Nivelurile RAID explicate: un ghid pentru începători pentru tot ce este despre RAID

Pe măsură ce oamenii se adâncesc în era digitală, cererea de servere și sisteme de stocare mai rapide și mai fiabile continuă să crească.Ca exemplu de nevoi de stocare și procesare a datelor, Googleprin serverele lor zilnicProcesați 20 de petabytes de informații de date.

Ca o modalitate de a evita eșecurile catastrofale, companiile construiesc matrice de servere, care sunt rețele vaste de unități de stocare utilizate pentru procesarea informațiilor digitale.Dacă o unitate se defectează, cealaltă compensează atunci când unitatea deteriorată este înlocuită.

Deci, cum se face acest lucru exact fără a pierde date sau a cauza timpi de nefuncționare?Tehnologia RAID și nivelurile RAID.

Ce este mai exact RAID și cum funcționează?

Matrice redundantă de discuri independenteSAU RAID este o metodă de stocare a datelor în care puteți reduce pierderea de date și puteți îmbunătăți performanța de citire/scriere prin stocarea informațiilor pe mai multe hard disk-uri numite matrice.Acest lucru este posibil deoarece majoritatea tehnologiilor RAID folosescstriping de dateSepară sau descompune datele secvențiale (cum ar fi fișiere, videoclipuri sau documente) în segmente adiacente.Segmentele sunt apoi stocate secvenţial în unitate.

3 Exemplu de grupare a fișierelor video într-o matrice RAID de hard disk

De exemplu, dacă un fișier video este împărțit în 4 segmente consecutive;A1-A4 și aveți 3 hard disk-uri în matricea RAID, A1 va fi stocat pe hard diskul #1, A2 va fi stocat pe hard diskul #2, A3 va fi stocat pe hard diskul #3 și A4 va fi stocat pe hard disk #1 superior.

Când mergeți să preluați fișierul, computerul cere primului hard disk să încarce A1, apoi trece imediat la următorul hard disk pentru segmentul A2, deoarece hard diskul #1 este ocupat.Acest lucru permite computerului să încarce simultan A1-A3 și apoi A4.Când încercați să încărcați un videoclip de 40 de minute, computerul încarcă patru clipuri de 4 minute și apoi le afișează ca un singur fișier, ceea ce face procesul de recuperare mai rapid.

Unele niveluri RAID folosesc tehnici de oglindire.ce este?

Pentru a preveni pierderea datelor,Unele matrice RAID folosesc oglindire, care copiază informațiile pe măsură ce sunt create și stocate.Striping se concentrează pe viteză, în timp ce oglindirea se concentrează pe asigurarea faptului că, în cazul unei defecțiuni a hard diskului, există o copie a datelor.Oglindirea face acest lucru asigurându-se că toate unitățile secundare sunt copii exacte ale unității primare.

De exemplu, dacă computerul are două hard disk-uri și hard disk-ul primar nu mai funcționează, sistemul va comuta automat pe hard disk-ul secundar fără ca tu să observi.Sistemul de operare, orice setări personale și fiecare fișier pe care îl creați și salvați vor apărea acolo unde le-ați lăsat.Într-o configurare non-RAID, defecțiunea unui hard disk înseamnă că toate datele de pe acea unitate pot deveni irecuperabile.

3 tipuri sau implementări RAID diferite

Înainte de a intra în diferitele niveluri RAID, este important să menționăm că există mai multe moduri diferite în care o configurare RAID poate fi implementată în sistemul computerului dumneavoastră.Aceste implementări pot fi împărțite înbazate pe hardware, software sau firmwareși utilizați controlerul RAID corespunzător.

Într-un alt articol, acoperim diferențele cheie dintre controlerele RAID hardware și RAID software, detaliând avantajele, dezavantajele și cazurile de utilizare tipice ale acestora.

Ce este un controler RAID?

Controler RAIDresponsabil cu gestionarea şiDirecționează fluxul de informații către și dinspre matricea de hard disk.Fără un controler RAID, matricea dumneavoastră RAID este doar o colecție de hard disk-uri.Puteți implementa un controler RAID într-unul din trei moduri.

1. Controler RAID hardware

Un controler RAID hardware este de obicei un cip fizic dedicat sau un card care afectează direct fluxul de informații către și dinspre matricea RAID.Este cel mai frecvent utilizat în centrele de date bancare sau în sistemele care utilizează servere la distanță.

2. Controller RAID software

Un controler RAID software este un software care funcționează direct cu sistemul de operare al unui computer.Acesta direcționează și gestionează fluxul de informații utilizând resursele hardware existente ale computerului, cum ar fi unitatea centrală de procesare (CPU).Acest lucru este obișnuit în setările de matrice RAID ale computerului de acasă.

3. Controler RAID bazat pe firmware

Controlerele RAID bazate pe firmware sunt cipuri care sunt preinstalate pe placa de bază a computerului și necesită drivere pentru a funcționa.Cipul se va activa în timpul pornirii, dar odată ce sistemul de operare se încarcă, tot controlul este transmis driverului corespunzător, transferând toate operațiunile către CPU.Acest tip de controler RAID este cunoscut și sub numele de RAID software asistat de hardware și, deși este mai puțin costisitor decât un controler RAID hardware, pune mai mult stres asupra sistemului dumneavoastră.

Niveluri RAID standard de la 0 la 6

Indiferent de controlerul RAID utilizat, nivelul RAID se referă la arhitectura specifică utilizată pentru a distribui datele între unități.Nivelul RAID pe care îl utilizați va fi determinat în funcție de performanța pe care o căutați și de tipul de toleranță la erori pe care doriți.

RAID 0

Utilizând de obicei perechi de hard disk, RAID 0 funcționează prin segmentarea datelor secvențiale și stocarea lor pe mai multe unități.Cu acest nivel, totul este despre optimizarea performanței și vitezei hard disk-ului fără a vă face griji cu privire la pierderea datelor, deoarece RAID 0 nu utilizează oglindire.

Funcționează prin preluarea datelor stocate, împărțirea lor în unități de bandă sau segmente și apoi distribuirea pe hard disk-uri într-o matrice.Acest lucru permite unei configurații RAID 0 să scrie și să citească date rapid, deoarece aveți mai mult de 1 hard disk care procesează date în același timp.Cu toate acestea, dacă una dintre unități eșuează în această configurare, toate datele se vor pierde.

RAID 1

Nivelul RAID 1 se concentrează în întregime pe redundanța datelor, păstrând informațiile în siguranță chiar dacă o unitate se defectează.Pentru a realiza acest lucru, RAID 1 nu elimină date, ci copiază informațiile pe o a doua unitate (oglindă).

În acest fel, performanța de citire crește, ceea ce înseamnă că computerul poate accesa orice unitate în orice moment, deoarece ambele au aceleași informații.Dacă o unitate este ocupată, poate accesa a doua unitate.Cu acest nivel, puteți obține performanțe grozave cu o anumită toleranță la erori.Cu toate acestea, viteza operațiunilor de scriere nu este îmbunătățită în comparație cu configurarea unei singure unități, deoarece toate informațiile trebuie scrise pe ambele discuri din matricea RAID 1.

RAID 2

Acest nivel RAID folosește striping, dar în loc să descompună datele unui fișier în segmente blocate, le descompune la nivel de biți.Unele hard disk-uri din această configurare a matricei vor stoca informații despre erori și coduri de corecție pentru a le înlocuiCod Hammingde orice paritate.Acest nivel RAID este rar folosit astăzi, deoarece a fost înlocuit cu setări mai bune.

RAID 3

RAID 3 este o versiune actualizată a RAID nivel 2.Matricea folosește striping la nivel de octeți pentru a îmbunătăți performanța, în timp ce dedică o unitate pentru stocarea informațiilor de paritate și distribuirea datelor pe unitățile rămase.Cu toate acestea, orice comandă I/O va procesa fiecare hard disk în același timp, ceea ce înseamnă că performanța va fi limitată de un singur disc de paritate, deoarece nu poate gestiona mai multe solicitări în același timp.

RAID 4

Similar cu nivelul RAID 3, acest nivel este dedicat unei singure unități de paritate, dar creează segmente mai mari atunci când este împărțit, permițând computerului să acceseze și să citească rapid datele de pe orice unitate în orice moment.În plus, nivelul RAID 4 permite ca funcțiile I/O de citire multiple să fie active simultan.Cu toate acestea, sistemul va fi limitat la capacitatea I/O de scriere o singură dată, deoarece orice comandă de scriere va necesita actualizarea unității de paritate.Din acest motiv, nivelul 4 este doar o ușoară îmbunătățire față de nivelul 3.

Nivelurile RAID 3 și 4 sunt înlocuite cu RAID 5 pentru majoritatea cazurilor de utilizare.

RAID 5

Acesta este cel mai des folosit nivel de raid, deoarece atinge un echilibru bun între viteza și securitatea datelor.Pentru a îmbunătăți performanța, datele sunt distribuite pe mai multe hard disk-uri, de obicei cinci, la fel ca în cazul nivelurilor RAID anterioare.Cu toate acestea, informațiile de paritate sunt, de asemenea, împrăștiate pe fiecare disc, creând ceea ce este cunoscut sub numele de matrice de paritate rotativă.Acest lucru permite computerului să efectueze simultan mai multe funcții I/O de citire și scriere, lăsând în același timp cât mai multe informații posibil pentru computer în cazul unei defecțiuni a unității.Nivelul RAID 5 nu este cea mai bună performanță (RAID 0 este mai rapid), dar este excelent pentru sistemele care au nevoie de un echilibru între performanță și redundanță.

RAID 6

Nivelul RAID 6 utilizează toate aceleași sisteme ca nivelul RAID 5, dar implementează și o a doua matrice de paritate rotativă pe același număr de unități.Aceasta înseamnă că un sistem RAID de nivel 6 poate gestiona până la două defecțiuni simultane de unitate, în timp ce un sistem de nivel 5 poate gestiona doar o unitate lipsă la un moment dat.

Dublarea cantității de informații de paritate înseamnă că performanța operațiunilor de scriere este redusă în comparație cu RAID 5.Operațiunile de citire nu sunt afectate, iar operațiunile de citire sunt la fel de rapide ca RAID 5.

Ce este nested RAID?

În secțiunea de niveluri RAID de mai sus, am menționat trei termeni cheie care explică funcționalitatea RAID:Striping, oglindire și paritate.當Când două dintre ele sunt utilizate într-o singură matrice, aceasta se numește RAID imbricat.Înainte de a intra în acest exemplu, să explicăm pe scurt ce înseamnă acești trei termeni cheie.

Striping RAID

Striping RAID este atunci când unele date sunt stocate pe o unitate, iar alte segmente din acele date sunt stocate pe o altă unitate.

Oglindire RAID

Oglindirea RAID este replicarea datelor de pe o unitate pe alta pentru redundanță.Vă protejează datele împotriva pierderii.

paritate RAID

Paritatea RAID utilizează calcule matematice complexe pentru a reconstrui datele pierdute în timpul defecțiunilor hard diskului.

RAID 10 sau RAID 1+0

Un exemplu grozav de RAID imbricat esteNivelul RAID 10 sau RAID 1+0.Combină nivelurile RAID 0 și RAID 1 și funcționează numai în matrice cu cel puțin patru hard disk.Spre deosebire de alte niveluri RAID care se bazează exclusiv pe striping sau mirroring, RAID 10 combină ambele caracteristici pentru o performanță mai bună, dar la un cost mai mare.Cu acest nivel RAID, obțineți viteza de striping pe disc, dar obțineți și redundanța datelor de oglindire disc.

Poate fi configurat ca RAID 1+0, unde datele sunt oglindite, iar apoi acele oglinzi sunt în dungi sau poate fi configurat ca RAID 0+1, unde datele sunt împărțite pe hard disk și apoi discurile sunt oglindite.RAID 10 este ceea ce doriți dacă încercați să preveniți defecțiunea unei singure unități în orice set de unități sau defecțiunea unei unități în ambele seturi de unități în același timp.

Acest nivel RAID este utilizat de obicei pentru servere sau aplicații care trebuie să ruleze 24/7.Dezavantajul RAID 10 este că, dacă pierdeți mai mult de 50% din unitățile din matrice, veți pierde toate datele.

Întrebări frecvente RAID

Comparație nivel RAID

Dacă încercați să decideți între două niveluri RAID specifice pentru mediul dvs., am creat câteva comparații aprofundate pentru a ușura decizia:

• RAID 0 și RAID 1
• RAID 1 și RAID 5
• RAID 5 și RAID 6
• RAID 5 și RAID 10