3. Дискові масиви raid. Типи масивів raid0, raid1, raid2, raid3, raid4 та raid5. Опис кожного з цих типів та їх характеристики. Переваги та недоліки кожного з них. Комбіновані масиви.

Дискові масиви Raid призначені для підвищення відмовостійкості дискової пам’яті шляхом введення надлишкової інформації.

Ідея даної технології полягає в тому, що для зберігання даних використовується декілька дисків, навіть в тому випадку, коли б для зберігання даних було б достатньо одного.

Raid масив може бути створений на базі декількох звичайних жорстких дисків, що управляються контролерами. Сам масив для користувача та прикладних програм представляється як єдиний логічний пристрій, який може володіти різними якостями в залежності від стратегії, яка закладена в алгоритмах розміщення інформації на дисках в даному масиві.

Розрізняють декілька варіантів Raid масивів, які називають рівнями:

• Raid0;

• Raid1;

• Raid2;

• Raid3;

• Raid4;

• Raid5.

В логічному пристрої Raid0 контролер при виконанні операції запису розподіляє дані на блоки і передає їх на диски:

1-й блок записується на 1-й диск;

2-й блок записується на 2-й диск і т.д.

При використанні даного масиву потрібно, щоб всі жорсткі диски були однакового розміру. Якщо розмір 1-го пристрою n байт і в масиві є k пристроїв, то загальний розмір рівний k*n. При зчитуванні інформації контролер об’єднує дані з усіх жорстких дисків і передає їх джерелу запиту. Даний вид масиву призначений для виконання роботи при записі/зчитуванні шляхом розпаралелення цих процесів. Даний вид не володіє відмовостійкістю. При відмові хоча б 1-го носія можна вважати, що втрачена вся інформація з усього Raid масиву.

Raid1 реалізує підхід з дзеркальним відображенням. Логічний пристрій у даному випадку формується на основі однієї або декількох пар жорстких дисків. В даній парі один диск є основним, а другий – дзеркальний, який повністю дублює основний жорсткий диск. При виході з ладу хоча б одного диску вся інформація зберігається на другому носії. Також контролер підтримує розпаралелення запису/зчитування, що прискорює роботу системи. Даний варіант має дуже велику надлишковість інформації. Якщо розмір одного диску n байт, то загальний розмір масиву теж n байт.

Також в сучасних контролерах існує підтримка дублювання контролерів, що забезпечує надійність навіть при виході з ладу одного контролера.

Raid2 розподіляє дані побітно. Перший біт записується на перший жорсткий диск, другий – на другий жорсткий диск і т.д. Відмовостійкість реалізується шляхом використання для кодування даних коректуючого коду Хемінга. Коди корекції помилок записуються на декількох додаткових дисках. В масиві, де число основних дисків від 16 до 32, потрібно 3 додаткові пристрої. Цей метод використовують у super ПК та у main-frein. У ПК нижчого рівня вони використовуються із-за високої вартості.

У Raid3 використовується розділення даних на масив дисків з виділенням 1-го диску на весь набір для контролю парності. Якщо існує масив з n дисків, то запис даних на n-1 диск буде проводитися з побайтним розщепленням даних, а останній диск буде використовуватись для запису контрольної інформації про парність. Ця інформація формується на основі контрольної суми за методом xor. Даний варіант підтримує високу відмовостійкість, а також пришвидшує операції запису/зчитування. При відмові хоча б одного носія інформації його необхідно замінити та регенерувати весь масив.

Організація Raid4 аналогічна Raid3, за виключенням того, що дані розподіляються не побайтно, а блоками. Для збереження контрольної теж використовується 1 диск. Ця реалізація зручна для операцій з малими файлами та великою частиною операцій запису/зчитування.

На рівні Raid5 використовується метод аналогічний Raid4, але контрольна сума розподіляється по всіх дисках масиву.

Існують комбінації цих методів.

Raid10 – це дзеркальне відображення Raid0.