RAID: Neden ve Ne Zaman?
RAID, Bağımsız Disklerin Yedekli Dizisini (bazılarının "normal" diskler olduğunu belirtmek için "Ucuz" olarak öğretilir; tarihsel olarak çok pahalı olan dahili olarak yedekli diskler vardı;
En genel düzeyde, bir RAID, aynı okuma ve yazma işlemlerine etki eden bir disk grubudur. SCSI IO, bir birimde ("LUN") gerçekleştirilir ve bunlar, performans artışını ve / veya yedeklilik artışını sağlayacak şekilde temel disklere dağıtılır. Performans artışı, bir sıyırma fonksiyonudur: veri, okuma ve yazma işlemlerinin tüm disklerin IO sıralarını aynı anda kullanabilmelerini sağlamak için birden fazla diske yayılmıştır. Artıklık yansıtma işlevidir. Tüm diskler kopya olarak saklanabilir veya tek tek şeritler birçok kez yazılabilir. Alternatif olarak, bazı baskın türlerinde, veri bitini bit için kopyalamak yerine, donanım arızası durumunda kaybolan verileri yeniden oluşturmak için kullanılabilecek parite bilgileri içeren özel çizgiler oluşturarak artıklık elde edilir.
Burada ele alınan, bu faydaların farklı seviyelerini sağlayan birkaç yapılandırma vardır ve her birinin performans veya fazlalık yönünden önyargısı vardır.
Hangi RAID seviyesinin sizin için çalışacağının değerlendirilmesindeki önemli bir husus, avantajlarına ve donanım gereksinimlerine bağlıdır (Örn: sürücü sayısı).
Bir diğer önemli yönü çoğu RAID (0,1,5) bu tür onlar yok olmasıdır değil onlar gerçek veri saklanmasını abstracted çünkü, veri bütünlüğünü sağlamak. Yani RAID bozuk dosyalara karşı koruma sağlamaz. Bir dosya herhangi bir yolla bozulmuşsa , yolsuzluk ne olursa olsun yansıtılır veya ayrılır ve diske yüklenir. Bununla birlikte, RAID-Z verilerinizin dosya düzeyinde bütünlüğünü sağladığını iddia eder .
Doğrudan bağlı RAID: Yazılım ve Donanım
RAID'in doğrudan bağlı depolamaya uygulanabileceği iki katman vardır: donanım ve yazılım. Gerçek donanım RAID çözümlerinde, RAID hesaplamalarına ve işlemelerine adanmış bir işlemciye sahip özel bir donanım denetleyicisi vardır. Ayrıca tipik olarak pil destekli bir önbellek modülüne sahiptir, böylece veriler elektrik kesintisinden sonra bile diske yazılabilir. Bu, sistemler düzgün bir şekilde kapatılmadığında tutarsızlıkları gidermeye yardımcı olur. Genel olarak, iyi donanım denetleyicileri, yazılım emsallerinden daha iyi performans gösterir, ancak aynı zamanda önemli bir maliyeti vardır ve karmaşıklığı arttırır.
Yazılım RAID genellikle denetleyici gerektirmez, çünkü özel bir RAID işlemci veya ayrı bir önbellek kullanmaz. Genellikle bu işlemler doğrudan CPU tarafından gerçekleştirilir. Modern sistemlerde, bu marjinal gecikme olsa da, bu hesaplamalar asgari kaynakları tüketmektedir. RAID, doğrudan işletim sistemi tarafından veya FakeRAID durumunda bir sahte denetleyici tarafından gerçekleştirilir .
Genel olarak, eğer birisi RAID yazılımı seçecekse, FakeRAID'den kaçınmalı ve sistemlerinde Windows için Dinamik Diskler, Linux'ta mdadm / LVM veya Solaris'te ZFS, FreeBSD ve diğer ilgili dağıtımlar gibi işletim sistemi paketini kullanmalıdır. . FakeRAID, donanım RAID'inin başlangıç görünümüyle sonuçlanan, ancak yazılım RAID'inin gerçek performansıyla sonuçlanan bir donanım ve yazılım kombinasyonunu kullanır. Ayrıca, diziyi başka bir adaptöre taşımak genellikle oldukça zordur (orijinalin başarısız olması durumunda).
Merkezileştirilmiş Depolama
RAID'nin yaygın olduğu diğer yer, genellikle SAN (Depolama Alanı Ağı) veya NAS (Ağa Bağlı Depolama) adı verilen merkezi depolama cihazlarındadır. Bu cihazlar kendi depolarını yönetir ve ekli sunucuların depoya çeşitli yöntemlerle erişmesine izin verir. Aynı birkaç diskte birden fazla iş yükü bulunduğundan, yüksek bir yedeklilik seviyesine sahip olmak genellikle arzu edilir.
Bir NAS ile bir SAN arasındaki temel fark, blok-dosya sistemi düzeyinde ihracattır. SAN, bir bölüm veya mantıksal birim gibi (bir RAID dizisinin üzerine kurulu olanlar da dahil) bütün bir "blok aygıtını" dışa aktarır. SAN örnekleri arasında Fiber Kanal ve iSCSI bulunur. Bir NAS, dosya veya klasör gibi bir "dosya sistemi" verir. NAS'lara örnek olarak CIFS / SMB (Windows dosya paylaşımı) ve NFS verilebilir.
RAID 0
Ne zaman iyi: Her ne pahasına olursa olsun hızı!
Ne zaman kötü: Verilerinizi önemsiyorsunuz
RAID0 (aka Striping) bazen "bir sürücü arızalandığında sahip olacağınız veri miktarı" olarak adlandırılır. Gerçekten “R” nin “Yedekli” anlamına geldiği “RAID” tanesine karşı çıkıyor.
RAID0, veri bloğunuzu alır, diskleri (2 disk → 2 adet, 3 disk → 3 adet) olduğu kadar parçalara ayırır ve ardından verilerin her bir parçasını ayrı bir diske yazar.
Bu, tek bir disk arızasının tüm diziyi yok ettiği anlamına gelir (çünkü Bölüm 1 ve Bölüm 2'ye sahip ancak Bölüm 3'e sahip değilsiniz), ancak çok hızlı disk erişimi sağlıyor.
Çoğunlukla üretim ortamlarında kullanılmaz, ancak geri bildirimde bulunmadan kaybolabileceğiniz kesinlikle geçici verilerin bulunduğu bir durumda kullanılabilir. Önbelleğe alma aygıtları (L2Arc aygıtı gibi) için biraz kullanılır.
Toplam kullanılabilir disk alanı, bir araya getirilen dizideki tüm disklerin toplamıdır (örn. 3x 1 TB diskler = 3 TB boş alan).
RAID 1
Ne zaman iyi: Sınırlı sayıda diskiniz var ancak artıklık gerekiyor
Ne zaman kötü: Çok fazla depolama alanına ihtiyacınız var
RAID 1 (aka Yansıtma) verilerinizi alır ve iki veya daha fazla diskte (genellikle yalnızca 2 disk olmasına rağmen) aynı şekilde çoğaltır. İkiden fazla disk kullanılmışsa, aynı bilgi her diskte saklanır (hepsi aynıdır). Üçten az diskiniz olduğunda veri yedeklemesini sağlamanın tek yolu budur.
RAID 1 bazen okuma performansını iyileştirir. Bazı RAID 1 uygulamaları okuma hızını iki katına çıkarmak için her iki diskten de okuyacaktır. Bazıları, herhangi bir ek hız avantajı sağlamayan disklerden yalnızca birini okuyacaktır. Diğerleri, her veriyi aynı veriyi okuyarak dizinin her okumada bütünlüğünü garanti eder, ancak bu tek bir diskle aynı okuma hızıyla sonuçlanır.
Tipik olarak, çok az disk genişlemesi olan küçük sunucularda, örneğin yalnızca iki disk için alan olabilecek 1RU sunucuları veya fazlalık gerektiren iş istasyonlarında kullanılır. Yüksek "kayıp" alan yükü nedeniyle, aynı düzeyde kullanılabilir depolama alanı elde etmek için iki kat daha fazla para harcamanız gerektiğinden, küçük kapasiteli, yüksek hızlı (ve yüksek maliyetli) sürücülerle maliyeti engelleyici olabilir.
Kullanılabilir toplam disk alanı, dizideki en küçük diskin boyutudur (örneğin, 2x 1 TB diskler = 1 TB boşluk).
RAID 1E
1E RAID seviyesi daima (en azından) iki disklere yazılır o verilerde RAID 1 ile benzerdir. Ancak, RAID1'den farklı olarak, birkaç disk arasındaki veri bloklarını birleştirerek tek sayıda diske izin verir.
Performans özellikleri RAID1'e benzer, hata toleransı RAID 10'a benzer. Bu şema üçten fazla tek disk sayısına genişletilebilir (nadiren de olsa RAID 10E olarak adlandırılır).
RAID 10
Ne zaman iyi: Hız ve fazlalık istersiniz
Ne zaman kötü: Disk alanınızın yarısını kaybedemezsiniz
RAID 10, RAID 1 ve RAID 0'ın bir kombinasyonudur. 1 ve 0'ın sırası çok önemlidir. 8 diskiniz olduğunu varsayalım, 4 RAID 1 dizi oluşturacak ve ardından 4 RAID 1 dizisinin üstüne bir RAID 0 dizisi uygulayacaktır. En az 4 disk gerektirir ve çift olarak ek disklerin eklenmesi gerekir.
Bu, her bir çiftten bir diskin başarısız olabileceği anlamına gelir. Yani, A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2 diskli A, B, C ve D ayarlarına sahipseniz, her setten (A, B, C veya D) bir disk kaybedebilirsiniz ve hala işleyen bir dizi.
Ancak, aynı setten iki disk kaybederseniz, dizi tamamen kaybolur. Disklerin% 50'sine kadar kaybedebilirsiniz (ancak garanti edilmez).
RAID 10'da yüksek hız ve yüksek kullanılabilirlik garanti edilir.
RAID 10, özellikle tek bir disk arızasının, RAID dizisi yeniden oluşturulmadan önce ikinci bir disk arızasını daha muhtemel hale getirdiği yüksek kapasiteli sürücülerle, çok yaygın bir RAID seviyesidir. Kurtarma sırasında, performansın düşmesi, verileri yeniden yapılandırmak için yalnızca bir sürücüden okuması gerektiğinden RAID 5 karşılığından çok daha düşüktür.
Kullanılabilir disk alanı toplam alanın toplamının% 50'sidir. (örneğin 8x 1 TB sürücüler = 4 TB kullanılabilir alan). Farklı boyutlar kullanırsanız, her diskten sadece en küçük boyut kullanılacaktır.
Linux çekirdeğinin adı verilen yazılım baskını sürücüsünün md , çok miktarda sürücüyle , yani 3 veya 5 diskli RAID 10 içeren RAID 10 yapılandırmalarına izin verdiğini belirtmek gerekir .
RAID 01
İyi zaman: asla
Kötü zaman: her zaman
RAID 10'un tersidir. İki RAID 0 dizisi oluşturur ve ardından RAID 1'i üste koyar. Bu, her setten bir disk kaybedebileceğiniz anlamına gelir (A1, A2, A3, A4 veya B1, B2, B3, B4). Ticari uygulamalarda görülmesi çok nadirdir, ancak RAID yazılımıyla yapmak mümkündür.
Kesinlikle açık olmak gerekirse:
- Eğer 8 diskli bir RAID10 diziniz varsa ve biri ölürse (biz buna A1 diyoruz), o zaman 6 yedek diske ve 1 fazlalık yapmadan sahip olacaksınız. Başka bir disk ölürse , dizinizin hala çalışıyor olma olasılığı % 85'tir .
- Eğer 8 diske sahip bir RAID01 dizisine sahipseniz ve biri ölürse (biz buna A1 diyoruz), o zaman fazlalık olmadan 3 yedek diske sahip olacaksınız. Başka bir disk ölürse , dizinizin hala çalışıyor olma olasılığı % 43'tür .
RAID 10 üzerinde ek bir hız sağlamaz, ancak büyük ölçüde daha az yedeklilik sağlar ve tüm maliyetlerden kaçınılmalıdır.
RAID 5
Ne zaman iyi: Artıklık ve disk alanı dengesi istiyorsanız veya çoğunlukla rastgele okunan bir iş yüküne sahipseniz
Ne zaman kötü: Yüksek rastgele yazma iş yüküne veya büyük disklere sahipsin
RAID 5, on yıllardır en yaygın kullanılan RAID seviyesi olmuştur. Dizideki tüm sürücülerin sistem performansını sağlar (hafif bir ek yüke neden olan küçük rastgele yazmalar hariç). Eşliği hesaplamak için basit bir XOR işlemi kullanır. Tek sürücü arızası üzerine, bilinen verilerdeki XOR işlemi kullanılarak bilgiler kalan sürücülerden yeniden oluşturulabilir.
Ne yazık ki, bir sürücü arızası durumunda, yeniden oluşturma işlemi çok yoğun IO'dur. RAID'deki sürücüler ne kadar büyük olursa, yeniden yapılandırma o kadar uzun sürer ve ikinci bir sürücü arızası olasılığı artar. Büyük yavaş sürücüler yeniden oluşturmak için daha fazla veriye ve bunu yapmak için daha az performansa sahip olduklarından, RAID 5'i 7200 RPM veya daha düşük bir değerle kullanmak önerilmez.
Tüketici uygulamalarında kullanıldığında, RAID 5 dizileri ile ilgili belki de en kritik sorun, toplam kapasite 12 TB'ı aştığında neredeyse başarısız olmalarının garantili olmasıdır. Bunun nedeni, SATA tüketici sürücülerinin kurtarılamayan okuma hatası (URE) oranının her 10 14 bite veya ~ 12,5 TB değerinde olmasıdır.
Yedi 2 TB sürücülü bir RAID 5 dizisine bir örnek alırsak: bir sürücü arızalandığında altı sürücü kalır. Diziyi yeniden kurmak için, kontrol biriminin her biri 2 TB'de altı sürücüyü okuması gerekir. Yukarıdaki şekle baktığımızda, yeniden yapılanma tamamlanmadan önce başka bir ÜRE'nin gerçekleşeceği kesindir. Bir kez bu olur ve dizi üzerindeki veriler kaybolur.
Tüketici sürücüler RAID 5 konuyla LIĞIN / veri kaybı / dizi başarısızlık biraz en sabit disk üreticileri 10'da birine kendi yeni sürücülerin LIĞIN derecelendirme artmıştır gerçeğiyle mitigated olan Bununla 15 bit. Her zaman olduğu gibi, satın almadan önce şartname sayfasını kontrol edin!
Ayrıca, RAID 5'in (pil destekli) güvenilir bir yazma önbelleğinin arkasına alınması da zorunludur. Bu, küçük yazılar için ek yükü ve ayrıca bir yazının ortasındaki bir başarısızlıkta ortaya çıkabilen lapa lapa davranışı önler.
RAID 5, yalnızca 1 diskin (örneğin 12x 146GB diskler = 1606GB kullanılabilir alan kullanımı) gerektirdiğinden, bir diziye yedek depolama eklenmesi için en uygun maliyetli çözümdür. En az 3 disk gerektirir.
RAID 6
Ne zaman iyi: RAID 5 kullanmak istiyorsunuz, ancak diskleriniz çok büyük veya yavaş
Ne zaman kötü: Yüksek rasgele yazma iş yükünüz var
RAID 6, RAID 5'e benzer, ancak yalnızca bir tanesi yerine (aynı zamanda XOR, ikincisi bir LSFR'dir) iki eşitlik değerinde disk kullanır, bu nedenle diziden veri kaybı olmadan iki diski kaybedebilirsiniz. Yazma cezası RAID 5'ten daha yüksektir ve daha az disk alanınız vardır.
Sonunda bir RAID 6 dizisinin RAID 5 ile benzer sorunlarla karşılaşacağını düşünmeye değer. Daha büyük sürücüler daha büyük yeniden oluşturma sürelerine ve daha fazla gizli hataya neden olur ve sonunda tüm dizinin başarısız olmasına ve yeniden oluşturma tamamlanmadan önce tüm verilerin kaybına neden olur.
RAID 50
Ne zaman iyi: Tek bir dizide olması gereken çok fazla diskiniz var ve RAID 10 kapasite nedeniyle bir seçenek değil
Ne zaman kötü: Yeniden yapılanmalar tamamlanmadan önce veya çok fazla diskiniz olmadığında, aynı anda birçok hata yapılabilecek birçok diskiniz var.
RAID 50, RAID 10'a çok benzeyen iç içe bir seviyedir. İki veya daha fazla RAID 5 dizisini birleştirir ve verileri RAID 0'da birleştirir. Bu, birden fazla disk farklı RAID 5'ten kaybolduğu sürece hem performans hem de çoklu disk yedeklemesi sunar. diziler.
Bir RAID 50'de, disk kapasitesi nx'tir, burada x, boyunca çizgili RAID 5'lerin sayısıdır. Örneğin, basit bir 6 diskli RAID 50, mümkün olan en küçük, iki RAID 5'de 6x1 TB diskiniz varsa, ardından RAID 50 olacak şekilde dizilmiş olan 4TB kullanılabilir depolama alanınız olur.
RAID 60
Ne zaman iyi: RAID 50 ile benzer bir durumdasınız ancak daha fazla yedek gerek
Ne zaman hatalı: Dizide kayda değer sayıda disk bulunmuyor
RAID 6, RAID 5'in RAID 50'ye olduğu gibi RAID 60'a yöneliktir. Temel olarak, birden fazla RAID 6'ya sahip olursunuz; bu veriler RAID 0'da sırayla dizilir. veri kaybı olmadan başarısız olmak. RAID 60 dizileri için yeniden oluşturma zamanları önemli olabilir, bu nedenle dizideki her RAID 6 üyesi için bir etkin yedek olması genellikle iyi bir fikirdir.
Bir RAID 60'ta, disk kapasitesi n-2x'tir; burada x, boyunca şeritlenmiş RAID 6'ların sayısıdır. Örneğin, basit bir 8 disk RAID 60, mümkün olan en küçük, iki RAID 6'da 8x1 TB diskiniz varsa, ardından RAID 60 olacak şekilde dizilmiş olan 4TB kullanılabilir depolama alanınız olur. Gördüğünüz gibi, bu, RAID 10'un 8 üye dizisinde vereceği aynı miktarda kullanılabilir depolama alanı sağlar. RAID 60 biraz daha fazla olsa da, yeniden inşa süreleri önemli ölçüde daha büyük olacaktı. Genel olarak, RAID 60'ı yalnızca çok sayıda diskiniz varsa düşünün.
RAID-Z
İyi zaman: ZFS'yi destekleyen bir sistemde kullanıyorsunuzdur.
Kötü zaman: Performans donanım RAID hızlandırması gerektirir
RAID-Z, açıklamak biraz karmaşık çünkü ZFS, depolama ve dosya sistemlerinin etkileşimini kökten değiştiriyor. ZFS, geleneksel birim yönetimi rollerini (RAID, bir Birim Yöneticisinin bir işlevidir) ve dosya sistemini kapsar. Bu nedenle, ZFS birimin şerit düzeyinde değil, dosyanın depolama bloğu düzeyinde RAID yapabilir. Bu tam olarak RAID-Z'nin yaptığı gibi, dosyanın her bir satır kümesi için bir parite bloğu dahil olmak üzere birden çok fiziksel sürücüye dosyanın saklama bloklarını yazın.
Bir örnek bunu daha açık hale getirebilir. Bir ZFS RAID-Z havuzunda 3 diskiniz olduğunu varsayalım, blok boyutu 4KB. Şimdi tam olarak 16KB olan sisteme bir dosya yazıyorsunuz. ZFS bunu dört 4KB bloğa böler (normal bir işletim sisteminde olduğu gibi); o zaman iki parite bloğunu hesaplar. Bu altı blok, RAID-5'in veri ve eşliği nasıl dağıtacağına benzer sürücülerin üzerine yerleştirilecektir. Bu, pariteyi hesaplamak için mevcut veri şeritlerinin okunmaması nedeniyle RAID5'e göre bir gelişmedir.
Başka bir örnek öncekine dayanıyor. Dosyanın sadece 4KB olduğunu söyleyin. ZFS'nin hala bir eşlik bloğu oluşturması gerekecek, ancak şimdi yazma yükü 2 bloğa düşürüldü. Üçüncü sürücü, diğer eşzamanlı isteklere hizmet vermekte özgür olacaktır. Benzer bir etki, yazılmakta olan dosyanın havuzun blok boyutundan daha az olan sürücü sayısı ile çarpılmadığı durumlarda görülmeyecektir (yani [Dosya Boyutu] <> [Blok Boyutu] * [Sürücüler - 1]).
Hem Toplu Yönetim hem de Dosya Sistemini ele alan ZFS, bölümleri veya şerit bloğu boyutlarını hizalamak konusunda endişelenmenize gerek olmadığı anlamına da gelir. ZFS, bunların hepsini önerilen yapılandırmalarla otomatik olarak gerçekleştirir.
ZFS'nin doğası, klasik RAID-5/6 uyarılarının bir kısmını engeller. ZFS'deki tüm yazılar, yazı üzerine kopyalanarak yapılır; Yazma işleminde değiştirilen tüm bloklar, mevcut blokların üzerine yazmak yerine, diskteki yeni bir yere yazılır. Bir yazma herhangi bir nedenle başarısız olursa veya sistem orta yazma işleminde başarısız olursa, yazma işlemi ya tamamen sistem kurtarma işleminden sonra (ZFS amaç günlüğü yardımıyla) gerçekleşir ya da olası veri bozulmalarını önleyerek gerçekleşmez. RAID-5/6 ile ilgili bir diğer sorun, yeniden yapılanmalar sırasında potansiyel veri kaybı veya sessiz veri bozulmasıdır; Düzenli zpool scrubişlemler, verilerin bozulmasına ya da veri kaybına neden olmadan önce sorunların giderilmesine yardımcı olabilir ve tüm veri bloklarının kontrol edilmesi yeniden yapılanma sırasındaki tüm yolsuzlukların yakalanmasını sağlayacaktır.
RAID-Z'nin ana dezavantajı, hala yazılım baskını olması (ve bir donanım HBA'sının boşaltmasına izin vermek yerine CPU'nun yazma yükünü hesaplamakta olduğu aynı küçük gecikmeden muzdariptir ). Bu, gelecekte ZFS donanım ivmesini destekleyen HBA'lar tarafından çözülebilir.
Diğer RAID ve Standart Olmayan İşlevsellik
Herhangi bir standart işlevi zorlayan merkezi bir otorite olmadığı için, çeşitli RAID seviyeleri gelişti ve yaygın kullanımla standardize edildi. Birçok satıcı, yukarıdaki açıklamalardan sapan ürünler üretti. Ayrıca, yukarıdaki kavramlardan birini tanımlamak için bazı yeni pazarlama terminolojilerini icat etmeleri de oldukça yaygındır (bu, en sık SOHO pazarında gerçekleşir). Mümkünse, satıcıya artık fazlalık mekanizmasının işlevselliğini tanımlamasını sağlayın (çoğu, artık gerçekten gizli bir sos olmadığı için bu bilgileri gönüllü olarak kullanacaktır).
Bahsetmeye değer, sadece iki diskli bir dizi başlatmanıza izin veren RAID 5 benzeri uygulamalar var. Yukarıdaki, RAID 5'e benzer şekilde, verileri bir şeritte ve diğerinde parite olarak depolar. Bu, parite hesaplamasının ek yükü ile RAID 1 gibi gerçekleştirir. Bunun avantajı, pariteyi yeniden hesaplayarak diziye disk ekleyebilmenizdir.
