1. RAID Genel Bakış
1988'de Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley, RAID (RedundantArrayofInexpensiveDisks) kavramını önerdi ve disk maliyeti düşmeye devam ettikçe RAID (RedundantArrayofIndependentDisks) oldu, ancak madde değişmedi. SNIA, Berkeley ve diğer kuruluşlar RAID0~RAID6'nın yedi seviyesini standart RAID seviyeleri olarak belirlemiş ve standart RAID diğer RAID seviyeleriyle birleştirilebilir; en çok kullanılan seviyeler RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 ve RAID10'dur. Her RAID seviyesi bir uygulama yöntemi ve teknolojiyi temsil eder ve seviyeler arasında bir ayrım yoktur. Pratik uygulamalarda, uygun RAID seviyesi ve özel uygulama yöntemleri, kullanıcının veri uygulamasının özelliklerine dayanarak, kullanılabilirlik, performans ve maliyet dikkate alınarak seçilmelidir.
Uygulama açısından RAID üç türe ayrılır: soft RAID, hard RAID ve hibrit RAID. Yumuşak RAID'in tüm işlevleri, doğal olarak en az verimli olan işletim sistemi ve CPU tarafından yapılır. Hard RAID, CPU kaynaklarını tüketmeyen ancak maliyetli olan özel RAID kontrol/işleme çipleri ve I/O işlem çipleri ile dizi tamponlarıyla donatılmıştır. Hibrit RAID'de RAID kontrol/işleme çipleri bulunur, ancak tamamlanması için CPU ve sürücü gerektiren I/O işlem çipleri yoktur ve performans ile maliyet soft ile hard RAID arasındadır.
2. Temel prensipler
RAID, birden fazla bağımsız, yüksek performanslı disk sürücüsünden oluşan bir disk alt sistemidir ve böylece tek bir diskten daha yüksek depolama performansı ve veri yedekliliği teknolojisi sağlar. RAID, ana bilgisayar ortamına uygun maliyetle yüksek performans depolama ve yüksek veri güvenilirliği sağlayan bir çok diskli yönetim teknolojisi sınıfıdır. RAID'in iki temel amacı, veri güvenilirliğini ve G/Ç performansını artırmaktır. Bir disk dizisinde, veri birden fazla disk arasında yayımlanır, ancak bir bilgisayar sistemi için bu tek bir disk gibidir. Tekrarlılık, aynı veriyi aynı anda birden fazla diske yazarak (genellikle yansıtma gibi) veya hesaplanmış kontrol verilerini bir diziye yazarak sağlanır; böylece tek bir disk arızalandığında veri kaybı yaşanmaz.
RAID'de üç ana kavram ve teknik vardır: Mirroring, DataStripping ve Dataparity:
Verileri birden fazla diske çoğaltan yansıtma, bir yandan güvenilirliği artırır ve aynı anda iki veya daha fazla kopyadan veri okunarak okuma performansını artırır. Elbette, görüntünün yazma performansı biraz daha düşüktür ve verilerin birden fazla diske doğru yazılmasını sağlamak daha fazla zaman alır.
Veri çizgileme, birden fazla farklı diskteki veri parçalarını ve birden fazla veri parçasını bir arada tutan, çoklu yansıtma kopyalarından farklı olan tam bir veri kopyasını oluşturur ve genellikle performans açısından kullanılır. Veri şeritleri daha yüksek eşzamanlılık granülerliğine sahiptir ve verilere erişildiğinde, aynı anda farklı disklerde veri okuyup yazabilir, bu da çok önemli bir G/Ç performansı artışı sağlar.
Veri doğrulama, veri hata tespiti ve onarımı için yedek veri kullanılarak genellikle Hemingway kodu, XOR işlemi ve diğer algoritmalarla hesaplanır. Doğrulama fonksiyonu, disk dizilerinin güvenilirliğini, soygunluğunu ve hata toleransını büyük ölçüde artırabilir. Ancak veri doğrulaması, birden fazla kaynaktan alınan verilerin okunmasını, hesaplanmasını ve karşılaştırılmasını gerektirir; bu da sistem performansını etkileyebilir.
Farklı RAID sınıfları, farklı veri güvenilirliği, erişilebilirlik ve I/O performansı sağlamak için üç teknolojiden birini veya birkaçını kullanır. Hangi RAID'in tasarlanacağı (veya yeni bir sınıf veya tip) ya da hangi RAID modunun kullanılacağı konusunda, sistem ihtiyaçlarını derinlemesine anlamak ve güvenilirlik, performans ve maliyeti kapsamlı şekilde değerlendirmek gerekir.
Genel olarak, RAID'in başlıca avantajları şunlardır: büyük kapasite, yüksek performans, güvenilirlik ve yönetilebilirlik.
3. RAID derecelendirmesi
JBOD (JustaBunchOfDisks) standart bir RAID seviyesi değildir, genellikle koordineli kontrol sağlayacak kontrol yazılımı olmayan bir disk koleksiyonunu temsil etmek için kullanılır. JBOD, birden fazla fiziksel diski seri halinde bağlayarak devasa bir mantıksal disk sağlar. Depolama performansı tek bir diskle tamamen aynıdır ve veri güvenliği sağlamaz. Mevcut depolama kapasitesi, tüm üye disklerin depolama alanının toplamına eşittir.
RAID0, çizgileme olarak adlandırılır, basit ve kontrolsüz bir veri çizgileme teknolojisidir. Performans, tüm RAID seviyeleri arasında en yüksektir. Hiçbir tür işten çıkarma poliçesi sağlanmaz. Depolama alanının %100 kullanımı.
RAID1'e mirroring denir ve verileri çalışan diske ve yansıtılan diske tamamen tutarlı şekilde yazar ve disk alanı kullanımı %50'dir. Veri yazıldığında performans etkilenir, ancak veri okunmaz. En iyi veri korumasını sağlar; çalışan disk arızalandığında, sistem otomatik olarak yansıtılan diskten verileri okur, bu da kullanıcının işini etkilemez.
RAID2'ye Heming Code Disk Dizisi denir ve tasarım fikri, veri doğrulama yedekliliğini sağlamak için Heming Kodu'nu kullanmaktır. Veri genişliği ne kadar büyükse, depolama alanı kullanımı o kadar yüksek olur, ancak daha fazla disk gerekir. Hataları düzeltme yeteneğine sahiptir, ancak Hemingcode'un veri yedekliliği fazlalığı çok büyük ve veri yeniden yapılandırması çok zaman alıcıdır, bu yüzden RAID2 pratikte nadiren kullanılır.
RAID3, özel bir parite şeridi olarak adlandırılır; bu şerit, kontrol diski olarak ayrılmış bir disk, diğer diskler veri diski olarak kullanılır ve veriler her veri diskinde bit ve bayt olarak çapraz depolanır. RAID3 için en az üç disk gereklidir.
RAID4 ve RAID3 de benzer bir prensip üzerinde çalışır. Çok iyi okuma performansı sağlıyor ama yazma performansı zayıf. Ve üye disk sayısı arttıkça, kontrol toplamı diskinin sistem darboğazı daha belirgin hale gelir. Gerçek dünya uygulamalarında nadirdir ve ana akım depolama ürünleri nadiren RAID4 koruması kullanır.
RAID5, dağıtılmış parite kontrol toplamı şeridi olarak adlandırılır ve şu anda en yaygın RAID seviyesi olmalıdır ve prensip RAID4'e benzerdir, ancak RAID4'te eşzamanlı yazma işlemlerinde kontrol diskinin performansında herhangi bir darboğaz yoktur.
RAID6, çift parite şeridi olarak adlandırılır ve iki disk aynı anda arızalandığında, diğer RAID sınıflarının çözemediği veri bütünlüğü sorununu çözmek için çift kontrol kavramını ortaya koyar. Ancak, RAID5'ten çok daha pahalı, düşük yazma performansına sahip ve tasarımı ve uygulaması çok karmaşıktır. Bu nedenle, RAID6 pratikte nadiren kullanılır ve genellikle RAID10 çözümlerine ekonomik bir alternatiftir.
Standart RAID seviyelerinin güçlü ve zayıf yönleri vardır. Birden fazla RAID seviyesini birleştirerek tamamlayıcı avantajlar elde edin ve birbirlerinin eksikliklerini telafi edinin; böylece daha yüksek performans, veri güvenliği ve diğer göstergelere sahip bir RAID sistemi elde edin. Tabii ki, kombinasyon seviyesinin uygulama maliyeti genellikle çok pahalıdır ve sadece birkaç özel durumda kullanılır. Aslında, sadece RAID01 ve RAID10 yaygın olarak kullanılmaktadır.
RAID01 önce çizgilenir, sonra yansıtılır; bu da temelde fiziksel diski görüntülemek için kullanılır; RAID10 önce görüntü, sonra çizgi ile görsel olarak sanal diski görüntülemektir. Aynı yapılandırmada, RAID01 genellikle RAID10'dan daha iyi hata toleransına sahiptir. RAID01, RAID0 ve RAID1'in avantajlarını birleştirir ve toplam disk kullanımını sadece %50'dir.
4. Ana akım RAID seviyelerinin karşılaştırılması
RAID yapılandırması
Seviye/Açıklama: | Arızaya dayanıklılık | liyakat | Eksiklik | RAID 0
Verileri sürücüler arasında haritalayarak büyük sanal diskler oluşturun. Her fiziksel disk talebin sadece bir kısmını işlediği için daha yüksek performans sağlayabilir. Ancak, bir sürücü arızalanırsa, sanal disk (VD) erişilemez hale gelir ve veri kalıcı olarak kaybolur. | değil | Daha iyi performans
Ek depolama | Kritik veriler için kullanılmamalıdır | RAID 1
Verileri ayna, veri yedekliğini iki sürücüde depolayın. Bir disk arızalanırsa, diğer disk birincil sürücü olarak görevi devralır. | Disk hatası
Tek disk arızası | Yüksek okuma performansı
Bir sürücü arızasından sonra hızlıca toparlanın
Veri yedekliliği | Disk yükü büyüktür
Sınırlı kapasite | RAID 5
Verileri sürücüler arasında eşleyin ve her veri şeridinin parite bitlerini farklı sürücülerde VD'de saklayın. Parite biti, tek bir disk arızası durumunda başka bir diskten arızalanmış bir diskten veri yeniden oluşturmak için kullanılabilecek bilgileri içerir. | Disk hatası
Tek disk arızası | Sürücü kapasitesinin verimli kullanımı
Yüksek okuma performansı
Orta ve yüksek yazma performansı | Orta dereceli disk arızası etkisi
Paritenin yeniden hesaplanması nedeniyle yeniden yapılandırma süresi daha uzun olur | RAID 6
Verileri sürücüler arasında eşleyin ve her veri şeridinin parite bitlerini farklı sürücülerde VD'de saklayın. RAID 5'in aksine, RAID 6 iki parite hesaplaması (P ve Q) yapar ve bu da çift disk arızalarına dayanmasını sağlar. | Veri yedekliliği
Yüksek okuma performansı | Disk hatası
Çift disk arızası | İki parite hesaplaması nedeniyle yazma performansı azalır
Çünkü bu durum parite için 2 disk kullanmaya eşdeğer olduğundan, ek bir maliyet vardır | RAID 10
Ayna setindeki şeritler. Disk yükü yüksek, ancak yüksek performans, yedeklik ve sürücü arızası durumunda hızlı kurtarma için harika bir çözüm. | Disk hatası
Her görüntü seti için bir disk arızası | Yüksek okuma performansı
192 sürücüye kadar olan RAID grupları desteklenebilir | En yüksek maliyet | RAID 50
Sette RAID 5 şeridi var. Parite hesaplamasına göre disk okuma sayısını azaltarak, yapılandırmaya bağlı olarak RAID 5 ile performans artırılabilir. | Disk hatası
Her açıklık başına bir disk arızası | Yüksek okuma performansı
Orta ve yüksek yazma performansı
192 sürücüye kadar olan RAID grupları desteklenebilir | Orta dereceli disk arızası etkisi
Paritenin yeniden hesaplanması nedeniyle yeniden yapılandırma süresi daha uzun olur | RAID 60
Sette RAID 6 şeridi var. Parite hesaplaması başına daha az disk okumasıyla, yapılandırmaya bağlı olarak RAID 6 ile performans artırılabilir. | Disk hatası
Her açıklık başına iki disk arızalanır | Yüksek okuma performansı
192 sürücüye kadar olan RAID grupları desteklenebilir | İki parite hesaplaması nedeniyle yazma performansı azalır
Çünkü bu durum parite için 2 disk kullanmaya eşdeğer olduğundan, ek bir maliyet vardır |
5. RAID yazılım ve donanım farkı
Soft RAID
Soft RAID'in özel bir kontrol çipi ve I/O çipi yoktur ve işletim sistemi ile CPU tüm RAID fonksiyonlarını uygular. Modern işletim sistemleri temelde soft RAID desteği sunar; disk aygıtı sürücülerinin üzerine bir yazılım katmanı ekleyerek fiziksel ve mantıksal sürücüler arasında soyutlama sağlar. Şu anda, işletim sistemi tarafından desteklenen en yaygın RAID derecelendirmeleri RAID0, RAID1, RAID10, RAID01 ve RAID5'tir. Örneğin, Windows Server RAID0, RAID1 ve RAID5'i desteklerken, Linux RAID0, RAID1, RAID4, RAID5, RAID6 vb. destekler ve Mac OS X Server, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, Solaris ve diğer işletim sistemleri de ilgili RAID seviyelerini destekler.
Yumuşak RAID'in yapılandırma yönetimi ve veri kurtarma nispeten basittir, ancak tüm RAID görevleri, örneğin kontrol değerlerinin hesaplanması gibi, CPU tarafından tamamen tamamlanır, bu nedenle yürütme verimliliği nispeten düşüktür.
Soft RAID, işletim sistemi tarafından uygulanır, bu nedenle sistemin bulunduğu bölüm RAID'in mantıksal üye diski olarak kullanılamaz ve soft RAID sistem diski D'yi koruyamaz. Bazı işletim sistemleri için RAID yapılandırma bilgileri diskte ayrı bir dosya olarak değil, sistem bilgilerinde saklanır. Bu şekilde, sistem beklenmedik şekilde çöküp yeniden yüklenmesi gerektiğinde RAID bilgileri kaybolur. Ayrıca, diskin hata tolerans teknolojisi çevrimiçi değişim, sıcak değiştirme veya sıcak değiştirmeyi tam olarak desteklemez ve yanlış diskin sıcak değişimini destekleyip destekleyemeyeceği işletim sisteminin uygulanmasıyla ilgilidir.
Hard RAID
Hard RAID'in kendi RAID kontrol işleme ve I/O işleme çipleri ve hatta dizi tamponlaması vardır; bu, CPU kullanımı ve genel performans açısından üç uygulama türü arasında en iyisidir, ancak aynı zamanda en yüksek uygulama maliyetine sahiptir. Hard RAID genellikle sistem çalışırken arızalı diskleri değiştiren sıcak değiştirme teknolojisini destekler.
Hard RAID, anakart üzerinde entegre edilmiş bir RAID kartı ve bir RAID çipinden oluşur ve sunucu platformları genellikle RAID kartları kullanır. Bir RAID kartı 4 parçadan oluşur: RAID çekirdek işlem çipi (RAID kartındaki CPU), port, önbellek ve pil. Bunlar arasında, portlar arasında RAID kartlarının desteklediği IDE/ATA, SCSI, SATA, SAS, FC ve diğer arayüzler gibi disk arayüz türlerini ifade eder.
Karışım sert ve yumuşak RAID
Soft RAID çok iyi değildir ve sistem bölümlerini korumaz, bu da masaüstü sistemlere uygulanmasını zorlaştırır. Hard RAID çok pahalıdır ve farklı RAD'ler birbirinden bağımsız ve birlikte çalışamaz. Bu nedenle, insanlar RAID'i uygulamak için yazılım ve donanımın birleşimini benimserler; böylece performans ile maliyet arasında bir uzlaşma elde edilir, yani yüksek maliyetli bir performans elde edilir.
Bu RAID, maliyetleri azaltmak için işlem kontrol çipi kullansa da, çip genellikle daha ucuz ve daha zayıf işlem gücüne sahiptir; RAID'in görev işleme çalışmalarının çoğu ise CPU tarafından firmware sürücüleri aracılığıyla yapılır.
6. RAID başvuru seçimi
RAID seviyesi seçerken üç ana faktör vardır: veri erişilebilirliği, I/O performansı ve maliyet. Uygunluk gerekmiyorsa, yüksek performans için RAID0'ı seçin. Eğer uygunluk ve performans önemliyse ve maliyet önemli bir faktör değilse, disk sayısına göre RAID1'i seçin. Eğer erişilebilirlik, maliyet ve performans eşit derecede önemliyse, genel veri transferi ve disk sayısına göre RAID3 veya RAID5'i seçin. Pratik uygulamalarda, uygun RAID seviyesi, kullanıcının veri uygulamasının özellikleri ve özel koşullarına dayanarak, erişilebilirlik, performans ve maliyet dikkate alınarak seçilmelidir.
|
2021-10-3 tarihinde yayınlandı 20:57:56
|
|
|
|
Ev sahibi|
2021-10-29 09:16:23 tarihinde yayınlandı
|
