Aid Raid 0, 1, 5, 10, 01, 100, 50: wyjaśnienie wszystkich typów

Z pewnością wszyscy słyszeliśmy o konfiguracji dysków w macierzy RAID i powiązaliśmy ją z dużymi firmami, w których potrzeba replikacji i dostępności danych jest sprawą najwyższej wagi. Ale dziś praktycznie wszystkie nasze płyty główne do komputerów stacjonarnych mają możliwość tworzenia własnych macierzy RAID.

Indeks treści

Dzisiaj przekonamy się, czym jest technologia RAID, która oprócz tego, że jest marką wysoce skutecznego sprayu na komary, ma również związek z technologią ze świata komputerów. Zobaczymy, na czym polega jego działanie i co możemy z tym zrobić oraz różne konfiguracje. Nasze mechaniczne dyski twarde lub dyski SSD zajmą centralne miejsce, bez względu na to, jakie są, co pozwoli nam przechowywać ogromne ilości informacji dzięki dyskom o pojemności ponad 10 TB, które możemy obecnie znaleźć.

Być może słyszałeś również o pamięci w chmurze i jej zaletach w stosunku do pamięci w naszym zespole, ale prawda jest taka, że ​​jest ona bardziej zorientowana na biznes. Płacą za to tego rodzaju usługi świadczone przez Internet i na zdalnych serwerach, które mają zaawansowane systemy bezpieczeństwa i zastrzeżone konfiguracje RAID z doskonałą redundancją danych.

Co to jest technologia RAID?

Termin RAID pochodzi od „Redundant Array of Independent Disks” lub w hiszpańskim, redundantnym zestawie niezależnych dysków. Po nazwie mamy już dobry pomysł na to, co ta technologia zamierza zrobić. To nic innego jak stworzenie systemu do przechowywania danych przy użyciu wielu jednostek pamięci, wśród których dane są dystrybuowane lub replikowane. Tymi jednostkami pamięci mogą być dyski twarde mechaniczne lub HDD, dyski SSD lub dyski SSD.

Technologia RAID jest podzielona na konfiguracje zwane poziomami, dzięki którym możemy uzyskać różne wyniki pod względem możliwości przechowywania informacji. Ze względów praktycznych zobaczymy RAID jako pojedynczy magazyn danych, jakby to był pojedynczy dysk logiczny, mimo że jest w nim kilka fizycznie niezależnych dysków twardych.

Ostatecznym celem macierzy RAID jest zaoferowanie użytkownikowi większej pojemności pamięci, nadmiarowości danych, aby uniknąć utraty danych i zapewnić szybsze odczytywanie i zapisywanie danych niż gdybyśmy mieli tylko dysk twardy. Oczywiście funkcje te zostaną niezależnie ulepszone w zależności od tego, jaki poziom RAID chcemy wdrożyć.

Kolejną zaletą korzystania z macierzy RAID jest to, że możemy używać starych dysków twardych, które mamy w domu i że możemy połączyć się za pomocą interfejsu SATA z naszą płytą główną. W ten sposób, dzięki niedrogim urządzeniom, będziemy mogli zamontować system pamięci masowej, w którym nasze dane będą zabezpieczone przed awariami.

Gdzie używane są macierze RAID

Ogólnie rzecz biorąc, RAID są używane przez wiele lat przez firmy, ze względu na szczególne znaczenie ich danych oraz potrzebę ich zachowania i zapewnienia ich nadmiarowości. Mają jeden lub więcej serwerów, które są specjalnie przeznaczone do zarządzania tym magazynem informacji, ze sprzętem specjalnie zaprojektowanym do tego celu oraz z ochroną przed zewnętrznymi zagrożeniami, które zapobiegną nieuprawnionemu dostępowi do nich. Zazwyczaj magazyny te używają identycznych dysków twardych w technologii wydajności i produkcji, aby uzyskać optymalną skalowalność.

Ale dziś prawie wszyscy będziemy mogli korzystać z systemu RAID, jeśli będziemy mieć stosunkowo nową płytę główną i chipset, który implementuje tego rodzaju instrukcje wewnętrzne. Będziemy potrzebować tylko kilku dysków podłączonych do naszej podstawowej beli, aby rozpocząć konfigurację RAID z Linuksa, Maca lub Windowsa.

W przypadku, gdy nasz zespół nie wdroży tej technologii, będziemy potrzebować kontrolera RAID do zarządzania magazynem bezpośrednio ze sprzętu, chociaż w tym przypadku system będzie podatny na awarie tego kontrolera, co na przykład nie nastąpi, jeśli będziemy zarządzać nim za pomocą oprogramowania.

Co RAID może, a czego nie może zrobić

Wiemy już, czym jest RAID i gdzie można go używać, ale teraz musimy wiedzieć, jakie korzyści uzyskamy dzięki wdrożeniu takiego systemu i jakich innych rzeczy nie będziemy w stanie z nim zrobić. W ten sposób nie popełnimy błędu zakładając, że rzeczy, które tak naprawdę nie są.

Zalety macierzy RAID

• Wysoka odporność na uszkodzenia: Dzięki macierzy RAID możemy uzyskać znacznie lepszą odporność na uszkodzenia niż gdybyśmy mieli tylko dysk twardy. Będzie to uwarunkowane przyjętymi przez nas konfiguracjami RAID, ponieważ niektóre mają na celu zapewnienie redundancji, a inne po prostu osiągnięcie prędkości dostępu. Poprawa wydajności odczytu i zapisu: Podobnie jak w poprzednim przypadku, istnieją systemy mające na celu poprawę wydajności poprzez podzielenie bloków danych na kilka jednostek, aby działały równolegle. Możliwość połączenia dwóch poprzednich właściwości: poziomy RAID można łączyć, jak zobaczymy poniżej. W ten sposób możemy wykorzystać szybkość dostępu niektórych i redundancję danych innych. Dobra skalowalność i pojemność pamięci: kolejną zaletą jest to, że są to ogólnie systemy łatwo skalowalne, w zależności od przyjętej konfiguracji. Ponadto możemy korzystać z dysków o różnej naturze, architekturze, pojemności i wieku.

Czego RAID nie może zrobić

• RAID nie jest środkiem ochrony danych: RAID powiela dane, nie je chroni, są to dwie bardzo różne koncepcje. Te same szkody zostaną wyrządzone przez wirusa na oddzielnym dysku twardym, tak jakby dostał się do RAID. Jeśli nie będziemy mieć systemu bezpieczeństwa, który go chroni, dane będą w równym stopniu narażone. Lepsza prędkość dostępu nie jest gwarantowana: istnieją konfiguracje, które możemy sami stworzyć, ale nie wszystkie aplikacje lub gry mogą dobrze działać na macierzy RAID. Wiele razy nie będziemy zarabiać, używając dwóch dysków twardych zamiast jednego do przechowywania danych w podzielony sposób.

Wady macierzy RAID

• RAID nie zapewnia odzyskiwania po awarii: jak wiemy, istnieją aplikacje, które mogą odzyskać pliki z uszkodzonego dysku twardego. W przypadku macierzy RAID potrzebne są różne i bardziej szczegółowe sterowniki, które niekoniecznie są kompatybilne z tymi aplikacjami. Tak więc w przypadku awarii łańcucha lub wielu dysków moglibyśmy mieć nieodwracalne dane. Migracja danych jest bardziej skomplikowana: klonowanie dysku za pomocą jednego systemu operacyjnego jest dość proste, ale robienie tego z pełną macierzą RAID na innym jest znacznie bardziej skomplikowane, jeśli nie mamy odpowiednich narzędzi. Dlatego migracja plików z jednego systemu do drugiego w celu jego aktualizacji jest czasem nie do pokonania. Wysokie koszty początkowe: wdrożenie macierzy RAID z dwoma dyskami jest proste, ale jeśli chcemy bardziej złożonych i nadmiarowych zestawów, sprawy się komplikują. Im więcej dysków, tym wyższy koszt i im bardziej złożony system, tym bardziej będziemy potrzebować.

Jakie są poziomy RAID

Cóż, dzisiaj możemy znaleźć sporo typów RAID, chociaż zostaną one podzielone na standardowe RAID, poziomy zagnieżdżone i poziomy zastrzeżone. Najczęściej używane przez prywatnych użytkowników i małe firmy to oczywiście poziomy standardowe i zagnieżdżone, ponieważ większość wysokiej klasy sprzętu ma taką możliwość bez instalowania żadnych dodatkowych elementów.

Przeciwnie, zastrzeżone poziomy są używane tylko przez samych twórców lub sprzedających tę usługę. Są to warianty tych uważanych za podstawowe i nie uważamy, aby ich wyjaśnienie było konieczne.

Zobaczmy, z czego składa się każdy z nich.

RAID 0

Pierwszy RAID, który mamy, nazywa się Poziom 0 lub zestaw podzielony. W tym przypadku nie mamy nadmiarowości danych, ponieważ funkcją tego poziomu jest dystrybucja danych przechowywanych między różnymi dyskami twardymi podłączonymi do komputera.

Celem wdrożenia RAID 0 jest zapewnienie dobrej prędkości dostępu do danych przechowywanych na dyskach twardych, ponieważ informacje są na nich równomiernie dystrybuowane, aby mieć równoczesny dostęp do większej ilości danych, gdy ich dyski pracują równolegle.

RAID 0 nie ma informacji o parzystości ani nadmiarowości danych, więc jeśli jeden z dysków pamięci ulegnie awarii, stracimy wszystkie dane w nim zawarte, chyba że wykonaliśmy zewnętrzne kopie zapasowe tej konfiguracji.

Aby wykonać RAID 0, musimy zwrócić uwagę na rozmiar tworzących go dysków twardych. W takim przypadku będzie to najmniejszy dysk twardy, który określa dodatkowe miejsce w macierzy RAID. Jeśli w konfiguracji mamy dysk twardy 1 TB i kolejne 500 GB, rozmiar zestawu funkcjonalnego wyniesie 1 TB, biorąc dysk twardy 500 GB i kolejne 500 GB z dysku 1 TB. Dlatego idealnym rozwiązaniem byłoby użycie dysków twardych tego samego rozmiaru, aby móc wykorzystać całą dostępną przestrzeń w zaprojektowanym zestawie.

RAID 1

Ta konfiguracja jest również nazywana dublowaniem lub „ dublowaniem ” i jest jedną z najczęściej używanych do zapewnienia redundancji danych i dobrej odporności na uszkodzenia. W tym przypadku tworzymy sklep ze zduplikowanymi informacjami na dwóch dyskach twardych lub dwóch zestawach dysków twardych. Kiedy przechowujemy dane, są one natychmiast replikowane w jednostce lustrzanej, aby przechowywać dwa razy te same dane.

W oczach systemu operacyjnego mamy tylko jedną jednostkę pamięci, do której mamy dostęp, aby odczytać dane w środku. Ale jeśli to się nie powiedzie, dane zostaną automatycznie przeszukane na zreplikowanym dysku. Interesujące jest również zwiększenie prędkości odczytu danych, ponieważ możemy odczytać informacje jednocześnie z dwóch jednostek lustrzanych.

RAID 2

Ten poziom RAID jest rzadko używany, ponieważ zasadniczo opiera się na tworzeniu rozproszonej pamięci na kilku dyskach na poziomie bitów. Z kolei z tej dystrybucji danych tworzony jest kod błędu i przechowywany w jednostkach przeznaczonych wyłącznie do tego celu. W ten sposób wszystkie dyski w hurtowni mogą być monitorowane i synchronizowane w celu odczytu i zapisu danych. Ponieważ dyski obecnie mają już system wykrywania błędów, ta konfiguracja przynosi efekt przeciwny do zamierzonego i stosowany jest system parzystości.

RAID 3

To ustawienie również nie jest obecnie używane. Polega ona na podzieleniu danych na poziomie bajtów na różne jednostki tworzące RAID, z wyjątkiem jednej, w której przechowywane są informacje o parzystości, aby móc połączyć te dane podczas odczytu. W ten sposób każdy przechowywany bajt ma dodatkowy bit parzystości do identyfikowania błędów i odzyskiwania danych w przypadku utraty dysku.

Zaletą tej konfiguracji jest to, że dane są podzielone na kilka dysków, a dostęp do informacji jest bardzo szybki, podobnie jak w przypadku dysków równoległych. Aby skonfigurować ten typ RAID , potrzebujesz co najmniej 3 dysków twardych.

RAID 4

Chodzi również o przechowywanie danych w blokach podzielonych między dyski w sklepie, pozostawiając jeden z nich do przechowywania bitów parzystości. Podstawowa różnica w stosunku do RAID 3 polega na tym , że jeśli stracimy dysk, dane można odtworzyć w czasie rzeczywistym dzięki obliczonym bitom parzystości. Ma on na celu przechowywanie dużych plików bez redundancji, ale nagrywanie danych jest wolniejsze właśnie ze względu na konieczność wykonywania obliczeń parzystości za każdym razem, gdy coś jest rejestrowane.

RAID 5

Nazywany również systemem rozproszonym parzystości. Ten jest obecnie używany częściej niż poziomy 2, 3 i 4, szczególnie na urządzeniach NAS. W takim przypadku informacje są przechowywane w podziale na bloki, które są rozdzielone między dyski twarde tworzące RAID. Ale generowany jest również blok parzystości, aby zapewnić redundancję i móc zrekonstruować informacje w przypadku uszkodzenia dysku twardego. Ten blok parzystości będzie przechowywany w jednostce innej niż bloki danych, które są zaangażowane w bloku obliczeniowym, w ten sposób informacje o parzystości będą przechowywane na innym dysku niż w przypadku bloków danych.

W takim przypadku będziemy potrzebować co najmniej trzech jednostek pamięci , aby zapewnić nadmiarowość danych z parzystością, a awarie będą tolerowane tylko na jednej jednostce na raz. W przypadku złamania dwóch jednocześnie utracimy informacje o parzystości i co najmniej jeden z zaangażowanych bloków danych. Istnieje wariant RAID 5E, w którym wkładany jest zapasowy dysk twardy, aby zminimalizować czas odbudowy danych w przypadku awarii jednego z głównych dysków.

RAID 6

RAID jest w zasadzie rozszerzeniem RAID 5, w którym dodaje się kolejny blok parzystości, co daje w sumie dwa. Bloki informacyjne zostaną ponownie podzielone na różne jednostki i w ten sam sposób bloki parzystości są również przechowywane w dwóch różnych jednostkach. W ten sposób system będzie tolerować awarie nawet dwóch jednostek pamięci, ale w związku z tym będziemy potrzebować maksymalnie czterech dysków, aby móc utworzyć macierz RAID 6E. W tym przypadku istnieje również wariant RAID 6e z tym samym celem co RAID 5E.

Zagnieżdżone poziomy RAID

Pozostawiliśmy 6 podstawowych poziomów RAID, aby wejść w poziomy zagnieżdżone. Jak możemy założyć, poziomy te są w zasadzie systemami, które mają główny poziom RAID, ale które z kolei zawierają inne podpoziomy, które działają w innej konfiguracji.

W ten sposób istnieją różne warstwy RAID, które są zdolne do jednoczesnego wykonywania funkcji podstawowych poziomów, a tym samym mogą na przykład łączyć zdolność szybszego czytania z RAID 0 i redundancją RAID 1.

Zobaczmy zatem, które są obecnie najczęściej używane.

RAID 0 + 1

Można go również znaleźć pod nazwą RAID 01 lub dublowanie partycji. Zasadniczo składa się z głównego poziomu typu RAID 1, który wykonuje funkcje replikacji danych znalezionych w pierwszym podpoziomie w drugim. Z kolei pojawi się podrzędny poziom RAID 0, który będzie wykonywał własne funkcje, to znaczy, będzie przechowywać dane w sposób rozproszony wśród znajdujących się w nim jednostek.

W ten sposób mamy główny poziom, który wykonuje funkcję dublowania i podpoziomy, które wykonują funkcję podziału danych. W ten sposób, gdy dysk twardy ulegnie awarii, dane będą doskonale przechowywane w drugim lustrzanym RAID 0.

Wadą tego systemu jest skalowalność, gdy dodamy dodatkowy dysk na jednym podpoziomie, będziemy musieli zrobić to samo na drugim. Ponadto odporność na awarie pozwoli nam rozbić inny dysk na każdym podpoziomie lub złamać dwa na tym samym podpoziomie, ale nie na innych kombinacjach, ponieważ stracilibyśmy dane.

RAID 1 + 0

Cóż, teraz bylibyśmy w przeciwnym przypadku, nazywa się to również RAID 10 lub podział lustrzany. Teraz będziemy mieli główny poziom typu 0, który dzieli przechowywane dane między różne podpoziomy. Jednocześnie będziemy mieli kilka podpoziomów typu 1, które będą odpowiedzialne za replikację danych na dyskach twardych, które mają w sobie.

W takim przypadku odporność na awarie pozwoli nam rozbić wszystkie dyski w jednym podpoziomie oprócz jednego i konieczne będzie, aby co najmniej jeden zdrowy dysk pozostał w każdym z podpoziomów, aby nie utracić informacji.

RAID 50

Oczywiście w ten sposób możemy poświęcić trochę czasu na tworzenie możliwych kombinacji RAID, które są bardziej skomplikowane, aby osiągnąć maksymalną redundancję, niezawodność i szybkość. Zobaczymy także RAID 50, który jest głównym poziomem w RAID 0, który dzieli dane z podpoziomów skonfigurowanych jako RAID 5, z ich odpowiednimi trzema dyskami twardymi.

W każdym bloku RAID 5 będziemy mieli serię danych o odpowiedniej parzystości. W takim przypadku dysk twardy może ulec awarii w każdej macierzy RAID 5 i zapewni integralność danych, ale jeśli ulegną one awarii więcej, stracimy zapisane tam dane.

RAID 100 i RAID 101

Ale nie tylko możemy mieć dwupoziomowe drzewo, ale trzy, i tak jest w przypadku RAID 100 lub 1 + 0 + 0. Składa się z dwóch podpoziomów RAID 1 + 0 podzielonych kolejno przez poziom główny również w RAID 0.

W ten sam sposób możemy mieć RAID 1 + 0 + 1, złożony z kilku podpoziomów RAID 1 + 0 odzwierciedlonych przez RAID 1 jako główny. Jego szybkość dostępu i redundancja są bardzo dobre i zapewniają dobrą odporność na uszkodzenia, chociaż ilość używanego dysku jest znaczna w porównaniu z dostępnością miejsca.

Cóż, tu chodzi o technologię RAID oraz jej zastosowania i funkcje. Teraz pozostawiamy Ci kilka samouczków, które również będą dla Ciebie przydatne

Mamy nadzieję, że informacje te były przydatne, aby lepiej zrozumieć, czym jest system pamięci masowej RAID. Jeśli masz jakieś pytania lub sugestie, zostaw je w polu komentarza.