RAID (Redundant Array of Independent Disks), изначально известный как Redundant Array of Inexpensive Disks, впервые был предложен профессором Д. А. Паттерсоном из Калифорнийского университета,Беркли в статье "Дело избыточного массива недорогих дисков" в 1988 годуВ то время диски большой емкости были дорогими, поэтому основная идея RAID заключалась в органическом объединении нескольких дисков малой емкости и относительно недорогих дисков для получения емкости,производительность и надежность, эквивалентные дорогим дискам большой емкости по более низкой стоимостиПоскольку стоимость и цена дисков продолжали снижаться, термин "недорогие" утратил смысл, и RAID Advisory Board (RAB) решил заменить "недорогие" на "независимые".

Эта концепция RAID была быстро принята промышленностью. Технология RAID, как высокопроизводительная и высоконадежная технология хранения, широко применялась.технологии отражения и паритета данных для достижения высокой производительности, надежность, отказоустойчивость и масштабируемость.RAID может быть разделен на разные уровни для удовлетворения потребностей различных приложений данныхПервоначальные уровни RAID RAID1-RAID5 были определены в статье Д. А. Паттерсоном и др., а RAID0 и RAID6 были расширены с 1988 года.поставщики хранилищ постоянно вводили уровни RAID, такие как RAID7, RAID10/01, RAID50, RAID53 и RAID100, но не существует единого стандарта.и четыре уровня, кроме RAID2, были установлены как промышленные стандартыНаиболее часто используемые уровни RAID в реальной области применения - RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 и RAID10.

С точки зрения реализации RAID в основном делится на три типа: RAID программного обеспечения, RAID аппаратного обеспечения и гибридный RAID.все функции выполняются операционной системой и процессором, и отсутствует независимый чип управления/обработки RAID и чип обработки В/В, поэтому эффективность является самой низкой.Аппаратный RAID оснащен специальным чипом управления / обработки RAID и чипом обработки В / В, а также буфером массива, и не занимает ресурсы процессора, но стоимость очень высока. Гибридный RAID имеет чип управления / обработки RAID, но не имеет чипа обработки I / O, и требует завершения процессора и программ драйверов,и его производительность и стоимость находятся между программным RAID и аппаратным RAID.

Каждый уровень RAID представляет собой метод и технологию реализации, и нет различия между высокими и низкими уровнями.соответствующий уровень RAID и конкретный метод реализации должны быть выбраны в соответствии с характеристиками приложений с данными пользователей;, а также доступность, производительность и стоимость должны быть всесторонне рассмотрены.

Основные принципы

RAID, а именно Redundant Array of Independent Disks, обычно сокращается как disk array.который обеспечивает более высокую производительность хранения и технологию избыточности данных, чем один диск. RAID - это технология управления несколькими дисками, которая обеспечивает экономическую эффективность, высокую надежность данных и высокопроизводительное хранение в среде хоста.массив дисков, в котором часть физического пространства хранения используется для записи избыточной информации пользовательских данных, хранящихся в оставшемся пространстве. Когда диск или путь доступа выходит из строя, излишняя информация может быть использована для реконструкции пользовательских данных.обычно называют RAID (i.e, RAID0).

Первоначальное намерение RAID заключалось в предоставлении высококачественных функций хранения и избыточной безопасности данных для больших серверов.RAID считается хранилищем, состоящим из двух или более дисков, а производительность В/В системы хранения улучшается за счет одновременного чтения и записи данных на нескольких дисках.и даже методы отражения, которые значительно повышают надежность системы, и оттуда и происходит слово "избыточность".

Здесь мы должны упомянуть JBOD (Just a Bunch of Disks). Первоначально JBOD использовался для представления коллекции дисков без программного обеспечения управления для обеспечения скоординированного управления,что является основным фактором, отличающим RAID от JBODВ настоящее время JBOD часто относится к корпусу диска, независимо от того, обеспечивает ли он функциональность RAID или нет.

Две основные цели RAID - улучшение надежности данных и производительности ввода/вывода.Похоже на один диск.. Редуктивность достигается путем записи одних и тех же данных на несколько дисков (обычно зеркальное) или записи рассчитанных данных паритета в массив,так что потеря данных не будет вызвана, когда один диск не работает. Некоторые уровни RAID позволяют большему количеству дисков выходить из строя одновременно, например RAID6, где два диска могут быть повреждены одновременно.неисправный диск можно заменить на новый, и RAID автоматически реконструирует потерянные данные в соответствии с данными и данными паритета на оставшихся дисках, чтобы обеспечить согласованность и целостность данных.Данные рассеяны и хранятся на нескольких различных дисках в RAID, и одновременное чтение и запись данных намного лучше, чем на одном диске, поэтому можно получить более высокую агрегированную пропускную способность В/В.Дисковый массив уменьшит общее количество свободного места для хранения всех дисковНапример, использование пространства для хранения RAID1 составляет только 50%, а RAID5 потеряет емкость хранения одного диска,и использование пространства (n-1) /n.

Дисковый массив может обеспечить непрерывную работу системы без перерывов при повреждении некоторых дисков (один или несколько, в зависимости от реализации).Во время процесса восстановления данных с неисправного диска на новый диск, система может продолжать работать нормально, но производительность будет снижена в определенной степени.В то время как некоторые поддерживают горячий обменЭтот высококачественный дисковый массив в основном используется в прикладных системах с высокими требованиями к надежности,и система не может быть отключена или время отключения должно быть как можно короче. В целом, RAID не может заменить резервную копию данных. Он бессилен для потери данных, вызванной не-дисковыми сбоями, такими как вирусы, человеческое уничтожение, случайное удаление и т. Д.потеря данных относится к операционной системеДля самой системы RAID данные остаются нетронутыми и никаких потерь не произошло.восстановление после аварий и другие меры защиты данных очень необходимы, которые дополняют RAID и защищают безопасность данных на разных уровнях для предотвращения потери данных.

Есть три ключевых концепции и технологии в RAID: зеркальное, полоса данных и паритета данных. зеркальное копирование данных на несколько дисков.и с другой стороны, он может читать данные из двух или более копий одновременно для улучшения производительности чтения.и это занимает больше времени, чтобы убедиться, что данные правильно записаны на несколько дисков. Удаление данных хранит фрагменты данных на нескольких различных дисках, и несколько фрагментов данных вместе образуют полную копию данных,который отличается от множественных копий зеркального отображения и обычно используется для учета производительностиПри доступе к данным можно читать и записывать данные на разных дисках одновременно.Таким образом, получается очень значительное улучшение производительности В/В. Паритет данных использует избыточные данные для обнаружения и восстановления ошибок данных. Избыточные данные обычно вычисляются с помощью алгоритмов, таких как код Хамминга и операция XOR.Использование функции паритета может значительно улучшить надежностьТем не менее, паритет данных должен читать данные из нескольких мест и выполнять вычисления и сравнения, что повлияет на производительность системы.Различные уровни RAID используют одну или более из трех вышеуказанных технологий для получения различной надежности данныхЧто касается того, какой тип RAID (даже новых уровней или типов) разработать или какой режим RAID принять,необходимо сделать разумный выбор на основе глубокого понимания требований к системе и всесторонней оценки надежности, производительности и стоимости, чтобы сделать компромиссный выбор.

Преимущества RAID

• Большая мощностьЭто очевидное преимущество RAID. Это расширяет емкость диска, и система RAID, состоящая из нескольких дисков, имеет огромное пространство для хранения. Теперь емкость одного диска может достигать более 1 ТБ,так что емкость хранения RAID может достичь уровня PBВ целом, доступная емкость RAID меньше, чем общая емкость всех дисков-членов.Различные уровни алгоритмов RAID требуют некоторой избыточности накладных расходовЕсли алгоритм и емкость RAID известны, можно рассчитать доступную емкость RAID.использование мощности RAID составляет от 50% до 90%;.

• Высокая производительность: высокая производительность RAID выигрывает от технологии стриптинга данных. производительность ввода/вывода одного диска ограничена компьютерными технологиями, такими как интерфейс и пропускная способность,и часто является узким узлом в работе системы. С помощью стриптинга данных RAID распределяет данные I/O на каждый диск-член, получая таким образом агрегированную производительность I/O, которая в несколько раз превышает производительность одного диска.

• Надежность: Доступность и надежность являются еще одной важной особенностью RAID. Теоретически, надежность системы RAID, состоящей из нескольких дисков, должна быть хуже, чем у одного диска.Здесь есть неявное предположениеДля того, чтобы нарушить это предположение, RAID использует технологии избыточности данных, такие как зеркальное отображение и паритет данных.Отражение - это самая примитивная технология избыточности, который полностью копирует данные на определенной группе дисковых накопителей на другую группу дисковых накопителей, чтобы гарантировать, что всегда доступна копия данных.В сравнении с 50% избыточными расходами на зеркальное отображение, паритет данных намного меньше, и он использует паритетную избыточную информацию для проверки и исправления данных.Технология резервирования RAID значительно улучшает доступность и надежность данных, и гарантирует, что при отказе нескольких дисков данные не будут потеряны и непрерывная работа системы не будет затронута.

• УправляемостьНа самом деле, RAID - это технология виртуализации, которая виртуализирует несколько физических дисковых накопителей в логический диск большой емкости.быстрый и надежный диск большой емкостиТаким образом, пользователи могут организовывать и хранить данные системы приложений на этом виртуальном диске.Поскольку RAID завершил большое количество работы по управлению хранилищем внутри, администратору нужно только управлять одним виртуальным диском, что может сэкономить много управленческой работы.RAID может динамически добавлять или удалять дисковые диски и автоматически выполнять проверку данных и реконструкцию данных, что может значительно упростить работу управления.