1. RAID apžvalga
1988 m. Kalifornijos universitetas Berklyje pasiūlė RAID (RedundantArrayofInexpensiveDisks) koncepciją, o diskų kainai toliau mažėjant, RAID tapo (RedundantArrayofIndependentDisks), tačiau esmė nepasikeitė. SNIA, Berkeley ir kitos organizacijos nustatė septynis RAID0~RAID6 lygius kaip standartinius RAID lygius, o standartiniai RAID gali būti sujungti į kitus RAID lygius, o dažniausiai naudojami lygiai yra RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 ir RAID10. Kiekvienas RAID lygis atspindi diegimo metodą ir technologiją, ir nėra skirtumo tarp lygių. Praktiniame taikyme tinkamas RAID lygis ir konkretūs įgyvendinimo metodai turėtų būti parenkami atsižvelgiant į vartotojo duomenų taikymo ypatybes, atsižvelgiant į prieinamumą, našumą ir kainą.
Įgyvendinimo požiūriu RAID daugiausia skirstomas į tris tipus: minkštąjį RAID, kietąjį RAID ir hibridinį RAID. Visas minkštojo RAID funkcijas atlieka operacinė sistema ir procesorius, kuris natūraliai yra mažiausiai efektyvus. Hard RAID yra aprūpintas specializuotais RAID valdymo/apdorojimo lustais ir I/O apdorojimo lustais bei masyvo buferiais, kurie neužima procesoriaus resursų, tačiau yra brangūs. Hibridinis RAID turi RAID valdymo / apdorojimo lustus, tačiau trūksta I/O apdorojimo lustų, kuriems užbaigti reikalingas procesorius ir tvarkyklės, o našumas ir kaina yra tarp minkšto ir kieto RAID.
2. Pagrindiniai principai
RAID yra disko posistemis, susidedantis iš kelių nepriklausomų, didelio našumo diskų įrenginių, taip užtikrinant didesnį saugojimo našumą ir duomenų dubliavimo technologiją nei vienas diskas. RAID yra kelių diskų valdymo technologijos klasė, užtikrinanti didelio našumo saugyklą su dideliu duomenų patikimumu už prieinamą kainą pagrindinei aplinkai. Du pagrindiniai RAID tikslai yra pagerinti duomenų patikimumą ir įvesties / išvesties našumą. Diskų masyve duomenys paskirstomi keliuose diskuose, tačiau kompiuterinėje sistemoje tai yra tarsi vienas diskas. Perteklius pasiekiamas įrašant tuos pačius duomenis į kelis diskus vienu metu (paprastai pvz., veidrodyje) arba įrašant apskaičiuotus patikrinimo duomenis į masyvą, užtikrinant, kad sugendant vienam diskui nebūtų prarasti duomenys.
RAID yra trys pagrindinės sąvokos ir metodai: atspindys, duomenų nuėmimas ir duomenų paritetas:
Veidrodinis dubliavimas, kuris atkartoja duomenis į kelis diskus, viena vertus, pagerina patikimumą ir pagerina skaitymo našumą, nuskaitydamas duomenis iš dviejų ar daugiau replikų vienu metu. Akivaizdu, kad vaizdo rašymo našumas yra šiek tiek mažesnis, todėl reikia daugiau laiko, kad duomenys būtų teisingai įrašyti į kelis diskus.
Duomenų juostelė, kurioje duomenų fragmentai laikomi keliuose skirtinguose diskuose, ir keli duomenų fragmentai kartu sudaro visą duomenų kopiją, kuri skiriasi nuo kelių veidrodžio kopijų, ir dažnai naudojama našumo sumetimais. Duomenų juostelės turi didesnį sutapimo detalumą, o kai pasiekiami duomenys, jie gali skaityti ir rašyti duomenis skirtinguose diskuose tuo pačiu metu, todėl labai pagerėja įvesties / išvesties našumas.
Duomenų tikrinimas, naudojant perteklinius duomenis duomenų klaidoms aptikti ir taisyti, pertekliniai duomenys paprastai apskaičiuojami pagal Hemingvėjaus kodą, XOR operaciją ir kitus algoritmus. Tikrinimo funkcija gali labai pagerinti diskų masyvų patikimumą, apiplėšimą ir atsparumą gedimams. Tačiau duomenų tikrinimui reikia nuskaityti duomenis iš kelių šaltinių, apskaičiuoti ir palyginti, o tai gali turėti įtakos sistemos našumui.
Skirtingų klasių RAID naudoja vieną ar daugiau iš trijų technologijų, kad būtų pasiektas skirtingas duomenų patikimumas, prieinamumas ir įvesties / išvesties našumas. Kalbant apie tai, kurį RAID projektuoti (ar net naują klasę ar tipą) arba kokį RAID režimą naudoti, būtina priimti pagrįstą pasirinkimą, pagrįstą giliu sistemos poreikių supratimu, ir visapusiškai įvertinti patikimumą, našumą ir kainą, kad būtų pasiektas kompromisas.
Apskritai, pagrindiniai RAID privalumai yra šie: didelė talpa, didelis našumas, patikimumas ir valdomumas.
3. RAID reitingas
JBOD (JustaBunchOfDisks) nėra standartinė RAID pakopa, ji dažnai naudojama diskų, kuriuose nėra valdymo programinės įrangos, kuri užtikrintų koordinuotą valdymą, rinkiniui. JBOD nuosekliai sujungia kelis fizinius diskus, kad gautų didžiulį loginį diską. Saugyklos našumas yra lygiai toks pat kaip vieno disko ir neužtikrina duomenų saugumo. Turima saugyklos talpa yra lygi visų narių diskų saugyklos vietos sumai.
RAID0, vadinama juostele, yra paprasta, nepatikrinta duomenų juostelės technologija. Našumas yra didžiausias iš visų RAID pakopų. Jokia atleidimo politika nenumatyta. 100% sandėliavimo vietos panaudojimas.
RAID1 vadinamas veidrodiniu ir jis visiškai nuosekliai įrašo duomenis į darbinį diską ir veidrodinį diską, o disko vietos išnaudojimas yra 50%. Našumas turi įtakos, kai duomenys rašomi, bet duomenys neskaitomi. Tai užtikrina geriausią duomenų apsaugą, sugedus darbiniam diskui, sistema automatiškai nuskaito duomenis iš veidrodinio disko, o tai neturės įtakos vartotojo darbui.
RAID2 vadinamas "Heming Code Disk Array", o jo dizaino idėja yra naudoti "Heming" kodą, kad būtų pasiektas duomenų tikrinimo perteklius. Kuo didesnis duomenų plotis, tuo didesnis saugyklos vietos išnaudojimas, tačiau tuo daugiau diskų jums reikia. Jis turi galimybę ištaisyti klaidas, tačiau Hemingcode duomenų perteklius yra per didelis, o duomenų rekonstrukcija užima daug laiko, todėl RAID2 praktikoje naudojamas retai.
RAID3 vadinamas specialia paritetine juostele, kuri naudoja dedikuotą diską kaip patikrinimo diską, o likusius diskus kaip duomenų diską, o duomenys saugomi kiekviename duomenų diske bitais ir baitais. RAID3 reikia mažiausiai trijų diskų.
RAID4 ir RAID3 veikia beveik tuo pačiu principu. Užtikrina labai gerą skaitymo našumą, bet prastą rašymo našumą. Didėjant narių diskų skaičiui, kontrolinės sumos disko sistemos kliūtis taps ryškesnė. Tai retai pasitaiko realiame pasaulyje, o pagrindiniai saugojimo produktai retai naudoja RAID4 apsaugą.
RAID5 vadinama paskirstyta paritetinės kontrolinės sumos juosta, kuri šiuo metu turėtų būti labiausiai paplitęs RAID lygis, ir principas yra panašus į RAID4, tačiau tuo pačiu metu RAID4 rašymo operacijų metu nėra jokių kliūčių tikrinimo disko veikimui.
RAID6, vadinama dvigubo pariteto juosta, pristato dvigubų patikrinimų koncepciją, kad išspręstų duomenų vientisumo problemą, kai du diskai sugenda tuo pačiu metu, kurio negali išspręsti kitos RAID klasės. Tačiau jis kainuoja daug daugiau nei RAID5, turi prastą rašymo našumą ir yra labai sudėtingas projektuoti ir įgyvendinti. Todėl RAID6 praktikoje naudojamas retai ir paprastai yra ekonomiška alternatyva RAID10 sprendimams.
Standartinės RAID pakopos turi savo stipriąsias ir silpnąsias puses. Derinkite kelis RAID lygius, kad pasiektumėte papildomų pranašumų ir kompensuotumėte vienas kito trūkumus, kad RAID sistema būtų našesnė, duomenų saugumo ir kiti rodikliai. Žinoma, derinio lygio įgyvendinimo išlaidos paprastai yra labai brangios ir naudojamos tik keliais konkrečiais atvejais. Tiesą sakant, plačiai naudojami tik RAID01 ir RAID10.
RAID01 pirmiausia dryžuotas, o paskui veidrodinis, o tai iš esmės skirtas fiziniam diskui atvaizduoti; RAID10 yra vaizdas pirmiausia ir tada juostelė, kuri yra vaizdas virtualus diskas. Esant tokiai pačiai konfigūracijai, RAID01 paprastai turi geresnį atsparumą gedimams nei RAID10. RAID01 sujungia RAID0 ir RAID1 privalumus, o bendras disko panaudojimas yra tik 50%.
4. Pagrindinių RAID lygių palyginimas
RAID konfigūracija
Lygis / aprašas: | Atsparumas gedimams | Nuopelnus | Trūkumas | RAID 0
Susiekite duomenis tarp diskų, kad sukurtumėte didelius virtualius diskus. Kadangi kiekvienas fizinis diskas apdoroja tik dalį užklausos, jis gali užtikrinti didesnį našumą. Tačiau sugedus vienam diskui, virtualusis diskas (VD) taps nepasiekiamas ir duomenys bus prarasti visam laikui. | ne | Geresnis našumas
Papildoma saugykla | Jis negali būti naudojamas kritiniams duomenims | RAID 1
Atspindėkite duomenis, saugokite duomenų perteklių dviejuose diskuose. Jei vienas diskas sugenda, kitas diskas bus perimtas kaip pagrindinis diskas. | Disko klaida
Vieno disko gedimas | Didelis skaitymo našumas
Greitai atsigaukite po disko gedimo
Duomenų perteklius | Disko pridėtinės išlaidos yra didelės
Ribotas pajėgumas | RAID 5
Susiekite duomenis tarp diskų ir saugokite kiekvienos duomenų juostos paritetinius bitus skirtinguose diskuose VD. Paritetiniame bite yra informacijos, kuri gali būti naudojama atkurti duomenis iš sugedusio disko iš kito disko vieno disko gedimo atveju. | Disko klaida
Vieno disko gedimas | Efektyvus pavaros galios panaudojimas
Didelis skaitymo našumas
Vidutinis ir didelis rašymo našumas | Vidutinis disko gedimo poveikis
Dėl pariteto perskaičiavimo rekonstrukcijos laikas yra ilgesnis | RAID 6
Susiekite duomenis tarp diskų ir saugokite kiekvienos duomenų juostos paritetinius bitus skirtinguose diskuose VD. Skirtingai nuo RAID 5, RAID 6 atlieka du paritetinius skaičiavimus (P ir Q), leidžiančius atlaikyti dviejų diskų gedimus. | Duomenų perteklius
Didelis skaitymo našumas | Disko klaida
Dviejų diskų gedimas | Rašymo našumas sumažėja dėl dviejų pariteto skaičiavimų
Kadangi tai prilygsta 2 diskų naudojimui paritetui, yra papildomų išlaidų | RAID 10
Juostelės ant veidrodžio komplekto. Disko pridėtinės išlaidos yra didelės, tačiau tai puikus sprendimas dideliam našumui, dubliavimui ir greitam atkūrimui sugedus diskui. | Disko klaida
Vienas disko gedimas vienam vaizdų rinkiniui | Didelis skaitymo našumas
Galima palaikyti RAID grupes su iki 192 diskų | Didžiausia kaina | RAID 50
RAID 5 juostelė rinkinyje. Sumažinus disko nuskaitymų skaičių pagal pariteto skaičiavimą, našumą galima pagerinti naudojant RAID 5, priklausomai nuo konfigūracijos. | Disko klaida
Vienas disko gedimas per intervalą | Didelis skaitymo našumas
Vidutinis ir didelis rašymo našumas
Galima palaikyti RAID grupes su iki 192 diskų | Vidutinis disko gedimo poveikis
Dėl pariteto perskaičiavimo rekonstrukcijos laikas yra ilgesnis | RAID 60
RAID 6 juostelė rinkinyje. Skaičiuojant mažiau disko nuskaitymų, našumą galima pagerinti naudojant RAID 6, priklausomai nuo konfigūracijos. | Disko klaida
Du diskai sugenda per intervalą | Didelis skaitymo našumas
Galima palaikyti RAID grupes su iki 192 diskų | Rašymo našumas sumažėja dėl dviejų pariteto skaičiavimų
Kadangi tai prilygsta 2 diskų naudojimui paritetui, yra papildomų išlaidų |
5. RAID programinės ir aparatinės įrangos skirtumas
Minkštas RAID
Soft RAID neturi specialaus valdymo lusto ir I/O lusto, o operacinė sistema ir procesorius įgyvendina visas RAID funkcijas. Šiuolaikinės operacinės sistemos iš esmės siūlo minkštą RAID palaikymą, suteikiantį abstrakciją tarp fizinių ir loginių diskų, pridedant programinės įrangos sluoksnį ant disko įrenginių tvarkyklių. Šiuo metu dažniausiai operacinės sistemos palaikomi RAID reitingai yra RAID0, RAID1, RAID10, RAID01 ir RAID5. Pavyzdžiui, "Windows Server" palaiko RAID0, RAID1 ir RAID5, "Linux" palaiko RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6 ir kt., o "Mac OS X Server", "FreeBSD", "NetBSD", "OpenBSD", "Solaris" ir kitos operacinės sistemos taip pat palaiko atitinkamus RAID lygius.
Minkštojo RAID konfigūracijos valdymas ir duomenų atkūrimas yra gana paprastas, tačiau visas RAID užduotis CPU visiškai atlieka, pavyzdžiui, kontrolinių verčių apskaičiavimą, todėl vykdymo efektyvumas yra palyginti mažas.
"Soft RAID" įdiegia operacinė sistema, todėl skaidinys, kuriame yra sistema, negali būti naudojamas kaip loginis RAID nario diskas, o minkštasis RAID negali apsaugoti sistemos disko D. Kai kuriose operacinėse sistemose RAID konfigūracijos informacija saugoma sistemos informacijoje, o ne kaip atskiras failas diske. Tokiu būdu, kai sistema netikėtai sugenda ir ją reikia įdiegti iš naujo, RAID informacija prarandama. Be to, disko gedimų tolerancijos technologija visiškai nepalaiko internetinio pakeitimo, karšto keitimo ar karšto keitimo, o tai, ar ji gali palaikyti netinkamo disko karštą keitimą, yra susijusi su operacinės sistemos įgyvendinimu.
Sunkus RAID
"Hard RAID" turi savo RAID valdymo apdorojimo ir I/O apdorojimo lustus ir net masyvo buferį, kuris yra geriausias iš trijų diegimo tipų pagal procesoriaus naudojimą ir bendrą našumą, tačiau taip pat turi didžiausias diegimo išlaidas. Hard RAID paprastai palaiko karšto keitimo technologiją, kuri pakeičia sugedusius diskus, kol sistema veikia.
Hard RAID susideda iš RAID kortelės ir RAID lusto, integruoto į pagrindinę plokštę, o serverių platformos dažnai naudoja RAID korteles. RAID kortelę sudaro 4 dalys: RAID branduolio apdorojimo lustas (RAID kortelės procesorius), prievadas, talpykla ir akumuliatorius. Tarp jų prievadai reiškia RAID kortelių palaikomų disko sąsajų tipus, tokius kaip IDE/ATA, SCSI, SATA, SAS, FC ir kitos sąsajos.
Mišrus kietas ir minkštas RAID
"Soft RAID" nėra labai geras ir neapsaugo sistemos skaidinių, todėl jį sunku pritaikyti darbalaukio sistemoms. Hard RAID yra labai brangus, o skirtingi RAID yra nepriklausomi vienas nuo kito ir nėra sąveikūs. Todėl žmonės naudoja programinės ir aparatinės įrangos derinį, kad įgyvendintų RAID, kad gautų kompromisą tarp našumo ir kainos, tai yra didelių sąnaudų.
Nors šis RAID naudoja apdorojimo valdymo lustą, siekiant sutaupyti išlaidų, lustas dažnai yra pigesnis ir turi silpnesnę apdorojimo galią, o didžiąją dalį RAID užduočių vis dar atlieka procesorius per programinės įrangos tvarkykles.
6. RAID programos pasirinkimas
Renkantis RAID pakopą yra trys pagrindiniai veiksniai: duomenų prieinamumas, įvesties / išvesties našumas ir kaina. Jei prieinamumas nereikalingas, pasirinkite RAID0 dideliam našumui. Jei prieinamumas ir našumas yra svarbūs, o kaina nėra pagrindinis veiksnys, pasirinkite RAID1 pagal diskų skaičių. Jei prieinamumas, kaina ir našumas yra vienodai svarbūs, rinkitės RAID3 arba RAID5 pagal bendrą duomenų perdavimą ir diskų skaičių. Praktiniame taikyme tinkamas RAID lygis turėtų būti parenkamas atsižvelgiant į vartotojo duomenų taikymo ypatybes ir konkrečias sąlygas, atsižvelgiant į prieinamumą, našumą ir kainą.
|
Paskelbta 2021-10-3 20:57:56
|
|
|
|
Savininkas|
Publikuota: 2021-10-29 09:16:23
|
