Man mano che gli esseri umani si addentrano nell'era digitale, la domanda di server e sistemi di storage più veloci e affidabili continua a crescere.Come esempio di esigenze di archiviazione ed elaborazione dei dati, Googlegiornalmente tramite i loro serverElabora 20 petabyte di informazioni sui dati.
Per evitare guasti catastrofici, le aziende creano array di server, che sono vaste reti di unità di archiviazione utilizzate per elaborare le informazioni digitali.Se un'unità si guasta, l'altra lo compensa quando l'unità danneggiata viene sostituita.
Quindi, come si fa esattamente senza perdere dati o causare tempi di inattività?Tecnologia RAID e livelli RAID.
Che cos'è esattamente RAID e come funziona?
Array ridondante di dischi indipendentiOR RAID è un metodo di archiviazione dei dati in cui è possibile ridurre la perdita di dati e migliorare le prestazioni di lettura/scrittura archiviando le informazioni su più dischi rigidi chiamati array.Ciò è possibile perché viene utilizzata dalla maggior parte delle tecnologie RAIDstriping dei datiDividi o interrompi i dati sequenziali (come file, video o documenti) in segmenti contigui.I segmenti vengono quindi archiviati in sequenza nell'unità.
3 Esempio di striping di file video in un array RAID del disco rigido
Ad esempio, se un file video è diviso in 4 segmenti consecutivi;A1-A4 e hai 3 dischi rigidi nell'array RAID, A1 verrà archiviato sul disco rigido n. 1, A2 verrà archiviato sul disco rigido n. 2, A3 verrà archiviato sul disco rigido n. 3 e A4 verrà archiviato su disco rigido n. 1 superiore.
Quando vai a recuperare il file, il computer chiede al primo disco rigido di caricare A1, quindi passa immediatamente al disco rigido successivo per il segmento A2, perché il disco rigido n. 1 è occupato.Ciò consente al computer di caricare contemporaneamente A1-A3 e quindi A4.Quando si tenta di caricare un video di 40 minuti, il computer carica quattro clip da 4 minuti e quindi le visualizza come un unico file, rendendo più rapido il recupero.
Alcuni livelli RAID utilizzano tecniche di mirroring.Che cos'è?
Per prevenire la perdita di dati,Alcuni array RAID utilizzano il mirroring, che copia le informazioni così come vengono create e archiviate.Lo striping si concentra sulla velocità, mentre il mirroring si concentra sull'assicurare che in caso di guasto del disco rigido ci sia una copia dei dati.Il mirroring fa ciò assicurando che tutte le unità secondarie siano copie esatte dell'unità primaria.
Ad esempio, se il tuo computer ha due dischi rigidi e il disco rigido principale smette di funzionare, il sistema passerà automaticamente al disco rigido secondario senza che tu te ne accorga.Il sistema operativo, tutte le impostazioni personali e tutti i file che crei e salvi appariranno dove li hai lasciati.In una configurazione non RAID, il guasto di un disco rigido significa che tutti i dati su quell'unità potrebbero diventare irrecuperabili.
3 diversi tipi o implementazioni RAID
Prima di entrare nei diversi livelli RAID, è importante affermare che ci sono diversi modi in cui una configurazione RAID può essere implementata nel tuo sistema informatico.Queste implementazioni possono essere suddivise inhardware, software o basato su firmwaree utilizzare il controller RAID corrispondente.
In un altro articolo, trattiamo le principali differenze tra i controller RAID hardware e RAID software e ne descriviamo in dettaglio vantaggi, svantaggi e casi d'uso tipici.
Che cos'è un controller RAID?
Controller RAIDresponsabile della gestione eDirige il flusso di informazioni da e verso l'array del disco rigido.Senza un controller RAID, l'array RAID è solo una raccolta di dischi rigidi.È possibile implementare un controller RAID in tre modi.
1. Controller RAID hardware
Un controller RAID hardware è solitamente un chip o una scheda fisica dedicata che influisce direttamente sul flusso di informazioni da e verso l'array RAID.È più comunemente utilizzato nelle banche dati dei centri dati o nei sistemi che utilizzano server remoti.
2. Controller RAID software
Un controller RAID software è un software che funziona direttamente con il sistema operativo di un computer.Dirige e gestisce il flusso di informazioni utilizzando le risorse hardware esistenti del computer, come l'unità di elaborazione centrale (CPU).Questo è comune nelle configurazioni dell'array RAID del computer di casa.
3. Controller RAID basato su firmware
I controller RAID basati su firmware sono chip preinstallati sulla scheda madre di un computer e richiedono driver per funzionare.Il chip si attiverà durante l'avvio, ma una volta caricato il sistema operativo, tutto il controllo viene passato al driver appropriato, trasferendo tutte le operazioni alla CPU.Questo tipo di controller RAID è anche noto come RAID software assistito dall'hardware e, sebbene sia meno costoso di un controller RAID hardware, sottopone il sistema a uno stress maggiore.
Livelli RAID standard da 0 a 6
Indipendentemente dal controller RAID utilizzato, il livello RAID si riferisce all'architettura specifica utilizzata per distribuire i dati tra le unità.Il livello RAID che utilizzi sarà determinato in base alle prestazioni che stai cercando e al tipo di tolleranza agli errori che desideri.
RAID 0
In genere, utilizzando coppie di dischi rigidi, RAID 0 funziona segmentando i dati sequenziali e archiviandoli su più unità.Con questo livello, si tratta di ottimizzare le prestazioni e la velocità del disco rigido senza preoccuparsi della perdita di dati perché RAID 0 non utilizza il mirroring.
Funziona prendendo i dati archiviati, suddividendoli in unità o segmenti stripe e quindi distribuendoli su dischi rigidi in un array.Ciò consente a una configurazione RAID 0 di scrivere e leggere i dati rapidamente poiché si dispone di più di 1 disco rigido che elabora i dati contemporaneamente.Tuttavia, se una delle unità si guasta in questa configurazione, tutti i dati andranno persi.
RAID 1
Il livello RAID 1 si concentra interamente sulla ridondanza dei dati, mantenendo le informazioni al sicuro anche in caso di guasto di un'unità.Per ottenere ciò, RAID 1 non rimuove i dati, ma copia le informazioni su una seconda unità (mirror).
In questo modo, le prestazioni di lettura aumentano, il che significa che il computer può accedere a entrambe le unità in qualsiasi momento perché entrambe hanno le stesse informazioni.Se un'unità è occupata, può accedere alla seconda unità.Con questo livello, puoi ottenere grandi prestazioni con una certa tolleranza agli errori.Tuttavia, la velocità delle operazioni di scrittura non è migliorata rispetto alla configurazione di una singola unità perché tutte le informazioni devono essere scritte su entrambi i dischi nell'array RAID 1.
RAID 2
Questo livello RAID utilizza lo striping, ma invece di suddividere i dati di un file in segmenti bloccati, li suddivide a livello di bit.Alcuni dischi rigidi in questa configurazione dell'array memorizzeranno le informazioni sul codice di errore e di correzione da sostituireCodice di Hammingdi qualsiasi parità.Questo livello RAID è usato raramente oggi in quanto è stato sostituito da impostazioni migliori.
RAID 3
RAID 3 è una versione aggiornata di RAID livello 2.L'array utilizza lo striping a livello di byte per migliorare le prestazioni, dedicando un'unità alla memorizzazione delle informazioni sulla parità e alla distribuzione dei dati sulle unità rimanenti.Tuttavia, qualsiasi comando I/O elaborerà ogni disco rigido contemporaneamente, il che significa che le prestazioni saranno limitate da un singolo disco di parità, poiché non può gestire più richieste contemporaneamente.
RAID 4
Simile al livello RAID 3, questo livello è dedicato a una singola unità di parità, ma crea segmenti più grandi quando viene eseguito lo striping, consentendo al computer di accedere e leggere rapidamente i dati da qualsiasi unità in qualsiasi momento.Inoltre, il livello RAID 4 consente l'attivazione simultanea di più funzioni di lettura I/O.Tuttavia, il sistema sarà ancora limitato alla capacità di I/O write-once poiché qualsiasi comando di scrittura richiederà l'aggiornamento dell'unità di parità.Per questo motivo, il livello 4 è solo un leggero aggiornamento dal livello 3.
I livelli RAID 3 e 4 sono sostituiti da RAID 5 per la maggior parte dei casi d'uso.
RAID 5
Questo è il livello di incursione più comunemente usato in quanto trova un buon equilibrio tra velocità e sicurezza dei dati.Per migliorare le prestazioni, i dati vengono sottoposti a striping su più dischi rigidi, in genere cinque, come con i livelli RAID precedenti.Tuttavia, le informazioni sulla parità sono anche sparse su ciascun disco, creando ciò che è noto come un array di parità rotante.Ciò consente al computer di eseguire più funzioni di lettura e scrittura di I/O contemporaneamente, lasciando quante più informazioni possibili per il computer in caso di guasto dell'unità.Il livello RAID 5 non offre le migliori prestazioni (RAID 0 è più veloce), ma è ottimo per i sistemi che necessitano di un equilibrio tra prestazioni e ridondanza.
RAID 6
RAID livello 6 utilizza tutti gli stessi sistemi del RAID livello 5, ma implementa anche un secondo array di parità rotante sullo stesso numero di unità.Ciò significa che un sistema RAID di livello 6 può gestire fino a due guasti simultanei dell'unità, mentre un sistema di livello 5 può gestire solo un'unità mancante alla volta.
Raddoppiare la quantità di informazioni sulla parità significa che le prestazioni delle operazioni di scrittura diminuiranno rispetto a RAID 5.Le operazioni di lettura non sono interessate e le operazioni di lettura sono veloci quanto RAID 5.
Cos'è il RAID nidificato?
Nella sezione dei livelli RAID sopra, abbiamo menzionato tre termini chiave che spiegano la funzionalità RAID:Striping, mirroring e parità.當Quando due di essi vengono utilizzati in un singolo array, questo viene chiamato RAID nidificato.Prima di entrare in questo esempio, spieghiamo brevemente cosa significano questi tre termini chiave.
Striping RAID
Lo striping RAID si verifica quando alcuni dati vengono archiviati su un'unità e altri segmenti di tali dati vengono archiviati su un'altra unità.
Mirroring RAID
Il mirroring RAID è la replica dei dati da un'unità all'altra per la ridondanza.Protegge i tuoi dati dalla perdita.
Parità RAID
La parità RAID utilizza complessi calcoli matematici per ricostruire i dati persi durante i guasti del disco rigido.
RAID 10 o RAID 1+0
Un ottimo esempio di RAID annidato èRAID livello 10 o RAID 1+0.Combina i livelli RAID 0 e RAID 1 e funziona solo in array con almeno quattro dischi rigidi.A differenza di altri livelli RAID che si basano esclusivamente su striping o mirroring, RAID 10 combina entrambe le funzionalità per prestazioni migliori, ma a un costo maggiore.Con questo livello RAID, ottieni la velocità dello striping del disco, ma ottieni anche la ridondanza dei dati del mirroring del disco.
Può essere impostato come RAID 1+0, in cui i dati vengono sottoposti a mirroring e quindi a striping di tali mirror, oppure può essere impostato come RAID 0+1, in cui i dati vengono sottoposti a striping sui dischi rigidi, quindi i dischi sono speculari.RAID 10 è ciò che desideri se stai cercando di evitare che una singola unità in entrambi i set di unità si guasti o un'unità in entrambi i set di unità si guasti contemporaneamente.
Questo livello RAID viene in genere utilizzato per server o applicazioni che devono essere eseguite 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX.Lo svantaggio di RAID 10 è che se perdi più del 50% delle unità nell'array, perderai tutti i tuoi dati.
Domande frequenti su RAID
Quale livello RAID è il migliore?
Ogni livello RAID ha la propria serie di vantaggi e svantaggi, tuttavia i livelli 0, 1, 5 e 10 sono i più comuni.I livelli 0 e 5 offrono una maggiore velocità e più spazio di archiviazione, ma con una sicurezza inferiore e un costo maggiore, rispettivamente.Il livello 1 offre una protezione migliore ma manca di velocità e sacrifica lo spazio di archiviazione.Il livello 10 è probabilmente il più equilibrato, poiché offre il meglio di entrambi i livelli 0 e 1, ma costa molto di più perché richiede più dischi rigidi.
Puoi RAID dischi rigidi di diverse dimensioni?
Sì, ma puoi sacrificare lo spazio di archiviazione.Ad esempio, l'utilizzo di RAID livello 256 con un'unità primaria da 512 GB e un'unità secondaria da 1 GB significa che l'unità secondaria utilizzerà solo metà della sua memoria.Il cambio di unità significa che solo la metà dei dati verrà rispecchiata, rendendo l'intero processo irrilevante.
Puoi RAID unità a stato solido?
Sì, qualsiasi disco rigido può essere utilizzato in un array RAID, ma sono consigliati dischi rigidi simili poiché la velocità e lo spazio di archiviazione sono generalmente limitati alle unità più lente e più piccole disponibili.L'utilizzo di unità simili o identiche rimuove questa limitazione.
Puoi RAID NVMe unità?
Sì, come altri dischi rigidi, anche le unità NVMe possono essere utilizzate negli array RAID e miglioreranno notevolmente le prestazioni.Tuttavia, questo tipo di configurazione non è pratico per i consumatori, poiché le unità stesse sono già molto potenti, con velocità medie di trasferimento dei dati più di sei volte superiori rispetto ai tipici SSD.
Confronto del livello RAID
Se stai cercando di decidere tra due livelli RAID specifici per il tuo ambiente, abbiamo creato diversi confronti approfonditi per semplificare la decisione:
- RAID 0 e RAID 1
- RAID 1 e RAID 5
- RAID 5 e RAID 6
- RAID 5 e RAID 10
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