Блесну познаниями (google в помощь...
)
Основы RAID Общие понятия и термины
RAID - сокращение для "Redundant Array of Inexpensive (or Independent) Disks" (Избыточный Массив Недорогих (или Независимых) Дисков), изначально конкурировавший со SLED ("Single Large Expensive Disk" - "Один Большой Дорогой Диск"). Чтобы обеспечить дополнительную надежность и/или увеличить скорость, данные в RAID распределены между несколькими физическими дисками (называемыми "составляющими дисками"). Существует несколько "уровней RAID", отличающихся алгоритмами размещения данных (см. ниже). Массив дисков представляется операционной системе как один большой диск, и с точки зрения хранения файлов (и драйверов файловой системы вообще), операции с RAID ничем не отличаются от операций с обычными дисками.
RAID может обеспечиваться как драйвером - это называется "программным RAID" (software RAID), так и специальным аппаратным контроллером - "аппаратный RAID" (hardware RAID). И Microsoft Windows NT, и большинство разновидностей Unix/Linux имеют свои реализации программного обеспечения RAID. Серия операционных систем Microsoft Windows 9x не имеет своих драйверов RAID, но может использоваться с аппаратными RAID (благодаря прозрачности контроллеров).
RAID не обеспечивает абсолютной защиты Пожалуйста, запомните: RAID, неважно насколько хитрый, не может заменить систематическое резервное копирование. Обратите внимание на то, что:
* Существует много проблем, вызывающих множественный отказ дисков (например, блок питания сгорает и выдает 220 вольт из розетки на пятивольтовую шину питания - это выведет из строя все диски, питающиеся от данного БП).
* Весь массив может быть потерян из-за ошибки контроллера.
* Вирус может удалить все данные массива. Аппаратура будет работать, но данные будут потеряны.
* Пожар или природная катастрофа (например, наводнение) могут вывести из строя весь массив.
* Оператор ошибается. Он может неправильно сконфигурировать массив, или ошибиться при реконфигурации.
JBOD (просто куча дисков - Just a Bunch Of Disks), также называемый "Span"/"Spanned Volume" Если говорить строго, то JBOD не является RAID'ом в полном смысле, потому что JBOD-массив не имеет никакой избыточности. При выходе из строя одного из дисков в JBOD массиве, из строя выходит весь массив, и все данные, хранящиеся на нем, теряются. Типичное применение JBOD - просто объединение нескольких (маленьких) дисков в один (большой). Это разумно только для дисков имеющих разную емкость. Для дисков с одинаковой емкостью лучшее решение - создание RAID 0, обеспечивающего такое же увеличение емкости в сочетании с увеличением скорости чтения\записи в обычных приложениях. JBOD может обеспечить выигрыш в скорости доступа, если две одновременные операции требуют блоки данных, размещенные на разных физических дисках, но это достаточно редкий случай (например, если требуется одновременное чтение блоков D1,D2, D3 and D11, D12, возможно параллельное выполнение операций чтения, что увеличит общую скорость чтения.)
Для аппаратного JBOD требуется минимум два диска, для программного JBOD - минимум один (Windows NT "Spanned volume"). При организации JBOD потери дискового пространства отсутствуют.
RAID 0, также называемый "Чередованным набором" Это тоже "не избыточный" массив. RAID0 выходит из строя в случае отказа любого диска. Основное преимущество RAID 0 в скорости. RAID0 обеспечивает ускорение ввода/вывода в N раз для N-дисковой конфигурации. Запросы на чтение/запись распределяются равномерно между составляющими массив дисками, и выполняются параллельно. Например, если требуется записать 6 блоков D1..D6, то нечетные блоки (D1, D3, D5) записываются на диск 1, четные (D2, D4, D6) на диск 2. Параллельное выполнение записи обеспечивает удвоение скорости.
Для построения RAID 0 требуется минимум два диска, потери дискового пространства отсутствуют.
RAID 1, "Зеркало" В зеркальном томе две копии данных пишутся на два диска. "Теневой" (shadow) диск представляет собой точную копию "основного" (primary). Такой массив переживает выход из строя одного диска (запрос на чтение будет просто перенаправлен на оставшийся диск). Зеркальный том обеспечивает удвоение скорости чтения: при необходимости прочитать блоки с 1го по 6й, нечетные блоки (D1, D3, D5) будут прочитаны с первого диска, а четные (D2, D4, D6) со второго, таким образом каждый диск выполнит половину работы. Скорость записи данных не увеличивается, потому что копии данных необходимо писать на оба диска.
Теоретически возможно объединить больше чем два диска в RAID 1 (например в трехдисковой конфигурации, включающей один "основной" и два "резервных" диска), но такие массивы практически не используются из-за больших потерь дискового пространства (66% из трех дисков).
Для массива RAID 1 требуются ровно два диска, потеря емкости составляет 50%.
RAID 5, "Чередованный набор с четностью" RAID 5 использует функцию четности для обеспечения избыточности и восстановления данных. Обычно, для вычисления четности столбца массива используется функция "исключающее или" (XOR). В любом случае, четность вычисляется как функция нескольких блоков данных P=P(D1, D2, ... DN-1) для N-дисковой конфигурации. В случае сбоя одиночного диска, используется обратная функция для вычисления данных с оставшихся блоков данных и блока четности.
К примеру будем считать, что в следующей конфигурации отказал Диск 3.
* Блоки данных D1 и D2 будут прочитаны прямо с соответствующих дисков.
* Блок четности P1,2 не нужен (не содержит данных пользователя), и будет пропущен.
* Блок данных D3 будет прочитан с соответствующего диска (Диск 2).
* Отсутствующий блок данных D4 будет восстановлен используя D3 и P3,4 следующим образом: D4=Pобратная(D3,P3,4)
При нормальной работе массива удается добиться прироста скорости чтения в (N-1) раз, благодаря тому, что запросы распределяются равномерно между N-1 дисками (чтение блоков четности при нормальных операциях не требуется). Операция записи более сложная и требует дополнительных расходов времени. К примеру, нам необходимо записать блок D1. При этом требуется обновить связанный блок четности P1,2. Есть два способа выполнить это:
1. Прочитать D2; вычислить P1,2=P(D1,D2); записать D1 и P1,2;
2. Прочитать D1;предыдущий и P1,2;предыдущий; Вычислить из этих данных P1,2; Записать D1 и P1,2.
Оба пути требуют как минимум одну лишнюю операцию чтения. Эта операция не может быть выполнена параллельно с соответствующей операцией записи. Итак, скорость записи будет меньшей (в два раза, если допустить равные скорости чтения и записи). Большинство современных реализаций смягчают этот эффект, храня в кэше целый столбец (D1, D2 и D3).
Для организации массива типа RAID 5 требуется минимум 3 диска. Всегда теряется объем, равный емкости одного диска.
RAID 0+1, также называемые "Mirrored Stripe Set" Этот вариант совмещает в себе эффективную скорость, присущую RAID 0, с устойчивостью к сбоям от RAID 1, и имеет только один недостаток, унаследованный, от зеркала - 50%-ную потерю полезной емкости.
Для N-дисковой конфигурации (с двумя чередующимися разделами по N/2 дисков в каждом):
* Скорость чтения в N раз быстрее чем с отдельного диска (запрос на чтение блоков D 1..D4 будет распределен таким образом, чтобы каждый диск, входящий в массив, читал только один блок).
* Скорость записи в N/2 раза быстрее чем на отдельный диск (запрос на запись блоков D1..D4 будет выполнен следующим образом - диски 1 и 3 запишут блоки D1 и D3, а диски 2 и 4 запишут блоки D2 и D4; таким образом получим двукратный прирост скорости на 4х-дисковой конфигурации).
RAID 0+1 переживает отказ одного диска. Кроме того, в четырехдисковой конфигурации он может пережить половину случаев выхода из строя одновременно двух дисков. К примеру, если в приведенном ниже примере диски 1 и 2 выйдут из строя, массив все еще будет работать, хотя и будет представлять собой уже только чередованный набор (RAID 0).
Для построения RAID 0+1 необходимо минимум 4 диска, потеря дискового пространства 50%.
Другие (экзотические) типы RAID Существует много других (экзотических) вариантов RAID, но они редко используются. Подробное обсуждение таких вариантов выходит за рамки этой статьи.
* RAID 3 и RAID 4 похожи на RAID 5, но используют выделенный диск для хранения четности. При записи, производительность системы упирается в производительность этого диска.
*RAID 6 похож на RAID 5, но использует две разные функции четности. RAID6 переносит двойной отказ (одновременный отказ двух дисков). Это необходимо в массивах большого объема, где восстановление RAID5 занимает слишком много времени и становится заметной вероятность того, что еще один диск откажет прежде чем избыточность восстановится.
Проблемы надежности зеркальных томов и дисков горячей замены ("hot spare") Некоторые отказоустойчивые реализации позволяют использовать дополнительный диск как "диск горячей замены" (hot spare). Как только диск, задействованный в массиве, выходит из строя, "диск горячей замены" используется для перестройки массива и восстановления избыточности, так быстро как только возможно, позволяя отложить вмешательство персонала (замену отказавшего диска). В этом подходе существует одна тонкость. Контроллер должен производить периодическую проверку "диска горячей замены". Если диск, который предназначен для горячей замены, будет содержать поврежденные сектора и это останется незамеченным, этот диск окажется фактически бесполезным в момент отказа из строя одного из основных дисков массива. Если диск "горячей замены" откажет полностью, это выяснится в тот момент, когда контроллер обнаружит, что не получает ответа от диска. Поврежденные сектора таким способом обнаружены быть не могут и останутся незамеченными до тех пор, пока не будет слишком поздно.
То же самое относится и к RAID1. Контроллер должен чередовать запросы на чтение к разным дискам, так чтобы каждый диск выполнял равную долю операций чтения. В таком случае поврежденные сектора, находящиеся на одном из дисков, будут найдены быстрее (это иногда называется "схема активный/активный (active/active)"). Если используется схема "активный/резервный (active/standby)", то данные читаются только с основного диска, и только в случае его повреждения, запросы перенаправляются на теневой. В этом случае существует вероятность того, что теневой диск уже будет содержать незамеченные поврежденные сектора, и в момент отказа основного диска, копия уже будет повреждена.
источник
