RAID-Technologie: Sichern und beschleunigen Sie den Zugriff auf Ihre Dateien

• Autor: Glib Khomenko
• Editor: Alexandr Shafarenko
• Aktualisiert: 17.04.2024 9:54

Viele Menschen haben einen Homecomputer, auf dem unzählige Informationen gespeichert sind: Fotos, Videos, Dokumente, Arbeitsmaterialien usw. Um diese Dateien zu sichern und den Zugriff darauf zu beschleunigen, hilft uns die RAID-Technologie

Inhalt

• Eingang
• Levels «RAID»
• Konfiguration von «RAID»
• Ähnliche Technologien
• Fazit
• Fragen und Antworten
• Bemerkungen

Eingang

Die massive Nachfrage und Nutzung digitaler elektronischer Ressourcen hat zu einem raschen Wachstum geführt. Das tägliche Volumen solcher verwendeten Materialien ist exponentiell gewachsen. Dies erfordert wiederum die Verfügbarkeit spezieller Tools zum Speichern und Bereitstellen eines direkten Zugriffs, falls erforderlich, jederzeit gemäß der entsprechenden Benutzeranforderung.

Moderne Beispiele für Speichergeräte verwenden fortschrittliche Lösungen, mit denen der interne verfügbare Speicherplatz eines einzelnen Laufwerks erheblich erhöht werden kann. Bei der internen Organisation moderner Computer werden mehrere Laufwerke mit hoher Kapazität in einem einzigen Gerät verwendet, um ein verwendbares Festplattenarray zu erweitern.

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Ein wichtiger Faktor ist jedoch zweifellos der Schutz und die Zuverlässigkeit der Speicherung von Benutzerdaten, deren ordnungsgemäße Ebene auf Computergeräten mit der Standardorganisation der verfügbaren Speichergeräte nicht immer gewährleistet werden kann.

Daher können Sie eine Form der Darstellung und systemischen Interoperabilität von Festplattenlaufwerken verwenden, die als «RAID», bezeichnet wird, um mehrere physische Festplatten zu einem gemeinsamen logischen Laufwerk zusammenzufassen. Diese End-to-End-Organisationsmethode in ihrer einfachsten Form ermöglicht es Benutzern, Benutzerdaten auf zwei Festplatten zu spiegeln, um sicherzustellen, dass alle wichtigen Daten an mehreren nicht miteinander verbundenen Orten gespeichert sind und unter dem Einfluss unvorhergesehener schädlicher Faktoren zugänglich sind.

Das Grundprinzip des Formatierens eines einzelnen Speicherplatzes «RAID» (“redundant array indirekter (unabhängiger) Festplatten”) besteht in der Verwendung eines einzelnen logischen Moduls kombinierter Festplatten, um die Fehlertoleranz zu erhöhen und die Ausführung verschiedener Elemente sicherzustellen Benutzerdaten auf Kosten gespiegelter Kopien, obwohl es eine Art Array-Konstruktion «RAID», gibt, die keine Redundanz von Informationsmaterialien bietet und nur auf die Verbesserung der Leistung abzielt.

Levels «RAID»

«RAID» Array ist nicht nur eine Möglichkeit, Laufwerke zu kombinieren, sondern wird gemeinsam mit einer einheitlichen Funktionstechnologie zur Virtualisierung von Daten mit verschiedenen Indikatoren für Zuverlässigkeit, Lese- / Schreibgeschwindigkeit, effektive Kapazität und unterstützte akzeptable Anzahl fehlerhafter Laufwerke ausgestattet. Es gibt mehrere zugelassene «RAID»-Spezifikationen, die unterschiedliche Grade an Leistung und Redundanz bieten. Alle Levels «RAID» haben eines gemeinsam: Sie kombinieren mehrere physische Festplatten zu einem logischen Laufwerk, das dann dem Betriebssystem präsentiert wird.

Die gängigsten «RAID»-Levels, die als Standard übernommen wurden, sind:

«RAID 0»: Im Gegensatz zu anderen Levels «RAID»,bietet «RAID 0»– Spezifikation keine Redundanz. «RAID 0» kann jedoch die Leistung verbessern, indem mehrere Laufwerke verwendet werden. Wenn Benutzer «RAID 0»verwenden, werden die Daten, die der Personal Computer auf die Festplatte schreibt, in Informationsblöcke mit fester Länge unterteilt und gleichmäßig auf die zwei (oder mehr) Festplatten verteilt. Wenn ein Computer beispielsweise eine Datei mit der Größe «100 МB» in «RAID 0»-Array schreibt, die aus zwei Festplatten besteht, werden «50 МB» auf die erste Festplatte und die verbleibenden «50 МB» proportional auf die andere Festplatte geschrieben. Wenn ein Computer auf eine in einem Array gespeicherte Datei zugreifen muss, kann er jeden der Blöcke lesen, die sich direkt auf der entsprechenden Festplatte befinden, wodurch die Lesegeschwindigkeit der angeforderten Informationen erheblich erhöht wird, als wenn dieser Vorgang ausgeführt wird, um eine Datei mit «100 МB» in voller Größe von einer Festplatte zu lesen. Wenn jedoch eine der Festplatten im «RAID-Array» beschädigt oder unbrauchbar wird, gehen die aufgezeichneten Daten vollständig verloren. Wenn Benutzer das Format «RAID 0»verwenden,wird der gesamte Speicherplatz unter Berücksichtigung des verfügbaren Speicherplatzes der einzelnen Speichergeräte im Array viel größer. Alle Vorgänge sind viel schneller, und infolgedessen steigt das Gesamtleistungsniveau, aber die Zuverlässigkeit der Datenspeicherung nimmt ab.Gleichzeitig besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit eines nicht behebbaren Datenverlusts, wenn eine der Festplatten ausfällt.

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«RAID 1»: Im Format «RAID 1» sind die beiden Festplatten so konfiguriert, dass sie den Inhalt des anderen vollständig widerspiegeln (nicht zu verwechseln mit den Arrays «RAID 1+0» («RAID 10»), «RAID 0+1» («RAID 01»), die ein komplexeres Architekturmodell der Informationsspiegelung verwenden). Wenn ein Personal Computer «100 МB» Daten schreibt, schreibt er auf jede Festplatte im Array das gleiche volle Volumen von «100 МB».Nach Abschluss des Schreibvorgangs befindet sich auf beiden Datenträgern eine vollständige Kopie dieses Informationsvolumens. Diese Speicheroption stellt sicher, dass Benutzer im Falle eines Festplattenausfalls immer eine vollständige und aktuelle Kopie der verlorenen Daten haben. Das Format «RAID 1» bietet eine extrem hohe Zuverlässigkeit, indem es das Array betriebsbereit hält, solange mindestens ein Laufwerk in der verfügbaren Festplattenaggregation funktioniert, akzeptable Lesegeschwindigkeiten bietet, die mit dem vorherigen Format «RAID 0»vergleichbar sind, und eine angemessene durchschnittliche Schreibgeschwindigkeit. Für eine hohe Zuverlässigkeit müssen sich Benutzer jedoch mit dem Nachteil abfinden, dass für den Preis von zwei Festplatten nur eine davon tatsächlich verfügbar ist.

«RAID 2, 3 и 4»: Diese «RAID-Levels» werden nur wenig genutzt und gelten oft als veraltet. Arrays vom Typ «RAID 2» basieren auf der Verwendung von selbstprüfenden Codes, die Fehler bei der Datenübertragung automatisch erkennen, und selbstkorrigierenden Codes, die Fehler automatisch korrigieren können. Die in der Erstellungsreihenfolge «RAID 2» enthaltenen Festplatten sind in zwei Gruppen unterteilt, jeweils für Daten- und Fehlerkorrekturcodes. Die Datenverteilungsmethode ähnelt dem Array «RAID 0», und die verbleibenden Datenträger aus dem Datenspeicher werden für Korrekturcodes verwendet, anhand derer bei einem Festplattenausfall Informationen wiederhergestellt werden können. Diese Speichermethode hat eine erhöhte Geschwindigkeit von Festplattenoperationen, wird jedoch nur wirksam, wenn mindestens sieben Festplatten für das Array verwendet werden. In «RAID 3» werden Informationen in kleinere Blöcke aufgeteilt, und im Gegensatz zu «RAID 2» wird die Architektur zum Speichern von Paritätsblöcken auf andere Weise erstellt und einer separaten Festplatte zugewiesen. Array «RAID 4» ähnelt in der Konfiguration «RAID 3», unterscheidet sich jedoch in der Größe der Aufzeichnungseinheiten, ausgedrückt nicht in Datenblöcken, sondern in Bytes, wodurch das Problem niedriger Datenübertragungsraten eines kleinen Endvolumens beseitigt wird. Der Hauptnachteil, der für alle Levels von «RAID 2, 3 и 4» gleich ist,ist die Unfähigkeit, parallele Schreibvorgänge auszuführen, da eine separate Steuerplatte zum Speichern von Paritätsinformationen verwendet wird.

«RAID 5»: Benutzer benötigen mindestens drei Festplatten, um die «RAID 5»– Speicherorganisationsreihenfolge verwenden zu können. «RAID 5» verwendet das Striping-Prinzip, um Datenblöcke und zusätzliche Paritätsprüfsummen auf allen Festplatten zu durchlaufen. Und wenn eine der Festplatten ausfällt, verlieren Benutzer ihre Daten nicht. Array «RAID 5» bietet Datenredundanz mit weniger Speicheraufwand als gespiegeltes «RAID 1». Wenn Sie beispielsweise vier «1 ТB-Festplatten»haben, können Benutzer zwei separate «RAID 1-Arrays»erstellen ( « 1 TB” jeweils», aufgrund der Verwendung von Festplatten zum Speichern gespiegelter Kopien, die eine Gesamtspeicherung von «2 ТB») oder eines «RAID 5-Arrays» mit ermöglichen «3 ТB» Speicherplatz auf denselben Laufwerken. In «RAID 5», gibt es im Gegensatz zu den vorherigen Formaten «RAID 2, 3 и 4», die von vielen Benutzern als nicht relevant angesehen werden, kein Problem mit der Unmöglichkeit paralleler Schreibvorgänge. Daher ist dieses Format sehr wirtschaftlich und kann hohe Lesegeschwindigkeiten unterstützen. Die Leistung beim zufälligen Schreiben nimmt jedoch merklich ab, und wenn eine einzelne Festplatte ausfällt, nimmt auch die Zuverlässigkeit des gesamten Arrays ab, da erhebliche Ressourcen für die Wiederherstellung verwendet werden.

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«RAID 6»: Der «RAID 6-Array» ähnelt «RAID 5», weist jedoch aufgrund der Einführung eines zusätzlichen Paritätsblocks ein höheres Maß an Zuverlässigkeit auf. Letztendlich zielt das Erhalten der Hauptanzahl verfügbarer Discs zum Aufzeichnen von Daten mit Ausnahme der beiden verbleibenden Discs darauf ab, Fehler in Datenblöcken unter Berücksichtigung von Paritätsparametern zu korrigieren. Benutzer verlieren etwas an Speicherplatz, der zum Speichern von Informationen zur Verfügung steht, erhalten jedoch im Gegenzug zusätzlichen Schutz vor Datenverlust. Wenn beispielsweise zwei Festplatten in einer Konfiguration «RAID 5» ausfallen, verlieren Benutzer ihre Daten. Wenn jedoch eine ähnliche Situation auftritt und zwei Festplatten in einer Konfiguration «RAID 6» beschädigt werden, stehen die Daten den Benutzern weiterhin zur Verfügung und gehen nicht verloren.

«RAID 10»: Methode zum Konfigurieren von Festplatten «RAID 10», auch als «RAID 1 + 0»bezeichnet, teilt Daten zwischen primären Festplatten auf und kopiert sie auf sekundäre Festplatten. Daher versucht die Spezifikation «RAID 10» die Vorteile des formatierten Levels «RAID 0» (Datenpartitionierung auf mehrere Festplatten zur Verbesserung der Leistung mit den Vorteilen von «RAID 1» (Redundanz) durch Spiegeln von Kopien bereitzustellen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass anstelle von Festplatten, wenn eine Konfiguration wie «RAID 0»erstellt wird, werden Segmente verwendet, die aus Arrays «RAID 1»bestehen. «RAID 10» ist zweifellos eine sehr zuverlässige Option für die Datenspeicherung, da ein Ausfall nur möglich ist, wenn alle Laufwerke im SegmentArray «RAID 1»ausfallen.

Es sind andere nicht standardmäßige und kombinierte Levels «RAID», bekannt und verwendbar, z. B. «RAID 01» («RAID 0 + 1»), «RAID 1E», «RAID 7» usw.

Konfiguration von «RAID»

«RAID» wird häufig auf Servern, «Mainframes» («Mainframe» – ein großer, universeller, leistungsstarker, fehlertoleranter Server, der für die Verarbeitung eines großen Volumens von Paketressourcen mit der höchsten E / A-Arbeitslast verwendet wird) und anderen Computersystemen verwendet, wo es wichtig ist, redundanten und geschützten Speicherplatz zu haben, in dem Daten gespeichert werden können. «RAID» wird normalerweise nicht auf herkömmlichen Desktop- und Notebook-Computern verwendet aber viele Beispiele von fertigen Box-Computer werden mit Controllern «RAID»geliefert. Falls gewünscht oder erforderlich, können Benutzer eine Konfiguration «RAID 1» mit zwei Laufwerken einrichten, um die Daten auf ihnen zu spiegeln und eine garantierte Informationssicherheit zu erreichen.

Um ihr eigenes Array «RAID» basierend auf zwei auf einem Computer installierten Festplatten zu organisieren, können Benutzer zwei mögliche Optionen für die Konfiguration und anschließende Verwaltung verwenden: «Hardware-RAID» oder «Software-RAID». Bei Verwendung der Hardwaremethode übernimmt «RAID-Controller», bei dem es sich um eine Erweiterungskarte oder ein extern angeordnetes Gerät handelt, alle grundlegenden Arbeiten mit dem Array «RAID» und dessen anschließender Präsentation für die Benutzer. Wenn Benutzer mit einem Computer, der mit einem Hardware «RAID-Controller», ausgestattet ist, zwei Laufwerke für den Betrieb in einer Konfiguration «RAID 1»konfigurieren, ordnet das zuständige «RAID-Toolkit» die beiden Laufwerke im Array dem Benutzerbetriebssystem als eine Festplatte zu. Alle wichtigen Folgeaktionen im Zusammenhang mit der Datenspiegelung, Partitionierung und ordnungsgemäßen Verteilung von Informationsmaterial auf Festplatten und anderen damit verbundenen Vorgängen werden vom Hardware-Controller «RAID»ausgeführt. Und das Betriebssystem, das auf dem Computer installiert ist und zur Steuerung aller Prozesse verwendet wird, hat nicht einmal das Wissen, dass Array «RAID 1»tatsächlich als Speichergerät fungiert.

Um die Softwareversion von «RAID» zu implementieren, wird keine Hardware verwendet, aber die Softwarekomponenten sind vollständig involviert, und die gesamte Last der Organisation von «RAID» liegt beim Betriebssystem. Beispielsweise können Benutzer ein «Software-RAID» erstellen, wenn sie das Betriebssystem «Linux» auf ihrem Computer installieren. Der Kernel «Linux» verfügt über genügend Tools, um ein «RAID» zu erstellen, und erledigt die gesamte Arbeit ohne spezielle Hardware. Es ist auch möglich, ein «Software-RAID» im Betriebssystem «Windows»zu erstellen (das von «Windows» angebotene Festplattenformat verwendet nicht die herkömmliche Level-Markierung für Systeme «RAID» «0», «1», «5», «10» usw. Mit den integrierten Funktionen des Systems können Sie jedoch Festplatten in einem einzigen Bereich kombinieren, Informationen beim Schreiben auf verschiedene Festplatten in Teilen verschachteln, um die Leistung zu verbessern, oder Daten spiegeln und zusätzlich Paritätsdateien erstellen, die für die Wiederherstellung erforderlich sind.

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💽 RAID-Array. Was ist es, was sind und wie erstellt man das?🖥️

Um die Hardware «RAID», vollständig zu konfigurieren, müssen Benutzer die Software verwenden, die den «RAID-Controller», steuert, auf den über die Basis-E / A-Firmware des Computers «BIOS»zugegriffen werden kann. Vor der direkten Konfiguration sollten sich Benutzer mit der Dokumentation der installierten Hardware «RAID-Controller»vertraut machen, um unerwünschte oder irreversible Folgen zu vermeiden, die die Datensicherheit und die Leistung des Computers insgesamt beeinträchtigen können.

Ähnliche Technologien

Beliebte Betriebssysteme verfügen über zusätzliche, nativ integrierte Technologien, die ähnlich wie Organisationsstandard und Speicherrepräsentation «RAID»funktionieren. Beispielsweise verfügen «Windows 8» und seine spätere, erweiterte und verbesserte Version von «Windows 10», über eine Funktion für «Festplattenbereiche», und «Linux» verfügt über ein Tool «Logical Volume Management» («LVM»). Beide Technologien ermöglichen die Gruppierung mehrerer physischer Datenträger zu einem logischen Datenträger, um Benutzerdaten zu spiegeln, um bei Ausfall eines separaten Speichergeräts eine garantierte Wiederherstellung zu gewährleisten, oder um Datenträger gemeinsam in einem einzigen großen Speicher zu kombinieren und den verfügbaren internen Speicherplatz in kritischen Anwendungen von Betriebssystemen als einen einzigen anzuzeigen Festplatte, die den gesamten Speicherplatz zuweist.

Fazit

Die überwiegende Mehrheit der modernen Vorgängen und geforderten Benutzerprozesse erfordert das Vorhandensein und die obligatorische Verwendung von PC-Geräten, mit denen Sie eine große Menge verfügbarer digitaler Materialien empfangen, verarbeiten und speichern können, deren Anzahl ständig zunimmt, was wiederum die entsprechenden verfügbaren kostenlosen Festplatten-Tools erfordert.

Das konstruktive Format moderner Computer beschränkt sich nicht nur auf die Verwendung nur eines Festplattenlaufwerks, sondern ermöglicht es Benutzern, ihre Geräte zusätzlich mit zusätzlichen Tresorinformationen zu vervollständigen, wodurch der nutzbare freie Speicherplatz erheblich erhöht wird.

Ein solcher Ansatz ist jedoch nicht immer bequem. Um geschützten Tresor mit hohen Sicherheits-, Leistungs-, Effizienz-, Fehlertoleranz- und Zuverlässigkeitsparametern zu organisieren, wird häufig empfohlen, die derzeit verfügbare Datenvirtualisierungstechnologie «RAID», zu verwenden, mit der mehrere physische Festplattengeräte kombiniert werden können gemeinsames Logikmodul.

Diese Option mag zunächst etwas kompliziert erscheinen, aber bei engerer Interaktion wird das Verfahren zum Organisieren des Speicherplatzes im Format «RAID» klar und einfach und erleichtert auch viele Prozesse im Zusammenhang mit der Datenspeicherung. Nach der entsprechenden Konfiguration von «RAID», werden Benutzerdaten automatisch auf mehreren Festplatten gespeichert, was den Schutz vor unerwünschten Folgen und unerwarteten Verlusten erheblich verbessert.

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💿 Software zur Wiederherstellung von Daten aus beschädigten RAID-Arrays (2021)