RAID

From EIK wiki

RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) ehk sõltumatute ketaste liiasmassiivid (v odavate ketaste liiasmassiivid) aitavad tõsta süsteemi töökindlust, töökiirust (paralleelne pöördumine ketaste poole) ja säästa kulusid (väikeste ketaste massiivid maksavad vähem, kui üks suur ketas). Sõna “liiasus” tähendab antud kontekstis seda, et ketta vea korral saab viga parandada või minna tööga üle teisele kettale. [1]

Erinevad RAID-i tüübid

Enne, kui asume erinevate RAID-tüüpide juurde, vaatame üle mõningad olulised mõisted, mis eristab RAID-e.

Striping ehk hakkimine

Data striping on tehnika, kus andmed hakitakse segmentideks ja segmendid salvestatakse RAID-kontrolleri poolt selliselt, et andmete kirjutamise/lugemise jõudlus oleks maksimaalne (erinevatele ketastele). Sellisel moel salvestatud andmete lugemisel erinevatelt ketastelt, kombineeritakse kõikide ketaste jõudlus. Vaatamata kiiremale andmete lugemisele ja kirjutamisele, ei parane ketta seek time performance ehk aeg, mis kulub andme segmendi lokaliseerimiseks kettal (va SSD ketta puhul). Selle tehnika suurim puudus on olematu veakindlus- ühe ketta riknemisel, ei ole võimalik ligi pääseda andmetele, mille segment antud kettal asus, seega tuleks antud tehnikat kombineerida mõne teisega. [2]

Data striping.
Data striping ehk andmete hakkimine

Mirroring ehk peegeldamine

Data mirroring on tehnika, kus kettad on omavahel peeglis ehk kettale kirjutamine ja kettalt lugemine toimub kahel kettal korraga. Seega failid salvestatakse kahele kettale samaaegselt. Lisaks andmete liiasusele, pakub see tehnika paremat lugemiskiirust. Kuna andmete peegeldamine ei ole nii tõhus, kui andmete hakkimise tehnika, kombineeritakse neid kahte omavahel. Kui üks peeglis olevatest ketastest peaks riknema, jätkatakse tööd teisel kettal. Rikkis ketta välja vahetamisel uue vastu, peegeldab RAID-kontroller andmed töös olevalt kettalt uuele. Selle tehnika puuduseks on, et kasutusel olev loogiline ketas on mahult vaid pool füüsiliselt installeeritud ketaste kogumahust (kuna andmeid dubleeritakse), mis omakorda tõstab lahenduse hinda. [3]

Data mirroring.
Data mirroring ehk andmete peegeldamine

Parity ehk paarsuskontroll

Paarsusbit on lisabit, mis lisatakse andmebittidele, mis ei edasta informatsiooni, kuid võimaldab kindlaks teha võimalikke vigu andmetes. Paarsusbitid sisaldavad informatsiooni, mida saab kasutada riknenud kettal olevate andmete rekonstrueerimiseks. Säärase tehnika puhul on 2 lahendust: on olemas paarsusketas, kuhu paarsusinfot salvestatakse või hakitakse ka paarsusinfo ja hajutatakse ketaste vahel ära. Loogilise ketta kasutada on 2/3 füüsiliselt installeeritud ketaste mahust. [4] [5]

RAID Parity.
Parity ehk paarsuskontroll

RAID-0

Tegu pole "päris" RAID-iga, kuna puudub veakindlus. Kõige odavam RAID-i tüüp, tõstab ketastele pöördumise kiirust. Andmed salvestatakse Data Striping meetodil.

RAID-1

Kasutatakse andmete peegeldamise tehnikat- andmed dubleeritakse mitmele kettale. Sarnaselt RAID-0-le puuduvad veatuvastus- ja veaparandamiskoodid, kuid vaatamata sellele saab tööd jätakata ühe ketta riknemisel.

RAID-5

Andmed salvestatakse plokkidena ning kasutatakse paarsuskontrolli. Paarsusinfo ei asu mitte ühel kettal (nagu RAID-3 puhul) vaid on hajutatud ketaste vahel- nii pole vajalik pidevalt ühe ketta poole pöörduda. Puuduseks on aeglasem kirjutamiskiirus, kuna peab pidevalt paarsust kalkuleerima enne kirjutamist.

RAID-5.
RAID-5 (hakkimine plokkideks, paarsusbit)

RAID-6

Sarnaselt RAID-5-le, hakitakse andmed plokkideks ja hajutatakse ketaste vahel ära ning kontrollkood kirjutatakse mitmele kettale, kasutades Reed-Solomoni koodi. Erineb RAID-5-st selle poolest, et kasutab lisa paarsust, mistõttu saab tööd jätakata kuni kahe ketta riknemiseni.

RAID-6.
RAID-6 (hakkimine plokkideks, 2*paarsus)

RAID võrdlustabel [6][7][8][9]

Omadused RAID-0 RAID-1 RAID-5 RAID-6 RAID-10 RAID-50 RAID-60
Min # kettaid 2 2 3 4 4 6 8
Veakindlus puudub max üks ketas max üks ketas kuni kaks ketast max üks ketas iga alammassiivi kohta max üks ketas iga alammassiivi kohta max üks ketas iga alammassiivi kohta
Lugemiskiirus Kõrge Kõrge Kõrge Kõrge Kõrge Kõrge Kõrge
Kirjutamiskiirus Kõrge Keskmine Madal Madal Keskmine Keskmine Keskmine
Lugemiskiirus (after disk failure) N/A Kekmine Madal Madal Kõrge Keskmine Keskmine
Kirjutamiskiirus (after disk failure) N/A Kõrge Madal Madal Kõrge Keskmine Madal
Mahu kasutus 100% 50% 67%-94% 50-88% 50% 67-94% 50-88%
Kasutusala High end tööjaamad, andmete logimine, superarvutid, video produtseerimine ja redigeerimine, piltide töötlemine Kõrgkäideldavad aplikatsioonid, andmebaasid, väiksemad serverid, millel on ainult 2 ketast Andmeaidad, arhiveerimine, veebiteenused, failiserverid, andmebaasid Andmete arhiveerimine, suuremahulised serverid, faili ja aplikatsiooni serverid, andmebaasid

Muud RAID-i tüübid

Lisaks eelnimetatud RAID-tüüpidele on ka RAID-2,3,4,7 olemas, kuid need ei leia tänapäeval enam erilist kasutusala, kuna on enam levinud tüüpide nõrgemad lahendused. Lisaks on ka hulk hübriid-RAID lahendusi, mis on erinevate RAID-tüüpide kombinatsioonid (nt RAID-0+1, 1+0, 0+3, 5+0 jne).

Tarkvaraline vs riistvaraline

Tarkvaralise RAID-i peamised eelised on kulude kokkuhoid, kuid puuduseks jõudlus ning sõltuvus operatsioonisüsteemist. Ka pole kõik RAID-tüübid toetatud tarkvalise lahenduse puhul. Lisaks on paljudel tootjatel välja töötatud oma tarkvaraline hübriid-RAID (nt Synology Hybrid RAID e SHR). Tarkvaraline RAID leiab laialdast kasutust SOHO keskkonnas ja koduarvutites (erinevad pisikoduserveri lahendused, meediakeskused, kodukasutajale mõeldud NAS-seadmed). Erinevalt riistavaralisest RAID-ist, grupeeritakse tarkvaralise RAID-i puhul ketta partitsioone mitte kettaid ning tarkvaraline RAID nõuab enam protsessori jõudlust.

Omadused SW RAID HW+SW RAID HW RAID kontroller-ROC või lisakaart
Data protection during boot No Yes Yes
Write-back caching possible No No Yes
Enhanced protection in case of power loss No No Yes
RAID independent of host operating system No No Yes
RAID performance Depends on server load Depends on server load High: independent of server load
RAID functionality vulnerable to viruses No Yes Yes
Setup during boot No Yes Yes
Ability to migrate to other OS versions No Limited Yes
Typical RAID applications RAID 0,1 RAID 0,1 Advanced RAID: RAID 5 or DAID 6

Loe lisa siit: RAID-kontrollerid

Kokkuvõte

RAID ei ole sobiv andmete varundamiseks! RAID-i eesmärk on tõsta süsteemi töökindlust ja/või tagada andmete terviklikkus. Igal RAID-i tüübil on oma eelistatud kasutusala ja tüübi valimisel tuleks lähtuda konkreetsetest vajadustest ja võimalustest ning arvestada ühe või teise tüübi puudustega.

Autor

Evelin Padjus, AK21
2016

Kasutatud allikad

  1. Teet Evartson (2013). "Arvutitehnika riistvara", p.227
  2. HDS Academy (2012). "Storage Concepts: Storing and Managing Digital Data", p.51-52
  3. HDS Academy (2012). "Storage Concepts: Storing and Managing Digital Data", p.52-53
  4. HDS Academy (2012). "Storage Concepts: Storing and Managing Digital Data", p.54
  5. Teet Evartson (2013). "Arvutitehnika riistvara", p.287
  6. http://www.acnc.com/raidedu/0
  7. http://www.dataonstorage.com/technology/102-hardware-raid-vs-software-raid.html#twoj_fragment1-5
  8. http://www.raidrecoveryguide.com/hardware-software.html
  9. http://www.prepressure.com/library/technology/raid