RAID – (англ. redundant array of independent disks — избыточный массив независимых дисков) — технология виртуализации данных, которая объединяет несколько дисков в логический элемент для избыточности и повышения производительности.

Аббревиатура «RAID» изначально расшифровывалась как «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле дисков SLED (Single Large Expensive Drive)). Именно так был представлен RAID его создателями: Петтерсоном (David A. Patterson), Гибсоном (Garth A. Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году.

Со временем «RAID» стали расшифровывать как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому что для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).

RAID 0 (striping — «чередование») — дисковый массив из двух или более жёстких дисков без резервирования. Информация разбивается на блоки данных фиксированной длины и записывается на оба/несколько дисков поочередно, то есть, один блок на первый диск, а второй блок на второй диск соответственно.

Схема RAID 0

42

Два диска — минимальное количество для построения «зеркального» массива

43

RAID 2

Массивы такого типа основаны на использовании кода Хемминга.

Диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок, причём если данные хранятся на 2n – n - 1 дисках, то для хранения кодов коррекции необходимо дисков (в сумме 2n - 1 дисков). Данные распределяются по дискам, предназначенным для хранения информации, так же, как и в RAID 0, то есть они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации. Метод Хемминга давно применяется в памяти типа ECC и позволяет на лету исправлять однократные и обнаруживать двукратные ошибки.

44

Вмассиве RAID 3 из n дисков данные разбиваются на куски размером меньше сектора (разбиваются на байты или блоки) и распределяются по n -1 дискам.

Ещё один диск используется для хранения блоков чётности.

ВRAID 2 для этой цели применялся диск, но большая часть информации на контрольных дисках использовалась для коррекции ошибок на лету, в то время как большинство пользователей удовлетворяет простое восстановление информации в случае поломки диска, для чего хватает информации, умещающейся на одном выделенном жёстком диске.

Отличия RAID 3 от RAID 2: невозможность коррекции ошибок на лету и меньшая избыточность.

45

RAID 4 похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось отчасти «победить» проблему низкой скорости передачи данных небольшого объёма. Запись же производится медленно из-за того, что чётность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск. Из систем хранения широкого распространения RAID-4 применяется на устройствах

хранения компании NetApp (NetApp FAS), где его Схема RAID 4 недостатки успешно устранены за счет работы дисков в

специальном режиме групповой записи, определяемом используемой на устройствах внутренней файловой системой WAFL.

46

47

Выводы:

RAID 0 – простое распараллеливание, веерная запись/чтение блоками на все диски. Имеет самую высокую производительность, минимальную цену на 1 ГБ хранения, но нет защиты от сбоя. Поскольку RAID 0 определяет простейший вариант построения массива – без избыточности дисков, то, строго говоря, он даже не является RAID. Тем не менее, этот уровень официально утвержден консорциумом по стандартизации RAID (RAID Advisory Board, RAB) и широко используется на практике.

RAID 1 – зеркалирование, то есть дублирование всех записей на две идентичные группы дисков. Обеспечивается самая высокая степень защиты критически важных данных, но как следствие – вдвое меньший доступный объем хранения. На практике в основном используется в двухдисковом варианте для хранения небольших объемов критически

важных данных.

RAID 3 – входной поток данных разбивается на блоки, по всем битам которых вычисляются контрольные значения четности. Запись/чтение осуществляется параллельно на все диски, но при этом для контрольных данных выделяется отдельный диск. При сохранении высокого быстродействия (сравнимого с RAID 0) данные не теряются при выходе из строя одного (любого) из дисков.

48

RAID 5 – аналогичен RAID 3, но запись значений четности распределена между всеми дисками. Кроме того, уменьшен размер блоков записываемых данных, что увеличивает быстродействие системы при большом количестве данных, что увеличивает быстродействие системы при большом количестве запросов на запись/ чтение небольших файлов. Этот уровень является одним из самых популярных и обеспечивает оптимальное сочетание быстродействия и надежности.

RAID 6 –параллельно рассчитываются два независимых значения четности, которые распределяются между всеми дисками. Сохранность данных обеспечивается при выходе из строя даже двух дисков. Однако этот уровень требует очень большого объема вычислений (восстановление данных при замене неисправных дисков на новые может длиться несколько дней).

49