© Andrey Egorov, 2005, 2006. Grupa tvrtki TIM.

Posjetitelji foruma postavljaju nam pitanje: “Koja je razina RAID-a najpouzdanija?” Svi znaju da je najčešća razina RAID5, ali nije bez ozbiljnih nedostataka koji nisu očiti nestručnjacima.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 ili što su RAID razine?

U ovom ću članku pokušati opisati najpopularnije razine RAID-a, a zatim formulirati preporuke za korištenje tih razina. Kako bih ilustrirao članak, napravio sam dijagram u kojem sam te razine smjestio u trodimenzionalni prostor pouzdanosti, performansi i isplativosti.

JBOD(Just a Bunch of Disks) jednostavno je spajanje tvrdih diskova, što formalno nije RAID razina. JBOD volumen može biti niz jednog diska ili skup više diskova. RAID kontroler ne treba izvoditi nikakve izračune da bi upravljao takvim volumenom. U našem dijagramu, JBOD pogon služi kao "pojedinačna" ili početna točka - njegova pouzdanost, izvedba i cijene jednaki su onima jednog tvrdog diska.

RAID 0(“Striping”) nema redundancije i distribuira informacije odmah po svim diskovima uključenim u polje u obliku malih blokova (“stripes”). Zbog toga se performanse značajno povećavaju, ali pouzdanost pati. Kao i kod JBOD-a, za naš novac dobivamo 100% kapaciteta diska.

Dopustite mi da objasnim zašto se smanjuje pouzdanost pohrane podataka na bilo kojem kompozitnom volumenu - budući da ako bilo koji od tvrdih diskova uključenih u njega otkaže, sve informacije su potpuno i nepovratno izgubljene. U skladu s teorijom vjerojatnosti, matematički, pouzdanost RAID0 volumena jednaka je umnošku pouzdanosti njegovih sastavnih diskova, od kojih je svaki manji od jedan, tako da je ukupna pouzdanost očito niža od pouzdanosti bilo kojeg diska.

Dobar nivo - RAID 1(“Zrcaljenje”, “ogledalo”). Ima zaštitu od kvara polovice raspoloživog hardvera (u općem slučaju jednog od dva tvrda diska), omogućuje prihvatljivu brzinu pisanja i dobiva na brzini čitanja zbog paralelizacije zahtjeva. Nedostatak je što morate platiti cijenu dva tvrda diska da biste dobili iskoristivi kapacitet jednog tvrdog diska.

U početku se pretpostavlja da je tvrdi disk pouzdana stvar. Prema tome, vjerojatnost kvara dvaju diskova odjednom jednaka je (prema formuli) umnošku vjerojatnosti, tj. reda veličine niže! Nažalost, stvaran život- nije teorija! Dva tvrda diska se uzimaju iz iste serije i rade pod istim uvjetima, a ako jedan od diskova pokvari, povećava se opterećenje ostatka, pa se u praksi, ako jedan od diskova pokvari, moraju hitno poduzeti mjere za vraćanje u pogon. zalihost. Da biste to učinili, preporučuje se korištenje vrućih rezervnih diskova s ​​bilo kojom razinom RAID-a (osim nulte) HotSpare. Prednost ovog pristupa je održavanje stalne pouzdanosti. Nedostatak su još veći troškovi (tj. trošak 3 tvrda diska za pohranu volumena jednog diska).

Mirror na mnogim diskovima je razina RAID 10. Kada koristite ovu razinu, zrcalni parovi diskova raspoređeni su u "lanac", tako da rezultirajući volumen može premašiti kapacitet jednog tvrdog diska. Prednosti i nedostaci su isti kao i za razinu RAID1. Kao iu drugim slučajevima, preporuča se uključiti HotSpare hot spare diskove u polje po stopi jedan rezervni za svakih pet radnika.

RAID 5, doista, najpopularniji među razinama - prvenstveno zbog svoje učinkovitosti. Žrtvovanjem kapaciteta samo jednog diska iz niza za redundanciju, dobivamo zaštitu od kvara bilo kojeg tvrdog diska jedinice. Zapisivanje informacija na RAID5 volumen zahtijeva dodatne resurse, budući da su potrebni dodatni izračuni, ali kod čitanja (u usporedbi s zasebnim tvrdim diskom), postoji dobitak, jer su tokovi podataka s nekoliko pogona niza paralelizirani.

Nedostaci RAID5 pojavljuju se kada jedan od diskova ne uspije - cijeli volumen prelazi u kritični način rada, sve operacije pisanja i čitanja popraćene su dodatnim manipulacijama, performanse naglo padaju, a diskovi se počinju zagrijavati. Ako se odmah ne poduzme radnja, možete izgubiti cijeli volumen. Stoga, (vidi gore) svakako biste trebali koristiti Hot Spare disk s RAID5 volumenom.

Osim osnovnih razina RAID0 - RAID5 opisanih u standardu, postoje kombinirane razine RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, koje različiti proizvođači različito tumače.

Suština takvih kombinacija je ukratko sljedeća. RAID10 je kombinacija jedan i nula (vidi gore). RAID50 je kombinacija “0” volumena razine 5. RAID15 je "ogledalo" "petice". I tako dalje.

Stoga kombinirane razine nasljeđuju prednosti (i nedostatke) svojih "roditelja". Dakle, pojava "nule" u razini RAID 50 ne dodaje nikakvu pouzdanost, ali ima pozitivan učinak na performanse. Razina RAID 15, vjerojatno vrlo pouzdan, ali nije najbrži i, štoviše, krajnje neekonomičan (korisni kapacitet volumena manji je od polovice veličine izvornog diskovnog polja).

RAID 6 razlikuje se od RAID 5 po tome što u svakom redu podataka (na engleskom pruga) nema niti jednu, nego dva blok kontrolne sume. Kontrolne sume su "višedimenzionalne", tj. neovisni jedan o drugome, tako da čak i kvar dvaju diskova u nizu omogućuje spremanje izvornih podataka. Izračunavanje kontrolnih zbrojeva pomoću Reed-Solomonove metode zahtijeva intenzivnije izračune u usporedbi s RAID5, tako da se prethodno šesta razina praktički nije koristila. Sada ga podržavaju mnogi proizvodi, jer su počeli instalirati specijalizirane mikro krugove koji izvode sve potrebne matematičke operacije.

Prema nekim studijama, vraćanje integriteta nakon kvara jednog diska na RAID5 volumenu koji se sastoji od velikih SATA diskova (400 i 500 gigabajta) završava gubitkom podataka u 5% slučajeva. Drugim riječima, u jednom od dvadeset slučajeva, tijekom regeneracije RAID5 polja u Hot Spare disk, drugi disk može otkazati... Otuda preporuke najboljih RAID diskova: 1) Stalnočini sigurnosne kopije; 2) korištenje RAID6!

Nedavno su se pojavile nove razine RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Slovo “E” u nazivu znači Poboljšano.

RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) kombinira zrcaljenje i pruganje podataka. Ova mješavina razina 0 i 1 raspoređena je na sljedeći način. Podaci u redu distribuiraju se točno kao u RAID 0. To jest, red podataka nema redundancije. Sljedeći red blokova podataka kopira prethodni s pomakom od jednog bloka. Dakle, kao u standardnom RAID 1 načinu rada, svaki blok podataka ima zrcalnu kopiju na jednom od diskova, tako da je korisni volumen polja jednak polovici ukupnog volumena tvrdih diskova uključenih u polje. RAID 1E za rad zahtijeva kombinaciju tri ili više diskova.

Jako mi se sviđa RAID1E razina. Za moćnu grafičku radnu stanicu ili čak za kućno računalo– najbolji izbor! Ima sve prednosti nulte i prve razine - izvrsnu brzinu i visoku pouzdanost.

Prijeđimo sada na razinu RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Ovo je isto što i RAID5, samo sa diskom za sigurnosne kopije ugrađenim u polje rezervni pogon. Ova se integracija provodi na sljedeći način: na svim diskovima niza ostaje slobodan 1/N dio prostora koji se koristi kao vruća rezerva ako jedan od diskova zakaže. Zbog toga, RAID5E pokazuje, uz pouzdanost, bolje performanse, budući da se čitanje/pisanje izvodi paralelno s većeg broja diskova u isto vrijeme i rezervni disk ne miruje, kao u RAID5. Očito, uključeno u to rezervni disk ne može se dijeliti s drugim volumenima (namjenski u odnosu na dijeljeni). RAID 5E volumen izgrađen je na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.

RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) sličan RAID razini-5E, ali ima učinkovitiju dodjelu rezervnog pogona i, kao rezultat toga, brže vrijeme oporavka. Kao i razina RAID5E, ova razina RAID raspoređuje blokove podataka i kontrolne zbrojeve u retke. Ali također distribuira slobodne blokove rezervnog pogona, a ne samo rezervira dio prostora na disku za te svrhe. Ovo smanjuje vrijeme potrebno za rekonstrukciju integriteta RAID5EE volumena. Sigurnosni disk uključen u volumen ne može se dijeliti s drugim volumenima - kao u prethodnom slučaju. RAID 5EE volumen izgrađen je na najmanje četiri fizička diska. Korisni volumen logičkog volumena izračunava se pomoću formule N-2.

Začudo, ne spominje se razina RAID 6E Nisam ga mogao pronaći na internetu - do sada ovu razinu nije ponudio niti je najavio niti jedan proizvođač. No, razina RAID6E (ili RAID6EE?) može se ponuditi prema istom principu kao i prethodna. Disk HotSpare Obavezno mora pratiti svaki RAID volumen, uključujući RAID 6. Naravno, nećemo izgubiti informacije ako jedan ili dva diska zataje, ali je izuzetno važno započeti s regeneracijom integriteta niza što je ranije moguće kako bi se sustav brzo izveo iz pogona "kritičnog" načina rada. Budući da je potreba za Hot Spare diskom za nas nedvojbena, logično bi bilo ići dalje i “rasprostrijeti” ga po volumenu kao što je to učinjeno u RAID 5EE kako bismo dobili prednosti korištenja većeg broja diskova ( najbolja brzina na čitanje-pisanje i brže vraćanje cjelovitosti).

RAID razine u “brojevima”.

Neke od njih sam sakupio u tablici važni parametri gotovo sve RAID razine, tako da ih možete međusobno usporediti i bolje razumjeti njihovu bit.

Razina ~~~~~~~

Kolibe- točno nost ~~~~~~~

Koristiti Kapacitet diska ~~~~~~~

Proizvodnja ditel- nost čitanje ~~~~~~~

Proizvodnja ditel- nost zapisa ~~~~~~~

Ugrađeni disk pričuva ~~~~~~~

Min. broj diskova ~~~~~~~

Maks. broj diskova ~~~~~~~

exc.

exc.

exc.

exc.

Sve "mirror" razine su RAID 1, 1+0, 10, 1E, 1E0.

Pokušajmo ponovno temeljito razumjeti kako se te razine razlikuju?

RAID 1.
Ovo je klasično "ogledalo". Dva (i samo dva!) tvrda diska rade kao jedan, potpuna su kopija jedan drugog. Kvar bilo kojeg od ova dva pogona ne dovodi do gubitka vaših podataka, budući da kontroler nastavlja raditi na preostalom pogonu. RAID1 u brojkama: 2x redundantnost, 2x pouzdanost, 2x trošak. Performanse pisanja jednake su performansama jednog tvrdog diska. Performanse čitanja su veće jer kontroler može distribuirati operacije čitanja između dva diska.

RAID 10.
Bit ove razine je da se diskovi niza kombiniraju u parovima u "ogledala" (RAID 1), a zatim se svi ti parovi zrcala, zauzvrat, kombiniraju u zajednički prugasti niz (RAID 0). Zbog toga se ponekad naziva RAID 1+0. Važna točka– RAID 10 može kombinirati samo paran broj diskova (minimalno 4, maksimalno 16). Prednosti: pouzdanost je naslijeđena od "ogledala", performanse za čitanje i pisanje naslijeđene su od "nule".

RAID 1E.
Slovo "E" u nazivu znači "Poboljšano", tj. "poboljšan". Načelo ovog poboljšanja je sljedeće: podaci se "skidaju" u blokovima po svim diskovima niza, a zatim se ponovno "skidaju" s pomakom na jedan disk. RAID 1E može kombinirati od tri do 16 diskova. Pouzdanost odgovara pokazateljima "deset", a performanse postaju malo bolje zbog veće "izmjene".

RAID 1E0.
Ova se razina implementira ovako: iz RAID1E polja stvaramo "null" polje. Dakle, ukupan broj diskova mora biti višekratnik tri: najmanje tri, a najviše šezdeset! U ovom slučaju malo je vjerojatno da ćemo dobiti prednost u brzini, a složenost implementacije može nepovoljno utjecati na pouzdanost. Glavna prednost je mogućnost kombiniranja vrlo velikog (do 60) broja diskova u jedan niz.

Sličnost svih razina RAID 1X leži u njihovim pokazateljima redundantnosti: radi pouzdanosti žrtvuje se točno 50% ukupnog kapaciteta diskova polja.

Pogledajmo sada koje vrste postoje i po čemu se razlikuju.

Kalifornijsko sveučilište u Berkeleyju predstavilo je sljedeće razine RAID specifikacije, koje su usvojene kao de facto standard:

• RAID 0- diskovno polje visokih performansi s stripingom, bez tolerancije na pogreške;
• - zrcalno diskovno polje;
• RAID 2 rezervirano za nizove koji koriste Hammingov kod;
• RAID 3 i 4- diskovni nizovi s stripingom i namjenskim paritetnim diskom;
• - diskovno polje s stripingom i "nedodijeljenim paritetnim diskom";
• - prugasto diskovno polje pomoću dva kontrolni zbrojevi, izračunato na dva neovisna načina;
• - RAID 0 niz izgrađen od RAID 1 nizova;
• - RAID 0 niz izgrađen od RAID 5 nizova;
• - RAID 0 niz izgrađen od RAID 6 nizova.

Hardverski RAID kontroler može istovremeno podržavati nekoliko različitih RAID nizova, čiji ukupni broj tvrdih diskova ne premašuje broj konektora za njih. U ovom slučaju, kontroler ugrađen u matičnu ploču postavke BIOS-a ima samo dva stanja (uključeno ili onemogućeno), tako da novi HDD, spojen na neiskorišteni konektor kontrolera kada aktivirani način rada Sustav može ignorirati RAID sve dok se ne pridruži kao drugi JBOD (razgranati) RAID niz koji se sastoji od jednog diska.

RAID 0 (pruganje - "izmjena")

Način koji se koristi za postizanje maksimalne performanse. Podaci su ravnomjerno raspoređeni po diskovima niza; diskovi su spojeni u jedan, koji se može podijeliti na više. Distribuirane operacije čitanja i pisanja mogu značajno povećati brzinu rada, budući da nekoliko diskova istovremeno čita/piše svoj dio podataka. Korisnik ima pristup cijelom volumenu diskova, ali to smanjuje pouzdanost pohrane podataka, jer ako jedan od diskova pokvari, niz se obično uništi i oporavak podataka je gotovo nemoguć. Opseg primjene - aplikacije koje zahtijevaju velike brzine razmjene s diskom, npr. video snimanje, video editiranje. Preporuča se za korištenje s visoko pouzdanim pogonima.

(zrcaljenje - "zrcaljenje")

niz od dva diska koji su potpune kopije jedan drugog. Ne smije se brkati s nizovima RAID 1+0, RAID 0+1 i RAID 10, koji koriste više od dva pogona i složenije mehanizme zrcaljenja.

Pruža prihvatljivu brzinu pisanja i povećanje brzine čitanja prilikom paraleliziranja upita.

Ima visoku pouzdanost - radi sve dok radi barem jedan disk u nizu. Vjerojatnost kvara dva diska odjednom jednaka je umnošku vjerojatnosti kvara svakog diska, tj. znatno manja od vjerojatnosti kvara pojedinog diska. U praksi, ako jedan od diskova pokvari, potrebno je odmah poduzeti radnje za vraćanje redundancije. Da biste to učinili, preporučuje se korištenje vrućih rezervnih diskova s ​​bilo kojom razinom RAID-a (osim nule).

Varijanta distribucije podataka po diskovima, slična RAID10, koja omogućuje korištenje neparnog broja diskova (minimalni broj je 3)

RAID 2, 3, 4

razne opcije distribuirane pohrane podataka s diskovima dodijeljenim za paritetne kodove i različitim veličinama blokova. Trenutno se praktički ne koriste zbog niskih performansi i potrebe za izdvajanjem velikog kapaciteta diska za pohranu ECC i/ili paritetnih kodova.

Glavni nedostatak RAID razina 2 do 4 je nemogućnost izvođenja paralelnih operacija pisanja, budući da se za pohranjivanje informacija o paritetu koristi zasebni kontrolni disk. RAID 5 nema ovaj nedostatak. Blokovi podataka i kontrolni zbrojevi ciklički se zapisuju na sve diskove niza; nema asimetrije u konfiguraciji diska. Kontrolni zbrojevi znače rezultat operacije XOR (isključivo ili). Xor ima značajku koja omogućuje zamjenu bilo kojeg operanda rezultatom i primjenom algoritma xor, dobiti operand koji nedostaje kao rezultat. Na primjer: a xili b = c(Gdje a, b, c- tri diska raid polja), u slučaju a odbija, možemo ga dobiti tako da ga postavimo na njegovo mjesto c a nakon trošenja xor između c I b: c x ili b = a. Ovo se primjenjuje bez obzira na broj operanda: a xor b xor c xor d = e. Ako odbije c Zatim e zauzima svoje mjesto i drži xor kao rezultat dobivamo c: a xili b xili e xili d = c. Ova metoda u biti osigurava toleranciju greške verzije 5. Za pohranjivanje rezultata xor-a potreban je samo 1 disk čija je veličina jednaka veličini bilo kojeg drugog diska u napadu.

Prednosti

RAID5 je postao široko rasprostranjen, prvenstveno zbog svoje isplativosti. Kapacitet RAID5 diskovnog niza izračunava se pomoću formule (n-1)*hddsize, gdje je n broj diskova u nizu, a hddsize veličina najmanjeg diska. Na primjer, za niz od četiri diska od 80 gigabajta, ukupni volumen će biti (4 - 1) * 80 = 240 gigabajta. Zapisivanje informacija na RAID 5 volumen zahtijeva dodatne resurse i performanse se smanjuju, budući da su potrebni dodatni izračuni i operacije pisanja, ali kod čitanja (u usporedbi s zasebnim tvrdim diskom), postoji dobitak jer tokovi podataka s nekoliko diskova u nizu mogu biti obrađeni paralelno.

Mane

Performanse RAID 5 su osjetno niže, posebno na operacijama kao što je Random Write, u kojoj performanse padaju za 10-25% od performansi RAID 0 (ili RAID 10), budući da zahtijeva više diskovnih operacija (svaka operacija piše, s s izuzetkom takozvanog full-stripe pisanja, poslužitelj se na RAID kontroleru zamjenjuje s četiri - dvije operacije čitanja i dvije operacije pisanja). Nedostaci RAID 5 pojavljuju se kada jedan od diskova ne uspije - cijeli volumen prelazi u kritični način rada (degradira), sve operacije pisanja i čitanja popraćene su dodatnim manipulacijama, a performanse naglo padaju. U tom se slučaju razina pouzdanosti svodi na pouzdanost RAID-0 s pripadajućim brojem diskova (odnosno n puta nižu od pouzdanosti jednog diska). Ako, prije nego što je niz potpuno vraćen, dođe do kvara ili se pojavi nepopravljiva pogreška čitanja na barem još jednom disku, tada je niz uništen i podaci na njemu se ne mogu vratiti uobičajenim metodama. Također treba uzeti u obzir da proces RAID rekonstrukcije (oporavak RAID podataka kroz redundantnost) nakon kvara diska uzrokuje intenzivno opterećenje čitanja s diskova više sati neprekidno, što može uzrokovati kvar bilo kojeg od preostalih diskova u najmanje zaštićeno razdoblje rada RAID-a, kao i identificiranje prethodno neotkrivenih pogrešaka čitanja u hladnim nizovima podataka (podaci kojima se ne pristupa kada redovnog rada niz, arhivirani i neaktivni podaci), što povećava rizik od kvara tijekom oporavka podataka.

Najmanji broj korištenih diskova je tri.

RAID 6 je sličan RAID 5, ali ima veći stupanj pouzdanosti - kapacitet 2 diska je dodijeljen za kontrolne zbrojeve, 2 iznosa se izračunavaju pomoću različitih algoritama. Zahtijeva snažniji RAID kontroler. Osigurava rad nakon istovremenog kvara dvaju diskova - zaštita od višestrukih kvarova. Za organizaciju niza potrebna su najmanje 4 diska. Tipično, korištenje RAID-6 uzrokuje oko 10-15% pad u performansama grupe diskova u odnosu na RAID 5, što je uzrokovano velikom količinom obrade za kontroler (potreba za izračunavanjem druge kontrolne sume, kao i čitanje i ponovno pisanje više blokova diska prilikom pisanja svakog bloka).

RAID 0+1

RAID 0+1 može značiti dvije opcije:

• dva RAID 0 su spojena u RAID 1;
• tri ili više diskova kombiniraju se u niz, a svaki blok podataka zapisuje se na dva diska ovog niza; Dakle, kod ovog pristupa, kao iu "čistom" RAID-u 1, korisni volumen polja je polovica ukupnog volumena svih diskova (ako se radi o diskovima istog kapaciteta).

RAID 10 (1+0)

RAID 10 je zrcalno polje u kojem se podaci uzastopno zapisuju na nekoliko diskova, poput RAID 0. Ova arhitektura je polje tipa RAID 0, čiji su segmenti polja RAID 1 umjesto pojedinačnih diskova. Sukladno tome, polje ovog razina mora sadržavati najmanje 4 diska (i uvijek paran broj). RAID 10 kombinira visoku toleranciju grešaka i performanse.

Tvrdnja da je RAID 10 najpouzdanija opcija za pohranu podataka sasvim je opravdana činjenicom da će polje biti onesposobljeno nakon kvara svih diskova u istom polju. Ako jedan pogon zakaže, vjerojatnost kvara drugog u istom polju je 1/3*100=33%. RAID 0+1 neće uspjeti ako dva pogona zakažu u različitim nizovima. Mogućnost kvara pogona u susjednom nizu je 2/3*100=66%, međutim, budući da se pogon u nizu s već pokvarenim pogonom više ne koristi, vjerojatnost da će sljedeći pogon otkazati cijeli niz je 2/2 *100=100%

niz sličan RAID5, međutim, osim distribuirane pohrane paritetnih kodova, koristi se raspodjela rezervnih područja - zapravo, koristi se tvrdi disk, koji se može dodati RAID5 polju kao rezervni (takvi nizovi se nazivaju 5+ ili 5+rezerva). U RAID 5 polju rezervni disk miruje sve dok jedan od glavnih tvrdih diskova ne pokvari, dok se u RAID 5EE polju taj disk cijelo vrijeme dijeli s ostatkom HDD-ova, što pozitivno utječe na performanse niz. Na primjer, niz RAID5EE od 5 HDD-ova moći će izvesti 25% više I/O operacija u sekundi od niza RAID5 od 4 primarna i jednog rezervnog HDD-a. Minimalan broj diskova za takvo polje je 4.

kombiniranje dva (ili više, ali ovo se izuzetno rijetko koristi) RAID5 polja u traku, tj. kombinacija RAID5 i RAID0, čime se djelomično ispravlja glavni nedostatak RAID5 - mala brzina zapisivanja podataka zbog paralelnog korištenja više takvih nizova. Ukupni kapacitet polja je smanjen za kapacitet dva diska, ali za razliku od RAID6, takav niz može tolerirati kvar samo jednog diska bez gubitka podataka, a minimalno potreban broj diskova za stvaranje RAID50 polja je 6. Uz RAID10, ovo je najpreporučljivija razina RAID-a za korištenje u aplikacijama gdje su potrebne visoke performanse u kombinaciji s prihvatljivom pouzdanošću.

kombiniranje dva RAID6 polja u traku. Brzina pisanja je približno udvostručena u usporedbi s brzinom pisanja u RAID6. Minimalan broj diskova za stvaranje takvog niza je 8. Informacije se ne gube ako dva diska iz svakog RAID 6 niza pokvare

Na internetu postoji mnogo članaka koji opisuju RAID. Na primjer, ovaj sve opisuje vrlo detaljno. Ali kao i obično, nema dovoljno vremena da se sve pročita, pa vam treba nešto kratko da shvatite - je li potrebno ili ne, i što je bolje koristiti u odnosu na rad s DBMS-om (InterBase, Firebird ili nešto treće - to stvarno nije bitno). Pred vašim očima je upravo takav materijal.

U prvoj aproksimaciji, RAID je kombinacija diskova u jedan niz. SATA, SAS, SCSI, SSD - nije bitno. Štoviše, gotovo svaka normalna matična ploča sada podržava SATA RAID. Prođimo kroz popis što su RAID-ovi i zašto jesu. (Želio bih odmah napomenuti da u RAID-u morate kombinirati identične diskove. Konsolidiranje diskova iz različitih proizvođača, od jednog ali različiti tipovi, ili različitih veličina - ovo je maženje za osobu koja sjedi za kućnim računalom).

RAID 0 (Stripe)

Grubo govoreći, ovo je sekvencijalna kombinacija dva (ili više) fizičkih diskova u jedan "fizički" disk. Prikladan je samo za organiziranje velikih diskovnih prostora, na primjer, za one koji rade s video uređivanjem. Nema smisla držati baze podataka na takvim diskovima - zapravo, čak i ako vaša baza ima 50 gigabajta, zašto ste onda kupili dva diska od po 40 gigabajta, a ne 1 puta 80 gigabajta? Najgore je što kod RAID 0 svaki kvar na jednom od diskova dovodi do potpune neoperabilnosti takvog RAID-a, jer se podaci naizmjenično zapisuju na oba diska, pa sukladno tome RAID 0 nema mogućnost oporavka u slučaju kvarova.

Naravno, RAID 0 pruža bržu izvedbu zahvaljujući stripingu za čitanje/pisanje.

RAID 0 često se koristi za smještaj privremenih datoteka.

RAID 1 (ogledalo)

Zrcaljenje diska. Ako je Shadow u IB/FB zrcaljenje softvera (pogledajte Operations Guide.pdf), onda je RAID 1 zrcaljenje hardvera i ništa više. Zabraniti vam korištenje softverskog zrcaljenja pomoću OS alata ili softvera treće strane. Trebate ili "željezni" RAID 1 ili shadow.

Ako dođe do kvara, pažljivo provjerite koji je disk pokvaren. Najčešći slučaj gubitka podataka na RAID 1 su neispravne radnje tijekom oporavka (kao “cijeli” je naveden krivi disk).

Što se tiče performansi - dobitak za pisanje je 0, za čitanje - možda do 1,5 puta, jer se čitanje može obaviti "paralelno" (naizmjenično s različitih diskova). Za baze podataka ubrzanje je malo, dok će pri paralelnom pristupu različitim (!) dijelovima (datotekama) diska ubrzanje biti apsolutno točno.

RAID 1+0

Pod RAID 1+0 podrazumijevaju opciju RAID 10, kada se dva RAID 1 spajaju u RAID 0. Opcija kada se dva RAID 0 spajaju u RAID 1 zove se RAID 0+1, a “vani” je isti RAID 10. .

RAID 2-3-4

Ovi RAID-ovi su rijetki jer koriste Hammingove kodove ili blokiranje bajtova + kontrolne zbrojeve, itd., ali opći sažetak je da ti RAID-ovi pružaju samo pouzdanost, s povećanjem performansi od 0, a ponekad čak i njihovim pogoršanjem.

RAID 5

Zahtijeva minimalno 3 diska. Podaci o paritetu distribuiraju se po svim diskovima u nizu

Obično se kaže da "RAID5 koristi neovisan pristup disku, pa zahtijeva da različite diskove može se izvršavati paralelno." Treba imati na umu da, naravno, govorimo o paralelnim I/O zahtjevima. Ako takvi zahtjevi idu sekvencijalno (u SuperServeru), tada naravno nećete dobiti učinak paralelnog pristupa na RAID 5. Naravno, RAID5 će poboljšati performanse ako operativni sustav i druge aplikacije rade s nizom (na primjer, sadržavat će virtualna memorija, TEMP, itd.).

Općenito, RAID 5 je bio najčešće korišteno diskovno polje za rad s DBMS-ovima. Sada se takav niz može organizirati na SATA pogonima, a bit će znatno jeftiniji nego na SCSI. Cijene i regulatore možete vidjeti u člancima
Štoviše, treba obratiti pozornost na volumen kupljenih diskova - na primjer, u jednom od spomenutih članaka, RAID5 je sastavljen od 4 diska kapaciteta 34 gigabajta, dok je volumen "diska" 103 gigabajta.

Testiranje pet SATA RAID kontrolera - http://www.thg.ru/storage/20051102/index.html.

Adaptec SATA RAID 21610SA u RAID 5 nizovima - http://www.ixbt.com/storage/adaptec21610raid5.shtml.

Zašto je RAID 5 loš - https://geektimes.ru/post/78311/

Pažnja! Pri kupnji diskova za RAID5 obično uzimaju minimalno 3 diska (vjerojatno zbog cijene). Ako iznenada, tijekom vremena, jedan od diskova ne uspije, može doći do situacije da nije moguće kupiti disk sličan onima koji se koriste (više se ne proizvode, privremeno nema na zalihama itd.). Stoga više zanimljiva idejaČini se kao kupiti 4 diska, organizirati RAID5 od tri i spojiti 4. disk kao rezervni (za sigurnosne kopije, druge datoteke i druge potrebe).

Volumen RAID5 diskovnog niza izračunava se pomoću formule (n-1)*hddsize, gdje je n broj diskova u nizu, a hddsize je veličina jednog diska. Na primjer, za niz od 4 diska od 80 gigabajta, ukupni volumen će biti 240 gigabajta.

Postavlja se pitanje "neprikladnosti" RAID5 za baze podataka. U najmanju ruku, može se promatrati sa stajališta da za postizanje dobrih performansi RAID5 trebate koristiti specijalizirani kontroler, a ne ono što je standardno uključeno na matičnoj ploči.

Članak RAID-5 mora umrijeti. I više o gubitku podataka na RAID5.

Bilješka. Od 05.09.2005., cijena Hitachi 80Gb SATA pogona je 60 USD.

RAID 10, 50

Slijede kombinacije navedenih opcija. Na primjer, RAID 10 je RAID 0 + RAID 1. RAID 50 je RAID 5 + RAID 0.

Zanimljivo, kombinacija RAID 0+1 pokazuje se lošijom u pogledu pouzdanosti od RAID5. Servis za popravak baze podataka ima slučaj kvara jednog diska u sustavu RAID0 (3 diska) + RAID1 (još 3 ista diska). U isto vrijeme, RAID1 nije mogao "podići" rezervni disk. Pokazalo se da je baza oštećena bez ikakve šanse za popravak.

RAID 0+1 zahtijeva 4 pogona, a RAID 5 zahtijeva 3. Razmislite o tome.

RAID 6

Za razliku od RAID 5, koji koristi paritet za zaštitu podataka od pojedinačnih grešaka, RAID 6 koristi isti paritet za zaštitu od dvostrukih grešaka. Sukladno tome, procesor je snažniji nego u RAID 5, a ne 3, već najmanje 5 diskova (tri podatkovna i 2 parity diska). Štoviše, broj diskova u raid6 nema istu fleksibilnost kao u raid 5, i mora biti jednak jednostavnom broju (5, 7, 11, 13, itd.)

Recimo da dva diska pokvare istovremeno, ali takav je slučaj vrlo rijedak.

Nisam vidio podatke o performansama RAID 6 (nisam gledao), ali može biti da bi zbog redundantne kontrole performanse mogle biti na razini RAID 5.

Vrijeme za obnovu

Svako RAID polje koje ostaje operativno ako jedan pogon zakaže ima koncept tzv obnoviti vrijeme. Naravno, kada mrtvi disk zamijenite novim, kontroler mora organizirati rad novog diska u nizu, a to će potrajati.

Prilikom “spajanja” novog diska, na primjer, za RAID 5, kontroler može dopustiti rad niza. Ali brzina niza u ovom će slučaju biti vrlo mala, barem zato što čak i ako je novi disk "linearno" ispunjen informacijama, pisanje na njega će "odvratiti" kontroler i glave diska od sinkronizacije operacija s ostatkom diska. diskovi niza.

Vrijeme potrebno za vraćanje polja u normalan rad izravno ovisi o kapacitetu diska. Na primjer, Sun StorEdge 3510 FC Array s veličinom polja od 2 terabajta u ekskluzivnom načinu rada vrši ponovnu izgradnju unutar 4,5 sata (po cijeni hardvera od oko 40.000 USD). Stoga, kada organizirate niz i planirate oporavak od katastrofe, morate prije svega razmišljati o vremenu ponovne izgradnje. Ako vaša baza podataka i sigurnosne kopije ne zauzimaju više od 50 gigabajta, a rast godišnje iznosi 1-2 gigabajta, onda teško da ima smisla sastaviti niz od 500 gigabajta diskova. 250 GB će biti dovoljno, a čak i za raid5 to će biti najmanje 500 GB prostora za smještaj ne samo baze podataka, već i filmova. Ali vrijeme ponovne izgradnje za diskove od 250 GB bit će otprilike 2 puta manje nego za diskove od 500 GB.

Sažetak

Ispada da je najsmislenije koristiti ili RAID 1 ili RAID 5. Međutim, najviše uobičajena pogreška, što gotovo svi čine je korištenje RAID-a “za sve”. To jest, instaliraju RAID, nagomilaju sve što imaju na njega i... dobiju u najboljem slučaju pouzdanost, ali ne i poboljšanje performansi.

Predmemorija pisanja također često nije omogućena, zbog čega je pisanje na raid sporije od pisanja na običan pojedinačni disk. Činjenica je da je za većinu kontrolera ova opcija onemogućena prema zadanim postavkama, jer... Vjeruje se da je za njegovo uključivanje poželjno imati barem bateriju na raid kontroleru, kao i prisutnost UPS-a.

Tekst
Stari članak hddspeed.htmLINK (i doc_calford_1.htmLINK) pokazuje kako možete postići značajne dobitke u performansama korištenjem više fizičkih diskova, čak i za IDE. Prema tome, ako organizirate RAID, stavite bazu na njega, a ostalo (temp, OS, virtualni disk) napravite na drugim tvrdim diskovima. Uostalom, svejedno, RAID je jedan “disk”, iako je pouzdaniji i brži.
proglasio zastarjelim. Sve navedeno ima pravo postojati na RAID 5. Međutim, prije takvog postavljanja morate saznati kako možete napraviti backup/restore operacijski sustav, i koliko će trajati, koliko će trajati vraćanje "mrtvog" diska, postoji li (hoće li) disk pri ruci da zamijeni "mrtvi" i tako dalje, tj. morat ćete znati unaprijed odgovore na najosnovnija pitanja o slučaju kvara sustava.

Još uvijek savjetujem da operativni sustav držite na zasebnom SATA pogonu ili, ako želite, na dva SATA pogona povezana u RAID 1. U svakom slučaju, postavljanjem operativnog sustava na RAID, morate planirati svoje radnje ako se matična ploča iznenada zaustavi radna ploča - ponekad je prijenos raid array diskova na drugu matičnu ploču (čipset, raid kontroler) nemoguć zbog nekompatibilnosti zadanih raid parametara.

Postavljanje baze, sjene i potpore

Unatoč svim prednostima RAID-a, strogo se ne preporučuje, na primjer, napraviti sigurnosnu kopiju na istom logičkom disku. Ne samo da to loše utječe na performanse, već može dovesti i do problema s nedostatkom slobodnog prostora (na velikim bazama podataka) - uostalom, ovisno o podacima, datoteka sigurnosne kopije može biti jednaka veličini baze podataka , pa čak i veći. Izrada sigurnosne kopije na isti fizički disk još uvijek je u redu, iako najviše najbolja opcija- backup na poseban tvrdi disk.

Objašnjenje je vrlo jednostavno. Sigurnosno kopiranje je čitanje podataka iz datoteke baze podataka i pisanje u datoteku sigurnosne kopije. Ako se sve ovo fizički događa na jednom pogonu (čak i RAID 0 ili RAID 1), performanse će biti lošije nego kod čitanja s jednog pogona i pisanja na drugi. Korist od ovog odvajanja još je veća kada se sigurnosna kopija radi dok korisnici rade s bazom podataka.

Isto vrijedi i za shadow - nema smisla stavljati shadow, na primjer, na RAID 1, na isto mjesto gdje je baza podataka, čak ni na različite logičke diskove. Ako je sjena prisutna, poslužitelj zapisuje podatkovne stranice i u datoteku baze podataka i u datoteku sjene. To jest, umjesto jedne operacije pisanja, izvode se dvije. Prilikom dijeljenja baze i sjene na različite fizičke diskove, performanse pisanja određivat će najsporiji disk.

Ako želite udvostručiti performanse svog operativnog sustava, onda je naš članak za vas!

Bez obzira na to koliko je moćno vaše računalo, još uvijek ima jednu slabu kariku: tvrdi disk, jedini uređaj u jedinici sustava koji ima mehaniku unutra. Sva snaga vašeg procesora i 16 GB RAM memorija bit će poništen zastarjelim principom rada konvencionalnog HDD-a. Nije uzalud računalo uspoređivano s bocom, a tvrdi disk s njegovim vratom. Koliko god vode bilo u boci, ona će se izliti kroz usko grlo.

Postoje dva poznata načina za ubrzavanje vašeg računala, prvi je kupnja skupog SSD-a, a drugi je da maksimalno iskoristite svoj matična ploča, naime, konfigurirajte RAID 0 polje od dva tvrda diska. Inače, tko nam brani da stvaramo RAID 0 niz od dva SSD-a!

Kako postaviti RAID 0 niz i na njega instalirati Windows 10. Ili kako udvostručiti performanse diskovnog sustava

Kao što ste pogodili, današnji članak govori o stvaranju i konfiguriranju diskovnog polja RAID 0 koji se sastoji sa dva hard diska. Zamislio sam ga prije nekoliko godina i posebno sam kupio dva nova. tvrdi disk SATA III (6 Gbit/s) 250 GB, ali je zbog složenosti ove teme za korisnike početnike morao biti odgođen. Danas, kada su mogućnosti modernih matičnih ploča dosegle toliku razinu funkcionalnosti da čak i početnik može napraviti RAID 0 niz, s velikim se zadovoljstvom vraćam na ovu temu.

Napomena: Za stvaranje RAID 0 polja možete uzeti diskove bilo koje veličine, na primjer 1 TB. U članku, za jednostavan primjer, uzeta su dva diska od 250 GB, jer nije bilo slobodnih diskova druge veličine pri ruci.

Za sve računalne entuzijaste važno je znati da je RAID 0 ("striping" ili "striping") diskovno polje od dva ili više tvrdih diskova bez redundantnosti. Ova se fraza može prevesti na obični ruski na sljedeći način: kada instalirate dva ili više tvrdih diskova u sistemsku jedinicu (po mogućnosti iste veličine i od istog proizvođača) i njihovo kombiniranje u diskovno polje RAID 0, informacije o tim pogonima se zapisuju. /read simultano, što udvostručuje performanse diska. Jedini uvjet je da vaša matična ploča mora podržavati RAID tehnologija 0 (danas gotovo sve matične ploče podržavaju stvaranje raid polja).

Pažljivi čitatelj može se zapitati: "Što je nedostatak redundancije?"

Odgovor. RAID tehnologija virtualizacije podataka dizajnirana je prvenstveno za sigurnost podataka i počinje s , što pruža dvostruku pouzdanost (podaci se zapisuju na dva tvrdi diskovi paralelno, a ako se jedan tvrdi disk pokvari, sve informacije ostaju sigurne na drugom tvrdom disku). Dakle, tehnologija RAID 0 ne zapisuje podatke paralelno na dva tvrda diska; RAID 0 razbija informacije u blokove podataka prilikom pisanja i zapisuje ih na nekoliko tvrdih diskova istovremeno, zbog toga se performanse diskovnih operacija udvostručuju, ali ako ih ima tvrdi disk izgubljene su sve informacije na drugom HDD-u.

Zbog toga tvorci RAID virtualizacijske tehnologije, Randy Katz i David Patterson, RAID 0 nisu smatrali nikakvom RAID razinom i nazvali su ga “0”, jer nije siguran zbog nedostatka redundantnosti.

Prijatelji, ali složite se tvrdih diskova ne kvare se svaki dan, a drugo, s dva HDD-a spojena u niz RAID 0, možete raditi kao jednostavan tvrdi disk, to jest, ako povremeno napravite operativni sustav, tada ćete se osigurati protiv mogući problemi 100%

Dakle, prije stvaranja RAID 0 polja, predlažem instaliranje jednog od naša dva nova tvrda diskaSATA III (6 Gb/s) u jedinicu sustava i provjerite brzinu čitanja i pisanja pomoću uslužnih programaCrystalDiskMark i ATTO Disk Benchmark. Nakon stvaranjaPonovno ćemo provjeriti RAID 0 niz i instalaciju Windowsa 10 na njemutestirajte brzinu čitanja/pisanja koristeći iste pomoćne programe i vidite hoće li ova tehnologija doista povećati performanse našeg operativnog sustava.

Za izvođenje eksperimenta uzet ćemo daleko od nove majke ASUS ploča P8Z77-V PRO izgrađen na Intel Z77 Express čipsetu. Prednosti matičnih ploča izgrađenih na Intel Z77, Z87 i novijim H87, B87 čipsetovima leže u naprednoj Intel Rapid Storage tehnologiji (RST), koja je posebno dizajnirana za RAID 0 polja, čak i sa SSD diskova.

Povezujemo tvrdi disk SATA III WDC WD2500AAKX od 250 GB na priključak velike brzine na matičnoj ploči i uključite računalo.

Naši programi.

Gledajući unaprijed, reći ću da su rezultati testa sasvim normalni za obični HDD s najmodernijim sučeljem SATA III.

CrystalDiskMark

Je najstariji program za testiranje performansi tvrdih diskova, možete preuzeti na moj pohrana u oblaku, veza https://cloud.mail.ru/public/6kHF/edWWJwfxa

Program izvodi test nasumičnog i sekvencijalnog čitanja/pisanja na tvrdi disk u blokovima od 512 i 4 kB.

Odaberite željeni disk, na primjer naš HDD pod slovom C: i kliknite Sve.

Konačni rezultat. Maksimalna brzina pisanje informacija na tvrdi disk doseglo je 104 MB/s, brzina čitanja - 125 MB/s.

ATTO Disk Benchmark

Konačni rezultat. Dostignuta je maksimalna brzina za pisanje informacija na tvrdi disk 119 Mb/s, brzina čitanja - 121 Mb/s.

Pa, sada postavljamo naš RAID 0 niz u BIOS-u i na njega instaliramo Windows 10 operativni sustav.

Postavljanje RAID 0 polja

Na našu matičnu ploču povezujemo dva identična SATA III tvrda diska (250 GB): WDC WD2500AAKX-00ERMA0 i WDC WD2500AAKX-001CA0.

Naša matična ploča ima 4 priključka SATA III (6 Gbit/s), koristit ćemo br. 5 i br. 6

Uključite računalo i uđite u BIOS pritiskom na tipku DEL tijekom pokretanja.

Idite na karticu Advanced, opciju SATA Configuration.

Postavite opciju SATA Mode Selection na RAID

Za spremanje promjena pritisnite F10 i odaberite Da. U tijeku je ponovno pokretanje.

Ako ste omogućili RAID tehnologiju u BIOS-u, sljedeći put kada se pokrenete, zaslon monitora će od vas zatražiti da pritisnete tipkovni prečac ( CTRL-I), za ulazak u upravljačku ploču konfiguracije RAID-a.

Ovaj prozor također prikazuje naše WDC tvrde diskove spojene na priključke 4 i 5, koji još nisu u RAID polju (Disk koji nije RAID). Pritisnite CTRL-I i uđite u ploču postavki.

U početnom prozoru ploče potrebna nam je prva kartica Create a RAID Volume; za ulazak u nju pritisnite Enter.

Ovdje vršimo osnovne postavke našeg budućeg RAID 0 polja.

Naziv : (naziv RAID polja).

Pritisnite razmaknicu i unesite naziv.

Neka bude "RAID 0 new" i pritisnite Enter. Pomaknite se prema dolje pomoću tipke Tab.

RAID razina: (RAID razina).

Mi stvaramo RAID 0 (stripe) - diskovno polje od dva tvrda diska bez redundancije. Odaberite ovu razinu pomoću tipki sa strelicama na tipkovnici i pritisnite Enter.

Pomaknite se prema dolje pomoću tipke Tab.

Veličina trake:

Ostavimo to kako jest.

Kapacitet: (volumen)

Postavi automatski. Kapacitet naša dva tvrda diska je 500 GB, budući da koristimo RAID level 0 (stripe) i naša dva tvrda diska rade kao jedan. Pritisnite Enter.

Ne mijenjamo ništa drugo i prelazimo na posljednju stavku Create Volume i pritisnemo Enter.

Pojavljuje se upozorenje:

UPOZORENJE: SVI PODACI NA ODABRANIM DISKOVIMA ĆE BITI IZGUBLJENI.

Jeste li sigurni da želite stvoriti ovaj volumen? (Da/Ne):

UPOZORENJE: SVI PODACI na odabranim pogonima bit će izgubljeni.

Jeste li sigurni da želite stvoriti ovaj volumen? (Da/Ne):

Pritisnite Y (Da) na tipkovnici.

RAID 0 polje je kreirano i već radi, sa statusom Normal. Za izlaz iz ploče s postavkama pritisnite tipku Esc na tipkovnici.

Jeste li sigurni da želite izaći? Pritisnite Y (Da). Dolazi do ponovnog pokretanja.

Sada, svaki put kada pokrenete računalo, informacije o stanju našeg RAID 0 polja će se pojaviti na ekranu monitora na nekoliko sekundi i upit da pritisnete kombinaciju tipki (CTRL-I) za ulazak u upravljačku ploču konfiguracije RAID-a.

Instalacija Windows 10 na RAID 0 polje

Povežite se s našim jedinica sustava, ponovno pokrenite računalo, uđite u BIOS i promijenite prioritet pokretanja na flash pogon. Ili možete jednostavno ući u izbornik za pokretanje računala i odabrati pokretanje iz instalacije Windows flash diskovi 10 (u našem slučaju Kingston). U izborniku za pokretanje možete vidjeti RAID 0 niz koji smo stvorili pod nazivom "RAID 0 new".

Instalirati.

Prilagođeno: Samo Windows instalacija(Za iskusni korisnici)

Možete kreirati particije u ovom prozoru ili to učiniti nakon instalacije operativnog sustava, nije važno.

Windows 10 instaliran je na RAID 0 polje.

Idemo na Upravljanje diskovima. operacijska sala Windows sustav 10 vidi prostor naša dva tvrda diska 250 GB svaki kao jedan tvrdi disk od 500 GB.

Upravitelj uređaja. Diskovi sadrže naše RAID 0 polje.

Pa, sada, što je najvažnije, provodimo testove brzine RAID 0 polja.

CrystalDiskMark

Maksimalna brzina pisanja informacija na tvrdi disk dosegla je 186 MB/s, brzina čitanja - 248 MB/s.

U sljedećem članku ćemo stvoriti RAID 0 iz čvrstog stanja SSD diskovi i znatno nadmašiti propusnost najmodernije i najbrže SATA 6 Gb/s sučelje.

Pomak u fokusu s aplikacija usmjerenih na procesore na aplikacije usmjerene na podatke pokreće povećanu važnost sustava za pohranu podataka. Istodobno, problem niske propusnosti i otpornosti na pogreške karakterističan za takve sustave uvijek je bio vrlo važan i uvijek je zahtijevao rješenje.

U suvremenoj računalnoj industriji magnetski diskovi imaju široku primjenu kao sekundarni sustav za pohranu podataka, jer unatoč svim svojim nedostacima imaju najbolje karakteristike za odgovarajuću vrstu uređaja po pristupačnoj cijeni.

Značajke tehnologije za izradu magnetskih diskova dovele su do značajnog neslaganja između povećanja performansi procesorskih modula i samih magnetskih diskova. Ako su 1990. najbolji među serijskim bili 5,25″ diskovi s prosječnim vremenom pristupa od 12 ms i vremenom latencije od 5 ms (pri brzini vretena od oko 5000 o/min 1), danas dlan pripada 3,5″ pogonima s prosječno vrijeme pristupa od 5 ms i vrijeme kašnjenja 1 ms (pri brzini vretena 10.000 okr/min). Ovdje vidimo napredak tehničke karakteristike u iznosu od oko 100%. U isto vrijeme, performanse procesora porasle su za više od 2000%. To je uvelike moguće jer procesori imaju izravne prednosti korištenja VLSI-ja (Very Large Scale Integration). Njegova uporaba ne samo da omogućuje povećanje frekvencije, već i broja komponenti koje se mogu integrirati u čip, što omogućuje uvođenje arhitektonskih prednosti koje omogućuju paralelno računanje.

1 - Prosječni podaci.

Trenutna situacija može se okarakterizirati kao I/O kriza sekundarnog sustava pohrane.

Povećanje učinka

Nemogućnost značajnog povećanja tehnoloških parametara magnetskih diskova povlači za sobom potrebu traženja drugih načina, od kojih je jedan paralelna obrada.

Ako rasporedite blok podataka na N diskova nekog niza i organizirate ovaj položaj tako da je moguće istovremeno čitati informacije, tada se taj blok može čitati N puta brže (bez uzimanja u obzir vremena formiranja bloka). Budući da se svi podaci prenose paralelno, ovo arhitektonsko rješenje je tzv niz s paralelnim pristupom(niz s paralelnim pristupom).

Paralelni nizovi obično se koriste za aplikacije koje zahtijevaju velike prijenose podataka.

Neki su zadaci, naprotiv, tipični veliki iznos male zahtjeve. Takvi zadaci uključuju, na primjer, zadatke obrade baze podataka. Distribucijom zapisa baze podataka preko niza diskova, možete rasporediti opterećenje neovisnim pozicioniranjem diskova. Ova se arhitektura obično naziva niz s neovisnim pristupom(niz s neovisnim pristupom).

Povećanje tolerancije na pogreške

Nažalost, kako se broj diskova u nizu povećava, pouzdanost cijelog niza opada. Uz neovisne kvarove i eksponencijalni zakon raspodjele vremena između kvarova, MTTF cijelog niza (srednje vrijeme do kvara) izračunava se pomoću formule MTTF niz = MMTF hdd /N hdd (MMTF hdd je srednje vrijeme do kvara jednog diska ; NHDD je broj diskova).

Stoga postoji potreba za povećanjem otpornosti na pogreške diskovnih polja. Kako bi se povećala tolerancija grešaka nizova, koristi se redundantno kodiranje. Postoje dvije glavne vrste kodiranja koje se koriste u redundantnim diskovnim nizovima - dupliciranje i paritet.

Dupliciranje ili zrcaljenje se najčešće koristi u diskovnim poljima. Jednostavni zrcalni sustavi koriste dvije kopije podataka, a svaka se kopija nalazi na zasebnim diskovima. Ova shema je prilično jednostavna i ne zahtijeva dodatne hardverske troškove, ali ima jedan značajan nedostatak - koristi 50% prostora na disku za pohranjivanje kopije informacija.

Drugi način implementacije redundantnih diskovnih nizova je korištenje redundantnog kodiranja pomoću izračuna pariteta. Paritet se izračunava XOR-om svih znakova u podatkovnoj riječi. Korištenje pariteta u redundantnim diskovnim nizovima smanjuje opterećenje na vrijednost izračunatu formulom: HP hdd =1/N hdd (HP hdd - opterećenje; N hdd - broj diskova u nizu).

Povijest i razvoj RAID-a

Iako se skladišni sustavi temelje na magnetski diskovi, proizvode se već 40 godina; masovna proizvodnja sustava otpornih na pogreške započela je nedavno. Redundantna diskovna polja, koja se obično nazivaju RAID (redundant arrays of inexpensive disks), predstavili su istraživači (Petterson, Gibson i Katz) na Kalifornijskom sveučilištu Berkeley 1987. godine. Ali RAID sustavi postali su rašireni tek kada su diskovi koji su bili prikladni za korištenje u redundantnim nizovima postali dostupni i dovoljno produktivni. Od bijele knjige o RAID-u 1988., istraživanje redundantnih diskovnih nizova je eksplodiralo u pokušaju da se pruži širok raspon kompromisa između cijene i učinka i pouzdanosti.

Svojedobno je došlo do incidenta sa skraćenicom RAID. Činjenica je da su se u vrijeme pisanja ovog članka svi diskovi koji su se koristili u osobnim računalima nazivali jeftinim diskovima, za razliku od skupih diskova za velika računala (mainframe računala). Ali za korištenje u RAID nizovima bilo je potrebno koristiti prilično skupu opremu u usporedbi s ostalim konfiguracijama računala, pa se RAID počeo dešifrirati kao redundant array of independent disks 2 - redundantni niz neovisnih diskova.

2 - Definicija RAID savjetodavnog odbora

Industrija je predstavila RAID 0 kao definiciju diskovnog niza koji nije otporan na pogreške. Berkeley je definirao RAID 1 kao zrcalno diskovno polje. RAID 2 je rezerviran za nizove koji koriste Hammingov kod. RAID razine 3, 4, 5 koriste paritet za zaštitu podataka od pojedinačnih grešaka. Te su razine, uključujući razinu 5, predstavljene na Berkeleyju, a ova je RAID taksonomija usvojena kao de facto standard.

RAID razine 3,4,5 prilično su popularne i imaju dobru iskorištenost prostora na disku, ali imaju jedan značajan nedostatak - otporne su samo na pojedinačne greške. To se posebno odnosi na korištenje velikog broja diskova, kada se povećava vjerojatnost istovremenog prekida rada više od jednog uređaja. Osim toga, karakterizira ih dugi oporavak, što također nameće neka ograničenja u njihovoj uporabi.

Danas je razvijen prilično velik broj arhitektura koje osiguravaju rad niza čak i uz istovremeni kvar bilo koja dva diska bez gubitka podataka. Među cijelim skupom vrijedi istaknuti dvodimenzionalni paritet i EVENODD, koji koriste paritet za kodiranje, te RAID 6, koji koristi Reed-Solomonovo kodiranje.

U shemi koja koristi paritet dvostrukog prostora, svaki blok podataka sudjeluje u konstrukciji dviju neovisnih kodnih riječi. Dakle, ako drugi disk u istoj kodnoj riječi zakaže, koristi se druga kodna riječ za rekonstrukciju podataka.

Minimalna redundancija u takvom nizu postiže se jednakim brojem stupaca i redaka. I jednako je: 2 x kvadrat (N disk) (u "kvadratu").

Ako dvoprostorni niz nije organiziran u "kvadrat", tada će pri implementaciji gornje sheme redundantnost biti veća.

EVENODD arhitektura ima shemu tolerancije grešaka sličnu dual-space paritetu, ali drugačiji položaj informacijskih blokova koji jamči minimalno iskorištenje redundantnog kapaciteta. Kao i kod dvoprostorne parnosti, svaki podatkovni blok sudjeluje u konstrukciji dviju neovisnih kodnih riječi, ali su riječi postavljene na takav način da je koeficijent redundantnosti konstantan (za razliku od prethodne sheme) i jednak je: 2 x kvadrat (N Disk).

Upotrebom dva znaka za provjeru, paritetnog i nebinarnog koda, podatkovna riječ može biti dizajnirana da pruži toleranciju na grešku kada se dogodi dvostruka greška. Ova shema je poznata kao RAID 6. Nebinarni kod, izgrađen na Reed-Solomonovom kodiranju, obično se izračunava pomoću tablica ili kao iterativni proces koristeći linearni registri S Povratne informacije, što je relativno složena operacija koja zahtijeva specijalizirani hardver.

S obzirom da korištenje klasičnih RAID opcija, koje pružaju dovoljnu toleranciju na pogreške za mnoge aplikacije, često ima nedopustivo niske performanse, istraživači s vremena na vrijeme provode različite poteze koji pomažu povećati performanse RAID sustava.

Godine 1996. Savage i Wilks predložili su AFRAID - Često redundantni niz neovisnih diskova. Ova arhitektura u određenoj mjeri žrtvuje toleranciju na pogreške radi izvedbe. U pokušaju da se kompenzira problem malog pisanja tipičan za nizove RAID razine 5, moguće je ostaviti striping bez izračuna pariteta određeno vrijeme. Ako je disk određen za paritetno snimanje zauzet, paritetno snimanje se odgađa. Teoretski je dokazano da smanjenje tolerancije grešaka od 25% može povećati performanse za 97%. AFRAID učinkovito mijenja model kvara pojedinačnih nizova otpornih na pogreške jer je kodna riječ koja nema ažurirani paritet osjetljiva na kvarove na disku.

Umjesto da žrtvujete toleranciju na greške, možete koristiti tradicionalne tehnike izvedbe kao što je predmemorija. S obzirom na to da je promet na disku nestašan, možete koristiti predmemoriju povratnog pisanja za pohranu podataka kada su diskovi zauzeti. A ako je predmemorija napravljena u obliku trajne memorije, tada će se podaci spremiti u slučaju nestanka struje. Osim toga, odgođene diskovne operacije omogućuju nasumično kombiniranje malih blokova za izvođenje učinkovitijih diskovnih operacija.

Postoje i mnoge arhitekture koje žrtvuju volumen kako bi povećale performanse. Među njima su odgođena modifikacija na log disku i razne sheme za modificiranje logičkog smještaja podataka u fizički, koje vam omogućuju učinkovitiju distribuciju operacija u nizu.

Jedna od opcija - zapis pariteta(registracija pariteta), što uključuje rješavanje problema malog pisanja i učinkovitijeg korištenja diskova. Zapisivanje pariteta odgađa promjene pariteta na RAID 5 bilježeći ih u FIFO zapisnik, koji se dijelom nalazi u memoriji kontrolera, a dijelom na disku. S obzirom na to da je pristup punoj stazi u prosjeku 10 puta učinkovitiji od pristupa sektoru, bilježenje pariteta prikuplja velike količine modificiranih podataka o paritetu, koji se zatim zajedno zapisuju na disk posvećen pohranjivanju pariteta na cijeloj stazi.

Arhitektura plutajući podaci i paritet(floating and parity), koji omogućuje preraspodjelu fizičkog smještaja diskovnih blokova. Slobodni sektori postavljeni su na svaki cilindar radi smanjenja rotacijska latencija(kašnjenja rotacije), podaci i paritet se dodjeljuju tim slobodnim prostorima. Kako bi se osigurao rad tijekom nestanka struje, paritet i mapa podataka moraju biti pohranjeni u trajnoj memoriji. Ako izgubite kartu položaja, izgubit će se svi podaci u nizu.

Virtualno skidanje- je plutajuća arhitektura podataka i pariteta koja koristi povratnu predmemoriju. Prirodno implementirajući pozitivne strane oba.

Osim toga, postoje i drugi načini za poboljšanje performansi, kao što su RAID operacije. Svojedobno je Seagate ugradio podršku za RAID operacije u svoje pogone s Fiber Chanel i SCSI sučeljima. To je omogućilo smanjenje prometa između centralni kontroler i diskovi u nizu za sustave RAID 5. Ovo je bila temeljna inovacija u području implementacije RAID-a, ali tehnologija nije zaživjela jer neke značajke standarda Fiber Chanel i SCSI slabe model kvara za diskovne nizove.

Za isti RAID 5 predstavljena je TickerTAIP arhitektura. To izgleda ovako - središnji upravljački mehanizam pokretački čvor (inicijatorski čvor) prima korisničke zahtjeve, odabire algoritam obrade i zatim prenosi rad diska i paritet na radni čvor (radni čvor). Svaki radni čvor obrađuje podskup diskova u nizu. Kao u Seagate modelu, radni čvorovi međusobno prenose podatke bez sudjelovanja inicijalnog čvora. Ako radni čvor zakaže, diskovi koje poslužuje postaju nedostupni. Ali ako je kodna riječ konstruirana na takav način da svaki njen simbol obrađuje zaseban radni čvor, tada shema tolerancije grešaka ponavlja RAID 5. Da bi se spriječili kvarovi početnog čvora, on se duplicira, čime dobivamo arhitekturu koja je otporan na kvarove bilo kojeg od svojih čvorova. Unatoč svim svojim pozitivnim značajkama, ova arhitektura pati od problema "rupe za pisanje". Što znači da dolazi do pogreške kada nekoliko korisnika promijeni kodnu riječ u isto vrijeme i čvor ne uspije.

Također je vrijedno spomenuti prilično popularnu metodu za brzo vraćanje RAID-a - korištenje slobodan disk(rezervni). Ako jedan od diskova u nizu pokvari, RAID se može vratiti korištenjem slobodnog diska umjesto pokvarenog. Glavna značajka ove implementacije je da sustav prelazi u svoje prethodno (fail-safe stanje bez vanjske intervencije). Kada koristite distribuiranu sparing arhitekturu, logički blokovi rezervnog diska fizički su raspoređeni po svim diskovima u nizu, eliminirajući potrebu za ponovnom izgradnjom niza u slučaju kvara diska.

Kako bi se izbjegao problem oporavka tipičan za klasične RAID razine, arhitektura tzv deklasterizacija pariteta(razdioba pariteta). To uključuje postavljanje manjeg broja logičkih pogona većeg kapaciteta na manje fizičke pogone većeg kapaciteta. Korištenjem ove tehnologije vrijeme odziva sustava na zahtjev tijekom rekonstrukcije je više od polovice poboljšano, a vrijeme rekonstrukcije značajno smanjeno.

Arhitektura osnovnih RAID razina

Sada pogledajmo detaljnije arhitekturu osnovnih razina RAID-a. Prije razmatranja, napravimo neke pretpostavke. Kako bismo demonstrirali principe izgradnje RAID sustava, razmotrimo skup od N diskova (radi jednostavnosti, pretpostavit ćemo da je N paran broj), od kojih se svaki sastoji od M blokova.

Podatke ćemo označavati - D m,n, gdje je m broj blokova podataka, n broj podblokova na koje je blok podataka D podijeljen.

Diskovi se mogu spojiti na jedan ili više kanala za prijenos podataka. Korištenje više kanala povećava propusnost sustava.

RAID 0. Striped Disk Array bez tolerancije na greške

To je diskovno polje u kojem su podaci podijeljeni u blokove, a svaki blok se zapisuje (ili čita) na poseban disk. Stoga se više I/O operacija može izvoditi istovremeno.

Prednosti:

• najviše performanse za aplikacije koje zahtijevaju intenzivnu obradu I/O zahtjeva i velike količine podataka;
• jednostavnost implementacije;
• niska cijena po jedinici volumena.

Mane:

• nije rješenje otporno na pogreške;
• Kvar jednog pogona rezultira gubitkom svih podataka u nizu.

RAID 1. Redundantno diskovno polje ili zrcaljenje

Zrcaljenje je tradicionalni način povećanja pouzdanosti malog diskovnog polja. U najjednostavnijoj verziji koriste se dva diska na kojima se snimaju iste informacije, a ako jedan od njih zakaže, ostaje njegov duplikat koji nastavlja raditi u istom načinu rada.

Prednosti:

• jednostavnost implementacije;
• jednostavnost oporavka polja u slučaju kvara (kopiranje);
• dovoljno visoke performanse za aplikacije s visokim intenzitetom zahtjeva.

Mane:

• visoki trošak po jedinici volumena - 100% redundancija;
• niska brzina prijenosa podataka.

RAID 2. Diskovni niz otporan na pogreške koji koristi Hammingov kod ECC.

Suvišno kodiranje koje se koristi u RAID 2 naziva se Hammingov kod. Hammingov kod omogućuje ispravljanje pojedinačnih grešaka i otkrivanje dvostrukih grešaka. Danas se aktivno koristi u tehnologiji kodiranja podataka u RAM-u tipa ECC. I kodiranje podataka na magnetskim diskovima.

U ovom slučaju prikazan je primjer s fiksnim brojem diskova zbog glomaznosti opisa (podatkovna riječ sastoji se od 4 bita, odnosno ECC kod je 3).

Prednosti:

• brzo ispravljanje grešaka (“on the fly”);
• vrlo velika brzina prijenosa podataka za velike količine;
• kako se broj diskova povećava, režijski troškovi se smanjuju;
• prilično jednostavna implementacija.

Mane:

• visoka cijena s malim brojem diskova;
• mala brzina obrada zahtjeva (nije prikladno za sustave orijentirane na transakcije).

RAID 3. Niz otporan na pogreške s paralelnim prijenosom podataka i paritetom (Parallel Transfer Disks with Parity)

Podaci se dijele na podblokove na razini bajtova i istovremeno zapisuju na sve diskove u nizu osim na jedan, koji se koristi za paritet. Korištenje RAID-a 3 rješava problem visoke zalihosti u RAID-u 2. ​​Većina kontrolnih diskova koji se koriste u RAID razini 2 potrebni su za određivanje položaja pokvarenog bita. Ali to nije potrebno, budući da većina kontrolera može odrediti kada je disk pokvaren korištenjem posebnih signala ili dodatnog kodiranja informacija zapisanih na disku i korištenih za ispravljanje slučajnih kvarova.

Prednosti:

• vrlo velika brzina prijenosa podataka;
• kvar diska ima mali utjecaj na brzinu niza;

Mane:

• teška provedba;
• niske performanse sa zahtjevima visokog intenziteta za male količine podataka.

RAID 4. Niz neovisnih diskova otpornih na pogreške s dijeljenim paritetnim diskom (Independent Data disks with shared Parity disk)

Podaci se raščlanjuju na razini bloka. Svaki blok podataka zapisuje se na poseban disk i može se zasebno čitati. Paritet za grupu blokova generira se prilikom pisanja i provjerava prilikom čitanja. RAID Level 4 poboljšava performanse malih prijenosa podataka kroz paralelizam, dopuštajući da se više od jednog I/O pristupa izvodi istovremeno. Glavna razlika između RAID-a 3 i 4 je u tome što se u potonjem raščlanjivanje podataka izvodi na razini sektora, a ne na razini bita ili bajta.

Prednosti:

• vrlo velika brzina čitanja velikih količina podataka;
• visoke performanse pri visokom intenzitetu zahtjeva za čitanje podataka;
• niske režijske troškove za implementaciju redundancije.

Mane:

• vrlo niske performanse pri pisanju podataka;
• mala brzina čitanja malih podataka s pojedinačnim zahtjevima;
• asimetrija izvedbe u čitanju i pisanju.

RAID 5. Niz nezavisnih diskova s ​​distribuiranim paritetom otporan na pogreške (Independent Data disks with distributed parity blocks)

Ova je razina slična RAID-u 4, ali za razliku od prethodne, paritet se ciklički raspoređuje na sve diskove u nizu. Ova promjena poboljšava izvedbu pisanja malih količina podataka na multitasking sustavima. Ako su operacije pisanja ispravno planirane, moguće je paralelno obraditi do N/2 blokova, gdje je N broj diskova u grupi.

Prednosti:

• velika brzina snimanja podataka;
• prilično visoka brzina čitanja podataka;
• visoke performanse pri visokom intenzitetu zahtjeva za čitanje/pisanje podataka;
• niske režijske troškove za implementaciju redundancije.

Mane:

• Brzina čitanja podataka manja je nego u RAID 4;
• mala brzina čitanja/pisanja malih podataka s pojedinačnim zahtjevima;
• prilično složena implementacija;
• složeni oporavak podataka.

RAID 6. Niz neovisnih diskova otpornih na pogreške s dvije neovisne raspodijeljene paritetne sheme (Nezavisni podatkovni diskovi s dvije neovisne distribuirane paritetne sheme)

Podaci su particionirani na razini bloka, slično RAID 5, ali uz prethodnu arhitekturu koristi se druga shema za poboljšanje tolerancije na greške. Ova arhitektura otporna je na dvostruku grešku. Međutim, kada se izvodi logičko pisanje, zapravo postoji šest pristupa disku, što uvelike povećava vrijeme obrade jednog zahtjeva.

Prednosti:

• visoka tolerancija grešaka;
• prilično velika brzina obrade zahtjeva;
• relativno niske režijske troškove za implementaciju redundancije.

Mane:

• vrlo složena izvedba;
• složeni oporavak podataka;
• vrlo niska brzina pisanja podataka.

Moderni RAID kontroleri omogućuju vam kombiniranje različitih RAID razina. Na ovaj način moguće je implementirati sustave koji objedinjuju prednosti različitih razina, kao i sustave s velikim brojem diskova. Obično je ovo kombinacija nulte razine (skidanje) i neke vrste razine otporne na greške.

RAID 10. Polje otporno na pogreške s dupliciranjem i paralelnom obradom

Ova arhitektura je niz RAID 0 čiji su segmenti nizovi RAID 1. Kombinira vrlo visoku toleranciju grešaka i performanse.

Prednosti:

• visoka tolerancija grešaka;
• visoke performanse.

Mane:

• vrlo visoka cijena;
• ograničeno skaliranje.

RAID 30. Polje otporno na pogreške s paralelnim prijenosom podataka i povećanom izvedbom.

To je niz RAID 0, čiji segmenti su nizovi RAID 3. Kombinira toleranciju na pogreške i visoke performanse. Obično se koristi za aplikacije koje zahtijevaju velike količine serijskih prijenosa podataka.

Prednosti:

• visoka tolerancija grešaka;
• visoke performanse.

Mane:

• visoka cijena;
• ograničeno skaliranje.

RAID 50: Polje otporno na pogreške s distribuiranim paritetom i povećanom izvedbom

To je niz RAID 0, čiji segmenti su nizovi RAID 5. Kombinira toleranciju na pogreške i visoke performanse za aplikacije s visokim intenzitetom zahtjeva i visokim brzinama prijenosa podataka.

Prednosti:

• visoka tolerancija grešaka;
• velika brzina prijenosa podataka;
• velika brzina obrade zahtjeva.

Mane:

• visoka cijena;
• ograničeno skaliranje.

RAID 7: Niz otporan na greške optimiziran za performanse. (Optimizirana asinkronija za visoke I/O stope kao i visoke brzine prijenosa podataka). RAID 7® je registrirani zaštitni znak tvrtke Storage Computer Corporation (SCC)

Da bismo razumjeli RAID 7 arhitekturu, pogledajmo njegove značajke:

1. Svi zahtjevi za prijenos podataka obrađuju se asinkrono i neovisno.
2. Sve operacije čitanja/pisanja pohranjuju se u predmemoriju putem brze x-sabirnice.
3. Paritetni disk se može postaviti na bilo koji kanal.
4. Mikroprocesor kontrolera polja koristi operativni sustav u stvarnom vremenu usmjeren na procese obrade.
5. Sustav ima dobru skalabilnost: do 12 host sučelja i do 48 diskova.
6. Operativni sustav kontrolira komunikacijske kanale.
7. Koriste se standardni SCSI diskovi, sabirnice, matične ploče i memorijski moduli.
8. Za rad s internom cache memorijom koristi se X-bus velike brzine.
9. Postupak generiranja pariteta integriran je u predmemoriju.
10. Diskovi priključeni na sustav mogu se deklarirati kao zasebni.
11. SNMP agent se može koristiti za upravljanje i nadzor sustava.

Prednosti:

• velika brzina prijenosa podataka i velika brzina obrade zahtjeva (1,5 - 6 puta veća od ostalih standardnih RAID razina);
• visoka skalabilnost host sučelja;
• brzina zapisivanja podataka raste s brojem diskova u nizu;
• Nema potrebe za dodatnim prijenosom podataka za izračun pariteta.

Mane:

• vlasništvo jednog proizvođača;
• vrlo visoki trošak po jedinici volumena;
• kratko jamstveno razdoblje;
• korisnik ne može servisirati;
• treba koristiti blok neprekidni izvor napajanja kako biste spriječili gubitak podataka iz predmemorije.

Pogledajmo sada zajedno standardne razine kako bismo usporedili njihove karakteristike. Usporedba je napravljena u okviru arhitektura navedenih u tablici.

RAID	Minimum diskovi	Potreba u diskovima	Neuspjeh održivost	Ubrzati prijenos podataka	Intenzitet obrada zahtjevi	Praktično korištenje
0	2	N			vrlo visoko do N x 1 disk	Grafika, video
1	2	2N*		R > 1 disk W = 1 disk	do 2 x 1 disk W = 1 disk	male poslužitelje datoteka
2	7	2N		~RAID 3	Niska	glavna računala
3	3	N+1			Niska	Grafika, video
4	3	N+1		R W	R=RAID 0 W	poslužitelji datoteka
5	3	N+1		R W	R=RAID 0 W	poslužitelji baze podataka
6	4	N+2	najviši	nizak	R > 1 disk W	korišten izuzetno rijetko
7	12	N+1		najviši	najviši	različite vrste aplikacija

Pojašnjenja:

• * - uzima se u obzir najčešće korištena opcija;
• k - broj podsegmenata;
• R - čitanje;
• W - rekord.

Neki aspekti implementacije RAID sustava

Razmotrimo tri glavne opcije za implementaciju RAID sustava:

• softver (temeljen na softveru);
• hardver - baziran na sabirnici;
• hardverski – autonomni podsustav (baziran na podsustavu).

Nemoguće je jednoznačno reći da je bilo koja implementacija bolja od druge. Svaka opcija za organiziranje niza zadovoljava potrebe jednog ili drugog korisnika, ovisno o financijskim mogućnostima, broju korisnika i korištenim aplikacijama.

Svaka od navedenih implementacija temelji se na izvršavanju programskog koda. Zapravo se razlikuju po tome gdje se ovaj kod izvršava: u središnjem procesoru računala (softverska implementacija) ili u specijaliziranom procesoru na RAID kontroleru (hardverska implementacija).

Glavna prednost implementacije softvera je niska cijena. Ali u isto vrijeme ima mnogo nedostataka: niske performanse, opterećenje središnjeg procesora dodatnim radom i povećan promet autobusa. Jednostavne RAID razine 0 i 1 obično se implementiraju u softver, budući da ne zahtijevaju značajno računanje. Uzimajući u obzir ove karakteristike, RAID sustavi sa softverskom implementacijom koriste se u poslužiteljima početna razina.

Hardverske RAID implementacije stoga koštaju više od softverskih, budući da koriste dodatni hardver za obavljanje I/O operacija. U isto vrijeme rasterećuju ili oslobađaju središnji procesor i sistemsku sabirnicu te, u skladu s tim, omogućuju povećanje performansi.

Bus orijentirane implementacije su RAID kontroleri koji koriste brzu sabirnicu računala u koje su ugrađeni (u posljednje vrijeme najčešće se koristi PCI sabirnica). Zauzvrat, implementacije orijentirane na sabirnicu mogu se podijeliti na nisku i visoku razinu. Prvi obično nemaju SCSI čipove i koriste tzv RAID priključak na matičnoj ploči s ugrađenim SCSI kontrolerom. U ovom slučaju, funkcije obrade RAID koda i I/O operacija raspoređene su između procesora na RAID kontroleru i SCSI čipova na matičnoj ploči. Tako je središnji procesor oslobođen obrade dodatnog koda, a promet sabirnice je smanjen u usporedbi s softverska opcija. Cijena takvih ploča obično je niska, pogotovo ako su usmjerene na RAID 0 ili 1 sustave (postoje i implementacije RAID 3, 5, 10, 30, 50, ali su skuplje), zbog čega se postupno istiskujući softverske implementacije s tržišta početnih poslužitelja. Kontroleri visoke razine s implementacijom sabirnice imaju nešto drugačiju strukturu od svoje mlađe braće. Oni preuzimaju sve funkcije vezane uz I/O i izvršavanje RAID koda. Osim toga, oni nisu toliko ovisni o implementaciji matične ploče i, u pravilu, imaju više mogućnosti (na primjer, mogućnost povezivanja modula za pohranjivanje informacija u predmemoriju u slučaju kvara matične ploče ili nestanka struje) . Takvi kontroleri obično su skuplji od onih niske razine i koriste se u poslužiteljima srednje i srednje klase. visoka razina. Oni, u pravilu, implementiraju RAID razine 0.1, 3, 5, 10, 30, 50. S obzirom da su implementacije orijentirane na sabirnicu povezane izravno na internu PCI sabirnicu računala, one su najproduktivnije među sustavima koji se razmatraju ( pri organiziranju sustava s jednim domaćinom). Maksimalne performanse takvih sustava mogu doseći 132 MB/s (32-bitni PCI) ili 264 MB/s (64-bitni PCI) na frekvenciji sabirnice od 33MHz.

Uz navedene prednosti, autobusno orijentirana arhitektura ima sljedeće nedostatke:

• ovisnost o operativnom sustavu i platformi;
• ograničena skalabilnost;
• ograničene mogućnosti organiziranja sustava otpornih na greške.

Svi ovi nedostaci mogu se izbjeći korištenjem autonomnih podsustava. Ovi sustavi imaju potpuno autonomnu vanjsku organizaciju i u principu su zasebno računalo koje se koristi za organiziranje sustava za pohranu informacija. Osim toga, ako se tehnologija optičkih kanala uspješno razvije, izvedba autonomnih sustava neće biti ni na koji način inferiornija od sustava orijentiranih na sabirnicu.

Obično se vanjski kontroler nalazi u zasebnom stalku i, za razliku od sustava s organizacijom sabirnice, može imati veliki broj ulazno/izlaznih kanala, uključujući host kanale, što omogućuje povezivanje nekoliko host računala na sustav i organiziranje klastera sustava. U sustavima sa samostalnim regulatorom mogu se implementirati hot standby regulatori.

Jedan od nedostataka autonomnih sustava je njihova visoka cijena.

Uzimajući u obzir gore navedeno, napominjemo da se autonomni kontroleri obično koriste za implementaciju sustava za pohranu podataka velikog kapaciteta i klasterskih sustava.