Технологии RAID

Тема: Технологии RAID

Технология RAID - технология виртуализации данных для объединения нескольких физических дисковых устройств в логический модуль для повышения отказоустойчивости и производительности. Это акроним от Redundant Array of Independent Disks.

Другими словами, дисковый массив - это набор дисковых устройств, работающих вместе, чтобы повысить скорость и надежность системы ввода/вывода. Этим набором устройств управляет специальный RAID-контроллер (контроллер массива), который размещает данные по массиву и позволяет представлять весь массив как одно логическое устройство ввода/вывода. За счет параллельного выполнения операций чтения и записи на нескольких дисках, массив обеспечивает повышенную скорость обменов по сравнению с одним большим диском.

Массивы также могут обеспечивать избыточное хранение данных, чтобы данные не были потеряны в случае выхода из строя одного из дисков. В зависимости от уровня RAID, проводится или зеркалирование или распределение данных по дискам.

Уровни RAID:

Всего существует четыре основных уровня RAID, которые различаются методами записи данных, поэтому у каждого из них свои преимущества.

1) RAID уровня 0 Эта технология также известна как распределение данных (data striping). С применение этой технологии, информация разбивается на части (фиксированные объемы данных, блоки); и эти части записываются на диски и считываются с них в параллель. С точки зрения производительности это означает два основных преимущества: а) повышается пропускная способность последовательного ввода/вывода за счет одновременной загрузки нескольких интерфейсов. б) несколько запросов к различным небольшим сегментам информации могут выполнятся одновременно. Недостаток: уровень RAID 0 предназначен исключительно для повышения производительности, и не обеспечивает избыточности данных. Поэтому любые дисковые сбои потребуют восстановления информации с резервных носителей. Вследствие этого он подходит для приложений без существенных требований к надежности.

2) RAID уровня 1 Данный тип известен еще как зеркалирование (disk mirroring). В этом случае, копии каждой части информации хранятся на отдельном диске; иначе говоря каждый диск имеет "двойника", который хранит точную копию этого диска. Если происходит сбой одного из основных дисков, то он замещается своим "двойником". Время записи может оказаться несколько больше, чем для одного диска, в зависимости от стратегии записи: запись на два диска может производится либо параллельно (для скорости), либо строго последовательно (для надежности).

Уровень RAID 1 хорошо подходит для приложений, которые требуют высокой надежности, небольшой скорости при чтении.Но стоит заметить, что этот тип может быть весьма дорогостоящей технологией. RAID 1 обеспечивает избыточность хранения информации, но в любом случае следует поддерживать резервную копию данных, т.к. это единственный способ восстановить случайно удаленную информацию. Этот тип будет подходящим для приложений без существенных требований к стоимости.

3) RAID уровней 2 и 3 Технология RAID уровней 2 и 3 предусматривает параллельную работу всех дисков. Эта архитектура требует хранения битов четности для каждого элемента информации, распределяемого по дискам. Отличие RAID 3 от RAID 2 состоит только в том, что RAID 2 использует для хранения битов четности несколько дисков, тогда как RAID 3 использует только один. RAID 2 используется крайне редко. Если происходит сбой одного диска с данными, то система может восстановить его содержимое по содержимому остальных дисков с данными и диска с информацией четности. Производительность в этом случае очень велика для больших объемов информации, но может быть и небольшой для малых объемов, поскольку невозможно перекрывающееся чтение нескольких небольших сегментов информации. Может использоваться в приложениях, работающих с большими объемами данных, например, графика, CAD/CAM и пр.

4) RAID уровней 4 и 5 RAID 4 исправляет некоторые недостатки технологии RAID 3 за счет использования больших сегментов информации, распределяемых по всем дискам, за исключением диска с информацией четности. При этом для небольших объемов информации используется только диск, на котором находится нужная информация. Это означает, что возможно одновременное исполнение нескольких запросов на чтение. Однако запросы на запись порождают блокировки при записи информации четности. RAID 4 используется крайне редко. Технология RAID 5 очень похожа на RAID 4, но устраняет связанные с ней блокировки. Различие состоит в том, что информация четности распределяется по всем дискам массива. В данном случае возможны как одновременные операции чтения, так и записи. Данная технология хорошо подходит для приложений, которые работают с небольшими объемами данных, например, для систем обработки транзакций.