 | Овај чланак је започет или проширен кроз пројекатсеминарских радова. Потребно је проверити превод, правопис и вики-синтаксу. Када завршите са провером, допишетеда након|проверено=. |
 | Овај чланак мождазахтевачишћењеи/илипрерађивање како би се задовољилистандарди квалитета Википедије.Проблем:транскрипција имена, унос унутрашњих веза, .... Ако сте у могућности,побољшајте овај чланак.(12. 2013.) (детаљније о уклањању овог шаблона обавештења) |
RAID ( излишни низ независних дискова) је технологија складиштења која комбинује више компоненти дискова у логичку јединицу ради редудантности података и побољшања перформанси. Подаци се дистрибуирају преко дискова на један од неколико начина, који се односе наRAID нивое, у зависности од специфичног нивоа редудантности и жељених перформанси.
Термин "RAID" је први пут коришћен 1987. године од стране David Patterson, Garth A. Gibson и Randy Katz саУниверзитета Калифорније (Беркли), који је значиоредудантни низ јефтиних дискова.[1] Индустрија RAID произвођача касније је имала тенденцију да интерпретира то као акроним који стоји заредудантни низ независних дискова.[2][3][4][5]
RAID се данас користи као општи израз за шеме рачунара који складиште податаке који могу бити подељени и поновљени између више физичких дискова. RAID је пример виртуализације складишта и низу се може приступити помоћуоперативног система као да је један диск. Различите шеме или архитектуре се називају помоћу речи RAID за којом следе бројеви (нпр. RAID 0, RAID 1). Свака шема обезбеђује различити баланс између кључних делова:поузданост ирасположивост,перформансе икапацитет. RAID нивои изнад RAID 0 обезбеђују заштиту од непоправљиве (сектор) грешке у читању, као и од квара целог диска.
Norman Ken Ouchi из IBM-а је награђен 1978. године U.S. patent 4,092,732[6] са називом "System for recovering data stored in failed memory unit." Закључак овог патента описује шта ће се касније назвати RAID 5 са пуном траком уписа. Овај патент из 1978. године такође помиње пресликавање или дуплирање дискова (касније ће бити назван RAID 1) и заштиту са посебном парношћу (касније ће бити назван RAID 4) био је пре уметнички у то време.
Термин RAID су први пут дефинисали David A. Patterson, Garth A. Gibson и Randy Katz са University of California, Berkeley, 1987. године. Они су проучавали могућност коришћења два или више диска који изгледају као један уређај за хост систем и објавили су рад "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)", јуна 1988 година на SIGMOD конференцији.[7]
Број стандардних шема је еволуирао. Оне се зову нивои. Првобитно, постојало је пет RAID новоа, али многе варијације се еволуирале – нарочито неколико угњеждених нивоа и многинестандардни нивои (углавном власнички). RAID нивои и асоцирани формати података су стандардизовани од Storage Networking Industry Association (SNIA) у Common RAID Disk Drive Format (DDF) стандард:[8][9]
RAID 0 обухвата стрипинг (али не паритет или пресликавање). Он побољшава перформансе али не доприноси редудантности и не побољшава толеранцију на грешке. Сваки квар диска уништава низ, и вероватноћа расте са повећањем броја дискова у низу.[3]
RAID 1 обухвата пресликавање (без парности и стрипинга). Подаци су идентично написани у два (или више) дискова, продукујући на тај начин „пресликани скуп“. Захтев читања се сервисира помоћу један од два диска који садрже тражене податке. Ово може да побољша перформансе ако се подаци читају са диска са најмање тражене латенције и ротационе латенције. Насупрот томе, перформансе писања могу бити деградиране, јер оба диска мора да се ажурирају; тако перформансе писања је одређена споријим од два диска. Низ наставља да ради све, док бар један диск функционише.[3]
RAID 2 обухвата стрипинг на битовском нивоу са посвећеним Хаминговим-кодом парности. Све ротације осовина диска су синхронизоване и подаци су тракасти тако да је сваки секвенцијалнибит на другом диску.Хамингов-код парности се израчунава преко одговарајућих битова и складишти се на бар једном паритетном диску.[10]
RAID 3 обухвата стрипинг на бајтовском нивоу са посвећеном парношћу. Све ротације осовина дискова су синхронизоване и подаци су пругасти тако да је сваки секвенцијалнибајт на другом диску. Парност се рачуна преко одговарајућих бајтова и складишти се на посвећеном диску парности.[3] Иако имплементација постоји,[11] RAID 3 се ретко користи у пракси.
RAID 4 обухвата стрипинг на нивоу блока са посвећеном парношћу. Парност података се складишти на једном посвећеном диску.RAID 4 је био превасходно коришћен од NetApp, али је сада углавном замењен имплементацијом RAID 6 (RAID-DP).[12]
RAID 5 обухвата стрипинг на нивоу блока са дистрибуираном парношћу. Супротно од RAID 4, парност информација је дистрибуирана између дискова. Он захтева да сви дискови сем једног буду оперативни. На квар једног диска, следеће се читање може израчунати из дистрибуиране парности тако да ниједан податак не буде изгубљен. RAID 5 захтева најмање три диска.[3]
RAID 6 обухвата стрипинг на нивоу блока са дупло дистрибуираном парношћу. Дупла парност обезбеђује толеранцију на квар од највише два диска. Ово омогућава да веће RAID групе буду практичније, посебно за високо-доступне системе, како дискови високог-капацитета траже више времена да се обнове. Као и код RAID 5, квар једног диска резултује смањењем перформанси целог низа све док се диск не замени.[3]
RAID нивои могу бити угнеждени. ВидиУгнеждени RAID нивои.
Следећа табела омогућава поглед на нека разматрања стандардних RAID нивоа. У сваком случају:
| Ниво | Опис | Мини-мални # дискова | Ефикасност простора | Толеранција на грешке | Вредностквара низа | Перформансе читања | Перфор-мансе писања | Слика |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RAID 0 | Стрипинг на нивоу блока без парности и пресликавања | 2 | 1 | 0 (ниједна) | nX | nX |  | |
| RAID 1 | Пресликавања без парности и стрипинга | 2 | 1/n | n−1 диска | nX[limit 1] | 1X |  | |
| RAID 2 | Стрипинг на нивоу бита са посвећеним Хаминговим кодом парности | 3 | 1 − 1/n ⋅ log2(n-1) | RAID 2 може да се опорави од квара једног диска или корум-пирани подаци или парност када је добар корумпирани бит који одговара подацима и парности | (Променљиво) | (Променљиво) | (Променљиво) |  |
| RAID 3 | Стрипинг на нивоу бајта са посвећеном парношћу | 3 | 1 − 1/n | 1 диск | (n−1)X | (n−1)X |  | |
| RAID 4 | Стрипинг на нивоу блока са посвећеном парношћу | 3 | 1 − 1/n | 1 диск | (n−1)X | (n−1)X |  | |
| RAID 5 | Стрпинг на нивоу блока са дистрибуираном парношћу | 3 | 1 − 1/n | 1 диск | (n−1)X | (n−1)X |  | |
| RAID 6 | Стрипинг на нивоу блока са дупло дистрибуираном парношћу | 4 | 1 − 2/n | 2 диска | (n−2)X | (n−2)X |  | |
| RAID 10 | Пресликавање без парности и стрипинг блок-нивоа | 4 | 2/n | 1 диск/спен | nX | (n/2)X |  | |
| Ниво | Опис | Мини-мални # дискова | Ефикасност простора | Толеранција на грешке | Вредност квара низа | Перформансе читања | Перформансе писања | Слика |
У почетку је првобитно названхибридни RAID,[13] па су многи контролери за складиштење дозвољавали угнеждене RAID нивое. Елементи RAID-а могу бити или индивидуални дискови или сам RAID. Међутим, ако је RAID елемент неког другог RAID-а, то је необично да његови елементи сами себи буду RAID.
Крајњи RAID је познат као највиши низ. Када је највиши низ RAID 0 (као код RAID 1+0 и RAID 5+0) већина продаваца изоставља "+" (чиме се добија RAID 10 и RAID 50).
Многи RAID нивои укључују заштиту шеме од грашке која се зове „парност“, широко коришћен метод у информационим технологијама да пружи заштиту од отказа у датом скупу података. Већина користи једноставнуНИЛИ парност описану у овом одељку, али RAID 6 користи две одвојене парности базиране респективно на сабирању и множењу у посебном Galois Field или Reed–Solomon error correction.[15]
Многе конфигурације су другачије од стандардних бројева RAID нивоа, и многе компаније, организације и групе су направиле су своју не-стандардну конфигурацију, у многим случајевима дизајнирану за специјалне потзребе мале ниша групе. Већина не-стандардинх RAID нивоа је у власништву:
RAID систем који се користи као секундарно складиште није алтернатива за прављењерезервних копија података. У RAID нивоима већим од 0, RAID штити од катастрофалног губитка података узрокованим физичким оштећењем или грешком на једном диску у оквиру низа (или два диска у, код RAID 6). Међутим, прави систем за резервне копије има друге важне карактеристике као што су могоћност обнове старије верзије података, која је потребна за заштиту противсофтверских грешака које пишу нежељене податаке на секундарно складиште, и такође да се обнове од корисничких грешака и малициозних брисања података. RAID може бити поражен од катастрофалног отказа који превазилази његову способност опоравка, и наравно, цео низ је у ризику од физичког оштећења ватром, природних катастрофа и људске силе, док се резервне копије могу чувати ван локације. RAID је такође рањив на отказ контролера зато што није увек могуће да РАИД мигрира на нови, други контолер без губитка података.[20]
Дистрибуција податак на више дискова може бити реализована или помоћу намењеногкомпјутерског хардвера или помоћусофтвера. Софтверско решење може бити део оперативног система, или може бити део firmware (firmware је комбинација постојане меморије и програмског кода и података који су сачувани у њему) и управљача добијеног са хардверским RAID контролером.
Имплементације софтверског RAID-а сада омогућавају многиоперативни системи. Софтверски RAID може бити имплеметиран као:
Сервер класификатор оперативног система обично обезбеђује логично управљање волуменом, који омогућава систему да користи логичне волумене који могу променити величину или могу да буду померени. Често, функције као што су RAID или snapshots су такође подржане.
Неки напреднисистеми за датотеке су дизајнирани да организују податке директно међу више уређаја за сладиштење (без потребе помоћи од трећег-парти логичног волуменског управљања):
Многи оперативни системи обезбеђују основну RAID функционалност независно од волумена управљања:
Временом, повећање брзине артикла CPU је било значајно веће него повећање протока диска;[35] проценат времена домаћег CPU које је потребно да се засити дати број дискова је смањен. На пример, под 100% искоришћењем једног језгра на 2.1 GHz Intel "Core2" CPU, Linux-ов софтвер RAID подсистем (md) верзије 2.6.26 је у стању да израчуна парност информација на 6 GB/s; међутим, три-диска RAID 5 низ који користи дискове способне да подрже операцију писања на 100 MB/s само захтева парност да буде израчунат на брзини од 200 MB/s, што захтева ресурсе од преко 3% једног CPU језгра.
RAID имплементација на нивоу оперативног система није увек компатибилна са системским boot процесима, и генерално је непрактична за кућну верзију Windows-а (као што је описано горе). Међутим, хардвер RAID контролери су скупи и својствени. Да би попунили ову рупу, јефтини "RAID контролери“ су уведени да не садрже наменски RAID контролер чип, већ једноставно стандардни контролер диска са посебним firmware и управљачем; током ране фазе старта RAID се реализује помоћу firmware, и када је оперативни систем потпуно учитан, тада управљачи комплетно преузимају контролу. Сходно томе, такви контролери не могу радити када подршка управљача није доступна за главни оперативни систем.[36]
Подаци рибања подразумевају периодично очитавање и проверавање помоћу RAID контролера, укључујући и оне који нису иначе приступни. Ово детектује лоше блокове пре употребе.[37]
У неким окружењима, документација се односи на податке рибања као патролно читање. Патролно читање проверава за лоше блокове на сваком складишном уређају у низу, али користи и редудантност низа да опорави лоше блокове на једном диску и да поново додели опорављене податке у резервним копијама на другом месту диска.[38]
RAID може да оебзбеди сигурност података саполупроводничким дисковима (SSDs) без трешкова за цео SSD систем. На пример, брзи SSD може да буде пресликан са механичким диском. За ову конфигурацију која пружа значајну предност у брзини, потребан је одговарајући контролер који користи брзи SSD за опрације читања. Adaptec је ово назвао „хибридни RAID",[39] исти термин се некада користи за угнеждениRAID.
У пракси, дикови су често истих година (са сличним хабањем) и подлежу истом окружењу. Пошто су многи откази диска због механичких проблема (који су вероватнији на старијим дисковима), то крши те претпоставке; неуспеси су у ствари статистички повезани.[3] У пракси, шансе да други откаже пре него што се први опорави (узрокује губитак података) нису вероватне колико и четири насумична квара. У студијама од око 100.000 дискова, вероватноћа да два диска у истом кластеру откажу у времену од једног сата била је четири пута већа него предвиђена експоненцијална статистичка расподела – која карактерише процесе у којима се догађаји дешавају континуирано и независно при константној просечној брзини. Вероватноћа два неуспеха у распону од 10 сати била је два пута већа од предвићене експоненцијалне дистибуције.[40]
Заједничко очекивање је да ће дизајн диска за серверску упетребу ређе отказати него потрошачки-оцењени дискови који се обично користе у кућним рачунарима. Студије Carnegie Mellon University[41] и независно одGoogle[42], су утврдиле да „оцена“ неког диска није повезана са брзином неуспеха тог дика.
Непоправљиве грешке читања презентују се као неуспех на сектору за читање. Брзина непоправљивих битних грешака (UBE) је углавном специфицирана 1 бит у 1015 за ниво дискова у предузећима (SCSI, FC, SAS), и 1 бит у 1014 за класу кућних дискова (IDE/ATA/PATA, SATA). Повећање капацитета диска и већа редудантност RAID 5 група је довала до повећања неспособности да се успешно обнови RAID група после отказа диска зато што се непоправљиви сектор налази на осталим дисковима.[3][43] Шеме парности такве као RAID 5, када су поправке нарочито склоне UREs ефектима, како оне утичу не само на сектор где се јављају већ такође реконструисани блокови користе тај сектор за израчунавање парности; типични URE током RAID 5 обнове доводи до потпуног квара опоравка.[44]
Шеме са дуплом заштитом такве као RAID 6 покушавају да реше овај проблем, али пате од веома високе казне уписа. Шеме које дуплирају (пресликавају) податке као што је RAID 1 и 10 имају мањи ризик од URE него они који користе рачунање парности.[45] Позадинско пречишћавање меже се користити да се детектује и опорави од UREs (који су латентни и невидљиво компензовани за динамички од стране RAID контролера) као позадински процес, помођу реконструкције редудантних RAID података и онда поново напише и поново мапира на нови сектор; и тако смањи ризик од двоструког отказа RAID система.[46][47]
Капацитет диска се брже повећавао него брзина преноса, и брзине грешака су само мало пале. Због тога, дисковима великих капацитета требају веше сати, ако не и дана, да се обнове. Време обнове је такође лимитирано ако је цео низ још увек у употреби са самњеним капацитетом.[48] За дати RAID са само једним диском редундансе (RAID 3, 4 и 5), други отказ диска узроковао би потпуни отказ низа. Иако се средње време између отказа (MTBF) идивидуалних дискова повећало током времена, ово повећање није задржало корак са повећањем капацитета дискова. Време да се обнови низ после једног отказа диска, као и шанса за други отказ приликом обнове, се повећала током времена.[49] Шеме пресликавања као код RAID 10 имају везано време за опоравак пошто захтевају копију једног диска који је отказао, у поређењу са шемом парности као код RAID 6, који захтева копију свих блокова диска у скупу низа. Трострука шема парности, или троструко пресликавање, је предложено као један приступ за повећање отпорности на додатни отказ диска приликом дугог времена опоравка.[50]
Пад система или други прекид операције писања може довести до стања где је парности неконзистентна са подацима због не-атомистичког процеса уписивања, тако да се парност не може користити за опоравак у случају квара диска (такозвана рупа RAID 5 уписивања – види доле).[3]
Ово је мало разумљиво и ретко се помиње неуспешни мод за сувишне складишне системе који не користе трансакционе особине. Истраживач базе податакаЏим Греј је написао „Ажурирање у Месту је Отровна јабука“ у раним данима комерцијализацијебазе података.[51]
RAID уписина рупа је познат проблем корупције података у старијим и јефтинијим RAID-има, изазван прекидима destaging писања на диску.[52]
Што се тиче постојања поузданости писања кеша, специфично је гледање уређаја који су опремљени са кешом за одложено ажурирање – систем кеширања који пријављује податке као уписане чим се упишу у кеш, за разлику од не-испарљивог медијума.[53]
Често, RAID контролер је подешен да одустане од компоненте диска (то јест, да претпостави да је дошло до отказа компоненте диска) ако је диск неодговарајући за 8 секунди или тако; ово може да узрокује да контролер низа одустане од доброг диска зато што диск није добио довољно времена да заврши свју унутрашњу процедуру за опорављање од грешака. Због тога, десктоп дискови могу бити ризични у RAID-у, а такозвана класа дискова за предузеће лимитира ово време за опоравак од грешке да би самњила тизик.
Western Digital-ов desktop дискови користе пецифичне исправке. Корисност која се зове WDTLER.exe ограничавала је време опоравка грешака на диску. Кприсност је омогућиоTLER (временски ограничен опоравак грешке), који ограничава време за опоравак грешка до 7 секунди. Септембра 2009. године, Western Digital је онемогућио ову функцију у својим десктоп дисковима (нпр. Caviar Black линија), што такве дискове чини неподобним за употребу у RAID.[54]
Међутим, Western Digital дискови класе предузећа се испоручују из фабрике са TLER омогућењем. Сличне технологије користе Seagate, Samsung и Hitachi. Наравно, за коришћење не-РАИД-а, дискови класе предузећа са кратким прекидом опоравка грешке они не могу да се промене па је стога мање погодан него десктоп диск.[54]
Крајем 2010. године, Smartmontools програм је почео да подржава конфигурацију ATA Error Recovery Control, који омогућава алатки да конфигурише многе десктоп класе тврди дискова за употребу у РАИД.[54]
Док нас RAID може заштитити од физичког квара диска, подаци су још увек изложени оператору, софтверу, хардверу и уништењима вируса. Многе студије наводе грешку оператера као најчешћи извор квара,[55] као што је да оператор сервера замењује погрешан диск у неисправни RAID, и онемогућава систем (чак привремено) у прецесу.[56]
Обнова RAID 5 низа након квара оптерећује све дискове који раде, зато што свака област на сваком диску, која је обележена као „у упутреби“, мора бити прочитана да би се обновила изгубљена редундантност. Ако су дискови близу квара, оптерећење обнове низа може бити довољно да узрокује квар другог диска пре него што се прецес обнове завршио, шта више ако сервер и даље приступа дисковима да би обезбедио податке за кориснике, клијенте, итд. Чак и без потпуног губитка диска током обнове, непоправљиве грешке читања (URE) су чешће за веће низове, и обично доводе од неуспеле обнове.[43] Тако, током обнове „изгубљеног“ диска цео RAID низ је у опасности од катастрофалног отказа. Обнова низа на заузетим и великим системима може трајати сатима, некада и данима.[43] Стога, није изненађење да, када систем мора бити веома доступан и високо поуздан или толерантан на отказе, други нивои, укључујући RAID 6 или RAID 10, се бирају.[43]
Са RAID 6 низом, коришћење дискова из више извора и произвођача, је могуће да се убалажи већина проблема повезана са RAID 5. Што је већи капацитет диска и што је већи низ, постаје важније изабрати RAID 6 уместо RAID 5.[43] RAID 10 такоће умањује овај проблем.[45]
Августа 2012. године, Dell је објавио савет против употребе RAID 5 или RAID 50 са дисковима великог капацитета и на великим низовима.[57]
Ако се boot диск поквари, систем мора бити довољно софистициран да се бутује помоћу преосталог диска или дискова. На пример, размотримо рачунар који се подиже са RAID 1 (пресликани диск); ако се први диск у RAID 1 поквари, ондапрва фаза boot учитавача може да не буде довољно софистицирана у покушају да сеоптерети друга-фаза boot учитавача са другог диска као резерве. Друга-фаза boot утоваривача за FreeBSD је способна да оптерети кернел са RAID 1.[58]
.S2CID 207178693.doi:10.1145/176979.176981. 
|name-list-style= игнорисан (помоћ)
