Klientská zóna

Zasílání novinek


Přihlásit Odhlásit

Reklamy

Typy diskových polí RAID

20.01.2013 12:01:26 | admin | 2290x
RAID 0
 
Pole RAID 0 není vlastně skutečný RAID, protože neobsahuje žádné redundantní informace a tedy neposkytuje uloženým datům žádnou ochranu (porucha členu znamená ztrátu dat). Jednotlivá zařízení jsou jen spojena do logického celku a vytváří tak kapacitu součtu všech členů. Označuje se také jako JBOD (anglicky Just a Bunch Of Disks). Spojení může být realizováno dvěma způsoby: jako zřetězení (tj. lineárně, anglicky linear) a prokládáním (anglicky striping):
Zřetězení
Ve zřetězení jsou data postupně ukládána na několik disků. Jakmile se zaplní první, ukládá se na druhý, poté na třetí atd. Výhodou je snadné zvětšení kapacity přidáním dalšího členu a skutečnost, že při výpadku členu mohou být některé soubory nedotčeny.
Prokládání
Při prokládání jsou data ukládána na disky cyklicky (střídavě, viz obrázek vpravo). Prostor je rozdělen na části pevné velikosti a zápis nebo čtení delšího úseku dat tak probíhá z více disků. Při poruše disku není pravděpodobné, že by nějaký soubor zůstal nepoškozen. Prokládání může zrychlit čtení i zápis větších bloků dat, protože je možné zároveň číst (zapisovat) jeden blok z jednoho disku a následující blok z jiného disku. Zrychlení čtení by mělo být teoreticky menší, než v případě RAID 1, avšak při reálném použití je čtení i zápis v režimu RAID 0 výrazně rychlejší než v RAID 1. Výkonnostní nárůst při sekvenčním čtení bývá v domácích podmínkách kolem 50 % (tj. při použití dvou disků se sekvenčním čtením 100 MB/s bude mít diskové pole rychlost čtení (obvykle) přibližně 150 MB/s).[2] Zvýšení o 50 % samozřejmě neznamená o polovinu vyšší výkon, jelikož zapojení do RAID 0 nesnižuje přístupovou dobu.

RAID 00
 
Dvě nebo několik polí se spojí do jediného pole vyšší úrovně. Pokud se jedná o diskové pole, představuje několik polí RAID 0, spojených do ještě větší RAID nuly. Je to cesta, jak maximalizovat přenosový výkon; zároveň si snad nelze představit pole, které může mít menší spolehlivost. To jsou vlastnosti, které vyhovují diskům pro swap a jiné podobné účely, kde případná ztráta obsahu nic neznamená.

RAID 01 

RAID 01 je typ, který si hodně lidé pletou s RAID 10; jsou sice podobné, ale opačně zapojené. Rozdíl je při použití více než čtyř disků. RAID 01 má vyšší výkon, ovšem chyba jediného disku degraduje zabezpečení na úroveň RAID 0. Nepatří díky tomu mezi privilegované technologie.

RAID 05

RAID 05 neboli pole 0+5 je několik polí RAID 0, spojených do RAID 5. Má menší ochranu před chybami, ale zato vyšší výkon. Tuto zvláštní odrůdu podporuje jen málo řadičů.

RAID 1 (zrcadlení) 
 
Nejjednodušší, ale poměrně efektivní ochrana dat. Provádí se zrcadlení (mirroring) obsahu disků. Obsah se současně zaznamenává na dva disky. V případě výpadku jednoho disku se pracuje s kopií, která je ihned k dispozici. Podobná technika může být uplatněna o úroveň výše, kdy jsou použity dva samostatné řadiče. Tato technika se nazývá duplexing a je odolná i proti výpadku řadiče. Teoreticky se může výrazně zvýšit rychlost čtení a o něco snížit odezva, avšak záleží na konkrétním řadiči (softwarové většinou možnost čtení z obou disků nevyužijí vůbec). Zato zápis může být pomalejší, protože se ukládají stejná data na dva disky. Technika výrazně zvyšuje bezpečnost dat proti ztrátě způsobené poruchou hardware. Nevýhodou je potřeba dvojnásobné diskové kapacity.
  • Pole RAID 0+1 (stripování) je kombinací RAID 0 a RAID 1. Data uložíme prokládaně (stripováním) na dva disky (A, B), poté totéž uděláme s dalšími dvěma disky (C, D). Získáme tak dva logické disky AB, CD, které mají redundantní obsah. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru máme na disku A a C, druhou na disku B a D) Výhodou tohoto způsobu je, že nejen rozkládáme zátěž mezi více disků při čtení a zápisu, ale data jsou také uložena redundantně, takže se dají po chybě snadno obnovit. Mezi nevýhody patří využití pouze 50 % celkové diskové kapacity, a při výpadku jednoho ze čtyř disků ztrácíme redundanci dat.
  • Pole RAID 1+0 (stripování) je opět kombinací RAID 0 a RAID 1, ale postupujeme obráceně. Nejdříve uložíme stejná data na disk A, B, poté na disk C, D. Získáme tak dva logické disky AB, CD, na nichž jsou data uložena stripovaně. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru je na disku A a B, druhá část je na disku C a D, na rozdíl od RAID 0+1) Výhody jsou podobné RAID 0+1, navíc je RAID 1+0 odolnější proti výpadku více disků a po chybě je obnova dat mnohem rychlejší. Nevýhodou je opět využití pouze 50 % kapacity

RAID 1E, remote mirroring
 
RAID 1E je diskové pole, vycházející z polí typu RAID 0 a RAID 1. Prvně jmenované zvyšuje přenosovou rychlost, ale nezabezpečí data. Druhý typ zabezpečí, ale nezvýší výkon. RAID 1E je kombinací obou, přičemž zde vstupuje do hry čas. První krok je stejný jako u RAID 0, tj. zápis dat přes všechny disky. Druhý krok zapíše ještě jednou totéž, ale jednotlivé disky si vymění roli. Data jsou tedy zapsána tak, aby se zrcadlila. Zápis tedy trvá podobně dlouho, jako v případě RAID 1. Když se data čtou, je možné přeskakovat záložní data, takže se čte velmi rychle.

RAID 1E0

RAID 1E0 je striping dvou polí typu RAID 1E. Docílí se tím téměř dvoj a vícenásobného výkonu v porovnání s RAID 1E. Toto pole umějí všechny RAID řadiče, které se vypořádají také s RAID 00.
 
RAID 0+1
 
Jedná se o typ složený z několika diskových polí typu RAID. Někdy bývá také označováno jako RAID 01.V tomto případě se jedná o dvě disková pole typu RAID 0, která jsou zrcadlena RAIDem 1. Celková využitelná kapacita se vypočítá následovně (c = kapacita nejmenšího použitého disku; n = celkový počet disků v diskovém poli): velikost=(n*c)/2

RAID 1,5
 
RIAD 1,5 je kombinací polí RAID 0 a RAID 1. Vyžaduje jen dva disky, kam zapisuje zrcadlené bloky prokládaně. Zápis probíhá stejně pomalu jako u běžného zrcadlení. Zato čtení je tak rychlé, že se výkon blíží typu RAID 0. Toto pole je specialitou jediného výrobce HighPoint, navíc jediného řadiče HPT372N.
 

RAID 2 

Je složitější verze RAID 3, kde jsou data po bitech stripována mezi jednotlivé disky. Data jsou zabezpečena pomocí tzv. Hammingova kódu. Díky němu lze rovněž rozpoznat a opravit chyby při čtení. Počet redundantních disků je úměrný počtu datových disků. Výhodou je zkrácení doby odpovědi při dlouhých přístupech na disk (spouštění paralelně), nevýhodou je malá propustnost.


 
RAID 3 
 
Je použito N+1 stejných disků. Na N disků jsou ukládána data a na poslední disk je uložen exkluzivní OR - XOR (parita) těchto dat. Při výpadku paritního disku jsou data zachována, při výpadku libovolného jiného disku je možno z ostatních disků spolu s paritním diskem ztracená data zrekonstruovat. Výhodou je potřeba jen jednoho disku navíc, navíc se zkracuje doba odpovědi stejně jako u RAID 2. Nevýhoda je, že paritní disk je takzvaný bottle neck, neboli problémové místo systému, a je vytížen při zápisu na jakýkoliv jiný disk. Proto lze očekávat i jeho vyšší opotřebení a tím i nižší spolehlivost.

 
RAID 4 
 
Disky jsou stripovány po blocích, ne po bitech a parita je na paritním disku opět ukládána po blocích. Výhody a nevýhody jsou stejné jako u RAID 3.





 
RAID 5 
 
RAID 5 vyžaduje alespoň 3 členy, přičemž kapacitu jednoho členu zabírají samoopravné kódy, které jsou uloženy na členech střídavě (a ne pouze na jednom, čímž byla odstraněna nevýhoda RAID 4). Výhodou je, že lze využít paralelního přístupu k datům, protože delší úsek dat je rozprostřen mezi více disků, takže čtení je rychlejší. Nevýhodou je pomalejší zápis (nutnost výpočtu samoopravného kódu). Je odolný vůči výpadku jednoho disku.

RAID 5E, 5EE
 
První z jmenovaných je zkratka z RAID 5 Enhanced. RAID 5E je pole, označované jako RAID 5 s náhradním diskovým prostorem uvnitř pole. 

RAID 5EE je pole, označované jako RAID 5 s distribuovaným náhradním diskovým prostorem uvnitř pole. Od RAID 5E se liší právě oním rozmístěním náhradního prostoru (spare) rovnoměrně po discích. Opět se jedná o patent firmy IBM

RAID 53

Proč je pole označované jako RAID 53 právě zde mezi jednovrstvými či jednorozměrnými poli? Důvodem je fakt, že se vlastně používá špatné značení. Nejde totiž o pole RAID 5+3, jak by se mohlo dát. RAID 53 je modifikace pole RAID 3 (proto RAID x3), kde se používá pěti disků (proto RAID 5x). Jednou z výhod je vysoký počet transakcí, o hodně vyšší než u RAID 3. I přesto je to počet podobný jedinému pevnému disku. Protože stejně jako původní RAID 3 používá zápis po bajtech, nevyužívá dostupnou kapacitu právě efektivně a je také extrémně náročná synchronizace mezi disky. Před několika lety ještě existovalo množství nejvýkonnějších disků s podporou synchronizace. Dnes ale vymizely; budoucnost RAID 53 tak společně s RAID 3 skončila na smetišti dějin.
 
RAID 6 
 
Obdoba RAID 5, používá dva paritní disky, přičemž na každém z nich je parita vypočtena jiným způsobem. Opět kvůli přetížení paritních disků jsou paritní data uložena střídavě na všech discích. Výhodou je odolnost proti výpadku dvou disků. Rychlost čtení je srovnatelná s RAID 5, ale zápis je pomalejší než u RAID 5, právě kvůli výpočtu dvou sad paritních informací. RAID 6 je možno sestavit z minimálně čtyř disků (pokud bychom neuvažovali rozprostření paritních informací na všechny disky, pak by se dalo zjednodušeně říci, že dva jsou datové a dva paritní). V této minimální konfiguraci se však s ohledem na výslednou kapacitu příliš nepoužívá, neboť kapacita pole je poloviční, tedy stejná jako v konfiguraci zrcadlení (RAID 1) dvou párů disků. Při zrcadlení navíc není třeba počítat dvě sady paritních informací, je tedy mnohem rychlejší při zápisu a nepotřebuje vysoký výpočetní výkon. RAID 6 je tedy výhodné při použití pěti a více disků.

RAID 6E
 
RAID 6E zatím nepodporuje žádný řadič, je to spíš teoretická možnost. Není dokonce ani součástí standardu DDF, kam se vešlo leccos. O softwarově tvořeném poli RAID 6E se hovoří v souvislosti s budoucí podporou v Linuxu.

RAID 7

RAID 7 bylo vytvořeno firmou Storage Computer Corporation. Je odvozené od RAID 3 a RAID 4 a liší se zejména tím, že k nim přidává vyrovnávací paměť.

RAID 10 (RAID 1+0)
 
Od RAID 0+1 se liší tím, že se data nejdříve v diskových polích zrcadlí a teprve pak se tato pole vloží do dalšího diskového pole typu RAID 0 pro větší zrychlení přenosových rychlostí. Maximální počet pevných disků, který může selhat bez jakýchkoliv následků je jeden v každém poli. Tento typ se často používá pro hodně vytížené databázové aplikace. Nemusí se totiž počítat paritní data, čímž se vše zrychluje (případně zlevňuje). Celková využitelná kapacita se vypočítá následovně (c = kapacita nejmenšího použitého disku; n = celkový počet disků v diskovém poli): velikost=(n*c)/2

RAID 50 (RAID 5+0)
 
.-----------------------------------------------------.
| | |
RAID 5 RAID 5 RAID 5
.-----------------. .-----------------. .-----------------.
| | | | | | | | |
120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB
A1 A2 Ap A3 A4 Ap A5 A6 Ap
B1 Bp B2 B3 Bp B4 B5 Bp B6
Cp C1 C2 Cp C3 C4 Cp C5 C6
D1 D2 Dp D3 D4 Dp D5 D6 Dp
Celková využitelná kapacita tohoto pole je 720GB (týká se výše zobrazené ilustrace).

RAID 51

RAID 51 je jedním z typů, které jsou zapojeny zřejmě podle pravidla. Dvě pole RAID 5 jsou nadále zapojena do RAID 1 (jsou zrcadlena). To řeší výpadek i celého jednoho pole.

RAID 60 (RAID 6+0)
 
.------------------------------------.
| |
RAID 6 RAID 6
.--------------------------. .--------------------------.
| | | | | | | |
120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB
A1 A2 Aq Ap A3 A4 Aq Ap
B1 Bq Bp B2 B3 Bq Bp B4
Cq Cp C1 C2 Cq Cp C3 C4
Dp D1 D2 Dq Dp D3 D4 Dq
Celková využitelná kapacita tohoto pole je 480GB (týká se výše zobrazené ilustrace).
Jedná se o dvouúrovňové pole, vytvořené prokládáním (stripingem) několika polí typu RAID 6. Ty poskytují vyšší zabezpečení než RAID 5, zatímco RAID 0 nad nimi pomůže k vysoké přenosové rychlosti. Minimální počet disků je 8. V současné době se jedná o jedno z nejbezpečnějších řešení pro vysoké výkony. Zároveň je zde možnost vysoké efektivity využití kapacity, pokud se použije také větší množství disků.
RAID 100 (RAID 10+0)
 
.-------------------------------------.
| |
RAID 0 RAID 0
.-----------------. .-----------------.
| | | |
RAID 1 RAID 1 RAID 1 RAID 1
.--------. .--------. .--------. .--------.
| | | | | | | |
120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB 120 GB
A1 A1 A2 A2 A3 A3 A4 A4
A5 A5 A6 A6 A7 A7 A8 A8
B1 B1 B2 B2 B3 B3 B4 B4
B5 B5 B6 B6 B7 B7 B8 B8
Celková využitelná kapacita tohoto pole je 480GB (týká se výše zobrazené ilustrace).