RAID-массив: описание

Избыточный массив дисковых накопителей (RAID – Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks) разрабатывался для повышения эффективности и отказоустойчивости систем компьютерных запоминающих устройств. Стандарт RAID разработан в 1987 году в Калифорнийском университете. В основе технологии лежит метод использования нескольких дисков, взаимодействующих посредством аппаратного и программного обеспечения, в качестве единого диска.

Изначально схема RAID подразумевала простое объединение областей памяти двух или более отдельных дисков. Но практика показала, что данная схема значительно снижает надежность системы и практически не увеличивает быстродействие. Например, два накопителя, объединенные в матрицу, которая функционирует как один диск, будут выдавать ошибки в два раза чаще, по сравнению с одним диском той же емкости. Для увеличения быстродействия и надежности матрицы специалисты университета Беркли предложили шесть вариантов RAID, каждый из которых можно охарактеризовать определенным уровнем отказоустойчивости, быстродействием и емкостью запоминающего устройства.

В июле 1992 года начала работу компания RAB (RAID Advisory Board), которая занимается созданием спецификаций RAID, систематизаций аппаратного обеспечения RAID и согласованием программ для его уровней.

В данный момент RAB выделила семь уровней RAID – от RAID 6 до RAID 0. Избыточный массив дисковых накопителей обычно организуется при помощи соответствующего контролера. Кроме того, RAID-массив может быть организован при помощи соответствующего программного обеспечения (что, правда, не самый лучший вариант). Ниже будут перечислены существующие уровни массивов RAID.

RAID 0 - полосование. Файл записывается одновременно на нескольких дисках массива, функционирующих как единый накопитель. Данный уровень обеспечивает большую скорость выполнения операций записи/чтения, но довольно низкую надежность.

RAID 1 – зеркалирование. Информация, записываемая на один диск, дублируется на другой, что позволяет получить высокую отказоустойчивость (если один диск выходит из строя, файлы будут считаны с другого). Повышения эффективности при этом практически не будет. Для реализации данного массива необходимо не менее двух дисков.

RAID 2 – использование кода коррекции ошибок на уровне битов. В процессе записи осуществляется побитовое дробление информации и запись кода ECC (код коррекции ошибок) на нескольких дисках. Данный уровень предназначен для накопителей, у которых отсутствует поддержка ECC (все дисководы ATA и SCSI имеют интегрированный внутренний код коррекции ошибок). Это позволяет получить достаточную надежность матрицы и высокую скорость обмена данными.

RAID 3 – разделение с контролем четности. Интеграция уровня RAID 0 с дополнительным накопителем, предназначенным для обработки данных контроля четности. Уровень, по сути, представляет собой немного измененный RAID 0, который характеризуется уменьшением полезной емкости массива при сохранении количества накопителей. Однако при этом удается получить высокую степень отказоустойчивости, поскольку при выходе из строя одного из дисков информация может быть восстановлена. Для организации данного уровня потребуется не менее трех дисков (один для контроля четности, остальные для данных).

RAID 4 – блоки данных с контролем четности. Данный массив отличается от RAID 3 только тем, что информация записывается на независимые накопители в виде блоков данных, что позволяет получить более высокую скорость чтения больших файлов. Реализация данного уровня потребует не менее трех дисков (один для контроля четности, остальные для файлов).

RAID 5 – блоки данных с распределением контроля четности. Этот массив аналогичен RAID 4, но подразумевает повышенную производительность, которую получают за счет распределения инструмента контроля четности по накопителям. Реализация данного уровня потребует не менее трех накопителей (один используется для контроля четности, остальные для информации).

RAID 6 – блоки данных с двойным распределением контроля четности. Аналогичен массиву RAID 5, но в этом случае информация контроля четности сохраняются дважды за счет применения двух разных схем контроля четности. Это позволяет достичь более высокой надежности. Для создания данного уровня потребуется не менее четырех дисков (два для контроля четности, остальные для данных).