Urovně RAID , pojmenování

Pevné disky mají data uložená formou magnetického záznamu. Ten je možné zničit jiným magnetickým polem, teplotou nebo mechanickým poškozením datové vrstvy. Největším problémem je dnes například u mohutných serverů teplota, při dlouhodobém uložení dat pak postupné splývání různě orientovaných magnetických oblastí. Z důvodu bezpečnosti a zvýšení rychlosti přístupu byla vytvořena technologie - RAID (Redundancy Array of Inexpensive Disk). Jedná se o technologii, kde jsou jednotlivé disky nahrazeny sadou několika fyzických disků a kdy použitá úroveň zabezpečení dat pomocí technologie RAID zajišťuje lepší dostupnost, bezpečnost a výkon přenášených dat. Samotný RAID je vytvářen a provozován buď samostatným řadičem, pak se jedná o Hardware RAID a nebo procesorem hostitelského serveru, pak hovoříme o Software RAID. V současné době rozlišujeme následující úrovně RAID:

JBOD – Just Bunch of Disk
(Pole samostatných disků)
Jedná se o poněkud zvláštní specifikaci, protože neumožňuje ani zvýšení ochrany ani bezpečnosti. Řadič nad každým fyzickým diskem vytvoří logický - každému disku přistupuje jako k diskovému poli. Disk se pak chová jako kdyby byl připojen přímo k řadiči a ne k řadiči diskového pole. JBOD se používá ve speciálních případech, kdy je potřeba dát jediný disk bez ochrany do diskového pole, například pro překlenutí nedostatečné kapacity.
Celková disková kapacita = Velikost disku.
+Čtení – jedna operace
+Zápis – jedna operace
Výpadek dostupnosti v případě ztráty jediného disku

RAID level 0 - Disk Striping, Disk Concating
(Český překlad neexistuje, nejvhodnější popis by byl patrně prokládání disků)
Řadič buď dělí data na bloky (stripes) o určité velikosti, a střídavě je ukládá na jednotlivé disky, nebo používá nejprve jeden a následně druhý disk (Concating). Výhodou prvního řešení je značný nárůst rychlosti při čtení, nevýhodou obou řešení je zvýšení pravděpodobnosti poruchy. V případě výpadku jednoho disku se celý datový prostor stává nedostupným. Minimální počet disků pro vytvoření RAID0 jsou 2.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků.
+Čtení – jedna operace
+Zápis – jedna operace
Výpadek v případě ztráty jediného disku

RAID level 1 - Disk Mirroring, Disk Duplexing, Disk Shadowing
(Zrdcadlení disků)
Data jsou synchronně ukládána na oba fyzické disky, rychlost datového toku při zápisu zůstává na stejné úrovni jako u jednotlivého disku, při čtení může být vyšší díky použití algoritmů Round-Robin (čtení prvního bloku z prvního disku, druhého z druhého …). V případě výpadku jednoho z disků lze pokračovat v provozu s druhým diskem bez omezení. V případě výpadku RAID řadiče nelze s uloženými daty pracovat, jsou však samostatně dostupná z obou jednotlivých disků .
Celková disková kapacita = Velikost menšího z obou disků.
+Čtení –jedna operace
-Zápis – dvě operace (v případě dvou disků)
Výpadek v případě ztráty obou disků.

Parallel Access RAID Arrays (RAID pole s paralelním přístupem)
RAID level 2 – Hamming Code, Disk Stripping with Error Correction Code (ECC)
(Český překlad neexistuje, nejvhodnější popis by byl patrně prokládání disků s ochranou pomocí Hammingova kódu)
Řadič dělí data na bloky, ty ukládá střídavě na jednotlivé disky. Zároveň přitom počítá kontrolní součet ve formě Hammingova kódu a ten je distribuován s daty pro možnou rekonstrukci dat. Výhodou tohoto řešení je řádový nárůst rychlosti oproti samostatnému disku, čas potřebný pro výpočty korekčních kódů ale bohužel není zanedbatelný. Tento systém vydrží výpadek až jednoho disku, je schopen určit jenom díky použitému kódu který to byl, zbylá data je schopen dopočítat nebo opravit. Konfigurace diskového pole se řídí pravidly pro výpočet chybové vzdálenosti tohoto kódu (viz kapitola kódy). Jedná se o vysoce spolehlivé pole, ale projevuje se to na jeho rychlosti.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků, kapacita paritních disků se odečte.
- Čtení – přibližně platí počet disků = počet operací
-Zápis – přibližně platí počet disků = počet operací
Výpadek v případě ztráty dvou nebo více disků, silně závisí na mohutnosti kódu, konfiguraci diskového pole a schopnostech řadiče.

RAID level 3 – Parallel Access Parity RAID, Disk Stripping with ECC Stored as Parity
(Nejlépe asi jako prokládání disků, ochranný kód je uložen jako parita - logický XOR)
Řadič dělí data na bloky a posílá na jednotlivé disky. Při této činnosti se spočítá bitový kontrolní součet (sudá parita) a ten se ukládá na další disk. Také tento systém vydrží výpadek jednoho z disků a zbylá data je schopen dopočítat nebo opravit. Počítání parity probíhá „On the fly“, tedy za provozu. V tomto typu diskového pole je potřeba použít minimálně tři disky, kdy pro paritu se vždy počítá s velikostí jednoho fyzického disku. Tento typ RAID má velkou propustnost při čtení ale nízkou při zápisu, kvůli tzv. write penalty.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků, kapacita nejmenšího disku se odečte.
+ Čtení – počet disků= počet operací
-Zápis – počet disků = počet operací
Výpadek v případě ztráty dvou disků.

Independent Access Parity RAID

RAID level 4 – Independent Access Parity RAID With Dedicated Parity Disk
Disk Stripping Large Block, Parity Stored on One Drive
(Nejvhodnější popis je patrně prokládání disků, ochranný kód je uložen jako parita na vyhrazeném disku) Řadič dělí data na bloky určité velikosti (většinou lze konfigurovat) a ty posílá na jednotlivé datové disky. Při této činnosti se zároveň spočítá blokový kontrolní součet (funkci XOR nad bloky dat) a ten se ukládá na další disk. Výhodou tohoto řešení je řádový nárůst rychlosti při čtení, čas potřebný pro výpočty korekčních kódů je zanedbatelný. V tomto typu diskového pole je potřeba použít minimálně tři disky. Při některých aplikacích může paritní disk brzdit provoz celého RAID pole.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků, kapacita nejmenšího disku se odečte.
+ Čtení – počet data disků= počet operací
-Zápis – pro tři disky čtyři operace
Výpadek v případě ztráty dvou disků.

RAID level 5 - Independent Access RAID With Distributed Parity
Disk Stripping, Parity Distributed Across the Drive
(Český překlad neexistuje, nejvhodnější popis patrně prokládání disků, ochranný kód je uložen jako parita a distribuován mezi disky)
Jedná se o vylepšenou verzi RAID 4. Řadič stejným způsobem dělí data na bloky a posílá na postupně na jednotlivé disky. Při této činnosti se spočítá blokový kontrolní součet (zase pomocí funkce XOR nad bloky dat), ale ten se neukládá na vyhrazený disk. Namísto toho se distribuuje mezi disky. Vzhledem k rovnocennosti jednotlivých disků není ani jeden z nich využíván více, data a parita jsou uloženy symetricky. Výhodou je velká rychlost při čtení a bezpečnost. V tomto typu diskového pole je potřeba použít minimálně tři disky, kdy pro paritu se vždy počítá s velikostí jednoho fyzického disku. Existuje upravená verze RAID 5, tzv. ADG (Advanced Data Guarding), která používá volitelný počet paritních disků a je schopná se zotavit z výpadku více než jednoho datového disku.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků, kapacita nejmenšího disku se odečte.
+ Čtení – počet data disků= počet operací
-Zápis – pro tři disky čtyři operace
Výpadek v případě ztráty dvou disků.

RAID level 6 - Protection Against Two Simultaneous Disk Failures
(Ochrana před současným výpadkem dvou disků, český překlad neexistuje)
Jedná se o masivní vylepšení technologie RAID 5. Řadič dělí data na bloky a posílá postupně na jednotlivé disky. Při této činnosti se spočítají dvěmi metodami blokové kontrolní součty a ty se také distribuují identicky jako u RAID 5. Původní návrh počítal s druhým blokovým kontrolní součtem, který by se prováděl na disku ve sloupcích – vznikla by forma čtvercové matice s ochranou. Vzhledem k rovnocennosti jednotlivých disků ani zde není žádný z nich využíván více, data i oba paritní součty jsou uloženy symetricky. Výhodou je velká bezpečnost, bohužel stejně jako u RAID level 2 je to na úkor rychlosti. Pět kusů disků je minimum pro toto diskové pole, kdy pro paritu se vždy počítá s velikostí jednoho fyzického disku.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků, kapacita nejmenšího disku se odečte dvakrát.
+ Čtení – počet data disků= počet operací
-Zápis – pro tři disky šest operací
Výpadek v případě ztráty tří disků.

Nestandardní a proprietární RAID pole
RAID level 7 - Optimized Asynchrony for High I/O Rates as well as High Data Transfer Rates
(Český překlad neexistuje, nejvhodnější popis patrně optimalizovaný asynchronní přístup pro dosažení vysoké průchodnosti)
Jedná se o asymetrické diskové pole s asynchronním přístupem k datům, kde funkci řadiče vykonává operační systém. Používá se RAID 3 a RAID 4 plus speciální algoritmy pro cache. Algoritmus velice dynamický, díky vlastnímu operačnímu systému a několika procesorům i velice rychlý. Tento systém vyžaduje minimálně tři datové a jeden paritní disk, maximálně zde může být 48 disků na dvanácti rozhraních. Výrobce Storage Computer Corporation.
Celková disková kapacita = Velikost nejmenšího z disků násobená počtem disků, kapacita nejmenšího disku se odečte tolikrát, kolikrát bude uložena parita.

RAID S
Jedná se o jiný název pro RAID 5. Výrobce EMC

RAID Level 10,01,50,55,51,15 atd., vrstvené RAID
Jedná se o diskové pole několika úrovní, kde úroveň na vyšší vrstvě je uváděna jako první. Při použití těchto polí je potřeba si dávat obrovský pozor rozdíl v rychlosti a bezpečnosti, pokud se prohodí nižší a vyšší vrstva.

Powered by Drupal - Design by artinet