پشتیبانی Raid چیست. چگونه یک آرایه RAID ایجاد کنیم و چرا به آن نیاز است. ساخت آرایه ای از دیسک ها - از تئوری تا عملی

اگر می خواهید عملکرد سیستم عامل خود را دو برابر کنید، پس مقاله ما برای شما مناسب است!

مهم نیست رایانه شما چقدر قدرتمند است، باز هم یک پیوند ضعیف دارد، این یک هارد دیسک است، تنها دستگاهی در واحد سیستم که دارای مکانیک است. تمام قدرت پردازنده شما و 16 گیگابایت حافظه دسترسی تصادفیبا اصل منسوخ عملکرد یک HDD معمولی باطل خواهد شد. بیهوده نیست که یک کامپیوتر را با یک بطری مقایسه می کنند و یک هارد دیسک را با گردن آن مقایسه می کنند. مهم نیست چقدر آب در بطری باشد، از یک گردن باریک بیرون می ریزد.

دو راه شناخته شده برای افزایش سرعت کامپیوتر شما وجود دارد، اولی خرید یک SSD گران قیمت و دومی استفاده حداکثری از مادربرد است، یعنی راه اندازی یک آرایه RAID 0 از دو هارد دیسک. به هر حال، چه کسی ما را از خلق کردن باز می دارد آرایه RAID 0 از دو SSD!

نحوه راه اندازی آرایه RAID 0 و نصب ویندوز 10 بر روی آن یا نحوه دو برابر کردن سرعت سیستم دیسک

همانطور که حدس زدید، مقاله امروز درباره ایجاد و پیکربندی یک آرایه دیسک است RAID 0 شامل از دو هارد من آن را چند سال پیش تصور کردم و به طور ویژه دو هارد دیسک SATA III (6 گیگابیت بر ثانیه) 250 گیگابایتی جدید خریداری کردم، اما به دلیل پیچیدگی این موضوع برای کاربران تازه کار، مجبور شدم آن را به تعویق بیندازم. امروز، زمانی که امکانات مدرن مادربردهابه چنان سطحی از عملکرد نزدیک شد که حتی یک مبتدی می تواند یک آرایه RAID 0 ایجاد کند، من با کمال میل به این موضوع باز می گردم.

توجه: برای ایجاد یک آرایه RAID 0، می توانید دیسک هایی با هر اندازه ای بگیرید، به عنوان مثال، 1 ترابایت. در مقاله، برای یک مثال ساده، دو دیسک 250 گیگابایتی گرفته شده است، زیرا هیچ دیسک رایگان با حجم متفاوتی در دسترس نبود.

برای همه علاقه مندان به کامپیوتر مهم است که بدانند RAID 0 ("striping" یا "striping") یک آرایه دیسک از دو یا چند هارد دیسک بدون نیاز به افزونگی است. شما می توانید این عبارت را به روسی معمولی مانند این ترجمه کنید: هنگامی که در آن نصب شده است واحد سیستمدو یا چند هارد دیسک (ترجیحاً هم اندازه و یک سازنده) و با ترکیب آنها در یک آرایه دیسک RAID 0، اطلاعات به طور همزمان روی این دیسک ها نوشته یا خوانده می شود که عملکرد عملیات دیسک را دو برابر می کند. تنها شرط این است که مادربرد شما باید از فناوری RAID 0 پشتیبانی کند (در زمان ما تقریباً همه مادربردها از ایجاد آرایه های حمله پشتیبانی می کنند).

خواننده با دقت ممکن است بپرسد: "فقدان افزونگی چیست؟"

پاسخ. فناوری مجازی‌سازی داده‌های RAID اساساً برای امنیت داده‌ها توسعه یافته است و با آن شروع می‌شود، که قابلیت اطمینان مضاعف را فراهم می‌کند (داده‌ها به صورت موازی روی دو هارد دیسک نوشته می‌شوند و اگر یکی از هارد دیسک خراب شود، همه اطلاعات در هارددیسک دیگر امن می‌مانند). بنابراین، فناوری RAID 0 داده ها را موازی با دو هارد دیسک نمی نویسد، RAID 0 هنگام نوشتن اطلاعات را به بلوک های داده تقسیم می کند و همزمان روی چندین هارد دیسک می نویسد، به همین دلیل عملکرد عملیات دیسک دو برابر می شود، اما اگر هر دیسک سختی از کار می افتد، تمام اطلاعات را روی دیسک قرار دهید هارد دومگم شده است.

به همین دلیل است که سازندگان فناوری مجازی سازی RAID - رندی کاتز و دیوید پترسون، RAID 0 را هیچ سطحی از RAID ندانستند و آن را "0" نامیدند، زیرا به دلیل عدم وجود افزونگی ایمن نیست.

دوستان، اما باید قبول کنید که هارد ها هر روز خراب نمی شوند و دوم اینکه با ترکیب دو هارد در یک آرایه RAID 0 می توانید مانند یک هارد ساده کار کنید، یعنی اگر دوره ای یک سیستم عامل بسازید، پس شما خود را بیمه خواهید کرد مشکلات احتمالی 100%

بنابراین، قبل از ایجاد یک آرایه RAID 0، پیشنهاد می کنم یکی از دو هارد دیسک جدید خود را نصب کنیدSATA III (6 گیگابیت در ثانیه) به واحد سیستم بروید و آن را برای سرعت خواندن خواندن با ابزارهای کمکی بررسی کنیدCrystalDiskMark و ATTO Disk Benchmark. در حال حاضر پس از ایجادآرایه RAID 0 را بررسی می کنیم و دوباره ویندوز 10 را روی آن نصب می کنیمسرعت خواندن رکورد با همان ابزارها و ببینید که آیا واقعا آن است این تکنولوژیافزایش سرعت سیستم عامل ما

برای آزمایش، مادری دور از تازه وارد می گیریم برد ایسوس P8Z77-V PRO ساخته شده است چیپست اینتل Z77 Express. مزایای مادربردهای ساخته شده بر روی چیپست های Z77، Z87 و جدیدتر H87، B87 اینتل پیشرفته است. فناوری های اینتلفناوری ذخیره‌سازی سریع (RST) که مخصوص آرایه‌های RAID 0 حتی از SSD طراحی شده است.

ما هارد دیسک SATA III WDC WD2500AAKX 250 گیگابایتی را به پورت پرسرعت متصل می کنیم. روی مادربرد قرار دهید و کامپیوتر را روشن کنید.

برنامه های ما

با نگاهی به آینده، من می گویم که نتایج آزمایش برای یک هارد دیسک معمولی مدرن ترین رابط کاملاً طبیعی است. SATA III.

CrystalDiskMark

است قدیمی ترین برنامهبرای تست عملکرد هارد دیسک ها می توانید دانلود کنید روی من فضای ذخیره ابری، ارتباط دادن https://cloud.mail.ru/public/6kHF/edWWJwfxa

این برنامه یک آزمایش خواندن / نوشتن تصادفی و متوالی در هارد دیسک را در بلوک های 512 و 4 کیلوبایت انجام می دهد.

درایو مورد نظر را انتخاب کنید، به عنوان مثال، HDD ما با شما در زیر حرف C: و روی All کلیک کنید.

نتیجه نهایی. حداکثر سرعت نوشتن اطلاعات روی هارد دیسک به 104 مگابیت در ثانیه، سرعت خواندن - 125 مگابیت در ثانیه رسید.

معیار دیسک ATTO

نتیجه نهایی. حداکثر سرعت نوشتن اطلاعات روی هارد دیسک رسیده است 119 مگابیت بر ثانیه، سرعت خواندن - 121 مگابیت بر ثانیه.

خوب، حالا آرایه RAID 0 خود را در بایوس راه اندازی کرده و سیستم عامل ویندوز 10 را روی آن نصب می کنیم.

راه اندازی یک آرایه RAID 0

ما دو مادربرد را با حجم یکسان (250 گیگابایت) به سختی وصل می کنیم درایو SATA III: WDC WD2500AAKX-00ERMA0 و WDC WD2500AAKX-001CA0.

مادربرد ما 4 پورت دارد SATA III (6 گیگابیت بر ثانیه)، ما از شماره 5 و شماره 6 استفاده خواهیم کرد

کامپیوتر را روشن می کنیم و با فشار دادن کلید DEL در هنگام بوت وارد بایوس می شویم.

به تب Advanced، گزینه SATA Configuration بروید.

SATA Mode Selection را روی RAID قرار دهید

برای ذخیره تغییرات، F10 را فشار داده و Yes را انتخاب کنید. راه اندازی مجدد در حال انجام است.

اگر فناوری RAID را در بایوس فعال کرده باشید، در راه‌اندازی بعدی، پیامی برای فشار دادن میانبر صفحه کلید روی صفحه نمایش ظاهر می‌شود ( CTRL-I) وارد کنترل پنل پیکربندی RAID شوید.

این پنجره همچنین هارد دیسک های WDC ما متصل به پورت های 4 و 5 را که هنوز در یک آرایه RAID (دیسک غیر RAID) قرار ندارند، نمایش می دهد. CTRL-I را فشار دهید و وارد پنل تنظیمات شوید.

در پنجره اولیه پنل، به تب اول Create a RAID Volume (Create a RAID Volume) نیاز داریم، برای ورود به آن Enter را فشار دهید.

در اینجا ما تنظیمات اولیه آرایه RAID 0 آینده خود را انجام می دهیم.

نام: (نام RAID).

کلید فاصله را فشار دهید و یک نام وارد کنید.

بگذارید "RAID 0 new" باشد و Enter را فشار دهید. با کلید Tab به پایین اسکرول کنید.

سطح RAID: (سطح RAID).

ما RAID 0 (نوار) ​​ایجاد می کنیم - یک آرایه دیسک از دو هارد دیسک بدون نیاز به افزونگی.این سطح را با فلش های روی صفحه کلید خود انتخاب کنید و Enter را فشار دهید.

با استفاده از کلید Tab به پایین اسکرول کنید.

اندازه نوار:

ما آن را همانطور که هست رها می کنیم.

ظرفیت: (حجم)

به صورت خودکار نمایش داده می شود. دو هارد دیسک ما 500 گیگابایت است زیرا ما از RAID 0 (نوار) ​​استفاده می کنیم و دو هارد دیسک ما به عنوان یکی کار می کنند. F meme را وارد کنید.

ما هیچ چیز دیگری را تغییر نمی دهیم و به آخرین مورد می رویم Create Volume و Enter را فشار می دهیم.

یک هشدار ظاهر می شود:

اخطار: تمام داده‌های روی دیسک‌های انتخابی از بین خواهند رفت.

آیا مطمئن هستید که می خواهید این حجم را ایجاد کنید؟ (Y/N):

اخطار: تمام داده های درایوهای انتخابی از بین خواهند رفت.

آیا مطمئن هستید که می خواهید این حجم را ایجاد کنید؟ (Y/N):

Y (بله) را روی صفحه کلید فشار دهید.

آرایه RAID 0 ایجاد شده است و در حال حاضر کار می کند و در وضعیت عادی است. برای خروج از پنل تنظیمات، کلید Esc را روی صفحه کلید فشار دهید.

آیا مطمئن هستید که می خواهید خارج شوید (آیا مطمئن هستید که می خواهید خارج شوید؟ Y (بله) را فشار دهید. راه اندازی مجدد رخ می دهد.

اکنون، هر بار که رایانه بوت می شود، اطلاعاتی در مورد وضعیت آرایه RAID 0 ما برای چند ثانیه روی صفحه نمایشگر ظاهر می شود و یک فرمان برای فشار دادن کلید ترکیبی (CTRL-I) برای ورود به کنترل پنل پیکربندی RAID ظاهر می شود.

نصب ویندوز 10 روی آرایه RAID 0

ما به واحد سیستم خود متصل می شویم، کامپیوتر را مجددا راه اندازی می کنیم، وارد BIOS می شویم و اولویت بوت را به درایو فلش USB تغییر می دهیم. یا می توانید به سادگی وارد منوی بوت کامپیوتر شوید و انتخاب کنید که از درایو فلش نصب ویندوز 10 (در مورد ما، کینگستون) بوت شود. در منوی راه‌اندازی، می‌توانید آرایه RAID 0 را که ایجاد کرده‌ایم به نام «RAID 0 new» ببینید.

نصب.

سفارشی: فقط نصب ویندوز(برای کاربران پیشرفته)

می توانید در این پنجره پارتیشن بسازید یا بعد از نصب سیستم عامل این کار را انجام دهید، فرقی نمی کند.

ویندوز 10 روی آرایه RAID 0 نصب شده است.

بیایید به مدیریت دیسک برویم. اتاق عمل سیستم ویندوز 10 فضای دو هارد دیسک ما را می بیند هر کدام 250 گیگابایت به عنوان یک هارد 500 گیگابایتی.

مدیریت دستگاه. دستگاه های دیسک حاوی آرایه RAID 0 ما هستند.

و اکنون، مهمتر از همه، ما در حال آزمایش سرعت آرایه RAID 0 هستیم.

CrystalDiskMark

حداکثر سرعت نوشتن اطلاعات روی هارد دیسک به 186 مگابیت در ثانیه، سرعت خواندن - 248 مگابیت در ثانیه رسید.

در مقاله بعدی یک RAID 0 از حالت جامد ایجاد خواهیم کرد درایوهای SSDو به طور قابل توجهی از توان عملیاتی آخرین و سریعترین رابط SATA 6 گیگابیت بر ثانیه فراتر می رود.

RAID 0، RAID 1، RAID 5، RAID 10 یا سطوح RAID چیست؟

بازدیدکنندگان انجمن این سوال را از ما می پرسند: "مطمئن ترین سطح RAID چیست؟" همه می دانند که رایج ترین سطح RAID5 است، اما به هیچ وجه خالی از نقص های جدی نیست که برای افراد غیر متخصص آشکار نیست.

RAID 0، RAID 1، RAID 5، RAID 10 یا سطوح RAID چیست؟
در مقاله خود سعی خواهم کرد محبوب ترین سطوح RAID را مشخص کنم و سپس توصیه هایی را برای استفاده از این سطوح تدوین کنم. برای نشان دادن این مقاله، نموداری ساخته ام که این سطوح را در فضایی سه بعدی از قابلیت اطمینان، عملکرد و مقرون به صرفه بودن قرار می دهد.
JBOD (فقط یک دسته از دیسک ها) یک اتحادیه ساده است (پوشا) دیسکهای سخت، که به طور رسمی یک سطح RAID نیست. یک حجم JBOD می تواند آرایه ای از یک دیسک یا ترکیبی از چندین دیسک باشد. کنترلر RAID برای کار با چنین حجمی نیازی به انجام هیچ گونه محاسبه ای ندارد. در نمودار ما، JBOD به عنوان "معمولی" یا نقطه شروع عمل می کند - قابلیت اطمینان، عملکرد و ارزش هزینه آن مانند مقادیر یک دیسک واحد است. هارد دیسک.

RAID 0 ("Striping") هیچ افزونگی ندارد و اطلاعات را به صورت یکجا در تمام دیسک های موجود در آرایه به شکل بلوک های کوچک ("راه راه") توزیع می کند. این عملکرد را تا حد زیادی بهبود می بخشد، اما از قابلیت اطمینان رنج می برد. همانطور که در مورد JBOD، در ازای پول ما 100٪ ظرفیت دیسک را دریافت می کنیم.

اجازه دهید توضیح دهم که چرا قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها در هر حجم ترکیبی کاهش می یابد - زیرا اگر هر یک از هارد دیسک های موجود در آن از کار بیفتد، تمام اطلاعات به طور کامل و غیر قابل برگشت از بین می رود. مطابق با تئوری احتمالات، از نظر ریاضی، قابلیت اطمینان یک حجم RAID0 برابر است با حاصلضرب قابلیت اطمینان دیسک های تشکیل دهنده آن، که هر یک از آنها کمتر از یک است، بنابراین قابلیت اطمینان کل به وضوح کمتر از قابلیت اطمینان هر دیسک است. .

یک سطح خوب RAID 1 ("Mirroring"، "Mirror") است. دارای محافظت در برابر خرابی نیمی از سخت افزارهای موجود (در حالت کلی یکی از دو هارد دیسک)، سرعت نوشتن قابل قبولی و افزایش سرعت خواندن به دلیل موازی سازی پرس و جو را فراهم می کند. نقطه ضعف این است که شما باید هزینه دو هارد دیسک را بپردازید و ظرفیت قابل استفاده یک هارد دیسک را بدست آورید.

در ابتدا فرض بر این است که HDD- یک چیز قابل اعتماد بر این اساس، احتمال خرابی دو دیسک در یک زمان برابر است (طبق فرمول) با حاصل ضرب احتمالات، یعنی. دستورات قدر کمتر! متاسفانه زندگی واقعی یک تئوری نیست! دو هارد دیسک از یک دسته گرفته می شود و در شرایط یکسان کار می کند، و اگر یکی از دیسک ها خراب شود، بار روی دیگری افزایش می یابد، بنابراین، در عمل، اگر یکی از دیسک ها خراب شود، باید اقدامات فوری انجام شود - برای بازیابی مجدد افزونگی برای انجام این کار، با هر سطح RAID (به جز صفر)، توصیه می شود از دیسک های یدکی داغ HotSpare استفاده کنید. مزیت این روش حفظ قابلیت اطمینان ثابت است. عیب حتی هزینه های بیشتر است (یعنی هزینه 3 هارد دیسک برای ذخیره حجم یک دیسک).

Mirroring چند درایو یک سطح RAID 10 است. با این سطح، جفت درایوهای آینه‌ای به هم متصل می‌شوند، بنابراین حجم حاصل می‌تواند بزرگتر از ظرفیت یک هارد دیسک باشد. مزایا و معایب مانند سطح RAID1 است. مانند سایر موارد، توصیه می شود که لوازم یدکی HotSpare را با نرخ یک یدکی برای پنج کارگر در آرایه قرار دهید.

RAID 5 در واقع محبوب ترین سطح است - در درجه اول به دلیل مقرون به صرفه بودن آن. با فدا کردن ظرفیت تنها یک دیسک از آرایه، در برابر خرابی هر یک از هارد دیسک های حجم محافظت می کنیم. منابع اضافی برای نوشتن اطلاعات در یک حجم RAID5 صرف می شود، زیرا محاسبات اضافی مورد نیاز است، اما هنگام خواندن (در مقایسه با یک هارد دیسک جداگانه)، سود وجود دارد، زیرا جریان های داده از چندین درایو آرایه موازی می شوند.

معایب RAID5 هنگامی ظاهر می شود که یکی از دیسک ها از کار بیفتد - کل صدا به حالت بحرانی می رود، تمام عملیات نوشتن و خواندن با دستکاری های اضافی همراه است، عملکرد به شدت کاهش می یابد، دیسک ها شروع به گرم شدن می کنند. اگر اقدام فوری انجام نشود، می توانید کل حجم را از دست بدهید. بنابراین، (به بالا مراجعه کنید) یک درایو Hot Spare باید با حجم RAID5 استفاده شود.

جدا از سطوح پایه RAID0 - RAID5 که در استاندارد توضیح داده شده است، سطوح ترکیبی RAID10، RAID30، RAID50، RAID15 وجود دارد که سازندگان مختلف آن را به روش خود تفسیر می کنند.

ماهیت چنین ترکیباتی به طور خلاصه به شرح زیر است. RAID10 ترکیبی از یک و صفر است (به بالا مراجعه کنید). RAID50 مجموعه ای از جلدهای "0" از سطح 5 است. RAID15 "آینه" از "پنج" است. و غیره.

بنابراین، سطوح ترکیبی مزایا (و معایب) "والدین" خود را به ارث می برند. بنابراین، ظهور یک "صفر" در سطح RAID 50 هیچ قابلیت اطمینانی به آن اضافه نمی کند، اما تاثیر مثبتی بر عملکرد دارد. RAID 15 احتمالاً بسیار قابل اعتماد است، اما سریعترین نیست، و همچنین بسیار بیهوده است (ظرفیت قابل استفاده حجم کمتر از نصف اندازه آرایه دیسک اصلی است).

تفاوت RAID 6 با RAID 5 در این است که هر ردیف داده (به زبان انگلیسی) نه یک، بلکه دو بلوک دارد. چک جمع ها. چک جمع ها "چند بعدی" هستند، یعنی. مستقل از یکدیگر، بنابراین حتی خرابی دو دیسک در آرایه به شما امکان می دهد داده های اصلی را ذخیره کنید. محاسبه چک‌سوم Reed-Solomon در مقایسه با RAID5 به محاسبات فشرده‌تری نیاز دارد، بنابراین از سطح ششم قبلاً استفاده نمی‌شد. اکنون توسط بسیاری از محصولات پشتیبانی می شود، زیرا آنها شروع به نصب ریز مدارهای تخصصی کردند که تمام عملیات ریاضی لازم را انجام می دهند.

بر اساس برخی مطالعات، بازیابی پس از یک شکست درایو در یک حجم RAID5 متشکل از درایوهای بزرگ SATA (400 و 500 گیگابایت) در 5٪ موارد با از دست دادن اطلاعات به پایان می رسد. به عبارت دیگر، در یک مورد از بیست مورد، در حین بازسازی آرایه RAID5 به دیسک Hot Spare، دیسک دوم ممکن است از کار بیفتد ... از این رو توصیه های بهترین درایورهای RAID: 1) همیشه انجام دهید. پشتیبان گیری; 2) از RAID6 استفاده کنید!

سطوح جدید RAID1E، ​​RAID5E، RAID5EE اخیرا ظاهر شده اند. حرف "E" در نام مخفف Enhanced است.

RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) انعکاس و نوار داده را ترکیب می کند. این مخلوط از سطوح 0 و 1 به صورت زیر مرتب شده است. داده های ردیف دقیقاً مانند RAID 0 توزیع می شوند. یعنی ردیف داده ها هیچ افزونگی ندارد. ردیف بعدی بلوک های داده، ردیف قبلی را با تغییر یک بلوک کپی می کند. بنابراین، مانند حالت استاندارد RAID 1، هر بلوک داده یک کپی آینه ای روی یکی از دیسک ها دارد، بنابراین حجم مفید آرایه نصف حجم کل هارد دیسک های موجود در آرایه است. RAID 1E به ادغام سه یا بیشتر درایو نیاز دارد.

سطح RAID1E را خیلی دوست دارم. برای یک ایستگاه کاری گرافیکی قدرتمند یا حتی برای کامپیوتر خانگی- بهترین انتخاب! تمام مزایای سطوح صفر و اول - سرعت عالی و قابلیت اطمینان بالا را دارد.

حالا بیایید به RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E) برویم. این همان RAID5 است، فقط با یک درایو یدکی که در آرایه تعبیه شده است. این تعبیه به این صورت انجام می شود: در تمام دیسک های آرایه 1/N از فضا خالی می ماند که در صورت خرابی یکی از دیسک ها به عنوان یدکی داغ استفاده می شود. به همین دلیل، RAID5E عملکرد بهتری را همراه با قابلیت اطمینان نشان می دهد، زیرا خواندن / نوشتن به صورت موازی از تعداد بیشتری درایو به طور همزمان انجام می شود و درایو یدکی مانند RAID5 بیکار نیست. بدیهی است که دیسک یدکی موجود در جلد را نمی توان با حجم های دیگر (اختصاصی در مقابل اشتراکی) به اشتراک گذاشت. یک حجم RAID 5E بر روی حداقل چهار دیسک فیزیکی ساخته شده است. اندازه قابل استفاده یک حجم منطقی با استفاده از فرمول N-2 محاسبه می شود.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) مشابه RAID level-5E است، اما تخصیص درایو یدکی کارآمدتری دارد و در نتیجه زمان بازیابی سریع‌تری دارد. مانند سطح RAID5E، این سطح RAID بلوک های داده و جمع های کنترلی را در ردیف ها توزیع می کند. اما بلوک‌های درایو یدکی رایگان را نیز اختصاص می‌دهد و فقط بخشی از فضای دیسک را برای این اهداف باقی نمی‌گذارد. این امر زمان مورد نیاز برای بازسازی یکپارچگی یک حجم RAID5EE را کاهش می دهد. دیسک یدکی موجود در حجم را نمی توان با حجم های دیگر به اشتراک گذاشت - مانند مورد قبلی. یک حجم RAID 5EE بر روی حداقل چهار دیسک فیزیکی ساخته شده است. اندازه قابل استفاده یک حجم منطقی با استفاده از فرمول N-2 محاسبه می شود.

به اندازه کافی عجیب، من هیچ اشاره ای به سطح RAID 6E در اینترنت پیدا نکردم - تا کنون این سطح توسط هیچ یک از تولید کنندگان ارائه نشده یا حتی اعلام نشده است. اما سطح RAID6E (یا RAID6EE؟) را می توان بر اساس همان اصل قبلی پیشنهاد کرد. یک دیسک HotSpare باید با هر حجم RAID، از جمله RAID 6 همراه باشد. البته، در صورت خرابی یک یا دو دیسک، اطلاعات را از دست نخواهیم داد، اما بسیار مهم است که در اسرع وقت شروع به بازسازی یکپارچگی آرایه کنیم تا بتوانیم به سرعت آن را به ارمغان بیاوریم. سیستم از حالت "بحرانی" خارج شود. از آنجایی که نیاز به دیسک Hot Spare برای ما غیرقابل شک است، منطقی است که پا را فراتر بگذاریم و آن را به روشی که در RAID 5EE انجام می‌شود «گسترش» کنیم تا از مزایای استفاده از دیسک‌های بیشتر بهره ببریم (خواندن و نوشتن بهتر است). سرعت و بیشتر بازیابی سریعتمامیت).

مرحله
~~~~~~~ استفاده از ظرفیت دیسک افزونگی خواندن عملکرد نوشتن عملکرد داخلی دیسک یدکی حداقل. حداکثر تعداد دیسک تعداد دیسک ها
RAID 0 هیچ 100% بدون هیچ 1 16
RAID 1 + 50% Cho + Cho + هیچ 2 2
RAID 10 + 50% Cho + Cho + هیچ 4 16
RAID 1E + 50% Cho + Cho + هیچ 3 16
RAID 5 + 67-94% Excellent Chorus no 3 16
RAID 5E + 50-88% Excellent Chorus + 4 16
RAID 5EE + 50-88% عالی خوب + 4 16
RAID 6 + 50-88% Excellent Chorus None 4 16
RAID 00 هیچ 100% بدون هیچ 2 60
RAID 1E0 + 50% Cho + Cho + هیچ 6 60
RAID 50 + 67-94% Excellent Chorus None 6 60
RAID 15 + 33-48% Excellent Chorus None 6 60

تمام سطوح "Mirror" RAID 1، 1+0، 10، 1E، 1E0 هستند.

بیایید یک بار دیگر سعی کنیم به طور کامل درک کنیم که این سطوح چگونه متفاوت هستند؟

RAID 1.
این یک آینه کلاسیک است. دو (و فقط دو!) هارد دیسک به عنوان یک کپی کامل از یکدیگر کار می کنند. خرابی هر یک از این دو درایو منجر به از دست رفتن اطلاعات شما نمی شود، زیرا کنترلر به کار با درایو باقی مانده ادامه می دهد. RAID1 در اعداد: 2 برابر افزونگی، 2 برابر قابلیت اطمینان، 2 برابر هزینه. عملکرد نوشتن معادل عملکرد یک هارد دیسک است. عملکرد خواندن بهتر است زیرا کنترلر می تواند خواندن را در دو درایو پخش کند.

RAID 10.
ماهیت این سطح این است که دیسک های آرایه به صورت جفت در "آینه" ترکیب می شوند (RAID 1) و سپس همه این جفت های آینه به نوبه خود در یک آرایه راه راه مشترک (RAID 0) ترکیب می شوند. به همین دلیل است که گاهی اوقات از آن به عنوان RAID 1+0 یاد می شود. نکته مهم این است که فقط تعداد زوج دیسک را می توان در RAID 10 ترکیب کرد (حداقل - 4، حداکثر - 16). مزایا: قابلیت اطمینان از "آینه"، از "صفر" به ارث برده می شود - عملکرد خواندن و نوشتن هر دو.

RAID 1E.
حرف "E" در نام به معنای "افزایش یافته" است، یعنی. "بهبود یافته". اصل این بهبود به شرح زیر است: داده‌ها در بلوک‌های روی همه دیسک‌های آرایه "راه راه" می‌شوند و سپس با تغییر یک دیسک دوباره "در هم می‌آیند". در RAID 1E می توانید از سه تا 16 دیسک را ترکیب کنید. قابلیت اطمینان با "ده ها" مطابقت دارد و عملکرد به دلیل "تناوب" بیشتر کمی بهتر می شود.

RAID 1E0.
این سطح به صورت زیر پیاده سازی می شود: ما یک آرایه "تهی" از آرایه های RAID1E ایجاد می کنیم. بنابراین، تعداد کل دیسک ها باید مضرب سه باشد: حداقل سه و حداکثر شصت! در این مورد، بعید است که در سرعت مزیتی به دست آوریم و پیچیدگی پیاده سازی ممکن است بر قابلیت اطمینان تأثیر منفی بگذارد. مزیت اصلی توانایی ترکیب تعداد بسیار زیاد (تا 60) دیسک در یک آرایه است.

شباهت تمام سطوح RAID 1X در نشانگرهای افزونگی آنها نهفته است: دقیقاً 50٪ از کل ظرفیت دیسک آرایه به خاطر قابلیت اطمینان قربانی می شود.

امروز در مورد آن صحبت خواهیم کرد آرایه های RAID. بیایید بفهمیم که چیست، چرا به آن نیاز داریم، چه اتفاقی می افتد و چگونه از این همه شکوه در عمل استفاده کنیم.

بنابراین، به ترتیب: چیست آرایه RAIDیا به سادگی RAID? این مخفف مخفف "Redundant Array of Independent Disks" یا "Redundant (Redundant) Array of Independent Disks" است. به بیان ساده، آرایه RAIDاین مجموعه ای از دیسک های فیزیکی است که در یک دیسک منطقی ترکیب شده اند.

معمولاً برعکس اتفاق می افتد - یک دیسک فیزیکی در واحد سیستم نصب شده است که ما آن را به چندین دیسک منطقی تقسیم می کنیم. در اینجا وضعیت برعکس است - ابتدا چندین هارد دیسک در یک و سپس ترکیب می شوند سیستم عاملبه عنوان یکی درک می شود. آن ها سیستم عامل کاملاً متقاعد شده است که از نظر فیزیکی فقط یک دیسک دارد.

آرایه های RAIDسخت افزاری و نرم افزاری هستند.

سخت افزار آرایه های RAIDقبل از بارگیری سیستم عامل با استفاده از ابزارهای ویژهدوخته شده به کنترلر RAID- چیزی شبیه بایوس در نتیجه ایجاد چنین آرایه RAIDدر حال حاضر در مرحله نصب سیستم عامل، کیت توزیع یک دیسک را "می بیند".

نرم افزار آرایه های RAIDایجاد شده توسط سیستم عامل آن ها در هنگام بوت، سیستم عامل "می فهمد" که چندین دیسک فیزیکی دارد و تنها پس از راه اندازی سیستم عامل، با استفاده از نرم افزاردیسک ها در آرایه ها ترکیب می شوند. طبیعتاً خود سیستم عامل روی آن قرار ندارد آرایه RAID، زیرا قبل از ایجاد تنظیم شده است.

"چرا این همه لازم است؟" - تو پرسیدی؟ پاسخ این است: افزایش سرعت خواندن / نوشتن داده ها و / یا بهبود تحمل خطا و امنیت.

"چطور آرایه RAIDآیا می توانید سرعت یا امنیت داده ها را افزایش دهید؟" - برای پاسخ به این سوال، انواع اصلی را در نظر بگیرید آرایه های RAIDچگونه تشکیل می شوند و در نتیجه چه می دهد.

RAID-0. همچنین به آن "نوار" یا "نوار" نیز می گویند. دو یا چند هارد دیسک با ادغام متوالی و جمع بندی حجم ها در یکی ترکیب می شوند. آن ها اگر دو دیسک 500 گیگابایتی برداریم و از آنها بسازیم RAID-0، سیستم عامل آن را به عنوان یک دیسک تک ترابایتی در نظر می گیرد. در عین حال، سرعت خواندن/نوشتن این آرایه دو برابر یک دیسک منفرد خواهد بود، زیرا به عنوان مثال، اگر پایگاه داده به صورت فیزیکی روی دو دیسک به این شکل قرار گیرد، یک کاربر می تواند داده ها را از یک دیسک بخواند. دیسک، و کاربر دیگر می تواند همزمان روی دیسک دیگری بنویسد. در حالی که در مورد مکان پایگاه داده روی یک دیسک، دیسک سخت خود وظایف خواندن / نوشتن را برای کاربران مختلف به صورت متوالی انجام می دهد. RAID-0امکان خواندن/نوشتن به صورت موازی را فراهم می کند. در نتیجه، تعداد دیسک های موجود در آرایه بیشتر می شود RAID-0، خود آرایه سریعتر کار می کند. وابستگی مستقیماً متناسب است - سرعت N برابر افزایش می یابد، جایی که N تعداد دیسک های موجود در آرایه است.
در آرایه RAID-0تنها یک اشکال وجود دارد که تمام مزایای استفاده از آن را نادیده می گیرد - عدم تحمل کامل خطا. اگر یکی از دیسک های فیزیکی آرایه بمیرد، کل آرایه می میرد. یک جوک قدیمی در مورد این موضوع وجود دارد: "0" در عنوان به چه معناست RAID-0? - مقدار اطلاعاتی که باید پس از مرگ آرایه بازیابی شود!"

RAID-1. "آینه" یا "آینه" نیز نامیده می شود. دو یا چند هارد دیسک با ادغام موازی در یکی ترکیب می شوند. آن ها اگر دو دیسک 500 گیگابایتی برداریم و از آنها بسازیم RAID-1، سیستم عامل آن را به عنوان یک دیسک 500 گیگابایتی در نظر می گیرد. در عین حال، سرعت خواندن/نوشتن این آرایه همانند یک دیسک منفرد خواهد بود، زیرا اطلاعات به طور همزمان در هر دو دیسک خوانده می شود/نوشت می شود. RAID-1افزایش سرعت نمی دهد، اما تحمل خطای بیشتری را ارائه می دهد، زیرا در صورت مرگ یکی از هارد دیسک ها، همیشه یک کپی کامل از اطلاعات واقع در درایو دوم وجود دارد. در عین حال، باید به خاطر داشت که تحمل خطا فقط از مرگ یکی از دیسک های آرایه ارائه می شود. اگر داده ها به طور هدفمند حذف شده اند، در آن صورت همزمان از تمام دیسک های آرایه حذف می شوند!

RAID-5. نسخه ایمن تر از RAID-0. حجم آرایه با فرمول محاسبه می شود (N - 1) * DiskSize RAID-5از سه دیسک 500 گیگابایتی هر کدام یک آرایه 1 ترابایتی بدست می آوریم. ماهیت آرایه RAID-5که چندین دیسک در RAID-0 ترکیب می شود و به اصطلاح "checksum" در آخرین دیسک ذخیره می شود - اطلاعات خدمات، طراحی شده برای بازیابی یکی از دیسک های آرایه، در صورت مرگ آن. سرعت نوشتن آرایه RAID-5تا حدودی پایین تر است، زیرا محاسبه و نوشتن چک جمع در یک دیسک جداگانه زمان می برد، اما سرعت خواندن مانند RAID-0 است.
اگر یکی از دیسک های موجود در آرایه RAID-5می میرد، سرعت خواندن / نوشتن به شدت کاهش می یابد، زیرا تمام عملیات با دستکاری های اضافی همراه است. در حقیقت RAID-5تبدیل به RAID-0 می شود و اگر به موقع از بازیابی مراقبت نکنید آرایه RAIDخطر قابل توجهی از دست دادن کامل داده ها وجود دارد.
با یک آرایه RAID-5شما می توانید به اصطلاح Spare-disk استفاده کنید. یدکی. در طول عملیات پایدار آرایه RAIDاین دیسک بیکار است و در حال استفاده نیست. با این حال، در صورت یک وضعیت بحرانی، بهبودی آرایه RAIDبه طور خودکار شروع می شود - اطلاعات مربوط به آسیب دیده با استفاده از چک جمع های واقع در یک دیسک جداگانه به دیسک یدکی بازیابی می شود.
RAID-5از حداقل سه دیسک ایجاد می شود و از خطاهای منفرد نجات می یابد. در صورت بروز همزمان خطاهای مختلف بر روی دیسک های مختلف RAID-5ذخیره نمی کند.

RAID-6- نسخه بهبود یافته RAID-5 است. ماهیت یکسان است، فقط برای چک‌سام‌ها، نه یک، بلکه دو دیسک استفاده می‌شود، و چک‌سام‌ها با استفاده از الگوریتم‌های مختلف محاسبه می‌شوند، که به طور قابل توجهی تحمل خطای همه چیز را افزایش می‌دهد. آرایه RAIDبطور کلی. RAID-6حداقل از چهار دیسک مونتاژ می شود. فرمول برای محاسبه حجم یک آرایه به نظر می رسد (N - 2) * DiskSize، که N تعداد دیسک های موجود در آرایه و DiskSize اندازه هر دیسک است. آن ها در حین ایجاد RAID-6از پنج دیسک 500 گیگابایتی هر کدام، یک آرایه 1.5 ترابایتی بدست می آوریم.
سرعت ضبط RAID-6کمتر از RAID-5 حدود 10-15٪، که به دلیل زمان اضافی صرف شده برای محاسبه و نوشتن چک‌سام است.

RAID-10- همچنین گاهی اوقات نامیده می شود RAID 0+1یا RAID 1+0. این همزیستی RAID-0 و RAID-1 است. آرایه از حداقل چهار دیسک ساخته شده است: در کانال اول RAID-0، در RAID-0 دوم برای افزایش سرعت خواندن / نوشتن، و در میان خود آنها در یک آینه RAID-1 برای افزایش تحمل خطا قرار دارند. به این ترتیب، RAID-10ترکیب مثبت دو گزینه اول - سریع و مقاوم در برابر خطا.

RAID-50- به طور مشابه، RAID-10 همزیستی RAID-0 و RAID-5 است - در واقع RAID-5 در حال ساخت است، فقط عناصر تشکیل دهنده آن مستقل نیستند. دیسکهای سختو آرایه های RAID-0. به این ترتیب، RAID-50سرعت خواندن/نوشتن بسیار خوبی را ارائه می دهد و دارای ثبات و قابلیت اطمینان RAID-5 است.

RAID-60- همین ایده: در واقع، ما یک RAID-6 داریم که از چندین آرایه RAID-0 مونتاژ شده است.

آرایه های ترکیبی دیگری نیز وجود دارد RAID 5+1و RAID 6+1- به نظر می رسند RAID-50و RAID-60تنها با این تفاوت که عناصر اصلی آرایه نوارهای RAID-0 نیستند، بلکه آینه های RAID-1 هستند.

چگونه آرایه های RAID ترکیبی را درک می کنید: RAID-10, RAID-50, RAID-60و گزینه ها RAID X+1نوادگان مستقیم انواع آرایه پایه هستند RAID-0, RAID-1, RAID-5و RAID-6و تنها برای افزایش سرعت خواندن/نوشتن یا افزایش تحمل خطا، در حالی که عملکرد انواع اصلی و اصلی را دارد، خدمت می کند. آرایه های RAID.

اگر به تمرین روی بیاوریم و در مورد کاربرد معین صحبت کنیم آرایه های RAIDدر زندگی واقعی، منطق بسیار ساده است:

RAID-0در شکل خالص آن ما اصلا استفاده نمی کنیم.

RAID-1ما از آن در جایی استفاده می کنیم که سرعت خواندن / نوشتن اهمیت خاصی ندارد، اما تحمل خطا مهم است - به عنوان مثال، روشن RAID-1قرار دادن سیستم عامل ها خوب است. در این حالت ، هیچ کس به جز سیستم عامل به دیسک ها دسترسی ندارد ، سرعت خود دیسک های سخت برای کار کاملاً کافی است ، تحمل خطا تضمین می شود.

RAID-5ما آن را در جایی قرار می دهیم که به سرعت و تحمل خطا نیاز است، اما پول کافی برای خرید هارد دیسک های بیشتر وجود ندارد یا نیاز به بازیابی آرایه ها در صورت آسیب بدون توقف کار وجود دارد - درایوهای یدکی در اینجا به ما کمک می کنند. استفاده متداول RAID-5- ذخیره سازی داده ها؛

RAID-6در جایی استفاده می شود که به سادگی ترسناک است یا تهدید واقعی مرگ چندین دیسک در آرایه به طور همزمان وجود دارد. در عمل، بسیار نادر است، عمدتا در میان پارانوئیدها.

RAID-10- در جایی که باید سریع و قابل اعتماد کار کنید استفاده می شود. همچنین جهت اصلی برای استفاده RAID-10سرورهای فایل و سرورهای پایگاه داده هستند.

باز هم اگر ساده ترش کنیم، به این نتیجه می رسیم که در جایی که کار حجیم و پر حجم با فایل ها وجود ندارد، کافی است. RAID-1- سیستم عامل، AD، TS، نامه، پروکسی و غیره در همان جایی که کار جدی با پرونده ها مورد نیاز است: RAID-5یا RAID-10.

راه حل ایده آل برای سرور پایگاه داده، ماشینی با شش دیسک فیزیکی است که دو تای آن ها آینه ای هستند RAID-1و سیستم عامل بر روی آن نصب شده است، و چهار باقیمانده با هم ترکیب می شوند RAID-10برای پردازش سریع و قابل اعتماد داده ها

اگر پس از خواندن تمام موارد بالا، تصمیم به نصب بر روی سرورهای خود گرفتید آرایه های RAID، اما نمی دانید چگونه این کار را انجام دهید و از کجا شروع کنید - با ما تماس بگیرید! - ما به شما در انتخاب کمک خواهیم کرد تجهیزات لازمو همچنین کار نصب را روی اجرا انجام دهید آرایه های RAID.

مشکل افزایش قابلیت اطمینان ذخیره سازی اطلاعات و همزمان افزایش عملکرد سیستم ذخیره سازی مدت هاست که ذهن توسعه دهندگان لوازم جانبی کامپیوتر را به خود مشغول کرده است. با توجه به افزایش قابلیت اطمینان ذخیره سازی، همه چیز روشن است: اطلاعات یک کالا و اغلب بسیار ارزشمند است. برای محافظت در برابر از دست دادن داده ها، روش های زیادی ابداع شده است که معروف ترین و قابل اعتمادترین آن ها می باشد پشتیبان گیریاطلاعات

مسئله عملکرد زیر سیستم دیسکبسیار پیچیده رشد قدرت محاسباتی پردازنده های مدرن منجر به این واقعیت شده است که بین توانایی هارد دیسک ها و نیازهای پردازنده ها عدم تعادل آشکار وجود دارد. در عین حال، نه دیسک های گران قیمت SCSI، چه رسد به دیسک های IDE، نمی توانند شما را نجات دهند. با این حال، اگر قابلیت های یک دیسک کافی نباشد، شاید تا حدی حل شود این مشکلآیا چندین دیسک اجازه می دهد؟ البته، صرف وجود دو یا چند هارد دیسک بر روی یک کامپیوتر یا سرور، چیزها را تغییر نمی دهد - شما باید کاری کنید که این درایوها با هم (موازی) با یکدیگر کار کنند تا به شما امکان افزایش عملکرد را بدهد. زیر سیستم دیسک در عملیات نوشتن / خواندن. علاوه بر این، آیا می توان با استفاده از چندین هارد دیسک، علاوه بر افزایش عملکرد، قابلیت اطمینان ذخیره سازی اطلاعات را نیز افزایش داد تا خرابی یکی از درایوها منجر به از دست رفتن اطلاعات نشود؟ این رویکرد بود که در سال 1987 توسط محققان آمریکایی پترسون، گیبسون و کاتز از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی پیشنهاد شد. آنها در مقاله خود "موردی برای آرایه های اضافی از دیسک های ارزان قیمت، RAID" توضیح دادند که چگونه می توان چندین هارد دیسک ارزان قیمت را در یک دستگاه منطقی واحد ترکیب کرد، به گونه ای که نتیجه افزایش ظرفیت و سرعت سیستم و خرابی دیسک های جداگانه باشد. منجر به شکست کل سیستم نشد.

15 سال از انتشار مقاله می گذرد، اما فناوری ساخت آرایه های RAID امروزه اهمیت خود را از دست نداده است. تنها چیزی که از آن زمان تغییر کرده است رمزگشایی مخفف RAID است. واقعیت این است که در ابتدا آرایه های RAID به هیچ وجه روی دیسک های ارزان ساخته نمی شدند، بنابراین کلمه Inexpensive (ارزان) به Independent (مستقل) تغییر یافت که درست تر بود.

علاوه بر این، اکنون است که فناوری RAID گسترده شده است. بنابراین، اگر چند سال پیش آرایه‌های RAID در سرورهای گران‌قیمت سازمانی با استفاده از دیسک‌های SCSI استفاده می‌شدند، امروزه به نوعی استاندارد واقعی حتی برای سرورها تبدیل شده‌اند. سطح ورودی. علاوه بر این، بازار کنترلرهای IDE RAID نیز به تدریج در حال گسترش است، یعنی وظیفه ساخت آرایه های RAID در ایستگاه های کاری با استفاده از درایوهای ارزان IDE در حال اهمیت است. به عنوان مثال، برخی از تولیدکنندگان مادربرد (Abit، Gigabyte) قبلاً شروع به ادغام کنترلرهای IDE RAID روی خود مادربردها کرده‌اند.

بنابراین، RAID یک آرایه اضافی از دیسک های مستقل (Redundant Arrays of Independent Discs) است که وظیفه ارائه تحمل خطا و بهبود عملکرد را بر عهده دارد. تحمل خطا از طریق افزونگی به دست می آید. یعنی بخشی از ظرفیت فضای دیسک برای اهداف خدماتی اختصاص داده می شود و برای کاربر غیر قابل دسترس می شود.

افزایش عملکرد زیرسیستم دیسک با عملکرد همزمان چند دیسک تامین می شود و از این نظر هر چه تعداد دیسک های موجود در آرایه (تا حد معینی) بیشتر باشد، بهتر است.

درایوهای موجود در یک آرایه را می توان با استفاده از دسترسی موازی یا مستقل به اشتراک گذاشت.

با دسترسی موازی، فضای دیسک به بلوک (راه راه) برای ضبط داده ها تقسیم می شود. به طور مشابه، اطلاعاتی که باید روی دیسک نوشته شوند به همان بلوک ها تقسیم می شوند. هنگام نوشتن، بلوک های جداگانه روی دیسک های مختلف نوشته می شوند (شکل 1)، و چندین بلوک به طور همزمان روی دیسک های مختلف نوشته می شوند که منجر به افزایش عملکرد در عملیات نوشتن می شود. اطلاعات لازمهمچنین در بلوک های جداگانه به طور همزمان از چندین دیسک خوانده می شود (شکل 2)، که همچنین به رشد عملکرد متناسب با تعداد دیسک های موجود در آرایه کمک می کند.

لازم به ذکر است که مدل دسترسی موازی تنها در شرایطی اجرا می شود که اندازه درخواست نوشتن داده بزرگتر از اندازه خود بلوک باشد. در غیر این صورت، اجرای ضبط موازی چندین بلوک به سادگی غیرممکن است. حالتی را تصور کنید که اندازه یک بلوک 8 کیلوبایت و اندازه درخواست نوشتن داده 64 کیلوبایت باشد. در این حالت، اطلاعات منبع به هشت بلوک 8 کیلوبایتی بریده می شود. اگر آرایه ای از چهار دیسک وجود داشته باشد، می توان همزمان چهار بلوک یا 32 کیلوبایت را نوشت. بدیهی است که در مثال در نظر گرفته شده، سرعت نوشتن و خواندن چهار برابر بیشتر از هنگام استفاده از یک دیسک خواهد بود. با این حال، این وضعیت ایده آل است، زیرا اندازه درخواست همیشه مضربی از اندازه بلوک و تعداد دیسک های موجود در آرایه نیست.

اگر اندازه داده های نوشته شده کمتر از اندازه بلوک باشد، یک مدل دسترسی اساساً متفاوت اجرا می شود - دسترسی مستقل. علاوه بر این، این مدل همچنین می تواند زمانی پیاده سازی شود که اندازه داده های نوشته شده بزرگتر از اندازه یک بلوک باشد. با دسترسی مستقل، تمام داده های یک درخواست خاص در یک دیسک جداگانه نوشته می شود، یعنی وضعیت کار با یک دیسک منفرد یکسان است. مزیت مدل دسترسی موازی این است که اگر چندین درخواست نوشتن (خواندن) به طور همزمان وارد شوند، همه آنها به طور مستقل و روی دیسک های جداگانه اجرا می شوند (شکل 3). این وضعیت برای مثال در سرورها معمول است.

با توجه به انواع مختلف دسترسی، وجود دارد انواع متفاوتآرایه‌های RAID که معمولاً سطوح RAID نامیده می‌شوند. علاوه بر نوع دسترسی، سطوح RAID در نحوه قرار دادن و شکل گیری اطلاعات اضافی متفاوت است. اطلاعات اضافی را می توان روی یک دیسک اختصاصی قرار داد یا بین همه دیسک ها مخلوط کرد. روش های مختلفی برای تولید این اطلاعات وجود دارد. ساده ترین آنها تکرار کامل (100 درصد افزونگی) یا آینه سازی است. علاوه بر این، از کدهای تصحیح خطا و همچنین محاسبه برابری استفاده می شود.

سطوح RAID

در حال حاضر، چندین سطح استاندارد RAID وجود دارد: از RAID 0 تا RAID 5. علاوه بر این، ترکیبی از این سطوح و همچنین سطوح اختصاصی استفاده می شود (به عنوان مثال، RAID 6، RAID 7). رایج ترین آنها سطوح 0، 1، 3 و 5 هستند.

RAID 0

سطح RAID 0، به طور دقیق، یک آرایه اضافی نیست و بر این اساس، قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده را فراهم نمی کند. با این وجود، این سطح به طور گسترده در مواردی استفاده می شود که برای اطمینان از عملکرد بالای زیرسیستم دیسک ضروری است. این سطح به ویژه در ایستگاه های کاری محبوب است. هنگام ایجاد یک آرایه سطح 0 RAID، اطلاعات به بلوک هایی تقسیم می شود که روی دیسک های جداگانه نوشته می شوند (شکل 4)، یعنی سیستمی با دسترسی موازی ایجاد می شود (البته اگر اندازه بلوک اجازه دهد). با اجازه دادن به ورودی/خروجی همزمان از چندین دیسک، RAID 0 سریعترین نرخ انتقال داده و حداکثر کارایی فضای دیسک را فراهم می‌کند، زیرا به فضای ذخیره‌سازی جمع کنترلی نیاز نیست. اجرای این سطح بسیار ساده است. RAID 0 عمدتاً در مناطقی استفاده می شود که انتقال سریع مقادیر زیادی داده مورد نیاز است.

RAID 1 (دیسک آینه ای)

RAID سطح 1 یک آرایه دیسک 100 درصد اضافی است. یعنی داده ها به سادگی کاملاً تکراری (آینه ای) می شوند که به همین دلیل سطح بسیار بالایی از قابلیت اطمینان (و همچنین هزینه) به دست می آید. توجه داشته باشید که اجرای لایه 1 نیازی به پارتیشن بندی قبلی دیسک ها و داده ها به بلوک ندارد. در ساده ترین حالت، دو دیسک حاوی اطلاعات یکسان و یک دیسک منطقی هستند (شکل 5). هنگامی که یک دیسک از کار می افتد، یکی دیگر وظایف خود را انجام می دهد (که کاملاً برای کاربر شفاف است). علاوه بر این، این سطح سرعت خواندن اطلاعات را دو برابر می کند، زیرا این عملیات را می توان به طور همزمان از دو دیسک انجام داد. این طرح ذخیره سازی اطلاعات عمدتاً در مواردی استفاده می شود که هزینه امنیت داده ها بسیار بیشتر از هزینه پیاده سازی یک سیستم ذخیره سازی است.

RAID 2

RAID سطح 2 یک طرح افزونگی داده با استفاده از کد Hamming (به زیر مراجعه کنید) برای تصحیح خطا است. داده هایی که نوشته می شوند نه بر اساس یک ساختار بلوکی مانند RAID 0، بلکه بر اساس کلمات شکل می گیرند و اندازه کلمه برابر با تعداد دیسک های نوشتن داده در آرایه است. به عنوان مثال، اگر آرایه دارای چهار دیسک برای نوشتن داده باشد، اندازه کلمه چهار دیسک است. هر بیت از یک کلمه در یک دیسک آرایه جداگانه نوشته می شود. به عنوان مثال، اگر آرایه دارای چهار دیسک برای نوشتن داده باشد، یک دنباله چهار بیتی، یعنی یک کلمه، به گونه ای روی آرایه دیسک ها نوشته می شود که اولین بیت روی دیسک اول قرار گیرد. بیت دوم روی دوم و غیره.

علاوه بر این، برای هر کلمه، یک کد تصحیح خطا (ECC) محاسبه می شود که برای ذخیره اطلاعات کنترل روی دیسک های اختصاصی نوشته می شود (شکل 6). تعداد آنها برابر با تعداد بیت های کلمه کنترل است و هر بیت از کلمه کنترل در یک دیسک جداگانه نوشته می شود. تعداد بیت ها در کلمه کنترل و بر این اساس، تعداد دیسک های مورد نیاز برای ذخیره اطلاعات کنترل بر اساس فرمول زیر محاسبه می شود: که در آن K عرض کلمه کلمه داده است.

به طور طبیعی، L، هنگامی که طبق فرمول مشخص شده محاسبه می شود، به نزدیکترین عدد صحیح گرد می شود. با این حال، برای اینکه با فرمول‌ها اشتباه نکنید، می‌توانید از قانون یادگاری دیگری استفاده کنید: عرض بیت کلمه کنترل با تعداد بیت‌های مورد نیاز برای نمایش باینری اندازه کلمه تعیین می‌شود. برای مثال، اگر طول کلمه چهار باشد (در نماد باینری 100)، این عدد را در آن بنویسید فرم باینری، سه بیت مورد نیاز است، به این معنی که اندازه کلمه کنترل سه است. بنابراین، اگر چهار دیسک برای ذخیره سازی داده ها وجود داشته باشد، سه دیسک دیگر برای ذخیره سازی داده های کنترلی مورد نیاز خواهد بود. به طور مشابه، اگر هفت دیسک برای داده وجود داشته باشد (در نماد باینری 111)، سه دیسک برای ذخیره کلمات کنترل مورد نیاز خواهد بود. اگر هشت دیسک برای داده ها اختصاص داده شود (در نماد دودویی 1000)، آنگاه چهار دیسک برای اطلاعات کنترل مورد نیاز است.

کد Hamming که کلمه کنترل را تشکیل می دهد بر اساس استفاده از عملیات XOR بیتی (همچنین به عنوان نابرابری شناخته می شود) است. به یاد بیاورید که عملیات منطقی XOR اگر عملوندها مطابقت نداشته باشند (0 و 1) یک و در صورت مطابقت (0 و 0 یا 1 و 1) صفر می دهد.

خود کلمه کنترل که توسط الگوریتم همینگ به دست می آید، وارونگی نتیجه عملیات XOR بیتی تعداد بیت های اطلاعاتی کلمه است که مقادیر آنها برابر با 1 است. برای مثال، کلمه اصلی 1101 را در نظر بگیرید. در اول (001)، سوم (011) و چهارم (100) ارقام این کلمه یک است. بنابراین، لازم است یک عملیات XOR بیتی برای این اعداد بیت انجام شود:

خود کلمه کنترل (کد همینگ) با وارونگی بیتی نتیجه به دست می آید، یعنی برابر با 001 است.

هنگامی که داده ها خوانده می شوند، کد Hamming دوباره محاسبه شده و با کد اصلی مقایسه می شود. عملیات XOR بیتی برای مقایسه دو کد استفاده می شود. اگر نتیجه مقایسه در همه ارقام برابر با صفر باشد، قرائت صحیح است، در غیر این صورت مقدار آن عدد رقم دریافتی اشتباه کد اصلی است. به عنوان مثال، کلمه اصلی برابر با 1100000 باشد. از آنجایی که واحدها در موقعیت های ششم (110) و هفتم (111) قرار دارند، کلمه کنترل این است:

اگر کلمه 1100100 در هنگام خواندن ثابت شود، کلمه کنترل آن 101 است. با مقایسه کلمه کنترل اصلی با کلمه دریافتی (عملیات XOR بیتی)، داریم:

یعنی خطا هنگام خواندن در جایگاه سوم.

بر این اساس، دانستن اینکه کدام بیت اشتباه است، به راحتی می توان آن را در پرواز تصحیح کرد.

RAID 2 یکی از معدود سطوحی است که نه تنها امکان تصحیح خطاهای منفرد در حال پرواز، بلکه شناسایی خطاهای دوگانه را نیز فراهم می کند. در عین حال، در بین تمام سطوح دارای کدهای تصحیح اضافی است. این طرح ذخیره سازی به ندرت استفاده می شود زیرا حجم زیادی از درخواست ها را مدیریت نمی کند، سازماندهی آن دشوار است و مزیت کمی نسبت به RAID 3 دارد.

RAID 3

سطح 3 RAID یک آرایه ورودی/خروجی موازی با تحمل خطا با یک درایو اضافی است که اطلاعات برابری را می نویسد (شکل 7). هنگام نوشتن، جریان داده در سطح بایت به بلوک‌هایی تقسیم می‌شود (اگرچه در سطح بیت امکان‌پذیر است) و به‌جز اطلاعات کنترلی که برای ذخیره‌سازی تخصیص داده شده است، به طور همزمان روی همه دیسک‌های آرایه نوشته می‌شود. برای محاسبه اطلاعات چک (همچنین چک جمع نامیده می شود)، یک عملیات XOR بر روی بلوک های داده در حال نوشتن استفاده می شود. اگر هر دیسکی از کار بیفتد، داده های روی آن را می توان از داده های کنترلی و داده های باقی مانده در دیسک های سالم بازیابی کرد.

بلوک های چهار بیتی را به عنوان مثال در نظر بگیرید. فرض کنید چهار دیسک برای ذخیره داده ها و یک دیسک برای نوشتن جمع های چک وجود دارد. اگر دنباله ای از بیت های 1101 0011 1100 1011 وجود دارد که به بلوک های چهار بیتی تقسیم می شوند، برای محاسبه جمع کنترلی، باید این عملیات را انجام دهید:

بنابراین، جمع چک نوشته شده در دیسک 5 1001 است.

اگر یکی از دیسک‌ها، مانند دیسک سوم، خراب شود، بلوک 1100 غیرقابل خواندن خواهد بود. با این حال، با استفاده از همان عملیات XOR، مقدار آن را می توان به راحتی از جمع چک و مقادیر بلوک های باقی مانده بازیابی کرد:

بلوک 3 = بلوک 1 بلوک 2 بلوک 4

جمع را بررسی کنید.

در مثال ما، دریافت می کنیم:

بلوک 3=1101001110111001=1100.

RAID سطح 3 دارای افزونگی بسیار کمتری نسبت به RAID 2 است. با پارتیشن بندی داده ها به بلوک ها، RAID 3 عملکرد بالایی دارد. هنگام خواندن اطلاعات، دیسک با چک‌سام‌ها (در صورت عدم وجود خرابی) قابل دسترسی نیست، که هر بار که عملیات نوشتن انجام می‌شود اتفاق می‌افتد. از آنجایی که تقریباً هر دیسک در آرایه با هر عملیات I/O قابل دسترسی است، پردازش چندین درخواست به طور همزمان امکان پذیر نیست. این سطحمناسب برای برنامه هایی با فایل های حجیم و فرکانس دسترسی کم. علاوه بر این، از مزایای RAID 3 می توان به کاهش جزئی عملکرد در صورت خرابی و بازیابی سریع اطلاعات اشاره کرد.

RAID 4

سطح 4 RAID آرایه ای از دیسک های مستقل با تحمل خطا با یک دیسک چک جمع است (شکل 8). RAID 4 از بسیاری جهات شبیه RAID 3 است، اما با دومی در درجه اول در اندازه بلوک بسیار بزرگتر داده های نوشته شده (بزرگتر از اندازه داده های نوشته شده) متفاوت است. این تفاوت اصلی بین RAID 3 و RAID 4 است. پس از نوشتن گروهی از بلوک ها، یک چک جمع محاسبه می شود (درست مانند مورد RAID 3)، که روی یک دیسک اختصاصی نوشته می شود. با توجه به اندازه بلوک بزرگتر از RAID 3، می توان چندین بار خواندن را به طور همزمان انجام داد (طرح دسترسی مستقل).

RAID 4 عملکرد انتقال فایل های کوچک را بهبود می بخشد (با موازی کردن عملیات خواندن). اما از آنجایی که نوشتن باید جمع چک را روی دیسک اختصاص داده شده محاسبه کند، اجرای همزمان عملیات در اینجا غیرممکن است (عدم تقارن عملیات ورودی و خروجی وجود دارد). لایه در نظر گرفته شده مزیت سرعتی در هنگام انتقال مقادیر زیاد داده ایجاد نمی کند. این طرح ذخیره سازی برای برنامه هایی طراحی شده است که داده ها در ابتدا به بلوک های کوچک تقسیم می شوند، بنابراین نیازی به تجزیه بیشتر آنها نیست. RAID 4 است راه حل خوببرای سرورهای فایل، اطلاعاتی که عمدتاً از آنها خوانده می شود و به ندرت نوشته می شود. این طرح ذخیره سازی هزینه پایینی دارد، اما پیاده سازی آن مانند بازیابی اطلاعات در صورت خرابی، بسیار پیچیده است.

RAID 5

RAID سطح 5 آرایه ای از دیسک های مستقل با تحمل خطا با ذخیره سازی کنترلی توزیع شده است (شکل 9). بلوک‌های داده و چک‌سام‌ها که دقیقاً به روش RAID 3 محاسبه می‌شوند، به صورت چرخه‌ای بر روی همه دیسک‌های موجود در آرایه نوشته می‌شوند، یعنی هیچ دیسک اختصاصی برای ذخیره اطلاعات چک‌سوم وجود ندارد.

در مورد RAID 5، تمام دیسک های موجود در آرایه یک اندازه هستند، اما ظرفیت کل زیرسیستم دیسک موجود برای نوشتن دقیقاً یک دیسک کاهش می یابد. به عنوان مثال، اگر پنج دیسک 10 گیگابایت باشد، پس اندازه واقعی آرایه 40 گیگابایت است، زیرا 10 گیگابایت برای اطلاعات برابری اختصاص داده شده است.

RAID 5، مانند RAID 4، دارای معماری دسترسی مستقل است، یعنی بر خلاف RAID 3، ارائه می دهد. سایز بزرگبلوک های منطقی برای ذخیره اطلاعات بنابراین، مانند مورد RAID 4، چنین آرایه ای مزیت اصلی را هنگام پردازش چندین درخواست به طور همزمان فراهم می کند.

تفاوت اصلی بین RAID 5 و RAID 4 نحوه قرارگیری چک‌سام‌ها است.

وجود یک دیسک جداگانه (فیزیکی) که اطلاعات مربوط به چک‌سام‌ها را ذخیره می‌کند، در اینجا نیز مانند سه سطح قبلی، منجر به این واقعیت می‌شود که عملیات خواندن که نیازی به دسترسی به این دیسک نیست، با سرعت بالایی انجام می‌شود. با این حال، هر عملیات نوشتن اطلاعات روی دیسک کنترل را تغییر می دهد، بنابراین RAID 2، RAID 3 و RAID 4 اجازه عملیات نوشتن موازی را نمی دهند. RAID 5 بر این کاستی غلبه می کند، زیرا چک جمع ها بر روی همه دیسک های موجود در آرایه نوشته می شوند، که اجازه می دهد چندین خواندن یا نوشتن همزمان انجام شود.

پیاده سازی عملی

برای اجرای عملی آرایه های RAID، دو جزء مورد نیاز است: آرایه واقعی هارد دیسک ها و کنترلر RAID. کنترل کننده عملکردهای برقراری ارتباط با سرور (ایستگاه کاری)، تولید اطلاعات اضافی هنگام نوشتن و بررسی هنگام خواندن، توزیع اطلاعات در بین دیسک ها مطابق با الگوریتم عملیات را انجام می دهد.

از نظر ساختاری، کنترلرها هم خارجی و هم داخلی هستند. همچنین کنترلرهای RAID روی مادربرد تعبیه شده است. علاوه بر این، کنترلرها در رابط دیسک پشتیبانی شده متفاوت هستند. بنابراین، کنترل‌کننده‌های SCSI RAID برای استفاده در سرورها طراحی شده‌اند، در حالی که کنترل‌کننده‌های IDE RAID هم برای سرورهای سطح ورودی و هم برای ایستگاه‌های کاری مناسب هستند.

یکی از ویژگی های متمایز کنترلرهای RAID تعداد کانال های پشتیبانی شده برای آن است اتصال صلبدیسک ها اگرچه چندین درایو SCSI را می توان به یک کانال کنترلر متصل کرد، کل توان عملیاتی آرایه RAID توسط یک کانال منفرد محدود می شود که مربوط به پهنای باندرابط SCSI. بنابراین، استفاده از چندین کانال می تواند عملکرد زیرسیستم دیسک را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

هنگام استفاده از کنترلرهای IDE RAID، مشکل چند کاناله حادتر می شود، زیرا دو هارد دیسک متصل به یک کانال (درایوهای بیشتری توسط خود اینترفیس پشتیبانی نمی شوند) نمی توانند عملیات موازی را ارائه دهند - رابط IDE به شما امکان می دهد فقط به یک کانال دسترسی داشته باشید. رانندگی در یک زمان . بنابراین، کنترلرهای IDE RAID باید حداقل دو کاناله باشند. همچنین کنترلرهای چهار و حتی هشت کانالی نیز وجود دارد.

تفاوت دیگر بین کنترلرهای IDE RAID و SCSI RAID تعداد سطوحی است که آنها پشتیبانی می کنند. کنترلرهای SCSI RAID از تمام سطوح اصلی و معمولا چندین سطح ترکیبی و اختصاصی دیگر پشتیبانی می کنند. مجموعه سطوح پشتیبانی شده توسط کنترلرهای IDE RAID بسیار ساده تر است. معمولاً اینها سطوح صفر و اول هستند. علاوه بر این، کنترلرهایی وجود دارند که از سطح پنجم و ترکیبی از اول و صفر پشتیبانی می کنند: 0 + 1. این رویکرد کاملاً طبیعی است، زیرا کنترل‌کننده‌های IDE RAID عمدتاً برای ایستگاه‌های کاری طراحی شده‌اند، بنابراین تمرکز اصلی بر روی بهبود ایمنی داده‌ها (سطح 1) یا عملکرد با I/O موازی (سطح 0) است. در این مورد، طرح دیسک های مستقل مورد نیاز نیست، زیرا جریان درخواست های نوشتن / خواندن در ایستگاه های کاری بسیار کمتر از مثلاً در سرورها است.

عملکرد اصلی یک آرایه RAID افزایش ظرفیت زیرسیستم دیسک نیست (همانطور که از طراحی آن مشخص است، همان ظرفیت را می توان با هزینه کمتری به دست آورد)، بلکه اطمینان از قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها و افزایش عملکرد است. علاوه بر این، برای سرورها، حتی در صورت خرابی یکی از درایوها، نیاز به عملکرد بدون وقفه وجود دارد. تداوم کار با تعویض داغ تضمین می شود، یعنی حذف یک درایو SCSI خراب و نصب یک درایو جدید بدون قطع برق. از آنجایی که زیرسیستم دیسک (به جز در سطح 0) با یک درایو ناموفق به کار خود ادامه می دهد، Hot Swapping بازیابی شفافی را برای کاربران فراهم می کند. با این حال، سرعت انتقال و نرخ دسترسی با یک دیسک غیرفعال به میزان قابل توجهی کاهش می یابد، زیرا کنترل کننده باید داده ها را از اطلاعات اضافی بازیابی کند. درست است، یک استثنا از این قاعده وجود دارد - سیستم های RAID سطوح 2، 3، 4 هنگامی که یک درایو با اطلاعات اضافی از کار می افتد، سریعتر کار می کنند! این طبیعی است، زیرا در این حالت سطح "در حال پرواز" به صفر تغییر می کند که دارای ویژگی های سرعت عالی است.

تاکنون این مقاله در مورد راه حل های سخت افزاری بوده است. اما نرم افزاری نیز وجود دارد که به عنوان مثال توسط مایکروسافت برای ویندوز 2000 سرور ارائه می شود. با این حال، در این مورد، برخی از صرفه جویی های اولیه به طور کامل با بار اضافی جبران می شود CPU، که علاوه بر کار اصلی خود، مجبور است داده ها را در بین دیسک ها توزیع کند و چک سام ها را محاسبه کند. چنین راه حلی را می توان تنها در صورت وجود بیش از حد قابل توجه قدرت محاسباتی و بار کم سرور قابل قبول دانست.

سرگئی پاخوموف

آرایه RAID. این چیه؟ برای چی؟ و چگونه ایجاد کنیم؟

در طول دهه های طولانی توسعه صنعت رایانه، رسانه های ذخیره سازی اطلاعات برای رایانه ها مسیر تکاملی جدی توسعه را طی کرده اند. نوارهای پانچ و کارت های پانچ، نوارها و درام های مغناطیسی، دیسک های مغناطیسی، نوری و مغناطیسی نوری، درایوهای نیمه هادی - این فقط یک لیست کوتاه از فناوری های قبلاً آزمایش شده است. در حال حاضر در آزمایشگاه‌های دنیا تلاش می‌شود تا دستگاه‌های ذخیره‌سازی هولوگرافیک و کوانتومی ایجاد کنند که امکان افزایش چند برابری چگالی ضبط و قابلیت اطمینان ذخیره‌سازی آن را فراهم کند.

در این میان، هارد دیسک‌ها از دیرباز متداول‌ترین وسیله برای ذخیره اطلاعات در رایانه شخصی بوده‌اند. در غیر این صورت ، آنها را می توان درایوهای دیسک سخت (درایوهای دیسک سخت) ، هارد دیسک ها ، هارد دیسک ها نامید ، اما ماهیت تغییر نام تغییر نمی کند - اینها درایوهایی با بسته ای از دیسک های مغناطیسی در یک مورد واحد هستند.

اولین هارد دیسک به نام IBM 350 در 10 ژانویه 1955 در آزمایشگاه شرکت آمریکایی IBM مونتاژ شد. این هارد دیسک با اندازه یک کابینت خوب و وزن یک تن، حاوی پنج مگابایت اطلاعات بود. از دیدگاه مدرن، چنین حجمی را نمی توان حتی مضحک نامید، اما در طول استفاده انبوه از کارت های پانچ و نوارهای مغناطیسی با دسترسی متوالی، این یک پیشرفت عظیم در فناوری بود.

تخلیه اولین هارد دیسک IBM 350 از هواپیما

کمتر از شش دهه از آن روز می گذرد، اما اکنون با هارددیسکی با وزن کمتر از دویست گرم، طول ده سانتی متر و حجم اطلاعات چند ترابایتی، هیچکس را شگفت زده نخواهید کرد. در عین حال، فناوری ضبط، ذخیره و خواندن داده ها هیچ تفاوتی با فناوری استفاده شده در IBM 350 ندارد - همان صفحات مغناطیسی و هدهای خواندن/نوشتن که بالای آنها می لغزند.

تکامل هارد دیسک ها در پس زمینه یک خط کش اینچی (عکس از " ویکیپدیا " )

متأسفانه، ویژگی های این فناوری است که باعث دو مشکل اصلی استفاده از هارد دیسک می شود. اولی هم همینطور سرعت کمنوشتن، خواندن و انتقال اطلاعات از دیسک به پردازنده. در یک کامپیوتر مدرن، این هارد دیسک است که یک دستگاه کند است که اغلب عملکرد کل سیستم را به عنوان یک کل تعیین می کند.

مشکل دوم امنیت ناکافی اطلاعات ذخیره شده روی هارد دیسک است. اگر هارد دیسک خراب شود، می توانید به طور غیرقابل برگشتی تمام اطلاعات ذخیره شده روی آن را از دست بدهید. و اگر ضرر و زیان به از دست دادن یک آلبوم عکس خانوادگی محدود شود، خوب است (اگرچه این در واقع به اندازه کافی خوب نیست). از بین رفتن اطلاعات مهم مالی و بازاریابی می تواند عامل فروپاشی کسب و کار باشد.

تا حدی، با پشتیبان گیری منظم (پشتیبان گیری) از تمام یا فقط اطلاعات مهم روی هارد دیسک، به محافظت از اطلاعات ذخیره شده کمک می کند. اما حتی در این حالت، اگر خراب شود، آن بخشی از اطلاعاتی که از آخرین نسخه پشتیبان به روز شده است، از بین می رود.

خوشبختانه، روش هایی وجود دارد که به غلبه بر مضرات هارد دیسک های سنتی کمک می کند. یکی از این روش ها ایجاد آرایه های RAID از چندین هارد دیسک است.

RAID چیست

در اینترنت و حتی در ادبیات کامپیوتری مدرن، اغلب می توانید اصطلاح "آرایه RAID" را پیدا کنید که در واقع یک توتولوژی است، زیرا مخفف RAID (آرایه اضافی دیسک های مستقل) قبلاً مخفف "آرایه اضافی از دیسک های مستقل" است.

نام به طور کامل معنای فیزیکی چنین آرایه هایی را نشان می دهد - مجموعه ای از دو یا چند دیسک سخت است. کار مشترک این دیسک ها توسط یک کنترل کننده خاص کنترل می شود. در نتیجه عملکرد کنترلر، چنین آرایه هایی توسط سیستم عامل به عنوان یک هارد دیسک درک می شود و کاربر ممکن است به تفاوت های ظریف کنترل عملکرد هر هارد به طور جداگانه فکر نکند.

چندین نوع اصلی RAID وجود دارد که هر کدام در مقایسه با درایوهای منفرد تأثیر متفاوتی بر قابلیت اطمینان و سرعت کلی آرایه دارند. آنها با یک عدد مشروط از 0 تا 6 مشخص می شوند. تعیین مشابه با توصیف همراه با جزئیاتمعماری و اصل عملکرد آرایه ها توسط متخصصانی از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی پیشنهاد شده است. علاوه بر هفت نوع اصلی RAID، ترکیب های مختلفی از آنها نیز امکان پذیر است. بیایید آنها را بیشتر در نظر بگیریم.

آی تی ساده ترین نوعآرایه ای از هارد دیسک ها که هدف اصلی آن افزایش عملکرد زیرسیستم دیسک کامپیوتر است. این امر با تقسیم جریان های اطلاعات نوشته شده (خواندنی) به چندین زیرجریان، که به طور همزمان روی چندین هارد دیسک نوشته می شوند (خوانده می شوند) به دست می آید. در نتیجه، سرعت کل تبادل اطلاعات، به عنوان مثال، برای آرایه های دو دیسک در مقایسه با یک هارد دیسک از همان نوع، 30-50٪ افزایش می یابد.

حجم کل RAID 0 برابر است با مجموع حجم هارد دیسک های موجود در آن. اطلاعات بدون در نظر گرفتن طول فایل های ضبط شده به بلوک های داده با طول ثابت تقسیم می شوند.

مزیت اصلی RAID 0 افزایش قابل توجه سرعت تبادل اطلاعات بین آنهاست سیستم دیسکبدون از دست دادن حجم مفید هارد دیسک ها. نقطه ضعف آن کاهش قابلیت اطمینان کلی سیستم ذخیره سازی است. اگر هر یک از دیسک های RAID 0 از کار بیفتد، تمام اطلاعات ثبت شده در آرایه به طور غیر قابل برگشتی از بین می رود.

مشابه آنچه در بالا مورد بحث قرار گرفت، این نوع آرایه نیز ساده ترین برای سازماندهی است. این بر اساس دو هارد دیسک ساخته شده است که هر یک بازتاب دقیق (آینه) دیگری است. اطلاعات روی هر دو دیسک در آرایه به صورت موازی نوشته می شود. داده ها به طور همزمان از هر دو دیسک در بلوک های متوالی خوانده می شوند (موازی سازی درخواست ها) که به دلیل آن افزایش جزئی در سرعت خواندن در مقایسه با یک هارد دیسک منفرد حاصل می شود.

حجم کل RAID 1 برابر با حجم هارد دیسک کوچکتر در آرایه است.

مزایای RAID 1: قابلیت اطمینان بالای ذخیره سازی اطلاعات (داده ها تا زمانی که حداقل یکی از دیسک های موجود در آرایه سالم باشد دست نخورده است) و مقداری افزایش سرعت خواندن. نقطه ضعف - با خرید دو هارد دیسک، حجم قابل استفاده تنها یکی را دریافت می کنید. با وجود از دست دادن نیمی از حجم مفید، آرایه های "آینه" به دلیل قابلیت اطمینان بالا و هزینه نسبتا کم بسیار محبوب هستند - یک جفت دیسک هنوز از چهار یا هشت عدد ارزان تر است.

هنگام ساخت این آرایه ها، از یک الگوریتم بازیابی اطلاعات با استفاده از کدهای Hamming استفاده می شود (یک مهندس آمریکایی که این الگوریتم را در سال 1950 برای تصحیح خطاها در عملکرد رایانه های الکترومکانیکی توسعه داد). برای اطمینان از عملکرد این کنترلر RAID، دو گروه دیسک ایجاد می شود - یکی برای ذخیره داده ها، گروه دوم برای ذخیره کدهای تصحیح خطا.

این نوع RAID به دلیل افزونگی بیش از حد تعداد هارد دیسک ها در سیستم های خانگی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار نمی گیرد - به عنوان مثال، در یک آرایه از هفت هارد دیسک، تنها چهار عدد برای داده ها اختصاص داده می شود. با افزایش تعداد دیسک ها، افزونگی کاهش می یابد که در جدول زیر نشان داده شده است.

مزیت اصلی RAID 2 توانایی تصحیح خطاهای در حال ظهور بدون کاهش سرعت تبادل داده بین آرایه دیسک و پردازنده مرکزی است.

RAID 3 و RAID 4

این دو نوع آرایه دیسک در طرح ساخت خود بسیار شبیه به هم هستند. هر دو از چندین هارد دیسک برای ذخیره اطلاعات استفاده می کنند که یکی از آنها صرفاً برای قرار دادن چک سام ها استفاده می شود. سه هارد دیسک برای ایجاد RAID 3 و RAID 4 کافی است. بر خلاف RAID 2، بازیابی اطلاعات "در حال پرواز" غیرممکن است - اطلاعات پس از تعویض هارد دیسک خراب برای مدتی بازیابی می شوند.

تفاوت بین RAID 3 و RAID 4 در سطح پارتیشن بندی داده ها است. در RAID 3، اطلاعات به بایت های جداگانه تقسیم می شود، که منجر به کندی جدی در هنگام نوشتن / خواندن تعداد زیادی فایل کوچک می شود. در RAID 4، داده ها به بلوک های جداگانه تقسیم می شوند که اندازه آنها از اندازه یک بخش روی دیسک تجاوز نمی کند. در نتیجه، سرعت پردازش فایل‌های کوچک افزایش می‌یابد که برای رایانه‌های شخصی حیاتی است. به همین دلیل، RAID 4 گسترده تر شده است.

یک نقطه ضعف قابل توجه آرایه های مورد بررسی، افزایش بار روی هارد دیسک است که برای ذخیره سازی چک در نظر گرفته شده است، که به طور قابل توجهی منابع آن را کاهش می دهد.

آرایه‌های دیسکی از این نوع در واقع توسعه‌ای از طرح RAID 3 / RAID 4 هستند. یک ویژگی متمایز این است که یک دیسک جداگانه برای ذخیره چک‌سوم‌ها استفاده نمی‌شود - آنها به طور مساوی در همه توزیع می‌شوند. دیسکهای سختآرایه. توزیع منجر به امکان نوشتن موازی روی چندین دیسک به طور همزمان شد که تا حدودی سرعت تبادل داده را در مقایسه با RAID 3 یا RAID 4 افزایش می‌دهد. با این حال، این افزایش چندان قابل توجه نیست، زیرا منابع اضافی سیستم برای محاسبه چک‌سوم‌ها با استفاده از استفاده می‌شود. عملیات XOR در همان زمان، سرعت خواندن به طور قابل توجهی افزایش می یابد، زیرا موازی سازی ساده فرآیند امکان پذیر است.

حداقل تعداد هارد دیسک برای ساخت RAID 5 سه عدد است.

آرایه‌هایی که بر اساس طرح RAID 5 ساخته شده‌اند یک اشکال بسیار مهم دارند. اگر هر دیسکی پس از تعویض آن خراب شود، چندین ساعت طول می کشد تا اطلاعات به طور کامل بازیابی شود. در طول این مدت، هارد دیسک های آسیب نخورده آرایه در حالت فوق فشرده کار می کنند که به طور قابل توجهی احتمال خرابی درایو دوم و از دست رفتن کامل اطلاعات را افزایش می دهد. اگرچه نادر است، اما این اتفاق می افتد. علاوه بر این، در طول تطبیق RAID 5، آرایه تقریباً به طور کامل توسط این فرآیند اشغال شده است و عملیات نوشتن / خواندن فعلی با تاخیرهای طولانی. اگر برای اکثریت کاربران عادیمهم نیست، پس در بخش شرکتی چنین تاخیرهایی می تواند منجر به زیان های مالی خاصی شود.

تا حد زیادی مشکل فوق با ساخت آرایه ها بر اساس طرح RAID 6 حل می شود.در این ساختارها به ذخیره سازی چک جمع ها که به صورت چرخه ای و به طور مساوی در دیسک های مختلف توزیع می شوند، مقداری حافظه برابر با حجم اختصاص می یابد. از دو دیسک سخت به جای یکی، دو چک جمع محاسبه می شود که یکپارچگی داده ها را در صورت خرابی همزمان دو هارد دیسک در آرایه به طور همزمان تضمین می کند.

مزایای RAID 6 درجه بالایی از امنیت اطلاعات و کاهش عملکرد کمتر نسبت به RAID 5 در هنگام بازیابی اطلاعات هنگام جایگزینی دیسک آسیب دیده است.

نقطه ضعف RAID 6 کاهش نرخ تبادل کل داده ها در حدود 10٪ به دلیل افزایش حجم محاسبات لازم چک و همچنین به دلیل افزایش مقدار اطلاعات در حال نوشتن / خواندن است.

انواع RAID ترکیبی

علاوه بر انواع اصلی که در بالا مورد بحث قرار گرفت، ترکیبات مختلفی از آنها به طور گسترده استفاده می شود که کاستی های خاص RAID ساده را جبران می کند. به طور خاص، استفاده از طرح های RAID 10 و RAID 0+1 گسترده است. در حالت اول، یک جفت آرایه آینه ای با RAID 0 ترکیب می شوند، در حالت دوم، دو آرایه RAID 0 در یک آینه ترکیب می شوند. در هر دو مورد، افزایش عملکرد RAID 0 به امنیت اطلاعات RAID 1 اضافه می شود.

اغلب به منظور افزایش سطح حفاظت اطلاعات مهماز طرح‌های ساخت RAID 51 یا RAID 61 استفاده می‌شود - انعکاس آرایه‌هایی که از قبل بسیار محافظت شده‌اند، ایمنی فوق‌العاده داده‌ها را در صورت هر گونه خرابی تضمین می‌کند. با این حال، به دلیل افزونگی بیش از حد، اجرای چنین آرایه‌هایی در خانه غیرعملی است.

ساخت آرایه ای از دیسک ها - از تئوری تا عملی

یک کنترلر تخصصی RAID وظیفه ساخت و مدیریت عملیات هر RAID را بر عهده دارد. تا حد زیادی باعث تسکین کاربر عادی می شود کامپیوتر شخصیدر اکثر مادربردهای مدرن، این کنترلرها قبلاً در سطح پل جنوبی چیپست پیاده سازی شده اند. بنابراین برای ساخت آرایه ای از هارد ها کافی است به خرید تعداد مورد نیاز آن ها دقت کرده و در قسمت مربوطه نوع RAID مورد نظر را مشخص کنید. تنظیمات بایوس. پس از آن، در سیستم، به جای چندین هارد، فقط یک هارد را مشاهده خواهید کرد که از قبل قابل پارتیشن بندی و درایوهای منطقی. لطفا توجه داشته باشید که اگر هنوز از ویندوز XP استفاده می کنید، باید یک درایور اضافی نصب کنید.

کنترلر RAID خارجی با چهار پورت SATA

توجه داشته باشید که کنترلرهای یکپارچه معمولاً قادر به ایجاد RAID 0، RAID 1 و ترکیبی از آنها هستند. برای ایجاد آرایه های پیچیده تر، همچنان باید یک کنترلر جداگانه خریداری کنید.

و در نهایت، یک توصیه دیگر - برای ایجاد یک RAID، دیسک های سخت با همان اندازه، همان سازنده، همان مدل و ترجیحا از همان دسته خریداری کنید. سپس آنها به همان مجموعه های منطقی مجهز می شوند و عملکرد آرایه این هارد دیسک ها پایدارترین خواهد بود.