▷ Raid 0, 1, 5, 10, 01, 100, 50: vysvětlení všech typů

Určitě jsme všichni slyšeli o konfiguraci disků v RAID a spojili jsme ji s velkými společnostmi, kde je nezbytná replikace a dostupnost dat. Ale dnes mají prakticky všechny naše základní desky pro stolní počítače možnost vytvořit si vlastní RAID.

Index obsahu

Dnes se podíváme, jaká je technologie RAID, která kromě toho, že je značkou vysoce účinného spreje proti komárům, souvisí také s technologií ze světa výpočetní techniky. Uvidíme, z čeho její operace sestává a co s tím můžeme dělat a jeho různé konfigurace. V tom budou naše mechanické pevné disky nebo SSD v centru pozornosti bez ohledu na to, jaké jsou, což nám umožňuje ukládat obrovské množství informací díky jednotkám s více než 10 TB, které v současné době můžeme najít.

Možná jste také slyšeli o cloudovém úložišti a jeho výhodách oproti úložišti v našem vlastním týmu, ale pravdou je, že je více orientován na podnikání. Platí za to, že mají tento typ služby poskytované prostřednictvím internetu a na vzdálených serverech, které mají pokročilé bezpečnostní systémy a vlastní konfigurace RAID s velkou redundancí dat.

Co je to technologie RAID?

Termín RAID pochází z „redundantního pole nezávislých disků“ nebo ve španělském redundantním poli nezávislých disků. Již podle názvu máme dobrou představu o tom, co má tato technologie v úmyslu dělat. Což není nic jiného než vytvoření systému pro ukládání dat pomocí více paměťových jednotek, mezi nimiž jsou data distribuována nebo replikována. Tyto paměťové jednotky mohou být buď mechanické nebo HDD pevné disky, SSD nebo SSD disky.

Technologie RAID je rozdělena do konfigurací nazývaných úrovně, díky nimž můžeme získat různé výsledky, pokud jde o možnosti ukládání informací. Z praktických důvodů uvidíme RAID jako jediné úložiště dat, jako by to byla jediná logická jednotka, i když v něm existuje několik fyzicky nezávislých pevných disků.

Konečným cílem RAID je nabídnout uživateli větší kapacitu úložiště, redundanci dat, aby nedošlo ke ztrátě dat a poskytoval rychlejší čtení a zápis dat, než kdybychom měli pouze pevný disk. Tyto funkce budou samozřejmě nezávisle vylepšeny v závislosti na tom, jakou úroveň RAID chceme implementovat.

Další výhodou použití RAID je, že můžeme použít staré pevné disky, které máme doma, a že se můžeme připojit přes rozhraní SATA k naší základní desce. Tímto způsobem, s levnými jednotkami, budeme schopni namontovat úložný systém, kde budou naše data v bezpečí proti poruchám.

Kde se používají RAID

Společnosti RAID obecně používají společnosti mnoho let, a to kvůli zvláštní důležitosti jejich údajů a potřebě jejich ochrany a zajištění jeho redundance. Mají jeden nebo více serverů, které jsou speciálně určeny pro správu tohoto úložiště informací, s hardwarem speciálně navrženým pro toto použití as ochranným štítem proti vnějším hrozbám, které zabrání neoprávněnému přístupu k nim. Obvykle tyto sklady používají identické pevné disky ve výkonové a výrobní technologii pro optimální škálovatelnost.

Ale dnes budeme moci téměř všichni z nás používat systém RAID, pokud budeme mít relativně novou základní desku a čipovou sadu, která bude implementovat tento typ interních pokynů. K zahájení konfigurace RAID z Linuxu, Mac nebo Windows potřebujeme pouze několik disků připojených k našemu základnímu balíku.

V případě, že náš tým nebude tuto technologii implementovat, budeme potřebovat řadič RAID pro správu skladu přímo z hardwaru, i když v tomto případě bude systém náchylný k selhání tohoto řadiče, což se například nestane, pokud jej spravujeme pomocí softwaru.

Co RAID může a nemůže udělat

Už víme, co je RAID a kde je možné jej použít, ale nyní musíme vědět, jaké výhody získáme implementací takového systému a jaké další věci s tím nebudeme moci dělat. Tímto způsobem se nebudeme dostávat do omylu za předpokladu, že věci skutečně nejsou.

Výhody RAID

• Vysoká odolnost proti chybám: S RAID můžeme získat mnohem lepší odolnost proti chybám, než kdybychom měli pouze pevný disk. To bude podmíněno konfiguracemi RAID, které přijímáme, protože některé jsou zaměřeny na zajištění redundance a jiné jednoduše na dosažení rychlosti přístupu. Čtení a zápis vylepšení výkonu: Stejně jako v předchozím případě existují systémy zaměřené na zlepšení výkonu rozdělením datových bloků do několika jednotek, aby byly paralelně funkční. Možnost kombinace dvou předchozích vlastností: Úrovně RAID lze kombinovat, jak uvidíme níže. Tímto způsobem můžeme využít rychlosti přístupu některých a redundance dat jiného. Dobrá škálovatelnost a úložná kapacita: další z jeho výhod je to, že jsou to obecně snadno škálovatelné systémy, v závislosti na konfiguraci, kterou přijímáme. Kromě toho můžeme použít disky různé povahy, architektury, kapacity a věku.

Co RAID nemůže udělat

• RAID není prostředkem ochrany dat: RAID bude replikovat data, nebude je chránit, jedná se o dva velmi odlišné koncepty. Stejné poškození způsobí virus na samostatném pevném disku, jako by zadal RAID. Pokud nemáme bezpečnostní systém, který by jej chránil, budou data vystavena stejně. Lepší rychlost přístupu není zaručena: existují konfigurace, které si dokážeme vytvořit sami, ale ne všechny aplikace nebo hry jsou schopny na RAID dobře fungovat. Mnohokrát nebudeme profitovat tím, že místo dvou pevných disků místo jednoho budeme ukládat data rozděleným způsobem.

Nevýhody RAID

• RAID nezajišťuje zotavení po katastrofě: jak víme, existují aplikace, které mohou obnovit soubory z poškozeného pevného disku. U RAID potřebujete různé a konkrétnější ovladače, které nejsou nutně kompatibilní s těmito aplikacemi. Takže v případě selhání řetězce nebo více disků bychom mohli mít neobnovitelná data. Migrace dat je komplikovanější: klonování disku s jedním operačním systémem je poměrně jednoduché, ale pokud nemáme správné nástroje, je jeho provedení s úplným RAID do jiného mnohem složitější. To je důvod, proč migrace souborů z jednoho systému do druhého pro jejich aktualizaci je někdy nepřekonatelná úloha. Vysoké počáteční náklady: implementace RAID se dvěma disky je jednoduchá, ale pokud chceme složitější a nadbytečné sady, věci se komplikují. Čím více disků, tím vyšší náklady a složitější systém, tím více budeme potřebovat.

Jaké jsou úrovně RAID

Dnes můžeme najít poměrně málo typů RAID, i když tyto budou rozděleny do standardních RAID, vnořených úrovní a proprietárních úrovní. Nejčastěji používané pro soukromé uživatele a malé firmy jsou samozřejmě standardní a vnořené úrovně, protože většina špičkových zařízení má možnost to udělat bez instalace jakéhokoli dalšího.

Naopak, vlastní úrovně používají pouze tvůrci nebo prodejci této služby. Jsou variantami těch, které jsou považovány za základní, a my nevěříme, že je jejich vysvětlení nezbytné.

Uvidíme, z čeho se každá skládá.

RAID 0

První RAID, který máme, se nazývá Úroveň 0 nebo rozdělená množina. V tomto případě nemáme redundanci dat, protože funkcí této úrovně je distribuce dat uložených mezi různými pevnými disky, které jsou připojeny k počítači.

Cílem implementace RAID 0 je zajistit dobrou rychlost přístupu k datům uloženým na pevných discích, protože informace jsou na nich rovnoměrně distribuovány, aby měly simultánní přístup k více datům s paralelně spuštěnými jednotkami..

RAID 0 nemá informace o paritě ani redundanci dat, takže pokud dojde k poškození některého z diskových jednotek, ztratíme veškerá data, která byla v něm, pokud jsme do této konfigurace neprovedli externí zálohy.

Chcete-li provést RAID 0, musíme věnovat pozornost velikosti pevných disků, které jej tvoří. V tomto případě to bude nejmenší pevný disk, který určí přidané místo v RAID. Pokud máme v konfiguraci 1 TB pevný disk a dalších 500 GB, velikost funkční sady bude 1 TB, přičemž pevný disk bude 500 GB a dalších 500 GB z 1 TB disku. Proto by bylo ideální použít pevné disky stejné velikosti, aby bylo možné využít veškerý dostupný prostor v navržené sadě.

RAID 1

Tato konfigurace se také nazývá zrcadlení nebo „ zrcadlení “ a je jedním z nejčastěji používaných k zajištění redundance dat a dobré odolnosti proti chybám. V tomto případě děláme vytvoření obchodu s duplicitními informacemi na dvou pevných discích nebo dvou sadách pevných disků. Když ukládáme data, okamžitě se replikují do své zrcadlové jednotky, aby uložili dvakrát stejná data.

V očích operačního systému máme pouze jednu paměťovou jednotku, ke které máme přístup, abychom mohli číst data uvnitř. Pokud se to však nezdaří, budou data v replikované jednotce automaticky prohledána. Je také zajímavé zvýšit rychlost čtení dat, protože informace můžeme číst současně ze dvou zrcadlových jednotek.

RAID 2

Tato úroveň RAID je málo používána, protože je v zásadě založena na vytváření distribuovaného úložiště na několika discích na bitové úrovni. Z této distribuce dat je zase vytvořen chybový kód a uložen v jednotkách určených výhradně pro tento účel. Tímto způsobem lze sledovat a synchronizovat všechny disky ve skladu a číst a zapisovat data. Protože disky v současné době již obsahují systém detekce chyb, je tato konfigurace kontraproduktivní a používá se paritní systém.

RAID 3

Toto nastavení se také aktuálně nepoužívá. Spočívá v rozdělení dat na úrovni bajtů na různé jednotky, které tvoří RAID, kromě jedné, kde jsou uloženy informace o paritě, aby se tato data mohla při čtení načíst. Tímto způsobem má každý uložený bajt navíc paritní bit pro identifikaci chyb a obnovu dat v případě ztráty jednotky.

Výhodou této konfigurace je, že data jsou rozdělena do několika disků a přístup k informacím je velmi rychlý, stejně jako paralelní disky. Ke konfiguraci tohoto typu RAID potřebujete alespoň 3 pevné disky.

RAID 4

Jde také o ukládání dat v blocích rozdělených mezi disky v úložišti, přičemž jeden z nich ponechá paritní bity. Zásadní rozdíl oproti RAID 3 spočívá v tom, že pokud ztratíme jednotku, lze díky vypočítaným paritním bitům data v reálném čase rekonstruovat. Jeho cílem je ukládat velké soubory bez redundance, ale záznam dat je pomalejší přesně kvůli potřebě provést tento výpočet parity pokaždé, když se něco zaznamená.

RAID 5

Také se nazývá paritní distribuovaný systém. Tento se dnes používá častěji než úrovně 2, 3 a 4, konkrétně na zařízeních NAS. V tomto případě jsou informace uloženy rozděleny do bloků, které jsou distribuovány mezi pevné disky tvořící RAID. Generuje se však také paritní blok, který zajišťuje redundanci a schopnost rekonstruovat informace v případě poškození pevného disku. Tento paritní blok bude uložen v jiné jednotce než datové bloky, které jsou zapojeny do vypočítaného bloku, tímto způsobem budou paritní informace uloženy na jiném disku, z něhož jsou zapojeny datové bloky.

V tomto případě budeme také potřebovat alespoň tři paměťové jednotky, abychom zajistili redundanci dat s paritou, a selhání bude tolerováno pouze na jedné jednotce najednou. V případě porušení dvou současně ztratíme paritní informace a alespoň jeden z příslušných datových bloků. Existuje varianta RAID 5E, ve které je vložen náhradní pevný disk, aby se minimalizovala doba obnovy dat, pokud dojde k selhání jednoho z hlavních.

RAID 6

RAID je v podstatě rozšíření RAID 5, ve kterém je přidán další paritní blok, aby se vytvořily celkem dva. Informační bloky budou opět rozděleny do různých jednotek a stejným způsobem jsou paritní bloky také uloženy do dvou různých jednotek. Tímto způsobem bude systém tolerovat selhání až dvou paměťových jednotek, ale v důsledku toho budeme potřebovat až čtyři disky, abychom mohli vytvořit RAID 6E. V tomto případě existuje také varianta RAID 6e se stejným cílem jako u RAID 5E.

Vnořené úrovně RAID

Opustili jsme 6 základních úrovní RAID, abychom vstoupili do vnořených úrovní. Jak lze předpokládat, tyto úrovně jsou v zásadě systémy, které mají hlavní úroveň RAID, ale zase obsahují další podúrovně, která pracují v jiné konfiguraci.

Tímto způsobem existují různé vrstvy RAID, které jsou schopny současně vykonávat funkce základních úrovní, a tak být schopny kombinovat například schopnost rychlejšího čtení s RAID 0 a redundance RAID 1.

Uvidíme, které jsou dnes nejpoužívanější.

RAID 0 + 1

Najdete ji také pod názvem RAID 01 nebo zrcadlení oddílů. V zásadě sestává z hlavní úrovně typu RAID 1, která vykonává funkce replikace dat nalezených v prvním podúrovni za sekundu. Na druhé straně bude existovat podúrovňový RAID 0, který bude provádět své vlastní funkce, to znamená ukládat data distribuovaným způsobem mezi jednotkami, které jsou v něm.

Tímto způsobem máme hlavní úroveň, která provádí zrcadlovou funkci, a úrovně, které vykonávají funkci dělení dat. Takto dojde k selhání pevného disku a data budou dokonale uložena v druhém zrcadlovém RAID 0.

Nevýhodou tohoto systému je škálovatelnost, když přidáme další disk na jednom podúrovni, musíme také udělat totéž na druhém. Navíc odolnost proti chybám nám umožní rozbít jiný disk na každém podúrovni nebo rozbít dva na stejném podúrovni, ale ne jiné kombinace, protože bychom ztráceli data.

RAID 1 + 0

Teď bychom byli v opačném případě, nazývá se také RAID 10 nebo zrcadlové dělení. Nyní budeme mít hlavní úroveň typu 0, která rozdělí uložená data mezi různé úrovně. Zároveň budeme mít několik podúrovní typu 1, které budou mít na starosti replikaci dat na pevných discích, které mají uvnitř.

V tomto případě nám odolnost proti chybám umožní rozbít všechny disky v jednom podúrovni, s výjimkou jednoho, a bude nutné, aby alespoň jeden zdravý disk zůstal v každém z podúrovní, aby nedošlo ke ztrátě informací.

RAID 50

Tímto způsobem samozřejmě můžeme strávit nějaký čas vytvářením možných kombinací RAID, na které je spletenější, abychom dosáhli maximální redundance, spolehlivosti a rychlosti. Uvidíme také RAID 50, což je hlavní úroveň v RAID 0, která rozděluje data od úrovní nakonfigurovaných jako RAID 5, s jejich třemi pevnými disky.

V každém bloku RAID 5 budeme mít řadu dat s odpovídající paritou. V takovém případě může pevný disk selhat v každém RAID 5 a zajistí integritu dat, ale pokud selže více, ztratíme zde uložená data.

RAID 100 a RAID 101

Můžeme ale mít nejen dvouúrovňový strom, ale tři, a to je případ RAID 100 nebo 1 + 0 + 0. Skládá se ze dvou dílčích úrovní RAID 1 + 0 rozdělených podle hlavní úrovně také do RAID 0.

Stejně tak můžeme mít RAID 1 + 0 + 1, složený z několika RAID 1 + 0 podúrovní, které se odrážejí RAID 1 jako hlavní. Rychlost přístupu a redundance jsou velmi dobré a nabízejí dobrou odolnost proti chybám, i když množství disku, které je třeba použít, je ve srovnání s dostupností místa značné.

Jde o technologii RAID a její aplikace a funkce. Nyní vám necháme několik tutoriálů, které vám budou také užitečné

Doufáme, že tyto informace byly pro vás užitečné k lepšímu pochopení toho, co je úložný systém RAID. Pokud máte nějaké dotazy nebo návrhy, zanechte je prosím v okénku s komentářem.