Matricele RAID au fost dezvoltate pentru a îmbunătăți fiabilitatea stocării datelor, pentru a crește viteza de procesare și pentru a oferi posibilitatea de a combina mai multe discuri într-unul mare. Tipuri diferite RAID decide sarcini diferite, aici ne vom uita la câteva dintre cele mai comune configurații de matrice RAID de aceeași dimensiune.
RAID 0
RAID 1
RAID 10
RAID 1E
RAID 5
Implementările „software” ale RAID5, încorporate în podurile de sud ale plăcilor de bază, nu au viteze mari de scriere, deci nu sunt potrivite pentru toate aplicațiile.
RAID 5EE
RAID 6
RAID 50
RAID 60
Salutări cititorilor blogului!
Astăzi va fi un alt articol despre tema computerului, și va fi dedicat unui astfel de concept ca Raid matrice de discuri- Sunt sigur că acest concept nu va însemna absolut nimic pentru mulți, iar cei care au auzit deja despre el undeva nu au idee despre ce este. Să ne dăm seama împreună!
Fără a intra în detalii de terminologie, o matrice Raid este un fel de complex construit din mai multe hard disk-uri, care vă permite să distribuiți mai competent funcțiile între ele. Postăm ca de obicei hard disk-uri pe computer? Conectăm unul la Sata HDD, apoi altul, un al treilea. Și discurile D, E, F și așa mai departe apar în sistemul nostru de operare. Putem pune câteva fișiere pe ele sau putem instala Windows, dar în esență vor fi discuri separate- după ce am scos unul dintre ele, nu vom observa absolut nimic (dacă sistemul de operare nu a fost instalat pe el), cu excepția faptului că nu vom avea acces la fișierele înregistrate pe ele. Dar există o altă modalitate - de a combina aceste discuri într-un sistem, oferiți-le un anumit algoritm colaborare, în urma căruia fiabilitatea stocării informațiilor sau viteza de funcționare a acestora va crește semnificativ.
Dar înainte de a putea crea acest sistem, trebuie să știm dacă placa de bază acceptă matrice de discuri Raid. Multe plăci de bază moderne au deja un controler Raid încorporat, care vă permite să combinați hard disk-uri. Circuitele matrice acceptate sunt disponibile în descrierile pentru placa de bază. De exemplu, să luăm prima placă ASRock P45R2000-WiFi care mi-a atras atenția pe Yandex Market.
Aici descrierea matricelor Raid acceptate este afișată în secțiunea „ Controlere de disc Sata."
ÎN în acest exemplu vedem că controlerul Sata suportă crearea de matrice Raid: 0, 1, 5, 10. Ce înseamnă aceste numere? Această desemnare tipuri variate matrice în care discurile comunică între ele prin intermediul scheme diferite, care sunt concepute, așa cum am spus deja, fie pentru a-și accelera activitatea, fie pentru a crește fiabilitatea împotriva pierderii de date.
Dacă placa de bază a computerului nu acceptă Raid, atunci puteți achiziționa un controler Raid separat în formular placi PCI, care este introdus în slotul PCI de pe placa de bază și îi oferă posibilitatea de a crea matrice de discuri. Pentru ca controlerul să funcționeze după instalarea acestuia, va trebui să instalați și driverul raid, care fie vine pe disc cu acest model, fie poate fi pur și simplu descărcat de pe Internet. Cel mai bun pe acest aparat nu economisiți bani și cumpărați de undeva producător celebru, de exemplu Asus, și cu chipset-uri Intel.
Bănuiesc că încă nu prea ai o idee despre ce este vorba. despre care vorbim, așa că haideți să aruncăm o privire mai atentă la fiecare dintre cele mai populare tipuri de matrice Raid pentru a face totul mai clar.
Matrice RAID 1
Matricea Raid 1 este una dintre cele mai comune și opțiuni bugetare care foloseste 2 hard disk-uri. Această matrice este menită să ofere protectie maxima datele utilizatorului, deoarece toate fișierele vor fi copiate simultan pe 2 hard disk-uri simultan. Pentru a-l crea, luăm două hard disk-uri de dimensiuni egale, de exemplu 500 GB fiecare, și facem setările corespunzătoare în BIOS pentru a crea matricea. După aceasta, sistemul dumneavoastră va vedea un hard disk care măsoară nu 1 TB, ci 500 GB, deși fizic funcționează două hard disk - formula de calcul este dată mai jos. Și toate fișierele vor fi scrise simultan pe două discuri, adică al doilea va fi o copie de rezervă completă a primului. După cum înțelegeți, dacă unul dintre discuri eșuează, nu veți pierde nici măcar o bucată din informațiile dvs., deoarece veți avea oa doua copie a acestui disc.
De asemenea, eșecul nu va fi observat de sistemul de operare, care va continua să funcționeze cu al doilea disc - vă va anunța doar problema program special, care controlează funcționarea matricei. Trebuie doar să eliminați discul defect și să îl conectați pe același, doar unul funcțional - sistemul va copia automat toate datele de pe discul de lucru rămas pe acesta și va continua să lucreze.
Volumul discului pe care îl va vedea sistemul este calculat aici folosind formula:
V = 1 x Vmin, unde V este capacitatea totală și Vmin este capacitatea de stocare a celui mai mic hard disk.
Matrice RAID 0
O altă schemă populară, care este concepută pentru a crește nu fiabilitatea stocării, ci, dimpotrivă, viteza de funcționare. De asemenea, este format din două HDD-uri, dar în acest caz sistemul de operare vede deja volumul total total al celor două discuri, adică. dacă combinați discuri de 500 GB în Raid 0, sistemul va vedea un disc de 1 TB. Viteza de citire și scriere crește datorită faptului că blocurile de fișiere sunt scrise alternativ pe două discuri - dar, în același timp, toleranța la erori a acestui sistem este minimă - dacă unul dintre discuri eșuează, aproape toate fișierele vor fi deteriorate și veți pierde o parte din date - cele care au fost scrise pe discul spart. După aceasta, va trebui să restaurați informațiile în centru de service.
Formula pentru calcularea volumului total al discului, ferestre vizibile, arata cam asa:
Dacă, înainte de a citi acest articol, nu ați fost cu adevărat îngrijorat de toleranța la erori a sistemului dvs., dar doriți să creșteți viteza de funcționare, atunci puteți cumpăra un hard disk suplimentar și nu ezitați să utilizați acest tip. În general, acasă marea majoritate a utilizatorilor nu stochează nicio informație foarte importantă, iar unele fișiere importante pot fi copiate pe un hard disk extern separat.
Array Raid 10 (0+1)
După cum sugerează și numele, acest tip de matrice combină proprietățile celor două anterioare - este ca două matrice Raid 0 combinate în Raid 1. Sunt utilizate patru hard disk-uri, informațiile sunt scrise în două dintre ele în blocuri unul câte unul, așa cum a fost cazul din Raid 0 , iar pentru celelalte două - sunt create copii integrale primii doi. Sistemul este foarte fiabil și în același timp destul de rapid, dar foarte costisitor de organizat. Pentru a crea, aveți nevoie de 4 HDD-uri, iar sistemul va vedea volumul total folosind formula:
Adică, dacă luăm 4 discuri de 500 GB, atunci sistemul va vedea 1 disc de 1 TB în dimensiune.
Acest tip, precum și următorul, este cel mai des folosit în organizații pe calculatoare server, unde este necesar să se asigure atât viteză mare cât și siguranta maxima de la pierderea de informații în cazul unor circumstanțe neprevăzute.
Matrice RAID 5
Matricea Raid 5 este combinația optimă de preț, viteză și fiabilitate. În această matrice, pot fi utilizate minim 3 HDD-uri; volumul este calculat folosind o formulă mai complexă:
V = N x Vmin – 1 x Vmin, unde N este numărul de hard disk.
Deci, să presupunem că avem 3 discuri de 500 GB fiecare. Volumul vizibil pentru sistemul de operare va fi de 1 TB.
Schema de funcționare a matricei este următoarea: blocurile de fișiere divizate sunt scrise pe primele două discuri (sau trei, în funcție de numărul lor), iar suma de control a primelor două (sau trei) este scrisă pe al treilea (sau al patrulea). Astfel, dacă unul dintre discuri eșuează, conținutul său poate fi ușor restaurat folosind cele disponibile ultimul disc suma de control. Performanța unei astfel de matrice este mai mică decât cea a Raid 0, dar este la fel de fiabilă ca Raid 1 sau Raid 10 și în același timp mai ieftină decât cea din urmă, deoarece Puteți salva pe al patrulea hard disk.
Diagrama de mai jos prezintă un aspect Raid 5 a patru HDD-uri.
Există și alte moduri - Raid 2,3, 4, 6, 30 etc., dar sunt în mare parte derivate din cele enumerate mai sus.
Cum se instalează matricea de discuri Raid pe Windows?
Sper că înțelegeți teoria. Acum să ne uităm la practică - introduceți în Slot PCI Controller raid și instalați drivere, cred utilizatori experimentați PC-ul nu va fi dificil.
Cum se creează acum în sala de operație sistem Windows Matrice raid de hard disk-uri conectate?
Cel mai bine este, desigur, să faceți acest lucru atunci când tocmai ați achiziționat și conectat hard disk-uri curate fără un sistem de operare instalat. Mai întâi, reporniți computerul și accesați setări BIOS— aici trebuie să găsim controlerele SATA la care sunt conectate hard disk-urile noastre și să le setăm în modul RAID.
După aceea, salvați setările și reporniți computerul. Pe un ecran negru, vor apărea informații că aveți modul Raid activat și despre cheia cu care puteți accesa setările acestuia. Exemplul de mai jos vă solicită să apăsați tasta „TAB”.
În funcție de modelul controlerului Raid, acesta poate fi diferit. De exemplu, „CNTRL+F”
Mergem la utilitarul de configurare și facem clic pe ceva de genul „Creați matrice” sau „Creați raid” în meniu - etichetele pot diferi. De asemenea, dacă controlerul acceptă mai multe tipuri de Raid, vi se va cere să alegeți pe care doriți să îl creați. În exemplul meu, doar Raid 0 este disponibil.
După aceasta, ne întoarcem înapoi la BIOS și în setarea ordinii de pornire vedem mai mult decât câteva discuri separate, și unul ca o matrice.
Asta e tot - RAID este configurat și acum computerul va trata discurile dvs. ca pe unul singur. Așa, de exemplu, Raid va fi vizibil când Instalare Windows.
Cred că ați înțeles deja beneficiile utilizării Raid. În cele din urmă, voi oferi un tabel comparativ de măsurători ale vitezelor de scriere și citire pe disc separat sau ca parte a modurilor Raid - rezultatul, după cum se spune, este evident.
(+) : Are fiabilitate ridicată - funcționează atâta timp cât funcționează cel puțin un disc din matrice. Probabilitatea de defectare a două discuri simultan este egală cu produsul probabilităților de defecțiune a fiecărui disc. În practică, dacă unul dintre discuri eșuează, trebuie luate măsuri imediate pentru a restabili redundanța. Pentru a face acest lucru, este recomandat să utilizați discuri de rezervă cu orice nivel RAID (cu excepția zero). Avantajul acestei abordări este menținerea disponibilității constante.
(-) : Dezavantajul este că trebuie să plătiți costul a două hard disk, obținând capacitatea utilizabilă de doar unul hard disk.
RAID 1+0 și RAID 0+1
Oglindă pe multe discuri - RAID 1+0 sau RAID 0+1. RAID 10 (RAID 1+0) se referă la opțiunea când două sau mai multe RAID 1 sunt combinate în RAID 0. RAID 0+1 poate însemna două opțiuni:
RAID 2
Matricele de acest tip se bazează pe utilizarea codului Hamming. Discurile sunt împărțite în două grupuri: pentru date și pentru codurile de corectare a erorilor, iar dacă datele sunt stocate pe discuri, atunci discurile sunt necesare pentru a stoca codurile de corecție. Datele sunt distribuite pe discuri destinate stocării informațiilor, în același mod ca în RAID 0, adică. sunt împărțite în blocuri mici în funcție de numărul de discuri. Discurile rămase stochează coduri de corectare a erorilor, care pot fi folosite pentru a restaura informații în cazul în care orice hard disk se defectează. Metoda Hamming a fost folosită de mult timp în memoria ECC și permite corectarea din mers a erorilor individuale și detectarea erorilor duble.
Demnitate RAID 2 este o îmbunătățire a vitezei operațiunilor pe disc în comparație cu performanța unui singur disc.
Dezavantaj Matricea RAID 2 este că numărul minim de discuri la care are sens să-l folosești este de 7. În acest caz, este nevoie de o structură aproape dublă față de numărul de discuri (pentru n=3 datele vor fi stocate pe 4 discuri) , deci acest tip de matrice nu este larg răspândit . Dacă există aproximativ 30-60 de discuri, atunci depășirea este de 11-19%.
RAID 3
Într-o matrice RAID 3 de discuri, datele sunt împărțite în bucăți de dimensiuni mai mici decât sectorul (divizate în octeți) sau blocuri și distribuite pe discuri. Un alt disc este folosit pentru a stoca blocuri de paritate. RAID 2 a folosit un disc în acest scop, dar majoritatea informațiilor de pe discurile de control au fost folosite pentru corectarea erorilor din mers, în timp ce majoritatea utilizatorilor sunt mulțumiți de simpla restaurare a informațiilor în cazul unei defecțiuni a discului, ceea ce este suficientă informație. pentru a se potrivi pe un hard disk dedicat.
Diferențele dintre RAID 3 și RAID 2: incapacitatea de a corecta erorile din mers și mai puțină redundanță.
Avantaje:
- citire și scriere de mare viteză a datelor;
- Numărul minim de discuri pentru a crea o matrice este de trei.
Defecte:
- o matrice de acest tip este bună numai pentru lucrul cu o singură sarcină fișiere mari, deoarece timpul de acces la un sector individual, împărțit pe discuri, este egal cu maximul intervalelor de acces la sectoarele fiecărui disc. Pentru blocurile mici, timpul de acces este mult mai mare decât timpul de citire.
- sarcină grea pe disc de controlși, ca rezultat, fiabilitatea sa este mult redusă în comparație cu discurile care stochează date.
RAID 4
RAID 4 este similar cu RAID 3, dar diferă prin faptul că datele sunt împărțite mai degrabă în blocuri decât în octeți. Astfel, a fost posibil să se depășească parțial problema vitezei scăzute de transfer de date a volumelor mici. Scrierea este lentă datorită faptului că paritatea pentru bloc este generată în timpul înregistrării și scrisă pe un singur disc. Printre sistemele de stocare utilizate pe scară largă, RAID-4 este utilizat pe dispozitivele de stocare de la NetApp (NetApp FAS), unde deficiențele sale sunt eliminate cu succes datorită funcționării discurilor în regim special înregistrare de grup, determinat de sistemul de fișiere intern WAFL utilizat pe dispozitive.
RAID 5
Principalul dezavantaj al nivelurilor RAID 2 până la 4 este incapacitatea de a efectua operațiuni de scriere paralelă, deoarece un disc de control separat este folosit pentru a stoca informațiile de paritate. RAID 5 nu are acest dezavantaj. Blocurile de date și sumele de control sunt scrise ciclic pe toate discurile matricei; nu există nicio asimetrie în configurația discului. Sumele de control înseamnă rezultatul unei operații XOR (exclusive sau). Xor are o caracteristică care este utilizată în RAID 5, care face posibilă înlocuirea oricărui operand cu rezultatul și, folosind algoritmul xor, obțineți operandul lipsă ca rezultat. De exemplu: a xor b = c(Unde A, b, c- trei discuri ale matricei raid), în caz că A refuză, îl putem obține punându-l la locul lui c iar după cheltuire xorîntre cȘi b: c xor b = a. Acest lucru se aplică indiferent de numărul de operanzi: a xor b xor c xor d = e. Dacă refuză c Apoi e ii ia locul si detinerea xor ca urmare obținem c: a xor b xor e xor d = c. Această metodă oferă în esență versiunea 5 de toleranță la erori. Pentru a stoca rezultatul xor, este necesar doar 1 disc, a cărui dimensiune este egal cu dimensiunea orice alt disc din raid.
(+) : RAID5 a devenit larg răspândit, în primul rând datorită rentabilității sale. Volumul unei matrice de discuri RAID5 este calculat folosind formula (n-1)*hddsize, unde n este numărul de discuri din matrice și hddsize este dimensiunea cel mai mic disc. De exemplu, pentru o matrice de 4 discuri de 80 gigaocteți, volumul total va fi (4 - 1) * 80 = 240 gigaocteți. Scrierea informațiilor pe un volum RAID 5 costă resurse aditionale iar performanța scade, deoarece sunt necesare calcule suplimentare și operațiuni de scriere, dar la citire (comparativ cu un hard disk separat), există un câștig, deoarece fluxurile de date de pe mai multe discuri ale matricei pot fi procesate în paralel.
(-) : Performanța RAID 5 este vizibil mai scăzută, în special pentru operațiunile de scriere aleatorie. fără o ordine anume), la care productivitatea scade cu 10-25% din Performanță RAID 0 (sau RAID 10), după cum necesită Mai mult operațiuni de disc (fiecare operație de scriere pe server este înlocuită pe controlerul RAID cu trei - o operație de citire și două operații de scriere). Dezavantajele RAID 5 apar atunci când unul dintre discuri eșuează - întregul volum intră în modul critic (degradează), toate operațiunile de scriere și citire sunt însoțite de manipulări suplimentare, iar performanța scade brusc. În acest caz, nivelul de fiabilitate este redus la fiabilitatea RAID-0 cu numărul corespunzător de discuri (adică de n ori mai mic decât fiabilitatea unui singur disc). Dacă înainte recuperare totală Dacă matricea eșuează sau apare o eroare de citire irecuperabilă pe cel puțin încă un disc, atunci matricea este distrusă și datele de pe acesta nu pot fi restaurate prin metode convenționale. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că procesul de Reconstrucție RAID (recuperare a datelor RAID prin redundanță) după o defecțiune a discului provoacă o încărcare intensă de citire de pe discuri timp de multe ore în mod continuu, ceea ce poate cauza defecțiunea oricăruia dintre discurile rămase în perioada cea mai puțin protejată de funcționare RAID, precum și identificarea erorilor de citire nedetectate anterior în matricele de date reci (date care nu sunt accesate atunci când munca regulata matrice, date arhivate și inactive), ceea ce crește riscul de eșec în timpul recuperării datelor. Numărul minim de discuri utilizate este de trei.
RAID 5EE
Notă: Nu este acceptat pe toate controlerele RAID level-5EE este similar cu RAID-5E, dar cu mai multe utilizare eficientă disc de rezervăși timp de recuperare mai scurt. Similar cu nivelul RAID-5E, acest nivel de matrice RAID creează rânduri de date și sume de verificare pe toate unitățile din matrice. RAID-5EE oferă securitate și performanță îmbunătățite. Când utilizați RAID nivel-5E, capacitatea unui volum logic este limitată de capacitatea a două hard disk-uri fizice ale matricei (unul pentru control, unul de rezervă). Discul de rezervă face parte dintr-o matrice RAID de nivel 5EE. Cu toate acestea, spre deosebire de nivelul RAID-5E, care utilizează nepartiționat loc liber pentru backup, în RAID nivel-5EE blocuri de sumă de control sunt inserate în discul de rezervă, așa cum se arată mai jos în exemplu. Acest lucru vă permite să reconstruiți rapid datele în cazul unei defecțiuni disc fizic. Cu această configurație, nu o veți putea folosi cu alte matrice. Dacă aveți nevoie de o unitate de rezervă pentru o altă matrice, ar trebui să aveți un alt hard disk de rezervă. RAID nivel-5E necesită minim patru unități și, în funcție de nivelul firmware-ului și capacitatea acestora, acceptă de la 8 la 16 unități. RAID level-5E are firmware specific. Notă: Pentru nivelul RAID-5EE, puteți utiliza un singur volum logic în matrice.
Avantaje:
- 100% protecție a datelor
- Capacitate mare de disc fizic în comparație cu RAID-1 sau RAID -1E
- Performanță mai mare în comparație cu RAID-5
- Mai mult recuperare rapida RAID versus RAID-5E
Defecte:
- Mai mult performanta scazuta decât în RAID-1 sau RAID-1E
- Acceptă un singur volum logic per matrice
- Imposibilitate partajarea disc de rezervă cu alte matrice
- Nu toate controlerele sunt acceptate
RAID 6
RAID 6 este similar cu RAID 5, dar are un grad mai mare de fiabilitate - capacitatea a 2 discuri este alocată pentru sume de control, 2 sume sunt calculate folosind algoritmi diferiți. Necesită un controler RAID mai puternic. Asigură funcționarea după defecțiunea simultană a două discuri - protecție împotriva defecțiunilor multiple. Pentru a organiza o matrice, sunt necesare minim 4 discuri. De obicei, utilizarea RAID-6 cauzează o scădere cu aproximativ 10-15% a performanței grupului de discuri în comparație cu performanța RAID-5 similară, care este cauzată de cantitatea mare de procesare pentru controler (necesitatea de a calcula o a doua sumă de control, precum și citiți și rescrieți mai multe blocuri de disc atunci când scrieți fiecare bloc).
RAID 7
RAID 7 - înregistrat marcă de la Storage Computer Corporation, nu este un nivel RAID separat. Structura matricei este următoarea: datele sunt stocate pe discuri, un disc este folosit pentru a stoca blocuri de paritate. Scrierea pe discuri este stocată în cache folosind memorie cu acces aleator, matricea în sine necesită un UPS obligatoriu; În cazul unei pene de curent, se produce coruperea datelor.
RAID 10
Diagrama arhitecturii RAID 10
RAID 10 este o matrice oglindită în care datele sunt scrise secvenţial pe mai multe discuri, ca în RAID 0. Această arhitectură este o matrice RAID 0, ale cărei segmente sunt matrice RAID 1 în loc de discuri individuale. Prin urmare, o matrice de acest nivel trebuie să conțină cel puțin 4 discuri. RAID 10 combină toleranța ridicată la erori și performanța.
Controlerele actuale folosesc acest mod în mod implicit pentru RAID 1+0. Adică, un disc este cel principal, al doilea este o oglindă, datele sunt citite de pe ele una câte una. Acum putem considera că RAID 10 și RAID 1+0 sunt ușoare nume diferit aceeași metodă de oglindire a discului. Afirmația că RAID 10 este cea mai fiabilă opțiune pentru stocarea datelor este eronată, deoarece, în ciuda faptului că acest nivel RAID poate păstra integritatea datelor dacă jumătate dintre discuri eșuează; distrugerea ireversibilă a matricei are loc atunci când două discuri eșuează dacă sunt în aceeași pereche în oglindă.
Niveluri combinate
in afara de asta niveluri de bază RAID 0 - RAID 5, descris în standard, există niveluri combinate RAID 1+0, RAID 3+0, RAID 5+0, RAID 1+5, care diverși producători Fiecare îl interpretează diferit.
- RAID 1+0 este o combinație oglindireȘi alternanţă(Vezi deasupra).
- RAID 5+0 este alternanţă volume de nivelul 5.
- RAID 1+5 - RAID 5 din oglindită aburi.
Nivelurile combinate moștenesc atât avantajele, cât și dezavantajele „părinților” lor: aspectul alternanţă la nivelul RAID 5+0 nu adaugă nicio fiabilitate, dar are un efect pozitiv asupra performanței. Nivelul RAID 1+5 este probabil foarte fiabil, dar nu cel mai rapid și, în plus, extrem de neeconomic: capacitatea utilă a volumului este mai mică de jumătate din capacitatea totală a discurilor...
Este demn de remarcat faptul că și numărul de hard disk-uri din matrice combinată se va schimba. De exemplu, pentru RAID 5+0 se folosesc hard disk-uri 6 sau 8, pentru RAID 1+0 - 4, 6 sau 8.
Compararea nivelurilor standard
| Nivel | Numărul de discuri | Capacitate efectivă* | toleranta la greseli | Avantaje | Defecte |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | de la 2 | S*N | Nu | cea mai înaltă performanță | fiabilitate foarte scăzută |
| 1 | 2 | S | 1 disc | fiabilitate | |
| 1E | de la 3 | S*N/2 | 1 disc** | securitate ridicată a datelor și performanță bună | cost dublu al spațiului pe disc |
| 10 sau 01 | de la 4, chiar | S*N/2 | 1 disc*** | cea mai înaltă performanță și cea mai mare fiabilitate | cost dublu al spațiului pe disc |
| 5 | de la 3 la 16 | S*(N - 1) | 1 disc | economic, fiabilitate ridicată, performanță bună | performanță sub RAID 0 |
| 50 | de la 6, chiar | S*(N - 2) | 2 discuri** | fiabilitate și performanță ridicate | cost ridicat și dificultate de întreținere |
| 5E | de la 4 | S*(N - 2) | 1 disc | rentabil, fiabilitate ridicată, viteză mai mare decât RAID 5 | |
| 5EE | de la 4 | S*(N - 2) | 1 disc | reconstrucție rapidă a datelor după un eșec, rentabilă, fiabilitate ridicată, viteză mai mare decât RAID 5 | performanța este mai mică decât RAID 0 și 1, unitatea de rezervă este inactivă și nu este verificată |
| 6 | de la 4 | S*(N - 2) | 2 discuri | economic, cea mai mare fiabilitate | performanță sub RAID 5 |
| 60 | de la 8, chiar | S*(N - 2) | 2 discuri | fiabilitate ridicată, volum mare de date | |
| 61 | de la 8, chiar | S * (N - 2) / 2 | 2 discuri** | fiabilitate foarte mare | cost ridicat și complexitate de organizare |
* N este numărul de discuri din matrice, S este capacitatea celui mai mic disc. ** Informațiile nu se vor pierde dacă toate discurile dintr-o oglindă eșuează. *** Informațiile nu se vor pierde dacă două discuri din oglinzi diferite eșuează.
Matrix RAID
Matrix RAID este o tehnologie implementată de Intel în chipset-urile sale începând cu ICH6R. Strict vorbind, această tehnologie nu este un nou nivel RAID (analogicul său există în controlerele RAID hardware nivel inalt), permite utilizarea not un numar mare de discuri pentru a organiza una sau mai multe matrice simultan Nivel RAID 1, RAID 0 și RAID 5. Acest lucru permite bani relativ puțini pentru a oferi o fiabilitate sporită pentru unele date și acces mare și viteză de producție pentru altele.
Caracteristici suplimentare ale controlerelor RAID
Multe controlere RAID sunt echipate cu un set de caracteristici suplimentare:
- „Hot Swap”
- „Hot Spare”
- Verificarea stabilității.
Software (engleză) software) RAID
Pentru a implementa RAID, puteți utiliza nu numai hardware, ci și complet componente software(soferi). De exemplu, în sistemele bazate pe nucleul Linux există module speciale kernel-ul și dispozitivele RAID pot fi gestionate folosind utilitarul mdadm. Software-ul RAID are avantajele și dezavantajele sale. Pe de o parte, nu costă nimic (spre deosebire de controlerele RAID hardware, care costă 250 USD sau mai mult). Pe de altă parte, software-ul RAID utilizează resurse CPU și, în perioadele de sarcină maximă a sistemului de disc, procesorul își poate cheltui o parte semnificativă din puterea de a întreține dispozitivele RAID.
Nucleul Linux 2.6.28 (cel mai recent lansat în 2008) acceptă software RAID următoarele niveluri: 0, 1, 4, 5, 6, 10. Implementarea vă permite să creați RAID pe partiții separate de disc, care este similar cu Matrix RAID descris mai sus. Este acceptată pornirea din RAID.
Dezvoltarea în continuare a ideii RAID
Ideea matricelor RAID este de a combina discuri, fiecare dintre acestea fiind considerat un set de sectoare și, ca urmare, driverul sistemului de fișiere „vede” ca și cum un singur disc și funcționează cu el, fără a-i acorda atenție. structura interna. Cu toate acestea, puteți obține o creștere semnificativă a performanței și fiabilității unui sistem de discuri dacă driverul sistemului de fișiere „știe” că funcționează nu cu un singur disc, ci cu un set de discuri.
Mai mult, dacă oricare dintre discurile din RAID-0 este distrusă, toate informațiile din matrice se vor pierde. Dar dacă driverul sistemului de fișiere plasează fiecare fișier pe un singur disc și structura directoarelor este organizată corect, atunci dacă oricare dintre discuri este distrus, se vor pierde numai fișierele aflate pe acel disc; iar fișierele aflate în întregime pe discurile păstrate vor rămâne accesibile.
Angajat al corporației Date Y-E, care este cel mai mare producător din lume de unități de dischetă USB, Daniel Olson, ca experiment, a creat o matrice RAID de patru
Problema creșterii fiabilității stocării informațiilor este mereu pe ordinea de zi. Acest lucru este valabil mai ales pentru cantități mari de date, baze de date de care depinde funcționarea sistemelor complexe dintr-o gamă largă de industrii. Acest lucru este deosebit de important pentru performanta ridicata servere.
După cum știți, performanță procesoare moderne este în continuă creștere, ceea ce cei moderni nu pot ține pasul în dezvoltarea lor.
hard disk-uri. A avea un singur disc, fie că este SCSI sau, chiar mai rău, IDE, este deja nu va putea decide sarcini relevante pentru timpul nostru. Aveți nevoie de multe discuri care să se completeze reciproc, să le înlocuiți dacă unul dintre ele eșuează, să stocați copii de rezervă și să funcționeze eficient și productiv.
Cu toate acestea, pur și simplu să ai mai multe hard disk-uri nu este suficient, ai nevoie de ele se integrează într-un sistem, care va funcționa fără probleme și nu va permite pierderea de date în cazul oricăror erori legate de disc.
Trebuie să aveți grijă să creați un astfel de sistem în avans, pentru că, așa cum spune celebrul proverb, Pa prăjit cocosul nu va musca- nu vor rata. Este posibil să vă pierdeți datele irevocabil.
Acest sistem ar putea deveni RAID– tehnologie de stocare virtuală care combină mai multe discuri într-unul singur element logic. Este apelată o matrice RAID matrice redundantă discuri independente. Folosit de obicei pentru a îmbunătăți performanța și fiabilitatea.
Ce este necesar pentru a crea un raid? Cel puțin două hard disk-uri. În funcție de nivelul matricei, numărul de dispozitive de stocare utilizate variază.
Ce tipuri de matrice raid există?
Există matrice RAID de bază, combinate. Institutul Berkeley din California a propus împărțirea raidului în niveluri de specificație:
- De bază:
- RAID 1 ;
- RAID 2 ;
- RAID 3 ;
- RAID 4 ;
- RAID 5 ;
- RAID 6 .
- Combinate:
- RAID 10 ;
- RAID 01 ;
- RAID 50 ;
- RAID 05 ;
- RAID 60 ;
- RAID 06 .
Să ne uităm la cele mai des folosite.
Raidul 0
RAID 0 destinat pentru a crește viteza și înregistrarea. Nu crește fiabilitatea stocării și, prin urmare, nu este redundant. Celălalt nume al lui este dunga (dungi - „alternanță”). De obicei folosit de la 2 la 4 discuri. 
Datele sunt împărțite în blocuri, care sunt scrise pe discuri unul câte unul. Viteză scrierea/citirea crește de un număr de ori care este un multiplu al numărului de discuri. Din neajunsuri Se poate observa probabilitatea crescută de pierdere a datelor cu un astfel de sistem. Nu are sens să stochezi baze de date pe astfel de discuri, deoarece orice gravă eșec va duce la inoperabilitatea completă a raidului, deoarece nu există instrumente de recuperare.
Raidul 1
RAID 1 oferă oglindă stocarea datelor la nivel hardware. Numit și matrice Oglindă, Ce înseamnă « oglindă»
. Adică, datele de pe disc în acest caz sunt duplicate. Poate sa utilizare cu numărul de dispozitive de stocare de la 2 la 4. 
Viteză scrierea/citirea practic nu se schimbă, ceea ce poate fi atribuit beneficii. Matricea funcționează dacă cel puțin un disc raid este în funcțiune, dar volumul sistemului este egal cu volumul unui disc. În practică, când eșec unul dintre hard disk-uri, va trebui să luați măsuri pentru a-l înlocui cât mai repede posibil.
Raidul 2
RAID 2 - folosește așa-numitul Cod Hamming. Datele sunt defalcate după hard disk-uri similar cu RAID 0, discurile rămase sunt stocate coduri de corectare a erorilor, în caz de eșec prin care puteți regenera informație. Această metodă permite din mers găsi, și apoi corect defecțiuni ale sistemului. 
Rapiditate Citeste, scrieîn acest caz, comparativ cu utilizarea unui singur disc se ridică. Dezavantajul este numărul mare de discuri, pentru care este rațional să îl folosiți astfel încât să nu existe redundanță de date, de obicei aceasta 7 și mai mult.
RAID 3 - într-o matrice, datele sunt împărțite pe toate discurile, cu excepția unuia, care stochează octeții de paritate. Rezistent la defecțiuni ale sistemului. Dacă unul dintre discuri eșuează. Apoi, informațiile sale pot fi „crescate” cu ușurință folosind datele de sumă de control de paritate. 
Comparativ cu RAID 2 nicio posibilitate corectarea erorilor din mers. Această matrice este diferită performanta ridicata și capacitatea de a utiliza 3 discuri sau mai multe.
Principal minus Un astfel de sistem poate fi considerat o sarcină crescută pe disc care stochează octeți de paritate și fiabilitatea scăzută a acestui disc.
Raidul 4
În general, RAID 4 este similar cu RAID 3, cu excepția diferență că datele de paritate sunt stocate mai degrabă în blocuri decât în octeți, ceea ce permite o viteză crescută a transferurilor mici de date.
Minus Matricea specificată se dovedește a avea o viteză de scriere, deoarece paritatea de scriere este generată pe un singur disc, la fel ca RAID 3. 
Aceasta pare a fi o soluție bună pentru acele servere în care fișierele sunt citite mai des decât scrise.
Raidul 5
RAID 2 până la 4 au dezavantaje din cauza incapacității de a paraleliza operațiunile de scriere. RAID 5 elimină acest dezavantaj. Blocurile de paritate sunt scrise simultan pentru toți dispozitive de disc matrice, fara asincronieîn distribuția datelor, ceea ce înseamnă că paritatea este distribuită. 
Număr hard disk-uri folosite de la 3. Array-ul este foarte comun datorită acestuia versatilitateȘi eficienţă, Cum număr mai mare vor fi folosite discuri, cu atât spațiul pe disc va fi cheltuit mai economic. Vitezăîn care înalt datorită paralelizării datelor, dar performanţă scade comparativ cu RAID 10 din cauza un numar mare operațiuni. Dacă o unitate se defectează, fiabilitatea scade la RAID 0. Recuperarea durează mult.
Raidul 6
Tehnologia RAID 6 este similară cu RAID 5, dar mai mare fiabilitate prin creşterea numărului de discuri de paritate. 
Cu toate acestea, sunt deja necesare cel puțin 5 sau mai multe discuri procesor puternic pentru a procesa un număr crescut de operații, iar numărul de discuri trebuie să fie egal număr prim 5,7,11 și așa mai departe.
Raidul 10, 50, 60
Urmează veni combinatii raidurile menționate anterior. De exemplu, RAID 10 este RAID 0 + RAID 1. 
Ei moştenesc şi avantaje matrice ale componentelor lor în ceea ce privește fiabilitatea, performanța și numărul de discuri și, în același timp, eficiența.
Crearea unei matrice raid pe un computer de acasă
Avantajele creării unei matrice raid acasă nu sunt evidente, datorită faptului că acesta neeconomic, pierderea de date nu este atât de critică în comparație cu serverele, dar informație poate fi depozitat în copii de rezervă, făcând periodic copii de rezervă.
În aceste scopuri veți avea nevoie controlor de raid, care are propriul BIOS și propriile setări. În modern plăci de bază controler de raid poate integrat V podul de sud chipset. Dar chiar și în astfel de plăci, puteți conecta un alt controler conectându-vă la un conector PCI sau PCI-E. Exemplele includ dispozitive de la Silicon Image și JMicron.
Fiecare controler poate avea propriul utilitar de configurare.
Să ne uităm la crearea unui raid folosind ROM-ul Intel Matrix Storage Manager Option.
Transfer toate datele de pe discurile dvs., altfel în timpul creării matricei vor fi degajat.
Mergi la BIOSÎnființat placa de bază și porniți modul de operare RAID pentru hard diskul tău sata. 
Pentru a lansa utilitarul, reporniți computerul, faceți clic ctrl+iîn timpul procedurii POST. În fereastra programului veți vedea o listă de discuri disponibile. Clic Creați masiv Apoi selectați nivelul cerut matrice.
Pe viitor, urmând interfața intuitivă, intrați dimensiunea matriceiȘi a confirma crearea acestuia.
4.2.3. Organizarea matricelor de discuri (raid)
O altă modalitate de a îmbunătăți performanța memoriei pe disc este construirea de matrice de discuri, deși acest lucru are ca scop nu numai (și nu atât) obținerea unor performanțe mai mari, ci și o mai mare fiabilitate a dispozitivelor de stocare pe disc.
Tehnologia RAID ( Matrice redundantă de discuri independente- matrice redundantă de discuri independente) a fost concepută ca combinând mai multe hard disk-uri ieftine într-o singură matrice de discuri pentru a crește performanța, capacitatea și fiabilitatea în comparație cu un singur disc. În acest caz, computerul trebuie să vadă o astfel de matrice ca un singur disc logic.
Dacă combinați pur și simplu mai multe unități într-o matrice (neredundantă), timpul mediu dintre erori (MTBF) este egal cu MTTF-ul unei unități împărțit la numărul de unități. Această cifră este prea mică pentru aplicațiile care sunt critice pentru defecțiunile hardware. Poate fi îmbunătățit prin utilizarea redundanței implementate în diferite moduri la stocarea informațiilor.
În sistemele RAID, pentru a crește fiabilitatea și performanța, se folosesc combinații de trei mecanisme principale, fiecare dintre ele bine cunoscut individual: - organizarea discurilor „oglindă”, adică. duplicarea completă a informațiilor stocate; - numărarea codurilor de verificare (paritate, coduri Hamming), permițându-vă să restabiliți informațiile în cazul unei defecțiuni; - distribuirea informațiilor între diverse discuri matrice în același mod în care se face atunci când accesele intercalate peste blocuri de memorie (vezi intercalare), ceea ce crește posibilitatea de funcționare paralelă a discurilor în timpul operațiunilor cu informațiile stocate. La Descriere RAID Această tehnică se numește „discuri stripate”, ceea ce înseamnă literal „discuri împărțite în benzi” sau pur și simplu „discuri stripate”.
Orez. 43. Împărțirea discurilor în blocuri alternative - „fâșii”.
Inițial, au fost definite cinci tipuri de matrice de discuri, denumite RAID 1 – RAID 5, care diferă prin caracteristicile și performanța lor. Fiecare dintre aceste tipuri, datorită unei anumite redundanțe a informațiilor înregistrate, a oferit o toleranță crescută la erori în comparație cu o singură unitate. În plus, o serie de discuri care nu are redundanță, dar permite o performanță crescută (datorită stratificării acceselor), este adesea numită RAID 0.
Principalele tipuri de matrice RAID pot fi descrise pe scurt după cum urmează.
RAID 0. De obicei, acest tip de matrice este definit ca un grup de discuri cu dungi fără paritate și fără redundanță de date. Dimensiunile dungilor pot fi mari într-un mediu multi-utilizator sau mici într-un sistem cu un singur utilizator atunci când înregistrările lungi sunt accesate secvenţial.
Organizarea RAID 0 corespunde exact cu cea prezentată în Fig. 43. Operațiile de scriere și citire pot fi efectuate simultan pe fiecare unitate. Numărul minim de unități pentru RAID 0 este două.
Acest tip se caracterizează prin performanță ridicată și cea mai eficientă utilizare a spațiului pe disc, cu toate acestea, eșecul unuia dintre discuri face imposibilă lucrul cu întreaga matrice.
RAID 1. Acest tip de matrice de discuri (Fig. 44, A) sunt cunoscute și ca unități în oglindă și sunt pur și simplu perechi de unități care dublează datele pe care le stochează, dar apar computerului ca o singură unitate. Și, deși striparea nu este efectuată într-o pereche de discuri în oglindă, blocarea în bandă poate fi organizată pentru mai multe matrice RAID 1, formând împreună o matrice mare de mai multe perechi de discuri în oglindă. Acest tip de organizație se numește RAID 1 + 0. Există și o opțiune inversă.
Toate operațiunile de scriere sunt efectuate simultan pe ambele discuri ale perechii oglindă, astfel încât informațiile din ele să fie identice. Dar la citire, fiecare dintre unitățile perechii poate funcționa independent, permițând efectuarea a două citiri simultan, dublând astfel performanța de citire. În acest sens, RAID 1 oferă cea mai bună performanță dintre toate opțiunile de matrice de discuri.
RAID 2. În aceste matrice de discuri, blocurile - sectoare de date - sunt intercalate pe un grup de discuri, dintre care unele sunt folosite doar pentru stocarea informațiilor de control - coduri ECC (coduri de corectare a erorilor). Dar, din moment ce toate unitățile moderne au control încorporat folosind coduri ECC, RAID 2 nu oferă prea multe în comparație cu alte tipuri de RAID și este acum rar folosit.
RAID 3. Ca și în RAID 2 în acest tip de matrice de discuri (Fig. 44, b) blocurile de sector sunt intercalate pe un grup de discuri, dar unul dintre discurile din grup este dedicat stocării informațiilor de paritate. Dacă o unitate de disc eșuează, recuperarea datelor se realizează prin calcularea valorilor funcției exclusive-sau (XOR) din datele înregistrate pe discurile rămase. Înregistrările ocupă de obicei toate discurile (deoarece benzile sunt scurte), ceea ce mărește viteza totală de transfer de date. Deoarece fiecare operațiune I/O necesită acces la fiecare disc, o matrice RAID 3 poate deservi doar o solicitare la un moment dat. Prin urmare, acest tip oferă cea mai bună performanță pentru un singur utilizator într-un mediu cu o singură sarcină cu înregistrări lungi. Când lucrați cu înregistrări scurte, este necesară sincronizarea axelor de antrenare pentru a evita degradarea performanței. În ceea ce privește caracteristicile sale, RAID 3 este aproape de RAID 5 (vezi mai jos).
RAID 4. Această organizare, prezentată în Fig. 35, V), este similar cu RAID 3 cu singura diferență că folosește blocuri mari (stripe), astfel încât înregistrările să poată fi citite de pe orice disc din matrice (cu excepția discului care stochează coduri de paritate). Acest lucru vă permite să combinați operațiunile de citire diferite unități. Operațiile de scriere actualizează întotdeauna discul de paritate, deci nu pot fi combinate. În general, această arhitectură nu oferă avantaje deosebite față de alte opțiuni RAID.
RAID 5. Acest tip de matrice de discuri este similar cu RAID 4, dar stochează codurile de paritate nu pe un disc special dedicat, ci în blocuri situate alternativ pe toate discurile. Această organizare este chiar uneori numită o matrice cu „paritate rotativă” (se poate observa o anumită analogie cu alocarea liniilor de întrerupere pentru sloturi Autobuze PCI sau cu prioritate ciclică a controlerului de întrerupere în procesoarele de linie x86). Această distribuție evită limitarea scrierilor simultane datorită stocării codurilor de paritate pe un singur disc, caracteristică RAID 4. În Fig. 44, G) arată o matrice formată din patru unități de disc, iar pentru fiecare trei blocuri de date există un bloc de paritate (aceste blocuri sunt umbrite), a cărui locație se schimbă pentru fiecare triplu de blocuri de date, mișcându-se ciclic pe toate cele patru unități de disc.
Operațiile de citire pot fi efectuate în paralel pentru toate discurile. Operațiunile de scriere care necesită două unități (pentru date și pentru paritate) pot fi, de obicei, combinate, deoarece codurile de paritate sunt distribuite pe toate unitățile.
O comparație a diferitelor opțiuni pentru organizarea matricelor de discuri arată următoarele.
RAID 0 este cea mai rapidă și mai eficientă opțiune, dar nu oferă toleranță la erori. Necesită minim 2 unități de disc. Operațiile de scriere și citire pot fi efectuate simultan pe fiecare unitate.
Arhitectura RAID 1 este cea mai potrivită pentru aplicații de înaltă performanță, de înaltă fiabilitate, dar este și cea mai scumpă. Este, de asemenea, singura opțiune care este tolerantă la erori atunci când sunt utilizate doar două unități. Operațiile de citire pot fi efectuate simultan pentru fiecare unitate; operațiunile de scriere sunt întotdeauna duplicate pentru o pereche de unități în oglindă.
Arhitectura RAID 2 este rar folosită.
O matrice de discuri RAID 3 poate fi utilizată pentru a accelera transferurile de date și pentru a îmbunătăți toleranța la erori într-un mediu cu un singur utilizator atunci când se accesează secvențial înregistrări lungi. Dar nu permite combinarea operațiilor și necesită rotația sincronizată a arborilor de antrenare. Necesită cel puțin trei unități: 2 pentru date și una pentru coduri de paritate.
Arhitectura RAID 4 nu acceptă operațiuni simultane și nu are avantaje față de RAID 5.
RAID 5 este eficient, rezistent și funcționează bine. Dar performanța de scriere și performanța defecțiunii unității este mai slabă decât RAID 1. În special, deoarece un bloc de coduri de paritate se aplică întregului bloc care este scris, dacă este scrisă doar o parte din acesta, este necesar să citiți mai întâi datele scrise anterior, apoi calculați noile valori ale codului de paritate și numai după aceea scrieți date noi (și paritatea). Operațiunile de rearanjare durează, de asemenea, mai mult din cauza necesității de a genera coduri de paritate. Acest tip de RAID necesită cel puțin trei unități de disc.
În plus, pe baza celor mai comune opțiuni RAID: 0, 1 și 5, se pot forma așa-numitele arhitecturi pe două niveluri, care combină principiile organizării diferitelor tipuri de matrice. De exemplu, mai multe matrice RAID de același tip pot fi combinate într-un singur grup de matrice de date sau matrice de paritate.
Datorită acestei organizări pe două niveluri, este posibil să se atingă echilibrul necesar între fiabilitatea crescută a stocării datelor caracteristică matricelor RAID 1 și RAID 5 și viteza mare de citire inerentă blocurilor de striping pe discuri dintr-o matrice RAID 0. Astfel de două- schemele de nivel sunt uneori numite RAID 0+1 sau 10 și 0+5 sau 50.
Funcționarea matricelor RAID poate fi controlată nu numai în hardware, ci și în software, a cărui posibilitate este oferită în unele versiuni de server ale sistemelor de operare. Deși este clar că o astfel de implementare va avea caracteristici de performanță semnificativ mai slabe.
