RAID-niveaus uitgelegd: een beginnershandleiding voor alles over RAID

Naarmate mensen dieper in het digitale tijdperk duiken, blijft de vraag naar snellere en betrouwbaardere servers en opslagsystemen groeien.Als voorbeeld van de behoeften aan gegevensopslag en -verwerking, Googledagelijks via hun serversVerwerk 20 petabytes aan gegevensinformatie.

Om catastrofale storingen te voorkomen, bouwen bedrijven serverarrays, dit zijn enorme netwerken van opslagschijven die worden gebruikt om digitale informatie te verwerken.Als een schijf uitvalt, compenseert de andere dit wanneer de beschadigde schijf wordt vervangen.

Dus hoe wordt dit precies gedaan zonder gegevens te verliezen of downtime te veroorzaken?RAID-technologie en RAID-niveaus.

Wat is RAID precies en hoe werkt het?

Redundante array van onafhankelijke schijvenOR RAID is een methode voor gegevensopslag waarbij u gegevensverlies kunt verminderen en de lees-/schrijfprestaties kunt verbeteren door informatie op te slaan op meerdere harde schijven, een array genaamd.Dit is mogelijk omdat de meeste RAID-technologieën gebruikmaken vangegevens stripingSplits of splits opeenvolgende gegevens (zoals bestanden, video's of documenten) in aaneengesloten segmenten.De segmenten worden vervolgens achtereenvolgens in uw schijf opgeslagen.

3 Voorbeeld van striping van videobestanden in een RAID-array op de harde schijf

Als een videobestand bijvoorbeeld in 4 opeenvolgende segmenten is verdeeld;A1-A4 en u hebt 3 harde schijven in uw RAID-array, A1 wordt opgeslagen op harde schijf #1, A2 wordt opgeslagen op harde schijf #2, A3 wordt opgeslagen op harde schijf #3 en A4 wordt opgeslagen op harde schijf #1 superieur.

Wanneer u het bestand gaat ophalen, vraagt ​​de computer de eerste harde schijf om A1 te laden, en gaat dan onmiddellijk naar de volgende harde schijf voor segment A2, omdat harde schijf #1 bezet is.Hierdoor kan de computer tegelijkertijd A1-A3 en vervolgens A4 laden.Wanneer u een video van 40 minuten probeert te laden, laadt de computer vier clips van 4 minuten en geeft deze vervolgens als één bestand weer, waardoor het ophaalproces sneller gaat.

Sommige RAID-niveaus gebruiken spiegeltechnieken.Wat is het?

Om gegevensverlies te voorkomen,Sommige RAID-arrays gebruiken spiegeling, die de informatie kopieert zoals deze is gemaakt en opgeslagen.Striping richt zich op snelheid, terwijl mirroring erop gericht is ervoor te zorgen dat er in het geval van een harde schijf storing een kopie van de gegevens is.Mirroring doet dit door ervoor te zorgen dat alle secundaire schijven exacte kopieën zijn van de primaire schijf.

Als uw computer bijvoorbeeld twee harde schijven heeft en de primaire harde schijf stopt met werken, schakelt het systeem automatisch over naar de secundaire harde schijf zonder dat u het merkt.Het besturingssysteem, eventuele persoonlijke instellingen en elk bestand dat u aanmaakt en opslaat, verschijnen waar u ze hebt achtergelaten.In een niet-RAID-configuratie betekent het falen van een harde schijf dat alle gegevens op die schijf onherstelbaar kunnen worden.

3 verschillende RAID-types of implementaties

Voordat we ingaan op de verschillende RAID-niveaus, is het belangrijk om te vermelden dat er verschillende manieren zijn waarop een RAID-opstelling in uw computersysteem kan worden geïmplementeerd.Deze implementaties kunnen worden onderverdeeld in:op hardware, software of firmware gebaseerden gebruik de bijbehorende RAID-controller.

In een ander artikel bespreken we de belangrijkste verschillen tussen hardware-RAID- en software-RAID-controllers, en beschrijven we hun specifieke voor-, nadelen en typische gebruikssituaties.

Wat is een RAID-controller?

RAID-controllerverantwoordelijk voor het beheer enLeidt de informatiestroom van en naar de harde-schijfarray.Zonder RAID-controller is uw RAID-array slechts een verzameling harde schijven.U kunt een RAID-controller op drie manieren implementeren.

1. Hardware RAID-controller

Een hardware RAID-controller is meestal een speciale fysieke chip of kaart die rechtstreeks van invloed is op de informatiestroom van en naar de RAID-array.Het wordt het meest gebruikt in datacenterbankieren of systemen die externe servers gebruiken.

2. Software RAID-controller

Een software RAID-controller is software die rechtstreeks samenwerkt met het besturingssysteem van een computer.Het stuurt en beheert de informatiestroom door gebruik te maken van de bestaande hardwarebronnen van de computer, zoals de centrale verwerkingseenheid (CPU).Dit is gebruikelijk in RAID-array-setups voor thuiscomputers.

3. Op firmware gebaseerde RAID-controller

Op firmware gebaseerde RAID-controllers zijn chips die vooraf op het moederbord van een computer zijn geïnstalleerd en waarvoor stuurprogramma's nodig zijn om te kunnen functioneren.De chip wordt geactiveerd tijdens het opstarten, maar zodra het besturingssysteem is geladen, wordt alle controle doorgegeven aan de juiste driver, waardoor alle bewerkingen naar de CPU worden overgedragen.Dit type RAID-controller staat ook bekend als hardware-ondersteunde software-RAID, en hoewel het minder duur is dan een hardware-RAID-controller, legt het meer druk op uw systeem.

Standaard RAID-niveaus van 0 tot 6

Ongeacht welke RAID-controller wordt gebruikt, het RAID-niveau verwijst naar de specifieke architectuur die wordt gebruikt om gegevens over de schijven te verdelen.Het RAID-niveau dat u gebruikt, wordt bepaald op basis van de prestaties die u zoekt en het type fouttolerantie dat u wilt.

RAID 0

RAID 0 gebruikt meestal paren harde schijven en werkt door sequentiële gegevens te segmenteren en op te slaan op meerdere schijven.Op dit niveau draait het allemaal om het optimaliseren van de prestaties en snelheid van de harde schijf zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over gegevensverlies, omdat RAID 0 geen spiegeling gebruikt.

Het werkt door uw opgeslagen gegevens op te splitsen in stripe-eenheden of segmenten en deze vervolgens in een array over harde schijven te verdelen.Hierdoor kan een RAID 0-configuratie snel gegevens schrijven en lezen, aangezien u meer dan 1 harde schijf tegelijkertijd gegevens verwerkt.Als een van de schijven echter uitvalt in deze opstelling, gaan alle gegevens verloren.

RAID 1

RAID-niveau 1 richt zich volledig op gegevensredundantie, waardoor informatie veilig blijft, zelfs als een schijf uitvalt.Om dit te bereiken, stript RAID 1 geen gegevens, maar kopieert de informatie naar een tweede schijf (mirr).

Op deze manier neemt uw leesprestatie toe, wat betekent dat de computer op elk moment toegang heeft tot beide stations omdat beide dezelfde informatie hebben.Als een schijf bezet is, heeft deze toegang tot de tweede schijf.Met dit niveau kunt u geweldige prestaties behalen met enige fouttolerantie.De schrijfsnelheid is echter niet verbeterd in vergelijking met een enkele schijfconfiguratie, omdat alle informatie naar beide schijven in de RAID 1-array moet worden geschreven.

RAID 2

Dit RAID-niveau maakt gebruik van striping, maar in plaats van de gegevens van een bestand op te splitsen in geblokkeerde segmenten, splitst het deze op op bitniveau.Sommige harde schijven in deze array-configuratie slaan fout- en correctiecode-informatie op om te vervangenHamming-code:van enige pariteit.Dit RAID-niveau wordt tegenwoordig zelden gebruikt omdat het is vervangen door betere instellingen.

RAID 3

RAID 3 is een verbeterde versie van RAID-niveau 2.De array maakt gebruik van striping op byteniveau om de prestaties te verbeteren, terwijl één schijf wordt toegewezen voor het opslaan van pariteitsinformatie en het distribueren van gegevens over de overige schijven.Elke I/O-opdracht zal echter elke harde schijf tegelijkertijd verwerken, wat betekent dat de prestaties worden beperkt door een enkele pariteitsschijf, omdat deze niet meerdere verzoeken tegelijkertijd kan verwerken.

RAID 4

Net als bij RAID-niveau 3, is dit niveau bestemd voor een enkele pariteitsschijf, maar creëert het grotere segmenten wanneer gestreept, waardoor de computer snel toegang heeft tot en gegevens kan lezen vanaf elke schijf op elk moment.Bovendien kunnen met RAID-niveau 4 meerdere lees-I/O-functies tegelijkertijd actief zijn.Het systeem is echter nog steeds beperkt tot I/O-capaciteit die eenmaal kan worden geschreven, aangezien voor elk schrijfcommando de pariteitsschijf moet worden bijgewerkt.Hierdoor is niveau 4 slechts een kleine upgrade van niveau 3.

RAID-niveaus 3 en 4 worden voor de meeste gevallen vervangen door RAID 5.

RAID 5

Dit is het meest gebruikte raid-niveau omdat het een goede balans biedt tussen snelheid en gegevensbeveiliging.Om de prestaties te verbeteren, worden gegevens gestript over meerdere harde schijven, meestal vijf, zoals bij eerdere RAID-niveaus.De pariteitsinformatie is echter ook verspreid over elke schijf, waardoor een zogenaamde roterende pariteitsarray ontstaat.Hierdoor kan de computer meerdere lees- en schrijf-I/O-functies tegelijk uitvoeren, terwijl er zoveel mogelijk informatie voor de computer achterblijft in het geval van een schijfstoring.RAID-niveau 5 is niet de beste prestatie (RAID 0 is sneller), maar het is geweldig voor systemen die een balans tussen prestaties en redundantie nodig hebben.

RAID 6

RAID-niveau 6 gebruikt dezelfde systemen als RAID-niveau 5, maar implementeert ook een tweede roterende pariteitsarray op hetzelfde aantal schijven.Dit betekent dat een RAID-niveau 6-systeem tot twee gelijktijdige schijfstoringen kan verwerken, terwijl een niveau 5-systeem slechts één ontbrekende schijf tegelijk kan verwerken.

Door de hoeveelheid pariteitsinformatie te verdubbelen, zijn de prestaties van schrijfbewerkingen lager in vergelijking met RAID 5.Leesbewerkingen worden niet beïnvloed en leesbewerkingen zijn net zo snel als RAID 5.

Wat is geneste RAID?

In de sectie RAID-niveaus hierboven noemden we drie belangrijke termen die de RAID-functionaliteit verklaren:Striping, mirroring en pariteit.當Als er twee in een enkele array worden gebruikt, wordt dit geneste RAID genoemd.Laten we, voordat we ingaan op dit voorbeeld, kort uitleggen wat deze drie sleuteltermen betekenen.

RAID-striping

RAID-striping is wanneer sommige gegevens op één schijf worden opgeslagen en andere segmenten van die gegevens op een andere schijf.

RAID-mirroring

RAID-mirroring is de replicatie van gegevens van de ene schijf naar de andere voor redundantie.Het beschermt uw gegevens tegen verlies.

RAID-pariteit

RAID-pariteit maakt gebruik van complexe wiskundige berekeningen om gegevens te reconstrueren die verloren zijn gegaan tijdens het uitvallen van de harde schijf.

RAID 10 of RAID 1+0

Een goed voorbeeld van geneste RAID isRAID-niveau 10 of RAID 1+0.Het combineert RAID 0- en RAID 1-niveaus en werkt alleen in arrays met minimaal vier harde schijven.In tegenstelling tot andere RAID-niveaus die uitsluitend afhankelijk zijn van striping of mirroring, combineert RAID 10 beide functies voor betere prestaties, maar tegen hogere kosten.Met dit RAID-niveau krijgt u de snelheid van schijfstriping, maar krijgt u ook de gegevensredundantie van schijfspiegeling.

Het kan worden ingesteld als een RAID 1+0, waarbij de gegevens worden gespiegeld, en dan worden die spiegels gestreept, of het kan worden ingesteld als een RAID 0+1, waarbij de gegevens worden gestript over de harde schijven, en dan de schijven zijn gespiegeld.RAID 10 is wat u zoekt als u probeert te voorkomen dat een enkele schijf in een van beide sets schijven uitvalt of dat één schijf in beide sets schijven tegelijkertijd uitvalt.

Dit RAID-niveau wordt meestal gebruikt voor servers of applicaties die 24/7 moeten draaien.Het nadeel van RAID 10 is dat als u meer dan 50% van de schijven in de array verliest, u al uw gegevens verliest.

Veelgestelde vragen over RAID

RAID-niveau vergelijking

Als u probeert te kiezen tussen twee specifieke RAID-niveaus voor uw omgeving, hebben we verschillende diepgaande vergelijkingen gemaakt om de beslissing gemakkelijker te maken:

• RAID 0 en RAID 1
• RAID 1 en RAID 5
• RAID 5 en RAID 6
• RAID 5 en RAID 10