RAID
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
RAID (zkratka Redundant Array of Independent Disks – vícenásobné diskové pole nezávislých disků – či starším Redundant Array of Inexpensive Disks – vícenásobné diskové pole levných disků) je typ diskových řadičů, které zabezpečují pomocí určitých speciálních funkcí koordinovanou práci dvou nebo více fyzických diskových jednotek. Zvyšuje se tak výkon a odolnost vůči chybám nebo ztrátě dat.
Existuje celkem šest typů polí, prakticky se používají tři typy - RAID 0, RAID 1 a RAID 5, případně jejich kombinace (zejména RAID 1+0).
Disková pole typu RAID jsou často používány na serverech, u osobních počítačů se ale teď stávají čím dál oblíbenější (obzvláště typy 0 a 1).
Pojem RAID vznikl v roce 1988, kdy byla Univerzitou California – Berkeley vydána publikace A Case For Redundant Arrays of Inexpensive Disks (David Patterson, Randy Katz a Garth Gibson). Písmenko I bývá vysvětlováno jednak jako Inexpensive = levný (například Adaptec), jednak jako Independent = nezávislý (například Microsoft). Obojí je pravda, protože RAID pole je složeno z obyčejných sériově vyráběných pevných disků, které nejsou nijak upravovány.
Obsah |
[editovat] Typy RAID
[editovat] RAID 0
2 typy: zřetězení, prokládání striping
- zřetězení: data jsou postupně ukládána na několik disků. Jakmile se zaplní první, ukládá se na druhý, poté na třetí atd. Výhodou je, že získáme velký logický disk, nevýhodou, že data nejsou po pádu jednoho disku obnovitelná. Bývá též označováno jako JBOD.
- prokládání: data jsou ukládána na disky prokládaně. To znamená, že soubor je rozdělen na menší části (bloky) a každá část je ukládána střídavě na všechny disky. Diskové pole se tak opět jeví jako jeden velký disk. Není odolný vůči chybám. Porucha jednoho disku znamená ztrátu všech dat v diskovém poli, protože jeden soubor je na více fyzických discích. Tento typ RAIDu může zrychlit čtení i zápis větších souborů, protože je možné zároveň číst (zapisovat) jeden blok z jednoho disku a následující blok z jiného disku. Zrychlení čtení by mělo být teoreticky menší, než v případě RAID 1, avšak při reálném použití je čtení i zápis v režimu RAID 0 výrazně rychlejší než v RAID 1. Výkonnostní nárůst při sekvenčním čtení bývá v domácích podmínkách kolem 50% (tj. při použití dvou disků se sekvenčním čtením 100MB/s bude mít diskové pole rychlost čtení (obvykle) přibližně 150MB/s).[1] Zvýšení o 50% samozřejmě neznamená o polovinu vyšší výkon, jelikož zapojení do RAID 0 nesnižuje přístupovou dobu.
[editovat] RAID 1 (zrcadlení)
Nejjednodušší ale poměrně efektivní ochrana dat. Provádí se zrcadlení (mirroring) obsahu disků. Obsah se současné zaznamenává na dva disky. V případě výpadku jednoho disku se pracuje s kopií, která je ihned k dispozici. Podobná technika může být uplatněna o úroveň výše, kdy jsou použity dva samostatné řadiče. Tato technika se nazývá duplexing a je odolná i proti výpadku řadiče. Výrazně se zvyšuje rychlost čtení, protože čteme zároveň z několika disků najednou. Zato zápis může být pomalejší, protože se ukládají stejná data na dva disky. Technika výrazně zvyšuje bezpečnost dat proti ztrátě způsobené poruchou hardware. Nevýhodou je potřeba dvojnásobné diskové kapacity.
- Pole RAID 0+1 (stripování) je kombinací RAID 0 a RAID 1. Data uložíme prokládaně (stripováním) na dva disky(A, B), poté totéž uděláme s dalšími dvěma disky(C, D). Získáme tak dva logické disky AB, CD, které mají redundantní obsah. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru máme na disku A a C, druhou na disku B a D) Výhodou tohoto způsobu je, že nejen rozkládáme zátěž mezi více disků při čtení a zápisu a data jsou uložena redundantně, takže se dají po chybě snadno obnovit. Mezi nevýhody patří využití pouze 50 % celkové diskové kapacity, a při výpadku jednoho ze čtyř disků ztrácíme redundantnost dat.
- Pole RAID 1+0 (stripování) je opět kombinací RAID 0 a RAID 1, ale postupujeme obráceně. Nejdříve uložíme stejná data na disk A, B, poté na disk C, D. Získáme tak dva logické disky AB, CD, na nichž jsou data uložena stripovaně. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru je na disku A a B, druhá část je na disku C a D, na rozdíl od RAID 0-1) Výhody jsou podobné RAID 0+1, navíc je RAID 1+0 odolnější proti výpadku více disků a po chybě je obnova dat mnohem rychlejší. Nevýhodou je opět využití pouze 50 % kapacity
[editovat] RAID 2
Je složitější verze RAID 3, kde jsou data po bitech stripována mezi jednotlivé disky. Data jsou zabezpečena pomocí tzv. Hammingova kódu. Počet redundantních disku je úměrný počtu datových disků. Výhodou je zkrácení doby odpovědi při dlouhých přístupech na disk (spouštění paralelně), nevýhodou je malá propustnost a využití jen 50 % diskové kapacity.
[editovat] RAID 3
Je použito N+1 stejných disků. Na N disků jsou ukládána data a na poslední disk je uložen exkluzivní OR - XOR (parita) těchto dat. Při výpadku paritního disku jsou data zachována, při výpadku libovolného jiného disku je možno z ostatních disků spolu s paritním diskem ztracená data zrekonstruovat. Výhodou je potřeba jen jednoho disku navíc, navíc se zkracuje doba odpovědi stejně jako u RAID 2. Nevýhoda je, že paritní disk je takzvaný bottle neck, neboli problémové místo systému, a je vytížen při zápisu na jakýkoliv jiný disk. Proto lze očekávat i jeho vyšší opotřebení a tím i nižší spolehlivost.
[editovat] RAID 4
Disky jsou stripovány po blocích, ne po bitech a parita je na paritním disku opět ukládána po blocích. Výhody a nevýhody stejné, jako u RAID 3.
[editovat] RAID 5
Velmi podobné RAID 3, ale odstraňuje problém s přetíženým paritním diskem, neboť jsou paritní data uložena střídavě na všech discích a ne pouze na jednom. Výhodou je, že jen jeden disk (i když pokaždé jiný) obsahuje redundantní informace a opět se dá využít paralelního přístupu k diskům, čímž se zkrátí doba odpovědi. Nevýhodou RAID 5 je ale pomalejší zápis.
[editovat] RAID 6
Obdoba RAID 5, používá dva paritní disky, přičemž na každém z nich je parita vypočtena jiným způsobem. Opět kvůli přetížení paritních disků jsou paritní data uložena střídavě na všech discích. Výhodou je odolnost proti výpadku dvou disků. Rychlost čtení je srovnatelná s RAID 5, ale zápis je pomalejší než u RAID 5, právě kvůli výpočtu dvou sad paritních informací.
[editovat] Nestandardní typy
[editovat] RAID 7
RAID 7 bylo vytvořeno firmou Storage Computer Corporation. Je odvozené od RAID 3 a RAID 4 a liší se zejména tím, že k nim přidává vyrovnávací paměť.
[editovat] RAID 0+1
Jedná se o typ složený z několika diskových polí typu RAID. Někdy bývá také označováno jako RAID 01.V tomto případě se jedná o diskové pole typu RAID 0, které je zrcadleno. Celková využitelná kapacita se vypočítá následovně (c = kapacita nejmenšího použitého disku; n = celkový počet disků v diskovém poli):
[editovat] RAID 10
Od RAID 0+1 se liší tím, že se data nejdříve v diskových polích zrcadlí a teprve pak se tato pole vloží do dalšího diskového pole typu RAID 0 pro větší zrychlení přenosových rychlostí. Maximální počet pevných disků, který může selhat bez jakýchkoliv následků je jeden v každém poli. Tento typ se často používá pro hodně vytížené databázové aplikace. Nemusí se totiž počítat paritní data, čímž se vše zrychluje (případně zlevňuje). Celková využitelná kapacita se vypočítá následovně (c = kapacita nejmenšího použitého disku; n = celkový počet disků v diskovém poli):
[editovat] RAID 0+3
[editovat] RAID 30
[editovat] RAID 50 (RAID 5+0)
RAID 0
.-----------------------------------------------------.
| | |
RAID 5 RAID 5 RAID 5
.-----------------. .-----------------. .-----------------.
| | | | | | | | |
120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB
A1 A2 Ap A3 A4 Ap A5 A6 Ap
B1 Bp B2 B3 Bp B4 B5 Bp B6
Cp C1 C2 Cp C3 C4 Cp C5 C6
D1 D2 Dp D3 D4 Dp D5 D6 Dp
Celková využitelná kapacita tohoto pole je 720GB (týká se výše zobrazené ilustrace).
[editovat] RAID 51
[editovat] RAID 53
[editovat] RAID 60 (RAID 6+0)
RAID 0
.------------------------------------.
| |
RAID 6 RAID 6
.--------------------------. .--------------------------.
| | | | | | | |
120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB
A1 A2 Aq Ap A3 A4 Aq Ap
B1 Bq Bp B2 B3 Bq Bp B4
Cq Cp C1 C2 Cq Cp C3 C4
Dp D1 D2 Dq Dp D3 D4 Dq
Celková využitelná kapacita tohoto pole je 480GB (týká se výše zobrazené ilustrace).
Jedná se o dvouúrovňové pole, vytvořené zrcadlením (stripingem) několika polí typu RAID 6. Ty poskytují vyšší zabezpečení než RAID 5, zatímco RAID 0 nad nimi pomůže k vysoké přenosové rychlosti. Minimální počet disků je 8. V současné době se jedná o jedno z nejbezpečnějších řešení pro vysoké výkony. Zároveň je zde možnost vysoké efektivity využití kapacity, pokud se použije také větší množství disků.
[editovat] RAID 100 (RAID 10+0)
RAID 0
.-------------------------------------.
| |
RAID 0 RAID 0
.-----------------. .-----------------.
| | | |
RAID 1 RAID 1 RAID 1 RAID 1
.--------. .--------. .--------. .--------.
| | | | | | | |
120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB
A1 A1 A2 A2 A3 A3 A4 A4
A5 A5 A6 A6 A7 A7 A8 A8
B1 B1 B2 B2 B3 B3 B4 B4
B5 B5 B6 B6 B7 B7 B8 B8
Celková využitelná kapacita tohoto pole je 480GB (týká se výše zobrazené ilustrace).
