W miarę jak ludzie zagłębiają się w erę cyfrową, rośnie zapotrzebowanie na szybsze i bardziej niezawodne serwery oraz systemy pamięci masowej.Jako przykład potrzeb w zakresie przechowywania i przetwarzania danych Googleprzez ich serwery codzienniePrzetwórz 20 petabajtów informacji o danych.
Aby uniknąć katastrofalnych awarii, firmy budują macierze serwerowe, które są rozległymi sieciami dysków pamięci masowej używanych do przetwarzania informacji cyfrowych.Jeśli jeden dysk ulegnie awarii, drugi nadrabia to, gdy uszkodzony dysk zostanie wymieniony.
Jak dokładnie to się robi, nie tracąc żadnych danych i nie powodując przestojów?Technologia RAID i poziomy RAID.
Czym dokładnie jest RAID i jak działa?
Nadmiarowa Macierz Niezależnych DyskówLUB RAID to metoda przechowywania danych, w której można zmniejszyć utratę danych i poprawić wydajność odczytu/zapisu, przechowując informacje na wielu dyskach twardych, zwanych macierzą.Jest to możliwe, ponieważ większość technologii RAID korzystapaski danychPodziel lub podziel sekwencyjne dane (takie jak pliki, filmy lub dokumenty) na ciągłe segmenty.Segmenty są następnie kolejno zapisywane na dysku.
3 Przykład stripingu plików wideo w macierzy RAID na dysku twardym
Na przykład, jeśli plik wideo jest podzielony na 4 kolejne segmenty;A1-A4 i masz 3 dyski twarde w swojej macierzy RAID, A1 będzie przechowywane na dysku twardym nr 1, A2 będzie przechowywane na dysku twardym nr 2, A3 będzie przechowywane na dysku twardym nr 3, a A4 będzie przechowywane na dysk twardy nr 1 lepszy.
Kiedy idziesz do pobierania pliku, komputer prosi pierwszy dysk twardy o załadowanie A1, a następnie natychmiast przechodzi do następnego dysku twardego dla segmentu A2, ponieważ dysk twardy nr 1 jest zajęty.Dzięki temu komputer może jednocześnie załadować A1-A3, a następnie A4.Podczas próby załadowania 40-minutowego wideo komputer ładuje cztery 4-minutowe klipy, a następnie wyświetla je jako jeden plik, co przyspiesza pobieranie.
Niektóre poziomy RAID wykorzystują techniki dublowania.co to jest?
Aby zapobiec utracie danych,Niektóre macierze RAID wykorzystują dublowanie, który kopiuje informacje podczas ich tworzenia i przechowywania.Striping skupia się na szybkości, podczas gdy tworzenie kopii lustrzanych skupia się na zapewnieniu kopii danych w przypadku awarii dysku twardego.Dublowanie robi to, zapewniając, że wszystkie dyski dodatkowe są dokładnymi kopiami dysku podstawowego.
Na przykład, jeśli Twój komputer ma dwa dyski twarde, a podstawowy dysk twardy przestanie działać, system automatycznie przełączy się na dodatkowy dysk twardy, nawet nie zauważysz.System operacyjny, wszelkie ustawienia osobiste i każdy plik, który utworzysz i zapiszesz, pojawią się tam, gdzie je zostawiłeś.W konfiguracji innej niż RAID awaria dysku twardego oznacza, że wszystkie dane na tym dysku mogą stać się nie do odzyskania.
3 różne typy lub implementacje RAID
Zanim przejdziemy do różnych poziomów RAID, ważne jest, aby stwierdzić, że istnieje kilka różnych sposobów na zaimplementowanie konfiguracji RAID w systemie komputerowym.Realizacje te można podzielić na:oparte na sprzęcie, oprogramowaniu lub oprogramowaniu sprzętowymi użyj odpowiedniego kontrolera RAID.
W innym artykule omawiamy kluczowe różnice między sprzętowymi kontrolerami RAID i programowymi kontrolerami RAID, szczegółowo opisując ich konkretne zalety, wady i typowe przypadki użycia.
Co to jest kontroler RAID?
Kontroler RAIDodpowiedzialny za zarządzanie iKieruje przepływem informacji do iz macierzy dyskowej.Bez kontrolera RAID macierz RAID jest tylko zbiorem dysków twardych.Kontroler RAID można zaimplementować na jeden z trzech sposobów.
1. Sprzętowy kontroler RAID
Sprzętowy kontroler RAID to zazwyczaj dedykowany fizyczny układ scalony lub karta, która bezpośrednio wpływa na przepływ informacji do iz macierzy RAID.Jest najczęściej używany w bankowości centrów danych lub systemach wykorzystujących zdalne serwery.
2. Oprogramowanie kontrolera RAID
Programowy kontroler RAID to oprogramowanie, które działa bezpośrednio z systemem operacyjnym komputera.Kieruje i zarządza przepływem informacji, wykorzystując istniejące zasoby sprzętowe komputera, takie jak jednostka centralna (CPU).Jest to powszechne w konfiguracjach macierzy RAID w komputerach domowych.
3. Kontroler RAID oparty na oprogramowaniu sprzętowym
Kontrolery RAID oparte na oprogramowaniu sprzętowym to układy, które są preinstalowane na płycie głównej komputera i wymagają do działania sterowników.Układ zostanie aktywowany podczas rozruchu, ale po załadowaniu systemu operacyjnego cała kontrola jest przekazywana do odpowiedniego sterownika, przenoszącego wszystkie operacje do procesora.Ten typ kontrolera RAID jest również znany jako programowa macierz RAID ze wspomaganiem sprzętowym i chociaż jest tańszy niż sprzętowy kontroler RAID, obciąża system.
Standardowe poziomy RAID od 0 do 6
Niezależnie od używanego kontrolera RAID poziom RAID odnosi się do określonej architektury używanej do dystrybucji danych między dyskami.Używany poziom RAID zostanie określony na podstawie żądanej wydajności i rodzaju wymaganej odporności na awarie.
RAID 0
Zwykle przy użyciu par dysków twardych, RAID 0 działa poprzez segmentację danych sekwencyjnych i przechowywanie ich na wielu dyskach.Na tym poziomie chodzi o optymalizację wydajności i szybkości dysku twardego bez martwienia się o utratę danych, ponieważ RAID 0 nie korzysta z dublowania.
Działa poprzez pobranie przechowywanych danych, rozbicie ich na jednostki lub segmenty, a następnie rozprowadzenie ich na dyskach twardych w macierzy.Pozwala to konfiguracji RAID 0 na szybkie zapisywanie i odczytywanie danych, ponieważ masz więcej niż 1 dysk twardy przetwarzający dane w tym samym czasie.Jeśli jednak jeden z dysków ulegnie awarii w tej konfiguracji, wszystkie dane zostaną utracone.
RAID 1
Poziom RAID 1 koncentruje się całkowicie na nadmiarowości danych, zapewniając bezpieczeństwo informacji nawet w przypadku awarii dysku.Aby to osiągnąć, RAID 1 nie usuwa żadnych danych, ale kopiuje informacje na drugi dysk (lustro).
W ten sposób zwiększa się wydajność odczytu, co oznacza, że komputer może uzyskać dostęp do dowolnego dysku w dowolnym momencie, ponieważ oba mają te same informacje.Jeśli jeden dysk jest zajęty, może uzyskać dostęp do drugiego dysku.Na tym poziomie możesz uzyskać doskonałą wydajność z pewną odpornością na awarie.Jednak szybkość operacji zapisu nie ulega poprawie w porównaniu z konfiguracją z jednym dyskiem, ponieważ wszystkie informacje muszą być zapisywane na obu dyskach w macierzy RAID 1.
RAID 2
Ten poziom RAID wykorzystuje striping, ale zamiast dzielić dane pliku na zablokowane segmenty, rozkłada je na poziomie bitowym.Niektóre dyski twarde w tej konfiguracji macierzy będą przechowywać informacje o błędach i kodach korekcji do wymianyKod Hammingadowolnej parytetu.Ten poziom RAID jest obecnie rzadko używany, ponieważ został zastąpiony lepszymi ustawieniami.
RAID 3
RAID 3 to ulepszona wersja RAID poziomu 2.Macierz wykorzystuje paski na poziomie bajtów w celu poprawy wydajności, jednocześnie dedykując jeden dysk do przechowywania informacji o parzystości i dystrybucji danych na pozostałych dyskach.Jednak każde polecenie we/wy będzie przetwarzać każdy dysk twardy w tym samym czasie, co oznacza, że wydajność będzie ograniczona przez pojedynczy dysk z parzystością, ponieważ nie może on obsłużyć wielu żądań jednocześnie.
RAID 4
Podobnie jak w przypadku poziomu RAID 3, ten poziom jest przeznaczony dla pojedynczego dysku z parzystością, ale po rozłożeniu tworzy większe segmenty, umożliwiając komputerowi szybki dostęp i odczyt danych z dowolnego dysku w dowolnym momencie.Ponadto poziom 4 RAID umożliwia jednoczesne działanie wielu funkcji odczytu we/wy.Jednak system nadal będzie ograniczony do funkcji we/wy jednokrotnego zapisu, ponieważ każde polecenie zapisu będzie wymagało aktualizacji dysku z kontrolą parzystości.Z tego powodu poziom 4 to tylko niewielkie ulepszenie z poziomu 3.
Poziomy RAID 3 i 4 są zastępowane przez RAID 5 w większości przypadków użycia.
RAID 5
Jest to najczęściej używany poziom RAID, ponieważ zapewnia dobrą równowagę między szybkością a bezpieczeństwem danych.Aby poprawić wydajność, dane są rozłożone na wielu dyskach twardych, zwykle na pięciu, tak jak w przypadku poprzednich poziomów RAID.Jednak informacje o parzystości są również rozproszone na każdym dysku, tworząc tak zwaną rotacyjną macierz parzystości.Dzięki temu komputer może wykonywać jednocześnie wiele funkcji odczytu i zapisu we/wy, jednocześnie pozostawiając komputerowi jak najwięcej informacji w przypadku awarii dysku.Poziom RAID 5 nie jest najlepszą wydajnością (RAID 0 jest szybszy), ale doskonale nadaje się do systemów, które potrzebują równowagi między wydajnością a nadmiarowością.
RAID 6
Poziom RAID 6 wykorzystuje te same systemy, co poziom RAID 5, ale implementuje również drugą macierz z rotacją parzystości na tej samej liczbie dysków.Oznacza to, że system RAID poziomu 6 może obsłużyć do dwóch jednoczesnych awarii dysków, podczas gdy system poziomu 5 może obsłużyć jednocześnie tylko jeden brakujący dysk.
Podwojenie ilości informacji o parzystości oznacza, że wydajność operacji zapisu jest zmniejszona w porównaniu z RAID 5.Operacje odczytu nie ulegają zmianie, a operacje odczytu są tak szybkie, jak RAID 5.
Co to jest zagnieżdżony RAID?
W powyższej sekcji poziomów RAID wspomnieliśmy o trzech kluczowych terminach wyjaśniających funkcjonalność RAID:Striping, dublowanie i parzystość.當Gdy dwa z nich są używane w jednej tablicy, nazywa się to zagnieżdżoną macierzą RAID.Zanim przejdziemy do tego przykładu, wyjaśnijmy pokrótce, co oznaczają te trzy kluczowe terminy.
Stripowanie RAID
Striping RAID ma miejsce, gdy niektóre dane są przechowywane na jednym dysku, a inne segmenty tych danych są przechowywane na innym dysku.
Dublowanie RAID
Dublowanie RAID to replikacja danych z jednego dysku na drugi w celu zapewnienia nadmiarowości.Chroni Twoje dane przed utratą.
Parzystość RAID
Parzystość RAID wykorzystuje złożone obliczenia matematyczne do rekonstrukcji danych utraconych podczas awarii dysku twardego.
RAID 10 lub RAID 1+0
Świetnym przykładem zagnieżdżonego RAID jestPoziom RAID 10 lub RAID 1+0.Łączy poziomy RAID 0 i RAID 1 i działa tylko w macierzach z co najmniej czterema dyskami twardymi.W przeciwieństwie do innych poziomów RAID, które opierają się wyłącznie na stripingu lub dublowaniu, RAID 10 łączy obie funkcje w celu uzyskania lepszej wydajności, ale przy wyższych kosztach.Dzięki temu poziomowi RAID uzyskujesz szybkość stripingu dysku, ale otrzymujesz również nadmiarowość danych dublowania dysku.
Może być skonfigurowany jako RAID 1+0, gdzie dane są dublowane, a następnie te dublowane są rozłożone, lub może być ustawiony jako RAID 0+1, gdzie dane są rozłożone na dyskach twardych, a następnie te dyski są dublowane.RAID 10 jest tym, czego potrzebujesz, jeśli próbujesz zapobiec awarii jednego dysku w jednym z zestawów dysków lub awarii jednego dysku w obu zestawach dysków w tym samym czasie.
Ten poziom RAID jest zwykle używany w przypadku serwerów lub aplikacji, które muszą działać 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.Wadą RAID 10 jest to, że jeśli stracisz więcej niż 50% dysków w macierzy, stracisz wszystkie dane.
Często zadawane pytania dotyczące macierzy RAID
Który poziom RAID jest najlepszy?
Każdy poziom RAID ma swój własny zestaw zalet i wad, jednak poziomy 0, 1, 5 i 10 są najbardziej powszechne.Poziomy 0 i 5 oferują wyższą prędkość i więcej pamięci, ale odpowiednio z niższym bezpieczeństwem i wyższym kosztem.Poziom 1 zapewnia lepszą ochronę, ale brakuje mu szybkości i poświęca miejsce do przechowywania.Poziom 10 jest prawdopodobnie najbardziej zrównoważony, ponieważ oferuje to, co najlepsze z poziomów 0 i 1, ale kosztuje znacznie więcej, ponieważ wymaga więcej dysków twardych.
Czy można RAID dyski twarde o różnych rozmiarach?
Tak, ale możesz poświęcić miejsce do przechowywania.Na przykład użycie RAID poziomu 256 z dyskiem podstawowym o pojemności 512 GB i dyskiem dodatkowym o pojemności 1 GB oznacza, że dysk dodatkowy będzie wykorzystywać tylko połowę swojej pamięci.Przełączanie dysków oznacza, że tylko połowa danych będzie dublowana, przez co cały proces będzie nieistotny.
Czy można korzystać z dysków SSD w technologii RAID?
Tak, w macierzy RAID można używać dowolnego dysku twardego, ale zalecane są podobne dyski twarde, ponieważ szybkość i pamięć masowa są zazwyczaj ograniczone do najwolniejszych i najmniejszych dostępnych dysków.Korzystanie z podobnych lub identycznych dysków usuwa to ograniczenie.
Czy można używać dysków RAID NVMe?
Tak, podobnie jak inne dyski twarde, dyski NVMe mogą być również używane w macierzach RAID i znacznie poprawią wydajność.Jednak tego typu konfiguracja nie jest praktyczna dla konsumentów, ponieważ same dyski są już bardzo wydajne, a średnie prędkości przesyłania danych są ponad sześciokrotnie szybsze niż typowe dyski SSD.
Porównanie poziomów RAID
Jeśli próbujesz wybrać między dwoma konkretnymi poziomami RAID dla swojego środowiska, stworzyliśmy kilka dogłębnych porównań, aby ułatwić podjęcie decyzji:
- RAID 0 i RAID 1
- RAID 1 i RAID 5
- RAID 5 i RAID 6
- RAID 5 i RAID 10
![Jak zobaczyć wersję systemu Windows [bardzo proste]](https://infoacetech.net/wp-content/uploads/2023/06/Windows%E7%89%88%E6%9C%AC%E6%80%8E%E9%BA%BC%E7%9C%8B-180x100.jpg)
