Apakah RAID?

RAID adalah penyelesaian yang dibangunkan pada asalnya untuk pasaran pelayan rangkaian sebagai cara untuk membuat storan besar pada kos yang lebih rendah. Pada dasarnya, ia akan mengambil beberapa pemacu keras kos yang lebih rendah dan meletakkannya bersama-sama melalui pengawal untuk menyediakan satu pemacu kapasiti yang lebih besar. Inilah yang dimaksudkan oleh RAID: array berlebihan pemacu atau disk murah. Untuk mencapai ini, perisian dan pengawal khusus diperlukan untuk menguruskan data yang dipisahkan antara pelbagai pemacu.

Akhirnya, kuasa pemprosesan sistem komputer standard anda membolehkan ciri-ciri menapis jalan ke pasaran komputer peribadi .

Sekarang storan RAID mungkin perisian atau perkakasan berasaskan , dan boleh digunakan untuk tiga tujuan yang berbeza. Ini termasuk kapasiti, keselamatan, dan prestasi. Kapasiti adalah mudah yang biasanya terlibat dalam hampir semua jenis persediaan RAID yang digunakan. Sebagai contoh, dua cakera keras boleh dihubungkan bersama sebagai pemacu tunggal kepada sistem operasi dengan berkesan membuat pemacu maya yang dua kali ganda kapasiti. Prestasi adalah satu lagi sebab utama untuk menggunakan persediaan RAID pada komputer peribadi. Dalam contoh yang sama dari dua pemacu yang digunakan sebagai pemacu tunggal, pengawal boleh memisahkan sebahagian data ke dalam dua bahagian dan kemudian meletakkan setiap bahagian tersebut pada pemacu berasingan. Ini berkesan menggandakan prestasi menulis atau membaca data pada sistem storan. Akhir sekali, RAID boleh digunakan untuk keselamatan data.

Ini dilakukan dengan menggunakan beberapa ruang pada pemacu untuk dasarnya mengklon data yang ditulis untuk kedua-dua pemacu. Sekali lagi, dengan dua pemacu kita boleh membuatnya supaya data ditulis kepada kedua-dua pemacu. Oleh itu, jika satu pemacu gagal, yang lain masih mempunyai data.

Bergantung pada matlamat pelbagai storan yang anda ingin sediakan untuk sistem komputer anda, anda akan menggunakan salah satu daripada pelbagai tahap RAID untuk mencapai tiga matlamat tersebut.

Bagi mereka yang menggunakan cakera keras dalam komputer mereka , prestasi mungkin akan menjadi lebih banyak masalah daripada kapasiti. Sebaliknya, mereka yang menggunakan pemacu keadaan pepejal mungkin mahu cara untuk mengambil pemacu yang lebih kecil dan menghubungkannya bersama-sama untuk membuat pemacu yang lebih besar. Oleh itu, mari kita lihat pelbagai peringkat RAID yang boleh digunakan dengan komputer peribadi.

RAID 0

Ini adalah peringkat RAID yang paling rendah dan sebenarnya tidak menawarkan apa-apa bentuk redundansi yang mengapa ia dirujuk kepada tahap 0. Pada dasarnya, RAID 0 mengambil dua atau lebih pemacu dan meletakkannya bersama-sama untuk memacu pemacu kapasiti yang lebih besar. Ini dicapai melalui pemproses yang disebut striping. Blok data dipecah menjadi ketulan data dan kemudian ditulis secara berturut-turut di sebalik pemacu. Ini menawarkan peningkatan prestasi kerana data boleh ditulis serentak pada pemacu oleh pengawal dengan berkesan mendarabkan kelajuan pemacu. Di bawah ini adalah contoh bagaimana ini dapat berfungsi di tiga cakera:

Agar RAID 0 berfungsi dengan berkesan untuk meningkatkan prestasi sistem, anda perlu mencuba dan memadankan pemacu. Setiap pemacu sepatutnya mempunyai kapasiti penyimpanan dan sifat persembahan yang sama.

Sekiranya mereka tidak, maka kapasiti akan terhad kepada beberapa pemacu yang paling kecil dan prestasi kepada yang paling lambat pemacu kerana ia harus menunggu semua jalur ditulis sebelum bergerak ke set seterusnya. Ia mungkin menggunakan pemacu yang tidak sesuai tetapi dalam kes itu, persediaan JBOD mungkin lebih berkesan.

JBOD bermaksud hanya sekumpulan pemacu dan berkesan hanya satu koleksi pemacu yang boleh diakses secara berasingan daripada satu sama lain tetapi muncul sebagai pemacu storan tunggal kepada sistem operasi. Ini biasanya dicapai dengan mempunyai rentang data antara pemacu. Sering kali ini dirujuk sebagai SPAN atau BESAR.

Secara berkesan, operasi itu melihat mereka semua sebagai cakera tunggal tetapi blok akan ditulis di seluruh cakera pertama sehingga ia mengisi, kemudian kemajuan untuk yang kedua, kemudian ketiga, dan lain-lain. Ini berguna untuk menambahkan kapasiti tambahan ke dalam sistem komputer sedia ada dan dengan pemacu pelbagai saiz tetapi ia tidak akan meningkatkan prestasi pelbagai pemacu.

Masalah terbesar dengan setup RAID 0 dan JBOD ialah keselamatan data. Oleh kerana anda mempunyai pemacu berganda, kemungkinan rasuah data meningkat kerana anda mempunyai lebih banyak kegagalan . Jika mana-mana pemacu dalam array RAID 0 gagal, semua data menjadi tidak dapat diakses. Dalam JBOD, kegagalan memandu akan mengakibatkan kehilangan apa-apa data yang berlaku pada pemacu itu. Hasilnya, adalah yang terbaik untuk mereka yang ingin menggunakan kaedah penyimpanan ini untuk mempunyai beberapa cara lain untuk membuat sandaran data mereka.

RAID 1

Ini adalah tahap sebenar RAID kerana ia menyediakan tahap redundansi penuh untuk data yang disimpan pada array. Ini dilakukan melalui proses yang dipanggil pencerminan. Secara berkesan, semua data yang ditulis ke sistem disalin ke setiap pemacu dalam array 1 peringkat. Bentuk RAID ini biasanya dibuat dengan sepasang pemacu sebagai menambah lebih banyak pemacu tidak akan menambah sebarang kapasiti tambahan, hanya lebih banyak redundansi. Untuk lebih baik memberi contoh ini, inilah carta yang menunjukkan bagaimana ia akan ditulis kepada dua pemacu:

Untuk mendapatkan penggunaan yang paling berkesan daripada persediaan RAID 1, sistem akan sekali lagi menggunakan pemacu yang sepadan yang berkongsi penilaian kapasiti dan prestasi yang sama.

Jika pemacu yang tidak sesuai digunakan, maka kapasiti array akan sama dengan pemacu kapasiti terkecil dalam array. Sebagai contoh, jika satu terabyte dan satu terabyte drive digunakan dalam array RAID 1, kapasiti array ini pada sistem hanya akan terabyte tunggal.

Tahap RAID ini sangat berkesan untuk keselamatan data kerana kedua-dua pemacu adalah sama. Jika salah satu daripada dua pemacu gagal, maka yang lain mempunyai data lengkap yang lain. Masalah dengan persediaan jenis ini secara amnya menentukan mana pemacu yang gagal kerana sering storan menjadi tidak dapat diakses apabila salah satu daripada dua gagal dan tidak akan dipulihkan dengan betul sehingga pemacu baru dimasukkan sebagai pengganti gagal dan pemulihan proses dijalankan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, tidak ada juga keuntungan prestasi daripada ini. Malah, akan ada kehilangan prestasi yang sedikit daripada overhead pengawal untuk RAID.

RAID 1 + 0 atau 10

Ini adalah kombinasi yang agak rumit dari kedua-dua peringkat RAID 0 dan tahap 1 . Secara berkala, pengawal akan memerlukan sekurang-kurangnya empat pemacu untuk berfungsi dalam mod ini kerana apa yang akan dilakukannya ialah membuat dua pasang pemacu. Set pertama pemacu adalah tatasusunan cermin klon data antara kedua-dua. Set kedua pemacu juga dicerminkan tetapi ditetapkan sebagai jalur yang pertama. Ini menyediakan kedua-dua data redundansi dan prestasi prestasi. Berikut adalah contoh bagaimana data akan ditulis merentas empat pemacu menggunakan jenis persediaan ini:

Sejujurnya, ini bukan cara RAID yang dikehendaki dijalankan pada sistem komputer. Walaupun ia memberikan beberapa peningkatan prestasi ia tidak begitu baik kerana jumlah overhead yang besar pada sistem. Di samping itu, ia adalah satu pembaziran ruang yang besar kerana tatasusunan cakera akan hanya separuh keupayaan semua pemacu yang digabungkan. Jika pemacu yang tidak sesuai digunakan, prestasi akan terhad kepada yang paling lambat pemacu dan kapasiti hanya akan dua kali ganda pemacu terkecil.

RAID 5

Ini adalah tahap tertinggi RAID yang boleh didapati dalam sistem komputer pengguna dan merupakan kaedah yang lebih berkesan untuk meningkatkan kapasiti dan redundansi. Ia mencapai ini melalui proses penempelan data dengan pariti. Sekurang-kurangnya tiga pemacu adalah perlu untuk melakukan ini kerana data dipecah menjadi jalur pada beberapa pemacu tetapi satu blok di seluruh jalur diketepikan untuk pariti. Untuk menjelaskannya dengan lebih baik, mari buat pertama kali lihat bagaimana data itu boleh ditulis di tiga pemacu:

Pada dasarnya, pengawal pemacu mengambil sebahagian data untuk ditulis di semua pemacu dalam array. Bit pertama data diletakkan pada pemacu pertama dan yang kedua diletakkan pada kedua. Pemacu ketiga mendapat bit pariti yang pada asasnya merupakan perbandingan data binari pada yang pertama dan kedua. Dalam matematik binari, anda hanya mempunyai 0 dan 1. Proses matematik boolean dilakukan untuk membandingkan bit. Jika kedua-duanya menambah bilangan yang lebih banyak (0 + 0 atau 1 + 1) maka bit parity akan menjadi sifar. Sekiranya kedua-duanya menambah nombor ganjil (1 + 0 atau 0 + 1) maka bit parity akan menjadi satu. Sebabnya ialah jika salah satu pemacu gagal, pengawal kemudian dapat mengetahui data yang hilang. Contohnya, jika pemacu satu gagal, meninggalkan hanya memandu dua dan tiga, dan memandu dua mempunyai blok data satu dan memandu tiga mempunyai blok pariti satu, maka blok data yang hilang pada pemacu mestilah sifar.

Ini menyediakan redundansi data yang berkesan yang membolehkan semua data dipulihkan jika berlaku kegagalan pemacu. Kini untuk kebanyakan persediaan pengguna, kegagalan masih akan menyebabkan sistem tidak kerana ia tidak dalam keadaan berfungsi. Untuk mendapatkan sistem berfungsi, adalah perlu untuk menggantikan pemacu yang gagal dengan pemacu baru. Kemudian proses penyusunan semula data mesti dilakukan di peringkat pengawal yang kemudiannya akan melakukan fungsi boolean terbalik untuk mencipta semula data pada pemacu yang hilang. Ini boleh mengambil sedikit masa, terutamanya untuk pemacu kapasiti yang lebih besar tetapi sekurang-kurangnya boleh diperolehi semula.

Sekarang kapasiti array RAID 5 bergantung kepada jumlah pemacu dalam array dan kapasitinya. Sekali lagi, array dihadkan oleh pemacu kapasiti terkecil dalam array supaya lebih baik menggunakan pemacu yang sepadan. Ruang penyimpanan yang berkesan adalah sama dengan bilangan pemacu yang dikurangkan satu kali keupayaan yang paling rendah. Oleh itu, dalam istilah matematik, ia adalah (n-1) * Capacitymin . Jadi, jika anda mempunyai tiga pemacu 2GB dalam array RAID 5, jumlah kapasiti akan menjadi 4GB. Satu lagi array RAID 5 yang menggunakan empat pemacu 2GB akan mempunyai kapasiti 6GB.

Kini prestasi untuk RAID 5 sedikit lebih rumit daripada beberapa bentuk RAID lain kerana proses boolean yang mesti dilakukan untuk membuat bit pariti ketika data ditulis ke pemacu. Ini bermakna prestasi menulis akan kurang daripada array RAID 0 dengan bilangan pemacu yang sama. Baca prestasi, sebaliknya, tidak mengalami banyak penulisan kerana proses boolean tidak dilakukan kerana ia membaca data lurus dari pemacu.

Isu Big Dengan Semua Penyediaan RAID

Kami telah membincangkan pelbagai kebaikan dan keburukan setiap peringkat RAID yang boleh digunakan pada komputer peribadi tetapi ada satu lagi isu yang tidak diketahui ramai ketika datang untuk membuat setup drive RAID. Sebelum persediaan RAID boleh digunakan, ia mesti dibina sama ada oleh perisian pengawal perkakasan atau dalam perisian sistem operasi. Ini pada dasarnya memulakan pemformatan khas yang diperlukan untuk mengesan dengan betul bagaimana data akan ditulis dan dibaca pada pemacu.

Ini mungkin tidak terdengar seperti masalah tetapi ia adalah jika anda perlu mengubah cara anda mengehadkan array RAID anda. Sebagai contoh, katakan anda sedang menjalankan data yang rendah dan mahu menambah pemacu tambahan untuk sama ada array RAID 0 atau RAID 5. Dalam kebanyakan kes, anda tidak akan dapat tanpa mengkonfigurasi semula RAID yang pertama yang juga akan mengeluarkan mana-mana data yang disimpan dalam pemacu tersebut. Ini bermakna anda perlu menyandarkan sepenuhnya data anda, menambah pemacu baru, menyusun semula pelbagai pemacu, format yang memandu pelbagai, dan kemudian memulihkan data asal anda kembali ke pemacu. Itu boleh menjadi satu proses yang sangat menyakitkan. Hasilnya, pastikan anda benar-benar mempunyai tatasusunan array sehingga cara anda mahu buat kali pertama anda melakukannya.