verschillende schijven worden verdeeld. . In plaats van één worden er twee checksums berekend, wat de data-integriteit garandeert in het geval van gelijktijdig falen van twee harde schijven in de array.

Voordelen van RAID 6 - hoge graad informatiebeveiliging en een kleinere prestatiedaling dan bij RAID 5 tijdens gegevensherstel bij het vervangen van een beschadigde schijf.

Het nadeel van RAID 6 is dat de algehele snelheid van gegevensuitwisseling met ongeveer 10% wordt verminderd als gevolg van een toename van het volume van de noodzakelijke checksum-berekeningen, maar ook als gevolg van een toename van het volume aan geschreven/gelezen informatie.

Gecombineerde RAID-typen

Naast de hierboven besproken hoofdtypen worden er op grote schaal verschillende combinaties ervan gebruikt, die bepaalde nadelen van eenvoudige RAID compenseren. Met name het gebruik van RAID 10- en RAID 0+1-schema's is wijdverbreid. In het eerste geval worden een paar gespiegelde arrays gecombineerd tot RAID 0, in het tweede geval worden twee RAID 0 daarentegen gecombineerd tot een spiegel. In beide gevallen worden de verhoogde prestaties van RAID 0 toegevoegd aan de informatiebeveiliging van RAID 1.

Vaak om het beschermingsniveau te verhogen belangrijke gegevens Er wordt gebruik gemaakt van RAID 51- of RAID 61-constructieschema's - spiegeling van reeds sterk beveiligde arrays zorgt voor uitzonderlijke gegevensveiligheid in het geval van eventuele storingen. Het is echter onpraktisch om dergelijke arrays thuis te implementeren vanwege overmatige redundantie.

Een diskarray bouwen - van theorie naar praktijk

Een gespecialiseerde RAID-controller is verantwoordelijk voor het bouwen en beheren van de werking van elke RAID. Tot grote opluchting van de gemiddelde gebruiker persoonlijke computer, in de meeste moderne moederborden zijn deze controllers al op dit niveau geïmplementeerd zuidelijke brug chipset. Om dus een reeks harde schijven te bouwen, volstaat het om het vereiste aantal aan te schaffen en het gewenste aantal te bepalen RAID-type in de juiste sectie BIOS-instellingen. Hierna ziet u in plaats van meerdere harde schijven in het systeem er slechts één, die desgewenst kan worden onderverdeeld in partities en logische schijven. Houd er rekening mee dat degenen die nog steeds Windows XP gebruiken een extra stuurprogramma moeten installeren.

En tot slot nog een advies: om een ​​RAID te maken, koopt u harde schijven met dezelfde capaciteit, dezelfde fabrikant, hetzelfde model en bij voorkeur uit dezelfde batch. Dan zullen ze worden uitgerust met dezelfde logicasets en zal de werking van de array van deze harde schijven het meest stabiel zijn.