RAID (Redundant Array of Independent Disks), pierwotnie znany jako Redundant Array of Inexpensive Disks, został zaproponowany przez profesora D. A. Pattersona z Uniwersytetu Kalifornijskiego,Berkeley w artykule "A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks" w 1988 rokuW tamtym czasie dyski o dużej pojemności były drogie, więc podstawową ideą RAID było organiczne łączenie wielu dysków o małej pojemności i stosunkowo niedrogich, aby uzyskać pojemność.wydajność i niezawodność równoważne drogim dyskom dużej pojemności przy niższych kosztachPonieważ koszty i cena dysków nadal spadały, termin "niedrogi" stracił znaczenie, a Rada Doradcza RAID (RAB) postanowiła zastąpić "niedrogi" przez "niezależny".

Technologia RAID, jako wysokowydajna i niezawodna technologia przechowywania, została szeroko stosowana.technologii odzwierciedlania i parytetu danych w celu osiągnięcia wysokiej wydajnościZgodnie ze strategiami i architekturami wykorzystywania lub łączenia tych trzech technologii,RAID można podzielić na różne poziomy, aby sprostać potrzebom różnych aplikacji danychPierwotne poziomy RAID RAID1-RAID5 zostały zdefiniowane w pracy D. A. Patterson et al., a RAID0 i RAID6 zostały rozszerzone od 1988 r.Sprzedawcy magazynów stale wprowadzali poziomy RAID, takie jak RAID7, RAID10/01, RAID50, RAID53 i RAID100, ale nie ma jednolitego standardu.a cztery poziomy z wyjątkiem RAID2 zostały ustalone jako standardy przemysłoweNajczęściej stosowane poziomy RAID w rzeczywistym obszarze zastosowań to RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 i RAID10.

Z punktu widzenia wdrożenia, RAID jest głównie podzielony na trzy typy: RAID oprogramowania, RAID sprzętowy i RAID hybrydowy.wszystkie funkcje są wykonywane przez system operacyjny i procesor, a nie ma niezależnego układu sterowania / przetwarzania RAID i układu przetwarzania I / O, więc wydajność jest najniższa.RAID sprzętowy wyposażony jest w specjalny układ sterowania/przetwarzania RAID oraz układ przetwarzania I/O oraz bufor szereguHybrid RAID posiada układ sterowania/przetwarzania RAID, ale nie posiada układu przetwarzania I/O i potrzebuje procesora i programów sterowania do zakończenia,a jego wydajność i koszt są pomiędzy oprogramowaniem RAID i sprzętu RAID.

Każdy poziom RAID reprezentuje metodę i technologię wdrażania, a nie ma różnicy między wysokimi a niskimi poziomami.należy wybrać odpowiedni poziom RAID i konkretną metodę wdrożenia w zależności od cech aplikacji danych użytkownika;, a dostępność, wydajność i koszt powinny być kompleksowo rozważane.

Podstawowe zasady

RAID, czyli Redundant Array of Independent Disks, jest zwykle skrócony jako array dysku.który zapewnia wyższą wydajność pamięci masowej i technologię redundancji danych niż pojedynczy dysk. RAID jest technologią zarządzania wielodyskami, która zapewnia efektywne kosztowo, wysoką niezawodność danych i wysoką wydajność przechowywania w środowisku hosta.dysk dyskowy, w którym część fizycznej przestrzeni pamięci masowej jest wykorzystywana do zapisywania redundantnych informacji danych użytkownika przechowywanych w pozostałej przestrzeniW przypadku awarii dysku lub ścieżki dostępu, redundantne informacje mogą być wykorzystane do odbudowy danych użytkownika.jest również nazywany RAID (i.e, RAID0).

Pierwotnym celem RAID było zapewnienie zaawansowanych funkcji pamięci masowej i redundantnego zabezpieczenia danych dla dużych serwerów.RAID jest traktowany jako przestrzeń pamięci składająca się z dwóch lub więcej dyskówWiększość poziomów RAID posiada pełne środki weryfikacji i korekty danych,i nawet metod odzwierciedlania, które znacznie zwiększają niezawodność systemu, i stąd pochodzi "redundant".

Początkowo JBOD był używany do reprezentowania kolekcji dysków bez oprogramowania sterowania, aby zapewnić skoordynowane sterowanie,który jest głównym czynnikiem odróżniającym RAID od JBODObecnie JBOD często odnosi się do obudowy dysku, niezależnie od tego, czy zapewnia funkcjonalność RAID, czy nie.

Dwa główne cele systemu RAID to poprawa niezawodności danych i wydajności I/O. W dysku dyskowym dane są rozproszone między wieloma dyskami, ale w systemie komputerowymWygląda jak pojedynczy dysk. Redundancja jest osiągana poprzez zapisywanie tych samych danych na wiele dysków (zwykle lustrzane) lub zapisywanie obliczonych danych parytetowych do tablicy,tak, że utrata danych nie będzie spowodowana, gdy jeden dysk nie działa. Niektóre poziomy RAID pozwalają więcej dysków do awarii w tym samym czasie, takie jak RAID6, gdzie dwa dyski mogą być uszkodzone w tym samym czasie.uszkodzony dysk może zostać zastąpiony nowym dyskiem, a RAID automatycznie zrekonstruuje utracone dane zgodnie z danymi i danymi parytetu na pozostałych dyskach, aby zapewnić spójność i integralność danych.Dane są rozproszone i przechowywane na wielu różnych dyskach w RAID, a jednoczesne odczytywanie i zapisywanie danych jest znacznie lepsze niż na pojedynczym dysku, dzięki czemu można uzyskać większą połączoną przepustowość I/O.Arry dysku zmniejszy całkowitą dostępną przestrzeń pamięci masowej wszystkich dysków, poświęcając przestrzeń w zamian za większą niezawodność i wydajność.a wykorzystanie przestrzeni wynosi (n-1) /n.

Arry dyskowa może zapewnić ciągłą pracę systemu bez przerw w przypadku uszkodzenia niektórych dysków (jednostojących lub wielokrotnych, w zależności od wdrożenia).Podczas procesu odbudowy danych z nieudanej dyski na nową dyskęNiektóre zestawy dysków muszą zostać wyłączone podczas dodawania lub usuwania dysków,Podczas gdy niektórzy popierają wymianę ciepłej, umożliwiający wymianę napędów dyskowych bez wyłączenia.i system nie może zostać wyłączony lub czas wyłączenia powinien być jak najkrótszy. Ogólnie rzecz biorąc, RAID nie może zastąpić kopii zapasowej danych. Jest bezsilny w przypadku utraty danych spowodowanej przez awarie poza dyskiem, takie jak wirusy, zniszczenie przez człowieka, przypadkowe usunięcie itp.utrata danych jest względna do systemu operacyjnegoW przypadku samego systemu RAID dane są nienaruszone i nie wystąpiła żadna utrata.odzyskiwanie po awarii i inne środki ochrony danych są bardzo konieczne, które uzupełniają system RAID i chronią bezpieczeństwo danych na różnych poziomach, aby zapobiec utracie danych.

Istnieją trzy kluczowe koncepcje i technologie w systemie RAID: odzwierciedlenie, odcinek danych i parytet danych.i z drugiej strony, może odczytywać dane z dwóch lub więcej kopii jednocześnie, aby poprawić wydajność odczytu.i potrzeba więcej czasu, aby upewnić się, że dane są poprawnie zapisane na wielu dyskach. Data striping przechowuje fragmenty danych na wielu różnych dyskach, a wiele fragmentów danych razem tworzy kompletną kopię danych,który różni się od wielokrotnych kopii odzwierciedlenia i jest zwykle stosowany ze względu na wydajność. Striping danych ma wyższą granularność równoległości.uzyskiwanie w ten sposób bardzo znaczącej poprawy wydajności I/O. Parytet danych wykorzystuje nadmierne dane do wykrywania i naprawy błędów danych. Nadmierne dane są zwykle obliczane za pomocą algorytmów, takich jak kod Hamminga i operacja XOR.Wykorzystanie funkcji parytetu może znacznie poprawić niezawodnośćJednak parytet danych musi odczytywać dane z wielu miejsc i wykonywać obliczenia i porównania, co wpłynie na wydajność systemu.Różne poziomy RAID przyjmują jedną lub więcej z powyższych trzech technologii w celu uzyskania różnej niezawodności danych, dostępność i wydajność I/O. W odniesieniu do tego, jaki rodzaj RAID (nawet nowych poziomów lub typów) zaprojektować lub jaki tryb RAID przyjąć,konieczne jest dokonanie rozsądnego wyboru w oparciu o głębokie zrozumienie wymagań systemu i kompleksową ocenę niezawodności, wydajności i kosztów, aby dokonać kompromisu.

Zalety systemu RAID

• Duża zdolność produkcyjnaTo oczywista zaleta systemu RAID. Rozszerza pojemność dysku, a system RAID składający się z wielu dysków ma ogromną przestrzeń pamięci.więc pojemność pamięci masowej RAID może osiągnąć poziom PBOgólnie rzecz biorąc, dostępna pojemność dysku RAID jest mniejsza niż łączna pojemność wszystkich dysków członkowskich.Różne poziomy algorytmów RAID wymagają pewnych kosztów redundancjiW przypadku gdy algorytm i pojemność RAID są znane, można obliczyć dostępną pojemność RAID.wykorzystanie mocy RAID wynosi od 50% do 90%.

• Wysoka wydajność: Wysoka wydajność systemu RAID korzysta z technologii stripingowania danych. Wydajność I/O pojedynczego dysku jest ograniczona przez technologie komputerowe, takie jak interfejs i przepustowość,i jest często wąskim gardłem wydajności systemuPoprzez odcinanie danych, RAID rozprowadza dane I/O na każdy dysk, uzyskując w ten sposób zagregowaną wydajność I/O, która jest kilkakrotnie wyższa niż na pojedynczym dysku.

• Niezawodność: Dostępność i niezawodność są kolejnymi ważnymi cechami systemu RAID.Jest tu domniemanie: awaria pojedynczego dysku spowoduje niedostępność całego systemu RAID.Lustrzanie to najbardziej prymitywna technologia redundancji, który całkowicie kopiował dane na określonej grupie napędów dyskowych do innej grupy napędów dyskowych w celu zapewnienia, że zawsze dostępna jest kopia danych.W porównaniu z 50% kosztami redundancji odzwierciedlenia, parytet danych jest znacznie mniejszy, a do weryfikacji i korekty danych wykorzystuje informacje redundantne parytetu.Technologia redundancji RAID znacznie poprawia dostępność i niezawodność danych, a także zapewnia, że w przypadku awarii kilku dysków dane nie zostaną utracone i nie będzie to miało wpływu na ciągłą pracę systemu.

• ZarządzalnośćW rzeczywistości, RAID jest technologią wirtualizacji, która wirtualizuje wiele fizycznych dysków dyskowych w dużych pojemności dysku logicznego.szybki i niezawodny napęd dyskowy dużej pojemnościW ten sposób użytkownicy mogą organizować i przechowywać dane systemu aplikacji na tym wirtualnym dysku.Ponieważ RAID zakończył dużą ilość pracy zarządzania magazynem wewnętrznie, administrator musi zarządzać tylko jednym dyskiem wirtualnym, co może zaoszczędzić dużo pracy zarządczej.RAID może dynamicznie dodawać lub usuwać dyski i automatycznie przeprowadzać weryfikację danych i rekonstrukcję danych, co może znacznie uprościć pracę zarządczą.