Başlangıçta ucuz diskler dizisi olarak bilinen RAID (gereksiz bağımsız diskler dizisi) ilk olarak ilk olarak California Üniversitesi'nden Profesör Da Patterson, Berkeley tarafından 1988'de "aşırı ucuz diskler dizisi" vakasında önerildi. Zaman, büyük kapasiteli diskler pahalıydı, bu nedenle temel RAID fikri, pahalı büyük kapasiteli disklere eşdeğer kapasite, performans ve güvenilirliği daha düşük bir maliyetle elde etmek için organik olarak birden fazla küçük kapasiteyi ve nispeten ucuz diskleri birleştirmekti. Disklerin maliyeti ve fiyatı azalmaya devam ettikçe, "ucuz" terimi anlamsız hale geldi ve RAID Danışma Kurulu (RAB) "ucuz" yu "bağımsız" ile değiştirmeye karar verdi.
Bu RAID tasarım fikri endüstri tarafından hızla benimsenmiştir. Yüksek performanslı ve son derece güvenilir bir depolama teknolojisi olarak RAID teknolojisi yaygın olarak uygulanmıştır. RAID esas olarak RAID elde etmek için veri şeritleme, yansıtma ve veri paritesi teknolojilerini kullanır . İlk olarak, büyük kapasite sağlar. Birden çok disk içeren RAID sistemleri, tek diskler artık 1 TB'yi aştığından PB düzeyinde depolamaya ulaşabilir, ancak mevcut kapasite, tipik olarak% 50 -% 90 arasında değişen artıklık yükü nedeniyle toplamdan daha azdır. İkincisi, yüksek performans, Diskler arasında G/Ç dağıtan ve tek diskli performansın darboğazının üstesinden gelen yüksek performans elde edilir. Üçüncüsü, güvenilirlik arttırılır. Çok diskli güvenilmezlik teorik kaygısının aksine, RAID, birden fazla disk başarısız olsa bile veri kullanılabilirliğini sağlamak için yansıtma ve veri paritesini kullanır. Son olarak, yönetilebilirlik basitleştirilir. Bir sanallaştırma teknolojisi olarak RAID, kullanıcılar için kolay veri organizasyonunu sağlayan ve dinamik disk değişiklikleri ve otomatik veri işlemleri gibi özelliklerle yönetici görevleri azaltan sistemlere mantıklı bir sürücü olarak görünür. Yüksek performans, güvenilirlik, fay toleransı ve ölçeklenebilirlik. Bu üç teknolojiyi kullanma veya birleştirme stratejilerine ve mimarilerine göre, RAID farklı veri uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için farklı seviyelere ayrılabilir. Orijinal RAID seviyeleri RAID1-RAID5, Da Patterson ve ark. RAID53 ve RAID100, ancak birleşik bir standart yok. Şu anda, endüstrinin tanınan standartları RAID0-RAD5'tir ve RAID2 dışındaki dört seviye endüstriyel standartlar olarak belirlenmiştir. Gerçek uygulama alanında en sık kullanılan RAID seviyeleri RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 ve RAID10'dır.
Uygulama perspektifinden bakıldığında, RAID esas olarak üç türe ayrılır: yazılım baskını, donanım baskını ve hibrid baskını. Yazılım RAID için tüm işlevler işletim sistemi ve CPU tarafından tamamlanır ve bağımsız RAID kontrol/işleme çipi ve G/Ç işleme çipi yoktur, bu nedenle verimlilik en düşüktür. Donanım RAID, özel bir RAID kontrol/işleme çipi ve G/Ç işleme çipinin yanı sıra bir dizi arabelleği ile donatılmıştır ve CPU kaynaklarını işgal etmez, ancak maliyet çok yüksektir. Hibrid RAID, RAID kontrol/işleme çipine sahiptir, ancak bir G/Ç işleme çipinden yoksundur ve CPU ve sürücü programlarının tamamlanması gerekir ve performansı ve maliyeti yazılım RAID ve donanım baskını arasındadır.
Her RAID seviyesi bir uygulama yöntemini ve teknolojisini temsil eder ve yüksek ve düşük seviyeler arasında bir ayrım yoktur. Pratik uygulamalarda, kullanıcı veri uygulamalarının özelliklerine göre uygun RAID seviyesi ve spesifik uygulama yöntemi seçilmelidir ve kullanılabilirlik, performans ve maliyet kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır.
Temel İlkeler
RAID, yani gereksiz bağımsız diskler dizisi genellikle disk dizisi olarak kısaltılır. Kısaca, RAID, tek bir diskten daha yüksek depolama performansı ve veri yedekleme teknolojisi sağlayan çoklu bağımsız yüksek performanslı disk sürücülerinden oluşan bir disk alt sistemidir. RAID, ana bilgisayar ortamına uygun maliyetli, yüksek veri güvenilirliği ve yüksek performanslı depolama sağlayan çok diskli bir yönetim teknolojisidir. RAID'in SNIA tarafından tanımı: Fiziksel depolama alanının bir kısmının, kalan alanda depolanan kullanıcı verilerinin gereksiz bilgilerini kaydetmek için kullanıldığı bir disk dizisidir. Bir disk veya erişim yolu başarısız olduğunda, kullanıcı verilerini yeniden yapılandırmak için gereksiz bilgiler kullanılabilir. Disk şeritleme RAID tanımına uygun olmasa da, genellikle RAID (yani RAID0) olarak da adlandırılır.
RAID'in orijinal amacı, büyük sunucular için üst düzey depolama işlevleri ve gereksiz veri güvenliği sağlamaktı. Tüm sistemde, RAID iki veya daha fazla diskten oluşan bir depolama alanı olarak kabul edilir ve depolama sisteminin G/Ç performansı, aynı anda birden fazla diskte veri okuma ve yazılarak geliştirilir. RAID seviyelerinin çoğu, sistemin güvenilirliğini büyük ölçüde artıran tam veri doğrulama ve düzeltme önlemlerine ve hatta yansıtma yöntemlerine sahiptir ve buradan "gereksiz" gelir.
Burada JBOD'dan bahsetmemiz gerekiyor (sadece bir grup disk). Başlangıçta JBOD, koordineli kontrol sağlamak için kontrol yazılımı olmayan bir disk koleksiyonunu temsil etmek için kullanıldı, bu da RAID'den JBOD'dan ayırt eden ana faktör. Şu anda, JBOD, RAID işlevselliği sağlayıp sağlamadığına bakılmaksızın, genellikle bir disk muhafazasını ifade eder.
RAID'in iki temel amacı veri güvenilirliğini ve G/Ç performansını artırmaktır. Disk dizisinde, veriler birden fazla disk arasında dağılmıştır, ancak bilgisayar sistemi için tek bir diske benziyor. Artıklık, birden çok diske (tipik olarak yansıtma) aynı verileri yazarak veya hesaplanan parite verilerini diziye yazarak elde edilir, böylece tek bir disk başarısız olduğunda veri kaybına neden olmaz. Bazı RAID seviyeleri, iki diskin aynı anda hasar görebileceği RAID6 gibi daha fazla diskin aynı anda başarısız olmasına izin verir.
Böyle bir fazlalık mekanizması altında, başarısız disk yeni bir diskle değiştirilebilir ve RAID, veri tutarlılığı ve bütünlüğü sağlamak için kalan disklerdeki veri ve parite verilerine göre kayıp verileri otomatik olarak yeniden yapılandırır. Veriler RAID'deki birden fazla farklı diskte dağılmış ve saklanır ve eşzamanlı veri okuma ve yazımı tek bir diskten çok daha iyidir, bu nedenle daha yüksek toplu G/Ç bant genişliği elde edilebilir. Tabii ki, disk dizisi, daha yüksek güvenilirlik ve performans karşılığında alanı feda ederek tüm disklerin toplam depolama alanını azaltacaktır. Örneğin, RAID1'in depolama alanı kullanımı sadece%50'dir ve RAID5 bir diskin depolama kapasitesini kaybeder ve boşluk kullanımı (n-1)/n'dir.
Disk dizisi, bazı diskler (uygulamaya bağlı olarak tek veya çoklu) hasar gördüğünde, sistemin kesintisiz olarak çalışmasını sağlayabilir. Başarısız diskin verilerinin yeni diske yeniden yapılandırılması sürecinde, sistem normal şekilde çalışmaya devam edebilir, ancak performans belirli bir dereceye kadar azaltılacaktır. Diskler eklerken veya silerken bazı disk dizileri kapatılmalı, bazıları sıcak değiştirmeyi destekleyerek disk sürücülerinin değiştirilmesine izin verilmesini sağlar. Bu üst düzey disk dizisi esas olarak güvenilirlik için yüksek gereksinimlere sahip uygulama sistemlerinde kullanılır ve sistem kapatılamaz veya kapatma süresi mümkün olduğunca kısa olmalıdır.
Genel olarak konuşursak, RAID veri yedeklemesini değiştiremez. Virüsler, insan yıkımı, kazara silme, vb. Disk dışı başarısızlıklardan kaynaklanan veri kaybı için güçsüzdür. Şu anda veri kaybı işletim sistemi, dosya sistemi, hacim yöneticisi veya uygulama sistemine göre. RAID sisteminin kendisi için veriler sağlamdır ve herhangi bir kayıp oluşmamıştır. Bu nedenle, veri kaybını önlemek için baskını tamamlayan ve verilerin güvenliğini farklı seviyelerde koruyan veri yedekleme, felaket kurtarma ve diğer veri koruma önlemleri çok gereklidir.
RAID'de üç temel kavram ve teknoloji vardır: yansıtma, veri şeritleme ve veri paritesi. Verileri birden çok diske yansıtmak. Bir yandan, güvenilirliği artırabilir, diğer yandan okuma performansını artırmak için eşzamanlı olarak iki veya daha fazla kopyadan verileri okuyabilir. Açıkçası, yansıtmanın yazma performansı biraz daha düşüktür ve verilerin birden fazla diske doğru bir şekilde yazıldığından emin olmak daha fazla zaman alır. Veri şeritleme, veri dilimlerini birden fazla farklı diskte depolar ve birden çok veri dilimi birlikte, yansıtmanın birden fazla kopyasından farklı olan ve genellikle performans değerlendirmeleri için kullanılan eksiksiz bir veri kopyası oluşturur. Veri şeritleme daha yüksek eşzamanlılık tanecikliğine sahiptir.
Verilere erişirken, aynı anda farklı diskler hakkında veri okumak ve yazmak, böylece çok önemli bir G/Ç performans iyileştirmesi elde etmek mümkündür. Veri paritesi, veri hatası algılama ve onarımı için gereksiz veri kullanır. Gereksiz veriler genellikle Hamming kodu ve XOR işlemi gibi algoritmalar tarafından hesaplanır. Parite işlevini kullanmak, disk dizisinin güvenilirliğini, sağlamlığını ve arıza toleransını büyük ölçüde artırabilir. Ancak, veri paritesinin birden fazla yerden verileri okuması ve sistem performansını etkileyecek hesaplamalar ve karşılaştırmalar gerçekleştirmesi gerekir. Farklı RAID seviyeleri, farklı veri güvenilirliği, kullanılabilirliği ve G/Ç performansı elde etmek için yukarıdaki üç teknolojinin bir veya daha fazlasını benimser. Ne tür bir baskın (hatta yeni seviyeler veya türler) veya hangi baskın modunu benimseyeceğine gelince, sistem gereksinimlerini derinlemesine anlama ve güvenilirliği, performans ve maliyeti kapsamlı bir şekilde değerlendirme öncülünde makul bir seçim yapmak gerekir. Uzlaşma seçimi yapın.
RAID'in avantajları
- Büyük kapasite: Bu, RAID'in bariz bir avantajıdır. Disk kapasitesini genişletir ve birden çok diskten oluşan RAID sisteminin büyük depolama alanı vardır. Artık tek bir diskin kapasitesi 1 TB'den fazla ulaşabilir, böylece RAID'in depolama kapasitesi PB seviyesine ulaşabilir ve çoğu depolama gereksinimi karşılanabilir. Genel olarak konuşursak, mevcut RAID kapasitesi tüm üye disklerin toplam kapasitesinden daha azdır. Farklı RAID algoritmaları seviyeleri belirli bir fazlalık yükü gerektirir ve spesifik kapasite yükü benimsenen algoritma ile ilişkilidir. RAID algoritması ve kapasitesi biliniyorsa, mevcut RAID kapasitesi hesaplanabilir. Genellikle, RAID'in kapasite kullanımı% 50 ila% 90'dır.
- Yüksek Performans: RAID'nin yüksek performansı veri şeritleme teknolojisinden yararlanır. Tek bir diskin G/Ç performansı, arayüz ve bant genişliği gibi bilgisayar teknolojileri ile sınırlıdır ve genellikle sistem performansının darboğazdır. Veri şeritleme yoluyla RAID, Veri G/Ç'yi her üye diskine dağıtır, böylece tek bir diskten birkaç kat daha yüksek birleştirilmiş G/Ç performansını elde eder.
- Güvenilirlik: Kullanılabilirlik ve güvenilirlik, RAID'in bir başka önemli özelliğidir. Teorik olarak, birden fazla diskten oluşan bir RAID sisteminin güvenilirliği, tek bir diskten daha kötü olmalıdır. Burada örtük bir varsayım var: tek bir disk arızası tüm RAID'in mevcut olmamasına neden olacaktır. RAID, bu varsayımı kırmak için yansıtma ve veri paritesi gibi veri yedekleme teknolojilerini kullanır. Yansıtma, her zaman bir veri kopyası olduğundan emin olmak için belirli bir disk sürücü grubundaki verileri başka bir disk sürücü grubuna tamamen kopyalayan en ilkel artıklık teknolojisidir. Yansıtmanın% 50 fazlalık yükü ile karşılaştırıldığında, veri paritesi çok daha küçüktür ve verileri doğrulamak ve düzeltmek için parite yedek bilgilerini kullanır. RAID'in fazlalık teknolojisi, veri kullanılabilirliğini ve güvenilirliğini büyük ölçüde artırır ve birkaç disk başarısız olduğunda verilerin kaybolmamasını ve sistemin sürekli çalışmasının etkilenmemesini sağlar.
- Yönetilebilirlik: Aslında RAID, birden fazla fiziksel disk sürücüsünü sanallaştıran bir sanallaştırma teknolojisidir. Harici ana bilgisayar sistemi için RAID, tek, hızlı ve güvenilir bir büyük kapasiteli disk sürücüsüdür. Bu şekilde, kullanıcılar uygulama sistemi verilerini bu sanal sürücüye düzenleyebilir ve depolayabilir. Kullanıcı uygulama perspektifinden, depolama sistemini basit ve kullanımı ve yönetimi kolay hale getirebilir. RAID dahili olarak büyük miktarda depolama yönetimi işini tamamladığından, yöneticinin yalnızca çok sayıda yönetim çalışması tasarruf edebilen tek bir sanal sürücüyü yönetmesi gerekir. RAID, disk sürücülerini dinamik olarak ekleyebilir veya silebilir ve yönetim çalışmasını büyük ölçüde basitleştirebilen veri doğrulama ve veri rekonstrüksiyonunu otomatik olarak gerçekleştirebilir.
Özetle, RAID büyük kapasitesi, yüksek performanslı, gelişmiş güvenilirliği ve basitleştirilmiş yönetilebilirliği için öne çıkmaktadır. Bu avantajlar, sorunsuz çalışma ve veri bütünlüğü sağlarken modern bilgi işlem ortamlarının artan veri taleplerine hitap eden çok çeşitli uygulamalarda vazgeçilmez bir depolama çözümü haline getirir.
Shenzhen Innovative Cloud Computer Co., Ltd.
