RAID

RAID – Redundant Array of Independent Disks (vícenásobné diskové pole nezávislých disků) je typ diskových řadičů, které zabezpečují pomocí určitých speciálních funkcí koordinovanou práci dvou nebo více fyzických diskových jednotek. Zvyšuje se tak výkon a odolnost vůči chybám nebo ztrátě dat.

Existuje celkem šest typů polí, prakticky se používají tři typy - RAID 0, RAID 1 a RAID 5 případně jejich kombinace (zejména RAID 1+0).

Disková pole typu RAID jsou často používány na serverech, u osobních počítačů se ale teď stávají čím dál oblíbenější (obzvláště typy 0 a 1).

Pojem RAID vznikl v roce 1988, kdy byla Univerzitou California – Berkeley vydána publikace A Case For Redundant Arrays of Inexpensive Disks (David Patterson, Randy Katz a Garth Gibson). Písmenko I bývá vysvětlováno jednak jako Inexpensive = levný (například Adaptec), jednak jako Independent = nezávislý (například Microsoft). Obojí je pravda, protože RAID pole je složeno z obyčejných sériově vyráběných pevných disků, které nejsou nijak upravovány.

[editovat] Typy RAID

[editovat] RAID 0

RAID 0

2 typy: zřetězení, prokládání striping

1. zřetězení: data jsou postupně ukládána na několik disků. Jakmile se zaplní první, ukládá se na druhý, poté na třetí atd. Výhodou je, že získáme velký logický disk, nevýhodou, že data nejsou po pádu jednoho disku obnovitelná. Bývá též označováno jako JBOD.
2. prokládání: data jsou ukládána na disky prokládaně. To znamená, že soubor je rozdělen na menší části (bloky) a každá část je ukládána střídavě na všechny disky. Diskové pole se tak opět jeví jako jeden velký disk. Není odolný vůči chybám. Porucha jednoho disku znamená ztrátu všech dat v diskovém poli, protože jeden soubor je na více fyzických discích. Tento typ RAIDu může zrychlit čtení i zápis větších souborů, protože je možné zároveň číst (zapisovat) jeden blok z jednoho disku a následující blok z jiného disku. Zrychlení čtení nicméně není takové jako s RAID 1, protože operační systém nemůže ovlivnit (tedy optimalizovat) z kterého disku se bude číst.

[editovat] RAID 1 (zrcadlení)

RAID 1

Nejjednodušší ale poměrně efektivní ochrana dat. Provádí se zrcadlení (mirroring) obsahu disků. Obsah se současné zaznamenává na dva disky. V případě výpadku jednoho disku se pracuje s kopií, která je ihned k dispozici. Podobná technika může být uplatněna o úroveň výše, kdy jsou použity dva samostatné řadiče. Tato technika se nazývá duplexing a je odolná i proti výpadku řadiče. Výrazně se zvyšuje rychlost čtení, protože čteme zároveň z několika disků najednou. Zato zápis může být pomalejší, protože se ukládají stejná data na dva disky. Technika výrazně zvyšuje bezpečnost dat proti ztrátě způsobené poruchou hardware. Nevýhodou je potřeba dvojnásobné diskové kapacity.

• Pole RAID 0+1 (stripování) je kombinací RAID 0 a RAID 1. Data uložíme prokládaně (stripováním) na dva disky(A, B), poté totéž uděláme s dalšími dvěma disky(C, D). Získáme tak dva logické disky AB, CD, které mají redundantní obsah. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru máme na disku A a C, druhou na disku B a D) Výhodou tohoto způsobu je, že nejen rozkládáme zátěž mezi více disků při čtení a zápisu a data jsou uložena redundantně, takže se dají po chybě snadno obnovit. Mezi nevýhody patří využití pouze 50 % celkové diskové kapacity, a při výpadku jednoho ze čtyř disků ztrácíme redundantnost dat.
• Pole RAID 1+0 (stripování) je opět kombinací RAID 0 a RAID 1, ale postupujeme obráceně. Nejdříve uložíme stejná data na disk A, B, poté na disk C, D. Získáme tak dva logické disky AB, CD, na nichž jsou data uložena stripovaně. (Máme-li soubor, který se při stripování rozdělí na dvě poloviny, první část souboru je na disku A a B, druhá část je na disku C a D, na rozdíl od RAID 0-1) Výhody jsou podobné RAID 0+1, navíc je RAID 1+0 odolnější proti výpadku více disků a po chybě je obnova dat mnohem rychlejší. Nevýhodou je opět využití pouze 50 % kapacity

[editovat] RAID 2

Je složitější verze RAID 3, kde jsou data po bitech stripována mezi jednotlivé disky. Data jsou zabezpečena pomocí tzv. Hammingova kódu. Počet redundantních disku je úměrný počtu datových disků. Výhodou je zkrácení doby odpovědi při dlouhých přístupech na disk (spouštění paralelně), nevýhodou je malá propustnost a využití jen 50 % diskové kapacity.

[editovat] RAID 3

RAID 3

Je použito N+1 stejných disků. Na N disků jsou ukládána data a na poslední disk je uložen exkluzivní OR - XOR (parita) těchto dat. Při výpadku paritního disku jsou data zachována, při výpadku libovolného jiného disku je možno z ostatních disků spolu s paritním diskem ztracená data zrekonstruovat. Výhodou je potřeba jen jednoho disku navíc, navíc se zkracuje doba odpovědi stejně jako u RAID 2. Nevýhoda je, že paritní disk je takzvaný bottle neck, neboli problémové místo systému, a je vytížen při zápisu na jakýkoliv jiný disk. Proto lze očekávat i jeho vyšší opotřebení a tím i nižší spolehlivost.

[editovat] RAID 4

RAID 4

Disky jsou stripovány po blocích, ne po bitech a parita je na paritním disku opět ukládána po blocích. Výhody a nevýhody stejné, jako u RAID 3.

[editovat] RAID 5

RAID 5

Velmi podobné RAID 3, ale odstraňuje problém s přetíženým paritním diskem, neboť jsou paritní data uložena střídavě na všech discích a ne pouze na jednom. Výhodou je, že jen jeden disk (i když pokaždé jiný) obsahuje redundantní informace a opět se dá využít paralelního přístupu k diskům, čímž se zkrátí doba odpovědi. Nevýhodou RAID 5 je ale pomalejší zápis.

[editovat] RAID 6

RAID 6

Obdoba RAID 5, používá dva paritní disky, přičemž na každém z nich je parita vypočtena jiným způsobem. Opět kvůli přetížení paritních disků jsou paritní data uložena střídavě na všech discích. Výhodou je odolnost proti výpadku dvou disků. Rychlost čtení je srovnatelná s RAID 5, ale zápis je pomalejší než u RAID 5, právě díky výpočtu dvou sad paritních informací.

[editovat] Nestandardní typy

[editovat] RAID 7

RAID 7 bylo vytvořeno firmou Storage Computer Corporation. Je odvozené od RAID 3 a RAID 4 a liší se zejména tím, že k nim přidává vyrovnávací paměť.

[editovat] RAID 0+1

RAID 0+1

Jedná se o typ složený z několika diskových polí typu RAID. Někdy bývá také označováno jako RAID 01.V tomto případě se jedná o diskové pole typu RAID 0, které je zrcadleno. Celková využitelná kapacita se vypočítá následovně (c = kapacita nejmenšího použitého disku; n = celkový počet disků v diskovém poli):

[editovat] RAID 10

RAID 10

Od RAID 0+1 se liší tím, že se data nejdříve v diskových polích zrcadlí a teprve pak se tato pole vloží do dalšího diskového pole typu RAID 0 pro větší zrychlení přenosových rychlostí. Maximální počet pevných disků, který může selhat bez jakýchkoliv následků je jeden v každém poli. Tento typ se často používá pro hodně vytížené databázové aplikace. Nemusí se totiž počítat paritní data, čímž se vše zrychluje (případně zlevňuje). Celková využitelná kapacita se vypočítá následovně (c = kapacita nejmenšího použitého disku; n = celkový počet disků v diskovém poli):

[editovat] RAID 0+3

RAID 0+3

[editovat] RAID 30

RAID 30

[editovat] RAID 50 (RAID 5+0)

                 RAID 0
            .-----------------------------------------------------.
            |                          |                          |
          RAID 5                     RAID 5                     RAID 5
   .-----------------.        .-----------------.        .-----------------.
   |        |        |        |        |        |        |        |        |
120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB
  A1       A2       Ap       A3       A4       Ap       A5       A6       Ap
  B1       Bp       B2       B3       Bp       B4       B5       Bp       B6
  Cp       C1       C2       Cp       C3       C4       Cp       C5       C6
  D1       D2       Dp       D3       D4       Dp       D5       D6       Dp

Celková využitelná kapacita tohoto pole je 720GB (týká se výše zobrazené ilustrace).

[editovat] RAID 51

RAID 51

[editovat] RAID 53

[editovat] RAID 60 (RAID 6+0)

                                RAID 0
                .------------------------------------.
                |                                    |
              RAID 6                               RAID 6
   .--------------------------.        .--------------------------.
   |        |        |        |        |        |        |        |
120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB   120 GB
  A1       A2       Aq       Ap       A3       A4       Aq       Ap
  B1       Bq       Bp       B2       B3       Bq       Bp       B4
  Cq       Cp       C1       C2       Cq       Cp       C3       C4
  Dp       D1       D2       Dq       Dp       D3       D4       Dq

Celková využitelná kapacita tohoto pole je 480GB (týká se výše zobrazené ilustrace).

[editovat] RAID 100 (RAID 10+0)

                RAID 0
               .-------------------------------------.
               |                                     |
             RAID 0                                RAID 0
       .-----------------.                  .-----------------.
       |                 |                  |                 |
     RAID 1            RAID 1             RAID 1            RAID 1
   .--------.        .--------.         .--------.        .--------.
   |        |        |        |         |        |        |        |
120 GB   120 GB   120 GB   120 GB    120 GB   120 GB   120 GB   120 GB
  A1       A1       A2       A2        A3       A3       A4       A4
  A5       A5       A6       A6        A7       A7       A8       A8
  B1       B1       B2       B2        B3       B3       B4       B4
  B5       B5       B6       B6        B7       B7       B8       B8

Celková využitelná kapacita tohoto pole je 480GB (týká se výše zobrazené ilustrace).

[editovat] Odkazy na stránky zabývající se tématikou RAIDu

• Přechod na softwarový RAID 1 snadno a rychle
• Když jeden disk nestačí
• Setting up software RAID