Уровни «RAID» 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и что они означают

Хранение данных требует наличия безопасного и защищенного хранилища, обладающего значительным доступным внутренним дисковым пространством и способного уберечь любую информацию от повреждения или случайной потери. Массив «RAID» в полной мере отвечает предъявляемым требованиям, и далее мы подробнее остановимся на его описании, принципах работы, доступных вариантах конечного конструктивного исполнения, преимуществах и отдельных недостатках.

Содержание

• Введение
• Как работает «RAID»?
• «RAID-контроллер»
• Уровни «RAID»
  • Базовые уровни «RAID»
    • «RAID 0»
    • «RAID 1»
    • «RAID 2»
    • «RAID 3»
    • «RAID 4»
    • «RAID 5»
    • «RAID 6»
  • Комбинированные уровни «RAID»
    • «RAID 10» («RAID 1 + 0»)
    • «RAID 01» («RAID 0 + 1»)
    • «RAID 03» («RAID 0 + 3», также известный как «RAID 53» или «RAID 5 + 3»)
    • «RAID 50» (другое известное название «RAID 5 + 0»)
  • Нестандартные уровни «RAID»
    • «RAID 7»
    • Адаптивный «RAID»
    • «Linux MD RAID 10»
• Преимущества «RAID»
• Недостатки использования «RAID»
• История «RAID»
• Будущее «RAID»
• Заключение
• Вопросы и ответы
• Комментарии

Введение

Стремительное развитие компьютерных технологий послужило стимулом не только к созданию и повсеместному внедрению в разнообразные сферы деятельности пользователей современных образцов персональных компьютерных устройств, но и привело к развитию новейших образцов различных комплектующих.

Применение усовершенствованных элементов для внутреннего наполнения компьютерных устройств позволило существенно увеличить потенциал и, заложенные производителями, функциональные способности конечных изделий, совокупно позволяющие значительно увеличить как уровень взаимодействия пользователей, так и производительность при исполнении любых высоко затратных и трудоемких вычислительных операций, сводя время поиска, обработки и ввода-вывода данных к минимуму.

Массовое задействование компьютерных устройств привело к стремительному росту, регулярно используемых пользователи для решения востребованных задач, информационных материалов, вариант представления которых представляет собой электронно-цифровой формат. Существующие ресурсы переводятся, а новые изначально создаются в поддерживаемом компьютерными устройствами виде отображения. Доступный объем пользовательских цифровых данных постоянно увеличивается и требует наличия универсальных и безопасных способов хранения, способных обеспечить прямой непосредственный мгновенный доступ к любым востребованных электронным ресурсам без задержек и сбоев.

Возможностей внутреннего набора запоминающих устройств, используемых в персональных компьютерах и ноутбуках для хранения данных часто становиться недостаточно. И пользователи вынуждены задействовать новые технологические решения, позволяющие организовать сохранность данных на высоком уровне защищенности и доступа при соответствующем обращении.

Одной из востребованных технологий, доступной на данный момент, безусловно является методология RAID (избыточный массив независимых дисков) – это способ хранения одних и тех же данных в разных местах на нескольких жестких дисках или твердотельных накопителях, предотвращающий возможную утрату пользовательских материалов в случае непредвиденного сбоя одного из запоминающих дисковых носителей. Система, состоящая из избыточного числа запоминающих устройств, подразумевает разную форму организации массива дисков и представлена отличительными вариантами уровневого построения «RAID», каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Несмотря на то, что основной целью технологии виртуализации дисков «RAID» является обеспечение надежного способа хранения информации, не все модели массивов настроены на обеспечение избыточности, позволяющей возвращать утраченные компоненты. И далее мы подробнее рассмотрим принципы функционирования и доступные варианты представления «RAID».

Перейти к просмотру

RAID массив. Что это такое, какие бывают и как создать

Как работает «RAID»?

Главный основополагающий принцип работы «RAID» заключается в размещении пользовательских данных на нескольких дисках. Данный подход позволяет операциям ввода-вывода («I / O»), напрямую связанными с передачей данных на компьютер или с компьютера, сбалансированным образом перекрывать друг друга, существенно улучшая итоговую производительность. Поскольку использование нескольких дисков, технологическое условие заложено в системе «RAID» по умолчанию, увеличивает среднее время между отказами «MTBF» («Mean Time Between Failures» – это показатель надежности аппаратного продукта или компонента, значение которого для большинства элементов обычно составляет тысячи или даже десятки тысяч часов между отказами, например, для жестких дисков среднее время наработки на отказ может варьироваться в пределах 300000 часов), избыточное хранение данных как следствие повышает отказоустойчивость. Данный критерий надежности имеет огромное значение, так как отвечает за способность системы обеспечивать бесперебойное обслуживание «RAID» и предотвращать катастрофический сбой, несмотря на отказ одного или нескольких компонентов.

«RAID-массивы» отображаются в операционной системе в виде единого логического диска и, в зависимости от выбранной спецификации, используют методы зеркалирования или чередования дисков. Функция зеркалирования копирует идентичные данные на более чем один диск доступного массива, что позволяет при поломке отдельного накопителя вернуть утраченные данные. Чередование разделов помогает распределять информационные материалы по нескольким дискам. Дисковое пространство каждого диска, непосредственно предназначенное для хранения, разделено на блоки в соответствии с единым размером от сектора («512 байт») до нескольких мегабайт. И заполнение информацией блоков происходит адресно и поочередно, вследствие чего значительно повышается общая скорость и производительность. Варианты зеркалирования и чередования могут выступать как отдельными уровнями «RAID», так и объединены в единый общий массив с различными внутренними характерными параметрами.

В однопользовательской системе, где хранятся большие записи, блоки обычно устанавливаются небольших размеров (возможно, «512 байт»), чтобы одна запись была расположена на всех доступных дисках и к ней можно было быстро получить доступ, осуществляя операцию чтения одновременно сразу со всех дисков.

В многопользовательской системе, для повышения производительности, требуется достаточно большой единичный блок, позволяющий размещать записи типичного или максимального размера и разрешающий осуществлять перекрывающиеся, между задействованными накопителями, дисковые операции ввода-вывода данных.

«RAID-контроллер»

Контроллер «RAID» представляет собой специализированное устройство, применяемое для управления жесткими дисками в воссозданном массиве хранения. Он может использоваться как инструмент взаимодействия между операционной системой и физическими дисками, представляя группы задействованных накопителей в качестве логических единиц. Использование контроллера «RAID» может повысить производительность и помочь защитить данные в случае сбоя или поломки отдельного носителя.

«RAID-контроллер» может быть представлен как в виде аппаратного средства, так и реализован программно с помощью соответствующих сервисных системных приложений. В аппаратном варианте исполнения «RAID», физический контроллер непосредственно напрямую управляет массивом, поддерживает разнообразные стандарты физического подключения и передачи данных, такие как «SATA» и интерфейс SCSI.

В программном «RAID-массиве» контроллер использует ресурсы аппаратной системы, такие как центральный процессор и оперативная память. Несмотря на то, что он выполняет те же функции, что и аппаратный «RAID-контроллер», программный «RAID-контроллер» не всегда способен обеспечить значительное повышение производительности, и в свою очередь может влиять на производительность других приложений на сервере.

Поскольку программный «RAID» обрабатывается за счет внутренних способностей устройства, он медленнее аппаратного «RAID». Однако, поскольку аппаратный вариант требует приобретения дополнительного оборудования, программный «RAID» стоит дешевле.

Если программная реализация дискового пространства «RAID» не совместима с загрузочным процессом системы, а аппаратные «RAID-контроллеры» слишком дороги, то в качестве приемлемого варианта можно рассмотреть организацию «RAID» массива на основе драйверов или микропрошивки.

В микропрограммном варианте, «RAID-контроллер» встроен в материнскую плату сервера и все операции выполняются центральным процессором, аналогично программному «RAID», и после загрузки операционной системы драйвер контроллера переходит на обеспечение функций «RAID». Встроенный «RAID-контроллер» не такой дорогой, как его аппаратный аналог, вынесенный в отдельное устройство, но он увеличивает нагрузку на процессор компьютера, что может сказаться на общей производительности.

Уровни «RAID»

«RAID» устройства, согласно установленной спецификации, будут использовать разные версии организации совместного дискового пространства, называемые уровнями. В оригинальной классификации, которая описывает непосредственно термин «RAID» и концепцию его установки, определены шесть уровней «RAID» – от «0» до «5». Подобная простая пронумерованная система позволила компьютерным специалистам различать между собой версии построения массивов «RAID». Однако количество существующих уровней с тех пор увеличилось и, для удобства, варианты уровней «RAID» были разделены на три основные категории: «базовые», «комбинированные» и «нестандартные». И далее мы рассмотрим каждую категорию более подробно и ознакомимся с ее основными представителями.

Базовые уровни «RAID»

«RAID 0»

«RAID 0» (чередование дисков) – данный уровень задействует процесс разделения массива данных на единичные блоки с последующим их распределением по нескольким устройствам хранения, таким как жесткие диски («HDD») или твердотельные накопители («SSD»), объединенных в совокупную группу. Блоки распределяются последовательно и содержат каждый свою часть данных на отдельном диске.

Поскольку чередование распределяет данные по большему количеству физических дисков, несколько дисков могут получить доступ к содержимому файла, что позволяет быстрее выполнять операции записи и чтения соответственно. Однако, в отличие от других уровней, «RAID 0» не имеет четности. Чередование дисков без данных четности в свою очередь не имеет избыточности или отказоустойчивости. Это означает, что в случае сбоя диска все данные на нем будут потеряны.

Системы хранения выполняют чередование дисков по-разному. Система может чередовать данные на уровне байтов, блоков или разделов, или чередовать данные на всех или некоторых дисках кластера. Например, система хранения с десятью жесткими дисками может разделить блок размером «64 килобайта» («КБ») на первом, втором, третьем, четвертом и пятом дисках, а затем начать снова с первого диска. Другая система может удалить «1 мегабайт» («МБ») данных на каждом из десяти дисков, прежде чем вернуться на первый диск, чтобы повторить процесс.

«RAID 0» лучше всего использовать для хранилища, наличие защиты от потери данных в котором не критично, но требуется поддержка высокоскоростного режима чтения и записи. Кэширование потокового видео в реальном времени и редактирование видео композиций – основные области применения уровня построения массива «RAID 0» по причине востребованности в повышенных показателях скорости и производительности. Чередование дисков без избыточности данных также может быть использовано для временных данных или в ситуациях, когда основная копия данных легко восстанавливается с другого устройства хранения.

«RAID 1»

Зеркальное отображение дисков, также известное как «RAID 1», представляет собой обязательное размещение данных на два или более дисков, составляющих единый массив, с последующей синхронизацией содержимого копий. Однако функция чередования в данном варианте построения массива запоминающих устройств отсутствует. Зеркальное отображение диска – хороший выбор для приложений, требующих высоких значений производительности и доступности, например, ответственных за финансовые операции, отправку и получение электронной почты, функционирование операционной системы. Зеркальное отображение успешно работает как с жесткими дисками, так и с твердотельными накопителями.

Поскольку каждый диск, из входящих в массив, находится в рабочем состоянии, данные могут считываться с них одновременно, что значительно увеличивает скорость чтения. Массив «RAID 1» будет полноценно функционировать даже если останется работоспособным только один диск. Операции записи, однако, медленнее, потому что каждая операция записи выполняется отдельно для каждого диска (в случае наличия массива из двух дисков запись будет выполнена дважды).

Зеркальное копирование дисков особенно полезно для сценариев аварийного восстановления, поскольку обеспечивает мгновенное восстановление требуемых, для критически важных приложений, данных сразу после отказа диска. Если первичные диски в массиве повреждены или не могут быть использованы, произойдет переключение на вторичные или зеркальные резервные диски, обладающие работоспособными копиями, и функционирование приложений, обращающихся к востребованным данным, не будет нарушено.

«RAID 2»

Данная конфигурация хранилища данных использует чередование дисков, в дополнение к которому выделены некоторые отдельные диски, хранящие информацию о проверке и исправлении ошибок («ECC»). Данный код исправления ошибок позволяет производить анализ данных, которые считываются или пересылаются, и, при необходимости, исправлять их непосредственно во время процесса передачи. «RAID 2» также использует выделенную четность кода Хемминга для обнаружения и коррекции ошибок. Но поскольку современные жесткие диски также используют само контролирующийся код Хемминга, то уровень «RAID 2» теперь считается устаревшим. В дополнение стоит отметить, что «RAID 2» не имеет преимуществ перед следующим вариантом организации дискового массива «RAID 3», и поэтому больше не используется.

«RAID 3»

Данный единый формат организации дискового массива использует чередование и выделяет один диск, из доступного объединения накопителей, для хранения информации о четности, которая ответственна за проверку целостности посредством определения, были ли данные потеряны или перезаписаны при непосредственном перемещении из одного места хранилища в другое или в момент передачи между компьютерами. Встроенная информация «ECC» используется для обнаружения ошибок, а восстановление данных осуществляется путем расчета эксклюзивной информации, записанной на других дисках.

Поскольку информация о четности находится на отдельном диске, а операция ввода-вывода обращается ко всем дискам одновременно, то при выполнении многочисленных небольших запросов данных «RAID 3» не работает должным образом. По этой причине данный массив лучше всего подходит для однопользовательских систем с длительной последовательной передачей данных, таких как обработка и передача потоковых мультимедийных ресурсов, графических материалов или исполнение операций по редактированию видео композиций.

«RAID 4»

Данная конфигурация массива «RAID» использует выделенный диск четности и чередование на уровне блоков между несколькими дисками, что позволяет пользователям осуществлять операции чтения записей с любого отдельного диска. Однако, поскольку все записи должны идти на выделенный диск четности, производительность данного процесса существенно снижена. Варианты «RAID 4», а также представленные ранее «RAID 3» и «RAID 2» в современных системах обычно не используются.

«RAID 5»

Избыточный массив конфигурации независимых дисков подобного формата основан в соответствии с принципом чередования на уровне блоков четности. Данные и информация о четности распределяются равномерно по всем дискам, что влечет за собой снижение критичной уязвимости отдельного запоминающего накопителя из организованного объединения, и позволяет массиву «RAID 5» функционировать даже в случае сбоя какого-нибудь одного диска, а также даже восстановить данные за счет чередования, утраченные с проблемного устройства. В «RAID 5» информация о четности хранится по диагонали на всех дисках массива. В случае отказа одного из дисков исходные данные рассчитываются на основе информации о четности, оставшейся на остальных действующих запоминающих устройствах набора.

Преимущества «RAID 5» в первую очередь заключаются в его совместном использовании чередования дисков и четности, что позволяет добиться существенного повышения пропускной способности и продуктивности совместно с высоким уровнем надежности.

Архитектура массива «RAID 5» позволяет равномерно и сбалансированно выполнять операции чтения и записи на нескольких дисках, и, в настоящее время, данный вид массива является одним из наиболее часто используемых форматов организации «RAID». Он имеет более полезное хранилище, чем конфигурации «RAID 1» и «RAID 10», и обеспечивает уровень работоспособности, эквивалентный параметрам массива «RAID 0». Группы «RAID 5» имеют минимум три жестких диска («HDD»), но часто, из соображений эффективности, рекомендуется использовать как минимум пять дисков. Поскольку данные о четности распределены по всем дискам, «RAID 5» считается одной из самых безопасных конфигураций «RAID».

Массивы «RAID 5» обычно считаются плохим выбором для использования в системах с интенсивной записью из-за влияния на производительность, связанного с записью данных четности. Когда диск выходит из строя, восстановление массива «RAID 5» может занять довольно много времени.

«RAID 6»

Данный формат организационного построения объединенного дискового пространства, также известный как «RAID с двойным контролем четности», очень похож на предыдущий уровень «RAID 5», но дополнительно включает в себя вторую схему четности, диагонально распределенную по дискам в массиве. Архитектурное построение «RAID 6» представляет собой одну из нескольких схем «RAID», которая функционирует, размещая данные на нескольких дисках и позволяя операциям ввода/вывода («I / O») перекрываться сбалансированным образом. Использование дополнительной четности позволяет массиву продолжать свое функционирование, даже если два диска выходят из строя одновременно. Однако повышенный уровень защищенности влияет в сторону снижения на производительность массива, которая ниже чем в формате хранилища «RAID 5».

Избыточный массив дисков «RAID 6» обеспечивает очень высокую отказоустойчивость и может использоваться в средах, где требуется длительный период хранения данных, таких как архивирование.

Комбинированные уровни «RAID»

Некоторые уровни «RAID» относятся, согласно установленной классификации, к категории комбинированных «RAID». Данные образцы организационного и конструктивного построения запоминающих устройств в формате единого массива представляют собой вариативное сочетание уже существующих базовых уровней «RAID». И далее мы рассмотрим несколько примеров распространенных и популярных комбинированных массивов.

«RAID 10» («RAID 1 + 0»)

«RAID 10», также известный как «RAID 1 + 0», представляет собой конфигурацию «RAID», которая объединяет для защиты данных зеркалирование диска и чередование дисков. Требуется минимум четыре диска, в которых данные чередуются на зеркальных парах. Пока один диск в каждой зеркальной паре функционирует, данные могут быть извлечены. В случае сбоя двух дисков в одной зеркальной паре все данные будут потеряны из-за отсутствия четности в чередующихся наборах.

Конфигурация «RAID 1» обеспечивает только защиту данных путем копирования всей информации с одного диска на другой. Данные полностью защищены, так как зеркальная копия доступна, если исходный диск отключен или поврежден. Поскольку данные полностью дублируются, массив «RAID 1» требует в два раза больше емкости, чем необходимо для исходных данных. «RAID 0» не обеспечивает никакой защиты данных, и его основная единственная цель заключается в повышении производительности. Это достигается путем распределения данных по двум или более дискам, чтобы несколько головок чтения / записи на дисках могли одновременно записывать или получать доступ к частям данных, что ускоряет общую обработку.

«RAID 10» обеспечивает избыточность данных и повышает продуктивность, и безусловно является хорошим вариантом для приложений с интенсивным вводом-выводом данных, включая электронную почту, удаленные хранилища и базы данных, операций, требующих высокой производительности диска, и организаций, простои в функционировании которых исключены.

Высокая эффективность «RAID 10» и его способность ускорять как операции записи, так и чтения, делают его подходящим для часто используемых, критически важных, серверов баз данных. Однако минимальные требования по комплектации в количестве четырех дисков делают «RAID 10» дорогостоящим выбором для небольших вычислительных сред, поскольку это влечет за собой стопроцентную нагрузку на хранилище, что может быть слишком затратно для малого бизнеса или для персонального личного использования.

«RAID 01» («RAID 0 + 1»)

Комбинированный формат конструкционного построения дискового пространства «RAID 0 + 1» аналогичен, ранее представленному, «RAID 1 + 0» за исключением того, что данный метод организации данных обладает одним существенным отличием. Вместо чередования зеркалированных массивов, совокупный уровень «RAID 0 + 1» создает массив типа «RAID 1», состоящий из двух вложенных массивов типа «RAID 0». Данный формат представления подразумевает использование четного количества дисков. Общий уровень продуктивности и, заложенной возможностями массива, эффективности объединения запоминающих устройств «RAID 01», в сравнении с образцом «RAID 10», при одинаковых параметрах практически идентичен, но отказоустойчивость варианта «RAID 01» несколько ниже, поэтому данный вид массива практически не задействуется.

«RAID 03» («RAID 0 + 3», также известный как «RAID 53» или «RAID 5 + 3»)

Представленный уровень комбинированного массива дисков использует чередование (в стиле базового уровня «RAID 0») для блоков виртуальных дисков конструктивного формата «RAID 3». Данный метод совокупной организации обеспечивает более высокую производительность, чем у массива «RAID 3», однако существенно влияет на конечную стоимость в сторону ее увеличения.

«RAID 50» (другое известное название «RAID 5 + 0»)

Данная конфигурация сочетает в себе распределенную четность «RAID 5» с чередованием «RAID 0» для повышения производительности задействованного варианта «RAID 5» без снижения защиты данных. Конструктивно, архитектура массива требует для полноценного функционирования наличия минимум шести дисков. Порядок организации совокупного дискового пространства на основе массива «RAID 50» обеспечивает гораздо лучшую производительность записи, повышенную защиту данных и более быстрое восстановление, чем базовый уровень «RAID 5». Продуктивность и суммарная эффективность не снижаются так сильно, как в массиве «RAID 5», поскольку один сбой влияет только на один массив. Совокупно, можно преодолеть до четырех отказов дисков, если каждый не отвечающий диск находится в отдельном массиве «RAID 5». Недостатком «RAID 50» является лишь тот факт, что массиву нужен сложный контроллер. Наилучший вариант использования «RAID 50» подразумевает его задействование для приложений, требующих высокой надежности.

Нестандартные уровни «RAID»

Главной отличительной особенностью указанных уровней массивов от базовых типов «RAID» безусловно является их непосредственные разработка, отдельными компаниями или организациями, и последующее использование уникальной конфигурации «RAID», являющейся авторской собственностью создателей, в проприетарных целях. И далее мы представим несколько таких примеров.

«RAID 7»

Нестандартный уровень «RAID», торговая марка которого принадлежит компании «Storage Computer Corporation». Массив конструктивно исполнен на основе базовых уровней «RAID 3» и «RAID 4» с добавлением операции кеширования. «RAID 7» включает в себя встроенную операционную систему реального времени в качестве контроллера, ответственную за запуск кода для исполнения заложенных функций, кеширование по высокоскоростной шине с использованием оперативной памяти и другие характеристики для управления доступом к диску и потоком данных.

Адаптивный «RAID»

Данный вариант организационного построения массива наделяет «RAID-контроллер» приоритетным правом определять порядок сохранения четности на дисках. Принятие решения будет основываться на сравнении двух уровней «RAID 3» и «RAID 5», и напрямую зависеть от того, какой тип «RAID-набора» будет работать лучше с типом данных, записываемых на диски.

«Linux MD RAID 10»

Предлагаемый уровень, предоставляемый ядром «Linux», поддерживает создание комбинированных и нестандартных «RAID-массивов» и позволяет управлять «RAID-устройствами» с помощью соответствующего прикладного функционального инструментария. Программный «RAID» для «Linux» также может поддерживать создание стандартных конфигураций, таких как «RAID 0», «RAID 1», «RAID 4», «RAID 5» и «RAID 6».

Преимущества «RAID»

Безусловно, технология избыточных массивов независимых дисков «RAID» обладает рядом преимуществ, и далее мы выделим перечень основных из них.

• Повышение экономической эффективности, поскольку в больших количествах используются недорогие накопители на жестких магнитных дисках.

• Совокупное использование нескольких жестких дисков позволяет «RAID» повысить производительность каждого единичного элемента итогового массива.

• Увеличение скорости и надежности компьютера, а также защищенности данных после сбоя одного из дисковых составляющих «RAID-хранилища», в зависимости от конфигурации.

• Операции чтения и записи данных с использованием массива формата «RAID 0» могут выполняться значительно быстрее, чем на одиночном жестком диске. Увеличение и прирост скоростных показателей достигается за счет конструктивной организации массива, позволяющей равномерно распределять и разделять по дискам информационные блоки данных с последующим совместным к ним обращением.

• При использовании массива «RAID 5» повышается доступность, выраженная в увеличении продолжительности безошибочной работы, и отказоустойчивость.

• Задействование функции зеркалирования позволяет «RAID-массивам» иметь полностью идентичную копию оригинальных данных на отдельном диске и гарантирует, что один из накопителей продолжит работать, в случае сбоя или необратимого повреждения другого.

Недостатки использования «RAID»

Несмотря на наличие многих действительно востребованных и важных преимуществ, у «RAID-массивов» также присутствуют и отдельные недостатки. Некоторые из них представлены далее в следующем упорядоченном списке.

• Комбинированные уровни «RAID» более дорогие в реализации, чем традиционные базовые уровни «RAID», поскольку для их организации требуется большее количество дисков.

• Стоимость комбинированного варианта «RAID-массива» в пересчете на единицу хранения данных (гигабайт) выше, поскольку многие диски используются для резервирования.

• Когда происходит сбой диска, вероятность того, что другой диск в массиве также скоро выйдет из строя возрастает, что может привести к существенной потере данных. Данное следствие вытекает из утверждения, что все диски в «RAID-массиве» часто монтируются одновременно, принадлежат одной партии и имеют единые функциональные характеристики, поэтому подвержены одинаковому износу и обладают идентичным временным и ресурсным интервалом безотказной работы.

• Некоторые уровни «RAID» (например, «RAID 1» и «RAID 5») могут выдержать отказ только одного накопителя.

• Массивы «RAID» и расположенные там данные находятся в уязвимом состоянии до тех пор, пока неисправный диск не будет заменен, а новый диск не заполнен соответствующим информационным наполнением.

• Поскольку современные образцы запоминающих устройств теперь обладают гораздо большей изначальной емкостью, чем в период первого внедрения массивов «RAID», то для восстановления неисправных дисков, составляющих конструктивную основу массива, уже требуется гораздо больше времени.

• Если происходит сбой диска, то существует вероятность, что оставшиеся накопители массива могут содержать поврежденные сектора или нечитаемые данные, способные привести к дальнейшей невозможности осуществить полное восстановление утраченной информации.

Несмотря на потенциальные недостатки, комбинированные уровни «RAID» способны решать перечисленные проблемы за счет обеспечения большей степени избыточности, тем самым значительно снижая вероятность сбоя на уровне массива из-за одновременных отказов дисков.

История «RAID»

Термин «RAID» был внедрен и впервые задействован в 1987 году Дэвидом Петтерсоном (David A. Patterson), Рэнди Кацем (Randy H. Katz) и Гартом А. Гибсоном (Garth A. Gibson). В своем техническом отчете от 1988 года «A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)» они утверждали, что массив недорогих дисков может превысить производительность лучших дисков того времени и существенно превзойти по объему, скорости и устойчивости работы самые дорогие экземпляры. А используя избыточность, «RAID-массив» может быть более надежным, чем любой другой диск.

В то время данный отчет был первым свидетельством, где официально упоминается общее название концепции «RAID». Однако использование избыточных дисков уже обсуждалось ранее другими специалистами. Гас Герман и Тед Грунау из «Geac Computer Corporation» впервые упомянули идею и представили ее в формате «MF-100». Норман Кен Оучи из «IBM» подал патент в 1977 году на технологию, которая впоследствии получила название «RAID 4». В 1983 году «Digital Equipment Corporation» представила диски, которые затем получат наименование «RAID 1», а в 1986 году был подан еще один патент «IBM» на формат, который станет уровнем «RAID 5». Петтерсон, Кац и Гибсон также дополнительно изучали, что предлагают такие компании, как «Tandem Computers», «Thinking Machines» и «Maxstor», для определения понятия и параметров спецификации «RAID».

Несмотря на то, что уровни «RAID», перечисленные в отчете 1988 года, по существу дают названия технологиям, которые уже используются, создание общей терминологии для данной концепции помогло стимулировать рынок хранения данных к разработке большего количества продуктов для «RAID-массивов».

По словам Каца, термин «недорогой» («Inexpensive») в начальном варианте аббревиатуры («Redundant Array of Inexpensive Disks») вскоре был заменен на «независимый» («Independent») отраслевыми продавцами, потому как диапазон применяемых дисков был существенно расширен и представлен разнообразными, по своим возможностям и характеристикам, образцами.

Будущее «RAID»

Избыточный массив независимых дисков «RAID» не совсем утратил свою актуальность, но многие аналитики сходятся во мнении, что в последние годы данная технология виртуализации данных устарела. По мере увеличения емкости диска, которая постоянно возрастает за счет внедрения новых технологий и конструкционных решений, автоматически повышается вероятность развития разнообразных видов ошибок с массивом «RAID». С целью устранения возможных недостатков массивов используются другие альтернативные варианты, одним из которых является технология «Стирающий код» («Erasure code»), обеспечивающая лучшую защиту данных (хотя и по более высокой цене) и предоставляющая возможность восстановить данные в случае их повреждения или потери.

Рост числа твердотельных накопителей («SSD») также влияет на снижение востребованности пользователями массивов «RAID». «SSD» не имеют движущихся частей и не выходят из строя так часто, как жесткие диски. В массивах на основе дисков «SSD» часто используются такие алгоритмы, как например, выравнивание износа, следящий за равномерностью распределения нагрузки на блоки при записи информации, а не задействуются возможности «RAID» для защиты данных. Инфраструктура гипермасштабных вычислений, устанавливающая высочайшие стандарты производительности и доступности, часто ассоциирующаяся с облачными вычислениями и огромными центрами обработки данных, также устраняет необходимость в «RAID» массивах, предоставляя резервные сервера в качестве альтернативной замены избыточных дисков.

Тем не менее, «RAID» остается укоренившейся частью хранилища данных, и крупные поставщики технологий все еще выпускают продукты «RAID». «IBM» выпустила технологию «IBM Distributed RAID» со своим программным обеспечением «Spectrum Virtualize V7.6», который обещает повысить производительность массива и эффективность хранения данных в средах, где сервер «IBM» является основным хранилищем. Последняя версия технологии «Intel Rapid Storage» поддерживает «RAID 0», «RAID 1», «RAID 5» и «RAID 10», а программное обеспечение для управления «NetApp ONTAP» использует «RAID» для защиты от трех одномоментных отказов дисков. Платформа «Dell EMC Unity» также поддерживает «RAID 1/0», «RAID 5» и «RAID 6».

Заключение

Стремительное развитие компьютеризированных технологий повлияло не только на массовость и распространенность разнообразных образцов персональных компьютерных устройств, максимально полно задействованных в настоящее время для исполнения востребованных пользовательских операций, но и послужило стимулом к воссозданию информационных материалов в электронно-цифровом формате представления.

Объем регулярно используемых пользователями данных неуклонно растет, и требует безопасных и надежных способов хранения с мгновенным прямым доступом к востребованной информации при соответствующей необходимости.

В полной мере обеспечить достижение озвученных целей способна технология виртуализации данных «RAID», объединяющая несколько физических дисковых накопителей в единый логический модуль, и обеспечивающая высокие уровни отказоустойчивости, производительности и защищенности расположенных там данных.

Технология «RAID» стремительно развивается и дополняется новыми образцами готовых массивов дисков, обладающие каждый собственными преимуществами и недостатками, а также рассчитанными на использование в определенных приоритетных областях возможного применения.

Используя сведения из данного руководства, пользователи смогут разобраться в понятии избыточного массива дисков, получить представление о разнообразии доступных уровней «RAID» и определить для себя наиболее приемлемый вариант конечного конструкционного исполнения массива, исходя из персональных потребностей и доступных возможностей.