RAID

RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks) – дисковый массив независимых дисков. Служат для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации. Аббревиатура RAID изначально расшифровывалась как «избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле RAM.

Именно так был представлен RAID своими разработчиками: David A. Patterson, Garth A. Gibson и Randy H. Katz в 1987 году.

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

Различают несколько классов RAID-массивов.

RAID 0 (Striping) — дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием избыточности. Информация разбивается на блоки данных (Ai) и записывается на оба/несколько диска поочередно. Существенно повышается производительность (от количества дисков зависит кратность увеличения производительности), но страдает надёжность всего массива. RAID 0 может быть реализован как программно, так и аппаратно.

RAID 1 (Mirroring). Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения за счёт распараллеливания запросов. Имеет высокую надежность - работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве. Недостаток заключается в том, что приходится выплачивать стоимость двух жёстких дисков, получая полезный объем одного жёсткого диска (классический случай, когда массив состоит из двух дисков).

RAID 2. В массивах такого типа диски делятся на две группы — для данных и для кодов коррекции ошибок, причем если данные хранятся на n количестве дисков, то для складирования кодов коррекции необходимо n-1 дисков. Данные записываются на соответствующие винчестеры и, так же как и в RAID 0, они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков, предназначенных для хранения информации. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо винчестера из строя возможно восстановление информации. Этот вид массива не получил распространения из-за очень громоздкой структуры.

RAID 3. Структура массива RAID 3 такова: в массиве из n дисков данные разбиваются на блоки размером 1 байт и распределяются по n-1 дискам, а еще один диск используется для хранения блоков четности. В RAID 2 для этой цели стояло n-1 дисков, но большая часть информации на этих дисках использовалась только для коррекции ошибок на лету, а для простого восстановления в случае поломки диска достаточно небольшого ее количества – хватает и одного выделенного винчестера.

RAID 4. RAID 4 очень похож на RAID 3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось избежать проблемы низкой скорости передачи данных небольшого объема. Запись же производится медленно из-за того, что четность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск. Используются массивы такого типа очень редко.

RAID 5. Самый популярный из классов, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Жертвуя ради избыточности ёмкостью всего одного диска из массива, мы получаем защиту от выхода из строя любого из винчестеров тома. На запись информации на том RAID 5 тратятся дополнительные ресурсы, так как требуются дополнительные вычисления, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких накопителей массива распараллеливаются.

Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим, все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. При этом уровень надежности значительно снижается (так как уменьшена избыточность массива). Поэтому, с томом RAID 5 следует обязательно использовать диск Hot Spare. Если во время восстановления массива, вызванного выходом из строя одного диска, выйдет из строя второй диск — данные в массиве разрушаются.

RAID 6 (ADG) – Advanced Data Guarding. Является расширением класса RAID 5, но имеет более высокую степень надежности. Требует более серьезный процессор контроллера. Обеспечивает работоспособность после потери до 2-х дисков одновременно. Для организации массива требуется минимум 4 диска.

RAID 7 – зарегистрированная марка компании Storage Computer Corporation. Структура массива такова: на n-1 дисках хранятся данные, один диск используется для складирования блоков четности. Но добавилось несколько важных деталей, призванных ликвидировать главный недостаток массивов такого типа: кэш данных и быстрый контроллер, заведующий обработкой запросов. Это позволило снизить количество обращений к дискам для вычисления контрольной суммы данных. В результате удалось значительно повысить скорость обработки данных (кое-где в пять и более раз). Среди существенных минусов этого класса – очень высокая стоимость реализации такого массива, сложность его обслуживания, необходимость в источнике бесперебойного питания для предотвращения потери данных в кэш-памяти при перебоях питания.