Типы RAID массивов

Вступление:
Технология обеспечения отказоустойчивости с помощью массивов жестких дисков называется RAID — Redundant Array of Inexpensive Disks (избыточный массив недорогих дисков). Наличие избыточности, однако, не гарантирует 100% надежности хранения данных. При выходе системы из строя (например, из-за поломки RAID-контроллера) восстановление данных с RAID массива является более сложной и трудоемкой задачей, чем восстановление информации с отдельного жесткого диска. Она  занимает длительный отрезок времени и требует значительных трудозатрат. Иногда для восстановления информации с  RAID массива даже приходится писать специальные программные модули, позволяющие «собрать» испорченные данные, распределенные по многим  жестким дискам.

Рассмотрим основные характеристики уровней RAID массивов с точки зрения надежности и сложности восстановления данных.

RAID 0
Массив RAID 0 по существу не является отказоустойчивой системой, но способен значительно повысить производительность. В обычной системе данные последовательно записываются на каждый диск raid массива, пока не будет исчерпан его объем. Массив RAID 0 распределяет данные по дискам массива следующим образом. Если, например, в RAID0 используются четыре диска , то данные записываются на первую дорожку первого диска, затем на первую дорожку второго диска, первую дорожку третьего и первую дорожку четвертого. Затем данные записываются на вторую дорожку первого диска и т. д. Такое распределение данных позволяет одновременно читать и записывать данные на четырех дисках и тем самым увеличивает производительность системы. С другой стороны, если один из дисков RAID 0 выйдет из строя, восстановление данных придется делать тоже на всех четырех дисках. Таким образом, технология RAID 0 является самой быстрой, но и самой ненадежной с точки зрения сохранения информации.
RAID 1
Массив RAID 1 реализует метод зеркаливания/дуплексирования данных, создавая для каждого диска массива вторую копию данных на отдельном диске. Дуплексирование помимо данных на диске дублирует также адаптерную плату и кабель, обеспечивая еще большую избыточность. Метод хранения двух копий данных — надежный способ реализации отказоустойчивой дисковой подсистемы, и он нашел широкое применение в современных архитектурах хранения данных.
RAID 2
Массив RAID 2 распределяет данные на жестких дисках массива побитно: первый бит записывается на первом жестком диске, второй бит — на втором жестком диске и т. д. Избыточность обеспечивается за счет нескольких дополнительных дисков, куда записывается код коррекции ошибок. Эта реализация дороже, поскольку требует больших накладных расходов: raid массив с числом основных дисков от 16 до 32 должен иметь три дополнительных жестких диска для хранения кода коррекции. Массив RAID 2 обеспечивает высокую производительность и надежность, но его применение ограничено главным образом рынком компьютеров для научных исследований из-за высоких требований к минимальному объему дискового пространства массива. В сетевых файловых серверах этот метод в настоящее время не используется.
RAID 3
Массив RAID 3 распределяет данные на жестких дисках массива побайтно: первый байт записывается на первом жестком диске массива, второй байт — на втором жестком диске и т. д. Избыточность обеспечивает один дополнительный жесткий диск, куда записывается сумма данных по модулю 2 (XOR) для каждого из основных дисков массива. Таким образом, массив RAID 3 разбивает записи файлов данных, храня их одновременно на нескольких жестких дисках и обеспечивая очень быстрые чтение и запись. XOR-сегменты на дополнительном диске позволяют обнаружить любую неисправность дисковой подсистемы, а специальное ПО определит, какой из дисков массива вышел из строя. Использование побайтного распределения данных позволяет выполнять одновременное чтение или запись данных с нескольких дисков для файлов с очень длинными записями. В каждый момент времени может выполняться только одна операция чтения или записи.
RAID 4
Массив RAID 4 аналогичен массиву RAID 3, за тем исключением, что данные распределяются на жестких дисках по блокам. Для хранения XOR-сегментов также используется один дополнительный диск в raid массиве. Такая реализация raid массива удобна для файлов с очень короткими записями и большей частотой операций чтения по сравнению с операциями записи на raid, поскольку в этом случае при подходящем размере блоков на диске возможно одновременное выполнение нескольких операций чтения. Однако по-прежнему допустима только одна операция записи на дисковый массив в момент времени, так как все операции записи используют один и тот же дополнительный диск для вычисления контрольной суммы в raid массиве.
RAID 5
В массиве RAID 5 как и RAID 4, использует поблоковое распределение данных, но XOR-сегменты распределены по всем жестким дискам массива. Это позволяет выполнять несколько операций записи на диски одновременно. Массив RAID 5 также удобен для файлов с короткими записями.
RAID 7
Массив RAID 7 является разработкой компании Storage Computer.Массив RAID 7 не является, по существу, уровнем RAID, поскольку не предлагает новых способов организации данных. Основные изменения коснулись способов доступа к данным raid массива. Все жесткие диски, которых может быть до 48 (46 — непосредственно для данных, 1 для четности, 1 — в горячем резерве), подключены к индивидуальным каналам, что позволяет организовать асинхронный доступ к данным raid массива. Система поддерживает подключения к 12 хостам, обмен данными с которыми тоже осуществляется асинхронно. Доступом к каждому жесткому диску и операциями с каждым хостом заведует свой интеллектуальный контроллер с ассоциированным буфером. В системе имеется объединенный кэш и процессор управления доступом, работающий в системе реального времени. В случае отказа жестких дисков или других элементов запрос помещается в кэш, в то время как система перестраивает данные.Массив RAID 7 поддерживает все традиционные уровни RAID, но преимущественно ориентируется на уровни RAID 3 и RAID5, автоматически адаптируя способ организации хранения данных под конкретные задачи.
RAID 10
Массив RAID 10 объединяет технологии RAID 1 и RAID 0. Жесткие диски сначала зеркалируются в массив RAID 1, а потом используется попеременная запись RAID 0.
Share