AlegsaOnline.com

Kas ir RAID: definīcija, līmeņi un priekšrocības

Kas ir RAID: skaidra definīcija, RAID līmeņu salīdzinājums, priekšrocības un trūkumi, praktiski padomi drošai un ātrai datu glabāšanai

Autors: Leandro Alegsa

25-08-2025

Saturs

· 1 Ievads

o 1.1 Atšķirība starp fiziskajiem un loģiskajiem diskiem

o 1.2 Datu lasīšana un rakstīšana

o 1.3 Kas ir RAID?

o 1.4 Kāpēc izmantot RAID?

o 1.5 Vēsture

· 2 RAID sistēmās izmantotie pamatjēdzieni

o 2.1 Kešatmiņa

o 2.2 Spoguļattēls: Vairāk nekā viena datu kopija

o 2.3 Svītru joslu veidošana: Daļa datu atrodas citā diskā

o 2.4 Kļūdu labošana un defekti

o 2.5 Karstie rezerves diski: vairāk disku izmantošana, nekā nepieciešams

o 2.6 Datu joslu izmērs un gabalu izmērs: datu izkliedēšana vairākos diskos

o 2.7 Diska salikšana: JBOD, apvienošana vai sadalīšana

o 2.8 Diska klons

o 2.9 Dažādi iestatījumi

· 3 Pamati: vienkārši RAID līmeņi

o 3.1 Bieži izmantotie RAID līmeņi

§ 3.1.1 RAID 0 "striping"

§ 3.1.2 RAID 1 "dublēšana"

§ 3.1.3 RAID 5 "izvietošana ar sadalītu paritāti"

§ 3.1.4 Attēli

o 3.2 Mazāk izmantotie RAID līmeņi

§ 3.2.1 RAID 2

§ 3.2.2 RAID 3 "svītru pārklāšana ar īpašu paritāti"

§ 3.2.3 RAID 4 "svītru pārklāšana ar īpašu paritāti"

§ 3.2.4 RAID 6

§ 3.2.5 Attēli

o 3.3 Nestandarta RAID līmeņi

§ 3.3.1 Dubultā paritāte / diagonālā paritāte

§ 3.3.2 RAID-DP

§ 3.3.3 RAID 1.5

§ 3.3.4 RAID 5E, RAID 5EE un RAID 6E

§ 3.3.5 RAID 7

§ 3.3.6 Intel Matrix RAID

§ 3.3.7 Linux MD RAID draiveris

§ 3.3.8 RAID Z

§ 3.3.9 Attēli

· 4 RAID līmeņu savienošana

· 5 RAID izveide

o 5.1 Programmatūras RAID

o 5.2 Aparatūras RAID

o 5.3 Aparatūras atbalstīts RAID

· 6 Dažādi termini, kas saistīti ar aparatūras kļūmēm

o 6.1 Neveiksmju biežums

o 6.2 Vidējais laiks līdz datu zudumam

o 6.3 Vidējais laiks līdz atveseļošanai

o 6.4 Neatgūstamo bitu kļūdu īpatsvars

· 7 Problēmas ar RAID

o 7.1 Disku pievienošana vēlāk

o 7.2 Saistītās kļūdas

o 7.3 Atomicitāte

o 7.4 Neatgūstamie dati

o 7.5 Ierakstīšanas kešatmiņas uzticamība

o 7.6 Iekārtu savietojamība

· 8 Ko RAID var un ko nevar

o 8.1 Ko spēj RAID

o 8.2 Ko RAID nevar izdarīt

· 9 Piemērs

· 10 Atsauces

· 11 Citas tīmekļa vietnes

RAID ir akronīms, kas apzīmē "Redundant Array of Inexpensive Disks" jeb "Redundant Array of Independent Disks". RAID ir termins, ko izmanto skaitļošanas tehnikā. Izmantojot RAID, vairāki cietie diski tiek apvienoti vienā loģiskā diskā. To var izdarīt dažādos veidos. Katrai no metodēm, kas apvieno cietos diskus, ir dažas priekšrocības un trūkumi, salīdzinot ar to, ja diski tiek izmantoti kā atsevišķi, viens no otra neatkarīgi diski. Galvenie iemesli, kāpēc tiek izmantots RAID, ir šādi:

Lai datu zaudēšana notiktu retāk. Tas tiek panākts, izveidojot vairākas datu kopijas.
Lai iegūtu vairāk glabāšanas vietas, izmantojot daudzus mazākus diskus.
Lai iegūtu lielāku elastību (diskus var mainīt vai pievienot, kamēr sistēma turpina darboties).
Lai ātrāk iegūtu datus.

Visus šos mērķus nav iespējams sasniegt vienlaikus, tāpēc ir jāizvēlas.

Ir arī dažas sliktas lietas:

Dažas izvēles var pasargāt no datu zaudēšanas, jo viens (vai vairāki) diski ir sabojājušies. Tomēr tās neaizsargā pret datu dzēšanu vai pārrakstīšanu.
Dažās konfigurācijās RAID var pieļaut viena vai vairāku disku kļūmi. Pēc tam, kad bojātie diski ir nomainīti, dati ir jāatjauno. Atkarībā no konfigurācijas un disku lieluma šī atjaunošana var aizņemt ilgu laiku.
Dažu veidu kļūdas neļauj nolasīt datus.

Lielākā daļa darbu par RAID ir balstīti uz 1988. gadā rakstītu darbu.

Uzņēmumi ir izmantojuši RAID sistēmas, lai uzglabātu savus datus, kopš šī tehnoloģija tika radīta. RAID sistēmas var izveidot dažādos veidos. Kopš RAID sistēmas atklāšanas tās izveides izmaksas ir ievērojami samazinājušās. Šā iemesla dēļ pat dažiem datoriem un ierīcēm, ko izmanto mājās, ir dažas RAID funkcijas. Šādas sistēmas var izmantot, piemēram, mūzikas vai filmu glabāšanai.

Paplašināts skaidrojums un svarīgākie jēdzieni

RAID būtība — datu izvietošana (striping), replikācija (mirroring) un paritāte — ietekmē veiktspēju, izturību un kopējo pieejamo ietilpību. Šeit ir īss pārskats par biežāk sastopamajiem terminiem:

Svītrošana (striping) — dati tiek dalīti bloku līmenī un izkliedēti pa vairākiem diskiem, kas uzlabo sekvenciālu lasīšanu/rakstīšanu.
Spoguļattēls (mirroring) — viena un tā pati informācija tiek saglabāta uz vairākiem diskiem, nodrošinot augstu datu drošību, bet samazinot lietojamo ietilpību (piem., RAID 1).
Paritāte — aprēķinātas informācijas daļa, kas ļauj atjaunot datus, ja disks neizdodas (piem., RAID 5, RAID 6). Paritāte aizņem daļu vietas, bet ir efektīvāka nekā pilna kopija.
Karstais rezerves disks (hot spare) — disks, kas stāv gaidītājā režīmā un automātiski tiek izmantots atjaunošanai, ja kāds disks izgāžas.
Joslas (stripe) izmērs — blokuzņēmuma lielums, kas nosaka, cik daudz datu tiek ierakstīts uz katra diska pirms pārejas uz nākamo. Tas ietekmē veiktspēju atkarībā no darba slodzes.
JBOD — "Just a Bunch Of Disks", disku apvienošana bez RAID loģikas (vienkārši virkne vai apvienots loģiskais disks).

Biežāk lietotie RAID līmeņi — priekšrocības un trūkumi

RAID 0 (striping)
- Priekšrocības: augsta sekvenciāla lasīšanas un rakstīšanas ātruma iespēja; visa disku ietilpība tiek izmantota.
- Trūkumi: nav redundances — viena diska kļūme nozīmē datu zudumu.
- Lietojums: pagaidu datu apstrāde, kešs, veiktspējas optimizācija, kur zudums nav kritisks.
RAID 1 (mirroring)
- Priekšrocības: ļoti augsta datu pieejamība (vienkārša atjaunošana, lasīšanu var veikt no vairākām kopijām).
- Trūkumi: efektīvā ietilpība ir puse no kopējās (divu disku RAID 1), izmaksas par vienu glabāšanas vienību ir lielākas.
- Lietojums: sistēmu diski, kritiski dati ar augstām pieejamības prasībām.
RAID 5 (svītrošana ar sadalītu paritāti)
- Priekšrocības: laba ietilpība un aizsardzība pret vienas diska kļūmi, salīdzinoši efektīva paritātes izmantošana.
- Trūkumi: rakstīšanas veiktspēja var samazināties (paritātes aprēķini), atjaunošanas (rebuild) laikā liela slodze uz sistēmu; pieaug risks, ka otrais disks bojājas atjaunošanas laikā, īpaši lieliem diskiem un vecākiem RAID kontrolieriem.
- Lietojums: vispārēja uzglabāšana ar kompromisu starp veiktspēju, cenu un drošību.
RAID 6 (divkāršā paritāte)
- Priekšrocības: var izturēt divu disku kļūmes, piemērots lieliem diskdzinējiem un RAID masīviem.
- Trūkumi: vēl lielāks paritātes aprēķinu režīms — samazināta rakstīšanas veiktspēja un nedaudz mazāka ietilpība nekā RAID 5.
- Lietojums: lielas kapacitātes sistēmas, kur atjaunošanas laikā risks ir būtisks.
RAID 10 (1+0, spoguļi + svītrošana)
- Priekšrocības: apvieno RAID 1 drošību ar RAID 0 veiktspēju; ātra atjaunošana.
- Trūkumi: nepieciešami vismaz 4 diski; efektīvā ietilpība 50%.
- Lietojums: datubāzes un lietojumprogrammas ar augstām I/O prasībām.

Nestandarta un modernie risinājumi

Ir daudz papildu un patentētu variantu: RAID-DP (NetApp), RAID Z (ZFS), Intel Matrix RAID, RAID 5E/6E u.c. Tie mēģina risināt paritātes vājās vietas, paātrināt atjaunošanu vai nodrošināt elastīgāku disku izmantošanu. ZFS un līdzīgi failu sistēmu līmeņa risinājumi piedāvā papildu datu integritātes pārbaudes (checksums), kas palīdz atklāt un novērst "silent corruption".

RAID izveide — programmatūra pret aparatūru

Programmatūras RAID (OS līmenī, piemēram, Linux MD, Windows Storage Spaces)
- Priekšrocības: elastība, nav nepieciešams dārgs kontrolieris, vieglāka migrācija starp sistēmām.
- Trūkumi: nedaudz lielāka CPU slodze; veiktspēja atkarīga no sistēmas resursiem.
Aparatūras RAID (raid kontrolieri ar iebūvētu loģiku)
- Priekšrocības: bieži labāka veiktspēja, write-back kešatmiņa ar baterijas atbalstu (BBU) uzlabo ierakstus.
- Trūkumi: kontrolieru saderība, izsekojamība; dārgi; dažkārt kontrolleri izmanto patentētus metadatus, kas apgrūtina masīva pārvietošanu uz citu kontrolieri.

Problēmas, riski un atveseļošanās

Atjaunošanas laiks (rebuild) — lielākiem diskiem atjaunošana var ilgt stundas vai dienas; šajā laikā RAID ir ievainojams pret papildu kļūdām.
Neatgūstamie bitu kļūdu (URE) ietekme — mūsdienu HDD URE norma var nozīmēt, ka atjaunošanas laikā parādās nolasīšanas kļūdas, kas var novest pie pilnīga masīva zaudējuma, īpaši RAID 5.
Atomicitāte un kešēšana — rakstīšanas kešs var izraisīt datu nekonsistenci pēc strāvas zuduma, ja nav akumulatora vai UPS. Rakstīšanas režīmi (write-back vs write-through) būtiski ietekmē veiktspēju un drošību.
Iekārtu savietojamība — dažādu ražotāju kontrolieri un disku firmas nosaka, cik vienkārši ir pārvietot masīvu vai atjaunot datus uz cita kontroliera.

Ko RAID var un ko nevar

RAID var:
- palielināt pieejamību pret atsevišķu disku kļūmēm (atkarībā no līmeņa),
- uzlabot lasīšanas vai rakstīšanas veiktspēju,
- palielināt lietojamo kapacitāti vai tās efektivitāti,
- nodrošināt iespēju mainīt vai nomainīt diskus ar minimālu dīkstāvi (hot-swap).
RAID nevar:
- aizstāt regulārus dublējumus (backup) vai versiju vadību — RAID nenodrošina aizsardzību pret kļūdainu datu dzēšanu vai vīrusu,
- novērst datu bojāšanos, ko izraisījusi programmatūras kļūme vai cilvēka kļūda,
- aizsargāt pret fizikāliem datu bojājumiem, kas skar visus diskus vienlaikus (piem., strāvas pārspriegums bez UPS).

Praktiski padomi un labākā prakse

Vienmēr saglabājiet ārējus dublējumus (off-site vai mākonī) — RAID nav backup.
Izmantojiet disku grupas ar līdzīgu veiktspēju un izturību (labāk — vienas ražotāja un modeļa diski).
Uzraudziet SMART rādītājus un RAID veselības statusu automātiski (alerts uz e-pastu vai SNMP).
Ja iespējams, izmantojiet RAID līmeņus ar divkāršu paritāti (RAID 6 vai ekvivalenti) lielākos masīvos.
Darbiniet RAID kontrolieri un serveri ar UPS, lai novērstu datu nekonsistenci strāvas zuduma gadījumā.
Izmēģiniet atjaunošanas procedūras ārpus ražošanas vidi — zināt, cik ilgi process prasa un kā rīkoties kļūmes gadījumā.

Piemērs

Piemēram, uzņēmuma datubāzes serverim ar augstām I/O prasībām var izvēlēties RAID 10: tas nodrošina ātru lasīšanu/rakstīšanu un atjaunošanos, ja disks sabojājas. Savukārt datu arhīvam, kur prioritāte ir kapacitāte un izmaksu efektivitāte, piemērotāks var būt RAID 6. Mājas NAS, kur svarīga ir gan ietilpība, gan drošība, bieži izmanto RAID 5 vai RAID 6 ar hot-spare disku un regulāru dublēšanu uz mākoni.

Nobeigums

RAID ir spēcīgs instruments datu uzglabāšanas arhitektūrā, taču tas nav burvju risinājums. Pareiza RAID līmeņa izvēle, regulāra uzraudzība, atbilstoša aparatūra un ārējie dublējumi ir nepieciešami, lai nodrošinātu gan veiktspēju, gan datu drošību. Pirms RAID ieviešanas izvērtējiet veiktspējas prasības, atjaunošanas laiku, izmaksas un dublēšanas politiku.

Papildus informācijai skatiet sadaļas tabulā sarakstītās tēmas (Saturs) un atsauces par RAID vēsturi un tehniskajiem aprakstiem.

Ievads

Atšķirība starp fiziskajiem diskiem un loģiskajiem diskiem

Cietais disks ir datora daļa. Parastie cietie diski informācijas glabāšanai izmanto magnētismu. Kad tiek izmantoti cietie diski, tie ir pieejami operētājsistēmai. Microsoft Windows operētājsistēmā katram cietajam diskam tiek piešķirts diska burts (sākot ar C:, A: vai B: ir rezervēti disketēm). Unix un Linux līdzīgajās operētājsistēmās ir vienkopus sakņots direktoriju koks. Tas nozīmē, ka cilvēki, kas izmanto datorus, dažkārt nezina, kur tiek glabāta informācija (godīgi sakot, daudzi Windows lietotāji arī nezina, kur tiek glabāti viņu dati).

Datortehnikā cietos diskus (kas ir aparatūra un kam var pieskarties) dažkārt sauc par fiziskajiem diskdziņiem vai fiziskajiem diskiem. To, ko operētājsistēma rāda lietotājam, dažkārt sauc par loģisko disku. Fizisko disku var sadalīt dažādās daļās, ko sauc par diska nodalījumiem. Parasti katrs diska nodalījums satur vienu failu sistēmu. Operētājsistēma katru nodalījumu parāda kā loģisko disku.

Tāpēc lietotājam gan konfigurācija ar daudziem fiziskajiem diskiem, gan konfigurācija ar daudziem loģiskajiem diskiem izskatās vienādi. Lietotājs nevar izlemt, vai "loģiskais disks" ir tas pats, kas fiziskais disks, vai arī tas ir vienkārši diska daļa. Uzglabāšanas apgabala tīkli (SAN) pilnībā maina šo viedokli. Viss, kas ir redzams no SAN, ir vairāki loģiskie diski.

Datu lasīšana un rakstīšana

Datorā dati ir sakārtoti bitu un baitu veidā. Lielākajā daļā sistēmu baits sastāv no 8 bitiem. Datora atmiņā datu glabāšanai izmanto elektrību, cietajos diskos - magnētismu. Tāpēc, kad dati tiek ierakstīti diskā, elektriskais signāls tiek pārveidots magnētiskajā signālā. Kad dati tiek nolasīti no diska, pārveidošana notiek pretējā virzienā: Elektriskais signāls tiek pārveidots no magnētiskā lauka polaritātes.

Kas ir RAID?

RAID masīvs savieno divus vai vairākus cietos diskus, lai tie veidotu loģisko disku. Tas tiek darīts dažādu iemeslu dēļ. Visbiežāk sastopamie iemesli ir šādi:

Datu zuduma apturēšana, ja viens vai vairāki masīva diski nedarbojas.
Ātrāka datu pārsūtīšana.
Iespēja mainīt diskus, kamēr sistēma turpina darboties.
Vairāku disku apvienošana, lai iegūtu lielāku atmiņas ietilpību; dažkārt tiek izmantoti daudzi lēti diski, nevis viens dārgāks.

RAID tiek veidots, izmantojot īpašu datorā uzstādītu aparatūru vai programmatūru. Pēc tam savienotie cietie diski lietotājam izskatās kā viens cietais disks. Lielākā daļa RAID līmeņu palielina dublēšanu. Tas nozīmē, ka tajos dati tiek saglabāti biežāk vai arī tiek saglabāta informācija par to, kā atjaunot datus. Tas ļauj vairākiem diskiem sabojāties, nezaudējot datus. Kad bojātais disks tiek nomainīts, tajā esošie dati tiek kopēti vai atjaunoti no pārējiem sistēmas diskiem. Tas var aizņemt ilgu laiku. Laiks ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, piemēram, masīva lieluma.

Kāpēc izmantot RAID?

Viens no iemesliem, kāpēc daudzi uzņēmumi izmanto RAID, ir tas, ka masīva datus var vienkārši izmantot. Tiem, kas izmanto datus, nemaz nav jāapzinās, ka viņi izmanto RAID. Ja noticis bojājums un masīvs tiek atjaunots, piekļuve datiem būs lēnāka. Piekļuve datiem šajā laikā arī palēninās atveseļošanās procesu, taču tas joprojām ir daudz ātrāk nekā nespēja strādāt ar datiem vispār. Tomēr atkarībā no RAID līmeņa diski var nedarboties, kamēr jaunais disks tiek sagatavots lietošanai. Ja disks šajā laikā sabojājas, tiek zaudēti visi masīva dati.

Dažādos disku savienošanas veidus sauc par RAID līmeņiem. Lielāks līmeņa skaitlis ne vienmēr ir labāks. Dažādiem RAID līmeņiem ir dažādi mērķi. Dažiem RAID līmeņiem ir vajadzīgi īpaši diski un īpaši kontrolieri.

Vēsture

1978. gadā kāds Normans Kens Ouči (Norman Ken Ouchi), kurš strādāja IBM, izteica priekšlikumu, kurā aprakstīja plānus, kas vēlāk kļuva par RAID 5. Plānos bija aprakstīts arī kaut kas līdzīgs RAID 1, kā arī RAID 4 daļas aizsardzība.

Bērklijas universitātes darbinieki palīdzēja plānot pētījumus 1987. gadā. Viņi centās panākt, lai RAID tehnoloģija varētu atpazīt divus cietos diskus, nevis vienu. Viņi atklāja, ka tad, kad RAID tehnoloģijai ir divi cietie diski, tā nodrošina daudz labāku datu uzglabāšanu nekā ar vienu cieto disku. Tomēr tas daudz biežāk sabojājās.

1988. gadā par dažādiem RAID veidiem (1 līdz 5) rakstīja Deivids Pattersons, Gārts Gibsons un Rendijs Kacs rakstā "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)". Šis raksts bija pirmais, kurā jauno tehnoloģiju nosauca par RAID, un nosaukums kļuva oficiāls.

Tuvplānā redzami 4 diski, kas veido RAID masīvu, kas iebūvēts galddatora sistēmā. Zilie aizbīdņi ļauj apmainīt diskus, kamēr sistēma turpina darboties.

RAID sistēmās izmantotie pamatjēdzieni

RAID izmanto dažas pamatidejas, kas aprakstītas Pītera Čena un citu autoru 1994. gadā publicētajā rakstā "RAID: High-Performance, Reliable Secondary Storage".

Kešatmiņa

Kešēšana ir tehnoloģija, kas izmantojama arī RAID sistēmās. RAID sistēmās tiek izmantoti dažādi kešatmiņas veidi:

Operētājsistēma
RAID kontrolieris
Uzņēmuma disku masīvs

Mūsdienu sistēmās rakstīšanas pieprasījums tiek uzskatīts par izpildītu, kad dati ir ierakstīti kešatmiņā. Tas nenozīmē, ka dati ir ierakstīti diskā. Pieprasījumi no kešatmiņas ne vienmēr tiek apstrādāti tādā pašā secībā, kādā tie tika ierakstīti kešatmiņā. Tāpēc ir iespējams, ka sistēmas kļūmes gadījumā daži dati dažkārt nav ierakstīti uz diska. Šā iemesla dēļ daudzās sistēmās kešatmiņu nodrošina akumulators.

Spoguļattēls: Vairāk nekā viena datu kopija

Runājot par spoguli, šī ir ļoti vienkārša ideja. Tā vietā, lai dati būtu tikai vienā vietā, ir vairākas datu kopijas. Šīs kopijas parasti atrodas uz dažādiem cietajiem diskiem (vai diska nodalījumiem). Ja ir divas kopijas, viena no tām var sabojāties, neietekmējot datus (jo tie joprojām atrodas otrā kopijā). Spoguļattēlošana var arī uzlabot datu lasīšanu. Dati vienmēr tiks ņemti no ātrāk reaģējošā diska. Datu rakstīšana ir lēnāka, jo visi diski ir jāatjaunina.

Svītru noņemšana: Daļa datu ir citā diskā

Veicot izkliedēšanu, dati tiek sadalīti dažādās daļās. Šīs daļas pēc tam nonāk dažādos diskos (vai diska nodalījumos). Tas nozīmē, ka datu rakstīšana ir ātrāka, jo to var veikt paralēli. Tas nenozīmē, ka nebūs kļūdu, jo katrs datu bloks atrodas tikai vienā diskā.

Kļūdu labošana un defekti

Ir iespējams aprēķināt dažādu veidu kontrolsummas. Dažas kontrolsummu aprēķināšanas metodes ļauj atrast kļūdu. To var izdarīt lielākā daļa RAID līmeņu, kuros izmanto dublēšanu. Dažas metodes ir sarežģītākas, bet tās ļauj ne tikai atklāt kļūdu, bet arī to novērst.

Karstie rezerves diski: vairāk disku izmantošana, nekā nepieciešams

Daudzus no veidiem, kā RAID kaut ko atbalstīt, sauc par karsto rezerves daļu. Karstais rezerves disks ir tukšs disks, kas netiek izmantots normālā darbībā. Ja disks nedarbojas, datus var tieši nokopēt uz karstā rezerves diska. Tādā veidā bojātais disks ir jāaizstāj ar jaunu tukšu disku, lai tas kļūtu par karsto rezerves disku.

Stripe lielums un gabala lielums: datu izkliedēšana vairākos diskos.

RAID darbojas, sadalot datus vairākos diskos. Šajā kontekstā bieži tiek lietoti divi termini - stripe size un chunk size.

Daļas izmērs ir mazākais datu bloks, kas tiek ierakstīts vienā masīva diskā. Datu joslas izmērs ir datu bloka izmērs, kas tiks sadalīts pa visiem diskiem. Tādējādi, ja ir četri diski un joslas lielums ir 64 kilobaiti (kB), uz katra diska tiks ierakstīti 16 kB. Tāpēc šajā piemērā kopas lielums ir 16 kB. Lielāks joslas izmērs nozīmē lielāku datu pārsūtīšanas ātrumu, bet arī lielāku maksimālo kavēšanos. Šajā gadījumā tas ir laiks, kas nepieciešams, lai iegūtu datu bloku.

Diska salikšana kopā: JBOD, apvienošana vai sadalīšana.

Daudzi kontrolieri (un arī programmatūra) var savienot diskus šādi: Pēc tam viņi paņem otro un tā tālāk. Šādā veidā vairāki mazāki diski izskatās kā viens lielāks. Tas nav īsts RAID, jo nav dublēšanas. Turklāt, ja RAID 0 neko nespēj izdarīt, tad var apvienot diskus. Parasti to sauc vienkārši par disku kopumu (JBOD).

Tas ir RAID attāls radinieks, jo loģiskais disks ir veidots no dažādiem fiziskajiem diskiem. Dažreiz izmanto konkatenāciju, lai vairākus mazus diskus pārvērstu vienā lielākā lietderīgā diskā. To nevar izdarīt ar RAID 0. Piemēram, JBOD var apvienot 3 GB, 15 GB, 5,5 GB, 5,5 GB un 12 GB diskus vienā 35,5 GB loģiskajā diskā, kas bieži vien ir lietderīgāks nekā atsevišķi diski.

Diagrammā pa labi dati ir savienoti no 0 diska beigām (A63 bloks) līdz 1 diska sākumam (A64 bloks); no 1 diska beigām (A91 bloks) līdz 2 diska sākumam (A92 bloks). Ja tiktu izmantots RAID 0, tad 0. un 2. disks tiktu saīsināti līdz 28 blokiem, kas ir masīva mazākā diska (1. diska) izmērs, un kopējais izmērs būtu 84 bloki.

Daži RAID kontrolieri izmanto JBOD, lai runātu par darbu ar diskiem bez RAID funkcijām. Operētājsistēmā katrs disks tiek parādīts atsevišķi. Šis JBOD nav tas pats, kas konkatenācija.

Daudzās Linux sistēmās tiek izmantoti termini "lineārais režīms" vai "pievienošanas režīms". Mac OS X 10.4 versijā, ko dēvē par "salikto disku komplektu", lietotājam nepaliek nekādi izmantojami dati uz atlikušajiem diskiem, ja viens no diskiem saliktajā disku komplektā sabojājas, lai gan citādi diski darbojas, kā aprakstīts iepriekš.

Viens no Linux logisko sējumu pārvaldnieka lietojumiem ir konkatenācija. To var izmantot, lai izveidotu virtuālos diskus.

Diska klons

Lielākajai daļai mūsdienu cieto disku ir standarts, ko sauc par paškontroles, analīzes un ziņošanas tehnoloģiju (S.M.A.R.T.). SMART ļauj uzraudzīt noteiktas lietas cietajā diskā. Daži kontrolieri ļauj nomainīt atsevišķu cieto disku vēl pirms tā atteices, piemēram, tāpēc, ka S.M.A.R.T vai cits diska tests ziņo par pārāk daudz labojamām kļūdām. Lai to izdarītu, kontrolieris nokopē visus datus uz karstā rezerves diska. Pēc tam disku var aizstāt ar citu (kas vienkārši kļūs par jauno karsto rezerves disku).

Dažādi iestatījumi

Disku iestatīšana un iepriekš minēto metožu izmantošana ietekmē sistēmas veiktspēju un uzticamību. Ja tiek izmantoti vairāki diski, ir lielāka varbūtība, ka viens no diskiem sabojāsies. Tāpēc ir jāizveido mehānismi, lai varētu atrast un novērst kļūdas. Tādējādi visa sistēma kļūst uzticamāka, jo tā spēj pārdzīvot un novērst kļūmi.

Pamati: vienkārši RAID līmeņi

Izplatīti RAID līmeņi

RAID 0 "svītru pārklāšana"

RAID 0 nav īsts RAID, jo tas nav dublēts. Izmantojot RAID 0, diski ir vienkārši savienoti kopā, lai izveidotu lielu disku. To sauc par "striping". Ja sabojājas viens disks, sabojājas viss masīvs. Tāpēc RAID 0 reti tiek izmantots svarīgiem datiem, taču datu lasīšana un rakstīšana no diska var būt ātrāka, jo katrs disks lasa daļu faila vienlaicīgi.

Izmantojot RAID 0, diska bloki, kas nāk viens aiz otra, parasti tiek izvietoti uz dažādiem diskiem. Šā iemesla dēļ visiem RAID 0 izmantotajiem diskiem jābūt vienāda izmēra.

RAID 0 bieži tiek izmantots kā mijmaiņas vieta Linux vai Unix līdzīgās operētājsistēmās.

RAID 1 "spoguļattēls"

Izmantojot RAID 1, divi diski tiek savienoti kopā. Abos ir vieni un tie paši dati, bet viens "spoguļo" otru. Tas ir viegli un ātri konfigurējams gan ar aparatūras kontrolieri, gan ar programmatūru.

RAID 5 "svītru pārklāšana ar sadalītu paritāti"

RAID 5. līmenis, iespējams, tiek izmantots visbiežāk. Lai izveidotu RAID 5 glabāšanas masīvu, ir nepieciešami vismaz trīs cietie diski. Katrs datu bloks tiks saglabāts trīs dažādās vietās. Divās no šīm vietām tiks saglabāts bloks tāds, kāds tas ir, bet trešajā tiks saglabāta kontrolsumma. Šī kontrolsumma ir īpašs Rīda-Solomona koda gadījums, kurā izmanto tikai bitu saskaitīšanu. Parasti to aprēķina, izmantojot XOR metodi. Tā kā šī metode ir simetriska, vienu zaudētu datu bloku var atjaunot no otra datu bloka un kontrolsummas. Katram blokam citā diskā atrodas paritātes bloks, kurā ir kontrolsumma. Tas tiek darīts, lai palielinātu dublēšanu. Jebkurš disks var sabojāties. Kopumā kontrolsummas tiks glabātas vienā diskā, tāpēc kopējā izmantojamā ietilpība būs visu disku ietilpība, izņemot vienu. Iegūtā loģiskā diska lielums būs vienāds ar visu disku lielumu kopā, izņemot vienu disku, kurā ir paritātes informācija.

Protams, tas ir lēnāks nekā 1. līmeņa RAID, jo, lai aprēķinātu un atjauninātu paritātes informāciju, katru reizi rakstot ir jānolasa visi diski. RAID 5 lasīšanas veiktspēja ir gandrīz tikpat laba kā RAID 0 ar tādu pašu disku skaitu. Izņemot paritātes blokus, datu sadalījums pa diskiem ir tāds pats kā RAID 0 režīmā. RAID 5 ir nedaudz lēnāks tāpēc, ka diskiem ir jāizlaiž paritātes bloki.

RAID 5 ar bojātu disku turpinās darboties. Tas ir degradētā režīmā. Izslēgts RAID 5 var būt ļoti lēns. Šā iemesla dēļ bieži tiek pievienots papildu disks. To sauc par karsto rezerves disku. Ja disks sabojājas, datus var tieši atjaunot uz papildu diska. RAID 5 var arī diezgan vienkārši izveidot ar programmatūru.

Galvenokārt neveiksmīgu RAID 5 masīvu veiktspējas problēmu dēļ daži datubāzu eksperti ir izveidojuši grupu BAARF - Battle Against Any Raid Five.

Ja sistēma nedarbojas, kamēr notiek aktīva rakstīšana, joslas paritāte var neatbilst datiem. Ja tas netiek novērsts pirms diska vai bloka kļūmes, var rasties datu zudums. Lai atjaunotu trūkstošo joslas bloku, tiks izmantota nepareiza paritāte. Šo problēmu dažkārt dēvē par "rakstīšanas caurumu". Lai mazinātu šādas situācijas iespējamību, parasti izmanto ar akumulatoru atbalstītu kešatmiņu un līdzīgas metodes.

Attēli

RAID 0 vienkārši izvieto dažādus blokus dažādos diskos. Nav dublēšanas.

Izmantojot Raid 1, katrs bloks ir uz abiem diskiem.

RAID 5 aprēķina īpašas datu kontrolsummas. Gan bloki ar kontrolsummu, gan bloki ar datiem tiek sadalīti pa visiem diskiem.

Mazāk izmantoti RAID līmeņi

RAID 2

To izmantoja ļoti lielos datoros. Lai izmantotu RAID 2. līmeni, ir nepieciešami īpaši dārgi diski un īpašs kontrolieris. Dati tiek sadalīti bitu līmenī (visos citos līmeņos izmanto baitu līmeņa darbības). Tiek veikti īpaši aprēķini. Dati tiek sadalīti statiskās bitu sekvencēs. Kopā tiek apvienoti 8 datu biti un 2 paritātes biti. Tad tiek aprēķināts Hamminga kods. Pēc tam Hamminga koda fragmentus sadala pa dažādiem diskiem.

RAID 2 ir vienīgais RAID līmenis, kas var labot kļūdas, pārējie RAID līmeņi var tās tikai atklāt. Ja tie konstatē, ka nepieciešamā informācija nav jēgpilna, tie to vienkārši pārbūvēs. Tas tiek darīts ar aprēķiniem, izmantojot informāciju par citiem diskiem. Ja šīs informācijas trūkst vai tā ir nepareiza, tie neko daudz nevar izdarīt. Tā kā tiek izmantoti Hamminga kodi, RAID 2 var noteikt, kura informācijas daļa ir nepareiza, un labot tikai šo daļu.

Lai RAID 2 darbotos, ir nepieciešami vismaz 10 diski. Sarežģītības un nepieciešamības pēc ļoti dārgas un īpašas aparatūras dēļ RAID 2 vairs netiek plaši izmantots.

RAID 3 "svītru pārklāšana ar īpašu paritāti"

Raid 3. līmenis ir līdzīgs RAID 0. līmenim. Tiek pievienots papildu disks, lai uzglabātu paritātes informāciju. Tas tiek darīts, bitu secībā saskaitot bloka vērtību citos diskos. Paritātes informācija tiek glabāta atsevišķā (īpašā) diskā. Tas nav labi, jo, sabojājoties paritātes diskam, paritātes informācija tiek zaudēta.

RAID 3. līmeni parasti veido vismaz 3 diski. Divu disku konfigurācija ir identiska RAID 0 līmenim.

RAID 4 "svītru pārklāšana ar īpašu paritāti"

Tas ir ļoti līdzīgs RAID 3, tikai paritātes informācija tiek aprēķināta lielākiem blokiem, nevis atsevišķiem baitiem. Tas līdzinās RAID 5. RAID 4 masīvam ir nepieciešami vismaz trīs diski.

RAID 6

6. RAID līmenis nebija sākotnējais RAID līmenis. Tas RAID 5 masīvam pievieno papildu paritātes bloku. Tam ir nepieciešami vismaz četri diski (divi diski ietilpībai, divi diski dublēšanai). RAID 5 var uzskatīt par Rīda-Solomona koda īpašu gadījumu. RAID 5 ir īpašs gadījums, tomēr tam nepieciešama tikai saskaitīšana Galoisas laukā GF(2). To ir viegli izdarīt ar XOR. RAID 6 paplašina šos aprēķinus. Tas vairs nav īpašs gadījums, un ir jāveic visi aprēķini. Izmantojot RAID 6, izmanto papildu kontrolsummu (ko sauc par polinomu), parasti GF (²⁸). Izmantojot šo pieeju, ir iespējams aizsargāt pret jebkuru bojāto disku skaitu. RAID 6 ir paredzēts gadījumam, kad izmanto divas kontrolsummas, lai aizsargātu pret divu disku zudumu.

Tāpat kā RAID 5 gadījumā, paritāte un dati katram blokam atrodas uz dažādiem diskiem. Arī abi paritātes bloki atrodas uz dažādiem diskiem.

Ir dažādi veidi, kā izveidot RAID 6. Tie atšķiras gan pēc rakstīšanas veiktspējas, gan pēc nepieciešamā aprēķinu apjoma. Spēja veikt ātrāku rakstīšanu parasti nozīmē, ka ir nepieciešams vairāk aprēķinu.

RAID 6 ir lēnāks nekā RAID 5, taču tas ļauj turpināt RAID darbību, ja divi diski ir bojāti. RAID 6 kļūst populārs, jo tas ļauj masīvu atjaunot pēc viena diska atteices pat tad, ja vienam no atlikušajiem diskiem ir viens vai vairāki bojāti sektori.

Attēli

RAID 3 ir līdzīgs RAID 0 līmenim. Tiek pievienots papildu disks, kurā tiek saglabāta katra datu bloka kontrolsumma.

RAID 4 ir līdzīgs RAID 3. līmenim, taču paritāte tiek aprēķināta lielākiem datu blokiem.

RAID 6 ir līdzīgs RAID 5, taču tas aprēķina divas dažādas kontrolsummas. Tas ļauj bojāt divus diskus, nezaudējot datus.

Nestandarta RAID līmeņi

Dubultā paritāte / Diagonālā paritāte

RAID 6 izmanto divus paritātes blokus. Tos aprēķina īpašā veidā, izmantojot polinomu. Dubultās paritātes RAID (saukts arī par diagonālās paritātes RAID) katram no šiem paritātes blokiem izmanto atšķirīgu polinomu. Nesen nozares asociācija, kas definēja RAID, paziņoja, ka dubultās paritātes RAID ir atšķirīgs RAID 6 veids.

RAID-DP

RAID-DP ir vēl viens veids, kā nodrošināt dubultu paritāti.

RAID 1.5

RAID 1.5 (nejaukt ar RAID 15, kas ir atšķirīgs) ir patentēta RAID implementācija. Tāpat kā RAID 1, tas izmanto tikai divus diskus, bet tajā tiek veikta gan izkliedēšana, gan dublēšana (līdzīgi kā RAID 10). Lielākā daļa darbību tiek veikta aparatūrā.

RAID 5E, RAID 5EE un RAID 6E

RAID 5E, RAID 5EE un RAID 6E (ar pievienoto E kā Enhanced) parasti apzīmē dažādus RAID 5 vai RAID 6 veidus ar karsto rezerves daļu. Šajās implementācijās karstais rezerves disks nav fizisks disks. Tā drīzāk ir brīvas vietas veidā uz diskiem. Tas palielina veiktspēju, bet tas nozīmē, ka karsto rezerves disku nevar koplietot starp dažādiem masīviem. Šo shēmu ieviesa IBM ServeRAID ap 2001. gadu.

RAID 7

Šī ir patentēta implementācija. Tā papildina RAID 3 vai RAID 4 masīva kešēšanu.

Intel Matrix RAID

Dažām Intel pamatplatēm ir RAID mikroshēma ar šo funkciju. Tā izmanto divus vai trīs diskus un pēc tam tos sadala vienādās daļās, lai izveidotu RAID 0, RAID 1, RAID 5 vai RAID 1+0 līmeņu kombināciju.

Linux MD RAID draiveris

Tas ir draivera nosaukums, kas ļauj izmantot programmatūras RAID ar Linux. Papildus parastajiem RAID 0-6 līmeņiem tam ir arī RAID 10 implementācija. Kopš kodola 2.6.9. kodola versijas RAID 10 ir viens līmenis. Šai implementācijai ir dažas nestandarta funkcijas.

RAID Z

Sun ir ieviesusi failu sistēmu ZFS. Šī failu sistēma ir optimizēta liela datu apjoma apstrādei. Tā ietver loģisko sējumu pārvaldnieku. Tā ietver arī funkciju RAID-Z. Tā ļauj izvairīties no problēmas, ko sauc par RAID 5 rakstīšanas caurumu, jo tajā ir copy-on-write politika: Tā nepārraksta datus tieši, bet ieraksta jaunus datus jaunā diska vietā. Kad ierakstīšana ir bijusi veiksmīga, vecie dati tiek dzēsti. Tas ļauj izvairīties no nepieciešamības veikt nolasīšanas-mainīšanas-rakstīšanas operācijas maziem ierakstiem, jo tas raksta tikai pilnas joslas. Mazie bloki tiek spoguļoti, nevis aizsargāti pret paritāti, kas ir iespējams, jo failu sistēma zina, kā ir organizēta krātuve. Tāpēc tā var piešķirt papildu vietu, ja nepieciešams. Pastāv arī RAID-Z2, kurā izmanto divu veidu paritāti, lai sasniegtu rezultātus, kas ir līdzīgi RAID 6: spēja pārdzīvot līdz pat diviem diska bojājumiem, nezaudējot datus.

Attēli

RAID DP (Double Parity) konfigurācijas shēma.

Matricas RAID konfigurācija.

RAID līmeņu savienošana

Izmantojot RAID, dažādus diskus var salikt kopā, lai iegūtu loģisko disku.Lietotājs redzēs tikai loģisko disku. Katram no iepriekš minētajiem RAID līmeņiem ir labās un sliktās puses. Taču RAID var darboties arī ar loģiskajiem diskiem. Tādējādi vienu no iepriekš minētajiem RAID līmeņiem var izmantot ar loģisko disku kopumu. Daudzi cilvēki to atzīmē, rakstot skaitļus kopā. Dažreiz starp tiem raksta "+" vai "&". Biežāk sastopamās kombinācijas (izmantojot divus līmeņus) ir šādas:

RAID 0+1: divi vai vairāki RAID 0 masīvi tiek apvienoti RAID 1 masīvā; To sauc par joslu spoguli.
RAID 1+0: tāpat kā RAID 0+1, tikai RAID līmeņi ir apgriezti; spoguļu josla. Tādējādi diska kļūme ir retāka nekā iepriekš minētajā RAID 0+1.
RAID 5+0: Vairāku RAID 5 joslu veidošana kopā ar RAID 0. Katra RAID 5 diska viens disks var sabojāties, bet tas padara RAID 5 par vienīgo kļūmes punktu; ja sabojājas cits šī masīva disks, visi masīva dati tiks zaudēti.
RAID 5+1: Situācijās, kad RAID ir seši diski, var notikt kļūme jebkurā no trim (nezaudējot datus).
RAID 6+0: vairāku RAID 6 masīvu joslu pārklāšana ar RAID 0; Divi diski katrā RAID 6 masīvā var nedarboties bez datu zuduma.

Ar sešiem diskiem pa 300 GB katram, kuru kopējā ietilpība ir 1,8 TB, ir iespējams izveidot RAID 5 ar 1,5 TB izmantojamās vietas. Šajā masīvā viens disks var sabojāties bez datu zuduma. Izmantojot RAID 50, vieta tiek samazināta līdz 1,2 TB, bet katrā RAID 5 diskā var sabojāties viens disks, turklāt ievērojami palielinās veiktspēja. RAID 51 samazina izmantojamo lielumu līdz 900 GB, bet pieļauj, ka var sabojāties jebkuri trīs diski.

RAID 0+1: vairāki RAID 0 masīvi tiek apvienoti ar RAID 1 masīvu.

RAID 1+0: izturīgāks nekā RAID 0+1; atbalsta vairāku disku atteices, ja vien neatteicas divi diski, kas veido spoguļattēlu.

RAID 5+1: Jebkuri trīs diski var nedarboties, nezaudējot datus.

RAID izveide

Ir dažādi veidi, kā izveidot RAID. To var izdarīt vai nu ar programmatūru, vai ar aparatūru.

Programmatūras RAID

RAID var izveidot ar programmatūru divos dažādos veidos. Programmatūras RAID gadījumā diski ir savienoti kā parastie cietie diski. RAID darbību nodrošina dators. Tas nozīmē, ka katrā piekļuves reizē CPU ir jāveic RAID aprēķini. RAID 0 vai RAID 1 aprēķini ir vienkārši. Tomēr RAID 5, RAID 6 vai viena no kombinētajiem RAID līmeņiem aprēķini var sagādāt daudz darba. Programmatūras RAID gadījumā var būt sarežģīti automātiski startēt no masīva, kas nav darbojies. Visbeidzot, veids, kā RAID tiek veidots programmatūrā, ir atkarīgs no izmantotās operētājsistēmas; programmatūras RAID masīvu parasti nav iespējams atkārtoti izveidot, izmantojot citu operētājsistēmu. Operētājsistēmas RAID masīvu veidošanai parasti izmanto cietā diska nodalījumus, nevis veselus cietos diskus.

Aparatūras RAID

RAID var izveidot arī ar aparatūru. Šajā gadījumā tiek izmantots īpašs diska kontrolieris; šī kontroliera karte slēpj faktu, ka tā veic RAID, no operētājsistēmas un lietotāja. Kontrolsummas informācijas aprēķinus un citus ar RAID saistītus aprēķinus veic īpašā mikroshēmā šajā kontrolierī. Tādējādi RAID ir neatkarīgs no operētājsistēmas. Operētājsistēma neredz RAID, tā redz tikai vienu disku. Dažādi ražotāji RAID veido dažādos veidos. Tas nozīmē, ka RAID, kas izveidots ar vienu aparatūras RAID kontrolieri, nevar atjaunot ar cita ražotāja RAID kontrolieri. Aparatūras RAID kontrolierus bieži vien ir dārgi iegādāties.

Aparatūras atbalstīts RAID

Tas ir kombinācija starp aparatūras RAID un programmatūras RAID. Aparatūras atbalstītais RAID izmanto īpašu kontrollera mikroshēmu (tāpat kā aparatūras RAID), taču šī mikroshēma nevar veikt daudzas operācijas. Tā ir aktīva tikai tad, kad sistēma ir iedarbināta; tiklīdz operētājsistēma ir pilnībā ielādēta, šī konfigurācija ir kā programmatūras RAID. Dažās pamatplatēs ir RAID funkcijas pievienotajiem diskiem; visbiežāk šīs RAID funkcijas tiek veiktas kā aparatūras atbalstīts RAID. Tas nozīmē, ka ir nepieciešama īpaša programmatūra, lai varētu izmantot šīs RAID funkcijas un lai varētu atjaunot diska atteici.

Dažādi termini, kas saistīti ar aparatūras kļūmēm

Runājot par aparatūras kļūmēm, tiek lietoti dažādi termini:

Neveiksmju biežums

Bojājumu biežums ir tas, cik bieži sistēma nedarbojas. RAID sistēmas vidējais laiks līdz atteicei (MTTF) vai vidējais laiks starp atteici (MTBF) ir tāds pats kā tās komponentiem. Galu galā RAID sistēma nevar aizsargāt pret atsevišķu cieto disku kļūmēm. Sarežģītāki RAID tipi (viss, kas nav "striping" vai "concatenation") tomēr var palīdzēt saglabāt datus neskartus pat tad, ja atsevišķs cietais disks sabojājas.

Vidējais laiks līdz datu zudumam

Vidējais laiks līdz datu zudumam (MTTDL) rāda vidējo laiku, pirms attiecīgajā masīvā notiek datu zudums. Vidējais laiks līdz datu zudumam konkrētam RAID var būt lielāks vai mazāks nekā tā cietajiem diskiem. Tas ir atkarīgs no izmantotā RAID tipa.

Vidējais laiks līdz atveseļošanai

Masuļi ar dublēšanas funkciju var atjaunoties pēc dažām kļūmēm. Vidējais laiks līdz atveseļošanai rāda, cik ilgā laikā ir jāatjauno bojātais masīvs līdz normālam stāvoklim. Tas ietver gan laiku, kas vajadzīgs, lai nomainītu bojāto diska mehānismu, gan arī laiku, kas vajadzīgs, lai masīvu atjaunotu (t. i., lai dublēšanas nolūkā replicētu datus).

Neatgūstams bitu kļūdu īpatsvars

Neatjaunojamo bitu kļūdu koeficients (UBE) norāda, cik ilgi diskdzinis nespēs atjaunot datus pēc cikliskās redundances pārbaudes (CRC) kodiem un vairākiem atkārtojumiem.

Problēmas ar RAID

Pastāv arī dažas problēmas, kas saistītas ar RAID idejām vai tehnoloģijām:

Disku pievienošana vēlāk

Daži RAID līmeņi ļauj paplašināt masīvu, vēlāk vienkārši pievienojot cietos diskus. Informācija, piemēram, paritātes bloki, bieži vien ir izkaisīta uz vairākiem diskiem. Diska pievienošana masīvam nozīmē, ka ir nepieciešama reorganizācija. Šāda reorganizācija ir kā masīva pārbūve, un tā var aizņemt ilgu laiku. Kad tas tiek darīts, papildu vieta vēl var nebūt pieejama, jo par to ir jāpaziņo gan masīva failu sistēmai, gan operētājsistēmai. Dažas failu sistēmas pēc to izveides nav iespējams palielināt. Tādā gadījumā ir jāizveido visu datu rezerves kopija, masīvs ir jāizveido no jauna ar jauno izkārtojumu un tajā jāatjauno dati.

Vēl viena iespēja, kā pievienot krātuvi, ir izveidot jaunu masīvu un ļaut loģisko apjomu pārvaldniekam risināt šo situāciju. Tas ļauj palielināt gandrīz jebkuru RAID sistēmu, pat RAID1 (kas pats par sevi ir ierobežots līdz diviem diskiem).

Saistītās neveiksmes

RAID kļūdu korekcijas mehānisms pieņem, ka disku kļūmes ir neatkarīgas. Ir iespējams aprēķināt, cik bieži var sabojāties kāds no diskiem, un izveidot masīvu tā, lai datu zudums būtu ļoti maz ticams.

Tomēr praksē diski bieži vien tika iegādāti kopā. Tiem ir aptuveni vienāds vecums, un tie ir tikuši izmantoti līdzīgi (tā dēvētais nolietojums). Daudzi diski nedarbojas mehānisku problēmu dēļ. Jo vecāks ir disks, jo vairāk nolietojušās tā mehāniskās daļas. Vecas mehāniskās daļas biežāk sabojājas nekā jaunākas. Tas nozīmē, ka diska kļūmes vairs nav statistiski neatkarīgas. Praksē pastāv iespēja, ka arī otrs disks sabojāsies, pirms pirmais disks ir atjaunots. Tas nozīmē, ka praksē datu zudums var notikt ievērojami ātri.

Atomicitāte

Vēl viena problēma, kas rodas arī RAID sistēmās, ir tā, ka lietojumprogrammas sagaida tā saukto atomicitāti: Vai nu visi dati tiek ierakstīti, vai arī netiek ierakstīts neviens. Datu rakstīšanu sauc par darījumu.

RAID masīvos jaunie dati parasti tiek ierakstīti vietā, kur bija vecie dati. Tas ir kļuvis zināms kā atjaunināšana uz vietas. Datu bāzu pētnieks Džims Grejs 1981. gadā uzrakstīja darbu, kurā aprakstīja šo problēmu.

Ļoti maz glabāšanas sistēmu nodrošina atomārās rakstīšanas semantiku. Kad objekts tiek ierakstīts diskā, RAID glabāšanas ierīcē parasti visas objekta kopijas tiek ierakstītas paralēli. Ļoti bieži par datu ierakstīšanu ir atbildīgs tikai viens procesors. Šādā gadījumā datu ieraksti uz dažādiem diskiem pārklājas. To sauc par pārklājošu rakstīšanu vai pakāpenisku rakstīšanu. Tāpēc kļūdas dēļ, kas rodas rakstīšanas procesā, dublētās kopijas var atrasties dažādos stāvokļos. Vēl ļaunāk, tā var atstāt kopijas ne vecajā, ne jaunajā stāvoklī. Tomēr ierakstīšana ir atkarīga no tā, vai sākotnējie dati ir vai nu vecajā, vai jaunajā stāvoklī. Tas ļauj veikt loģisko izmaiņu atkopēšanu, bet tikai dažas datu glabāšanas sistēmas nodrošina atomārās rakstīšanas semantiku RAID diskā.

Šo problēmu var atrisināt, izmantojot ar akumulatoru darbināmu rakstīšanas kešatmiņu, taču tikai strāvas padeves pārtraukuma gadījumā.

Ne visos aparatūras RAID kontrolieros ir transakciju atbalsts. Tāpēc daudzās operētājsistēmās tas ir iekļauts, lai aizsargātu pret datu zudumu pārtrauktas rakstīšanas laikā. Novell Netware, sākot ar 3.x versiju, ir iekļauta transakciju izsekošanas sistēma. Microsoft ieviesa transakciju izsekošanas sistēmu, izmantojot NTFS žurnālu funkciju. NetApp WAFL failu sistēma to risina, nekad neatjauninot datus uz vietas, tāpat kā ZFS.

Neatgūstamie dati

Daži cietā diska sektori kļūdas dēļ var būt kļuvuši nelasāmi. Dažas RAID implementācijas var risināt šo situāciju, pārvietojot datus citur un atzīmējot diska sektoru kā sliktu. Uzņēmumu klases diskdzinējos tas notiek aptuveni 1 bitā no ^{1015, bet} parastajos diskdzinējos - 1 bitā no ^1014. Disku ietilpība nepārtraukti palielinās. Tas var nozīmēt, ka dažkārt RAID masīvu nevar atjaunot, jo šāda kļūda tiek konstatēta, kad masīvs tiek atjaunots pēc diska atteices. Dažas tehnoloģijas, piemēram, RAID 6, mēģina risināt šo problēmu, taču tām ir ļoti liels rakstīšanas sods, citiem vārdiem sakot, datu rakstīšana kļūst ļoti lēna.

Rakstīšanas kešatmiņas uzticamība

Diska sistēma var apstiprināt rakstīšanas operāciju, tiklīdz dati ir kešatmiņā. Tai nav jāgaida, līdz dati ir fiziski ierakstīti. Tomēr jebkurš elektroenerģijas padeves pārtraukums var nozīmēt ievērojamu šādā kešatmiņā rindā esošo datu zudumu.

Izmantojot aparatūras RAID, šīs kešatmiņas aizsardzībai var izmantot akumulatoru. Tas bieži atrisina problēmu. Ja pārtrūkst strāvas padeve, kontrolieris var pabeigt kešatmiņas ierakstīšanu, kad strāvas padeve ir atjaunota. Tomēr šis risinājums joprojām var neizdoties: akumulators var būt nolietojies, strāvas padeve var būt bijusi pārāk ilgi izslēgta, diski var būt pārcelti uz citu kontrolieri, var sabojāties pats kontrolieris. Dažas sistēmas var veikt periodiskas akumulatora pārbaudes, taču tās izmanto pašu akumulatoru un atstāj to tādā stāvoklī, kad tas nav pilnībā uzlādēts.

Iekārtu savietojamība

Dažādu RAID kontrolleru disku formāti ne vienmēr ir saderīgi. Tāpēc var nebūt iespējams nolasīt RAID masīvu, izmantojot atšķirīgu aparatūru. Līdz ar to, lai atjaunotu datus, var nākties izmantot identisku aparatūru vai dublējumu, ja nav diska aparatūras atteices.

Ko RAID var un ko nevar

Šī rokasgrāmata tika ņemts no pavedienu RAID, kas saistīti ar forumu. Tas tika darīts, lai palīdzētu norādīt RAID izvēles priekšrocības un trūkumus. Tas ir paredzēts cilvēkiem, kuri vēlas izvēlēties RAID, lai palielinātu veiktspēju vai dublēšanu. Tajā ir saites uz citiem foruma pavedieniem, kuros ir lietotāju anekdotiski pārskati par RAID lietošanas pieredzi.

Ko spēj RAID

RAID var aizsargāt darbspējas laiku. RAID 1., 0+1/10, 5. un 6. līmenis (un to varianti, piemēram, 50. un 51. līmenis) kompensē mehāniskus cietā diska bojājumus. Pat pēc diska atteices masīva datus joprojām var izmantot. Tā vietā, lai veiktu laikietilpīgu atjaunošanu no lentes, DVD vai cita lēna dublējuma nesēja, RAID ļauj atjaunot datus uz rezerves diska no citiem masīva dalībniekiem. Šī atjaunošanas procesa laikā tie ir pieejami lietotājiem, kas atrodas sabojātā stāvoklī. Uzņēmumiem tas ir ļoti svarīgi, jo dīkstāves ātri vien rada peļņas zaudējumus. Mājas lietotājiem tas var aizsargāt lielu datu nesēju glabāšanas masīvu darbības laiku, jo, sabojājoties diskam, kas nav aizsargāts ar dublēšanu, būtu nepieciešama laikietilpīga atjaunošana no desmitiem DVD vai diezgan daudzām lentēm.
RAID var palielināt veiktspēju noteiktās lietojumprogrammās. RAID 0, 5 un 6 līmenī tiek izmantota izvietošana joslās. Tas ļauj vairākiem vārpstām palielināt lineārās pārsūtīšanas ātrumu. Darba stacijas tipa lietojumprogrammas bieži strādā ar lieliem failiem. Tām ir ļoti izdevīga diska sadalīšana joslās. Šādu lietojumprogrammu piemēri ir tās, kurās izmanto video vai audio failus. Šāda caurlaides spēja ir noderīga arī dublējot dublējumus no diska uz disku. RAID 1, kā arī citi RAID līmeņi, kas balstīti uz stripingu, var uzlabot veiktspēju piekļuves modeļiem ar daudziem vienlaicīgiem nejaušiem piekļuves gadījumiem, piemēram, tādiem, ko izmanto vairāku lietotāju datubāzēs.

Ko RAID nevar izdarīt

RAID nevar aizsargāt masīva datus. RAID masīvā ir viena failu sistēma. Tas rada vienu kļūmes punktu. Šai failu sistēmai var notikt daudz kas cits, ne tikai fiziska diska kļūme. RAID nevar aizsargāt pret šiem datu zuduma avotiem. RAID nespēj apturēt vīrusu no datu iznīcināšanas. RAID nenovērš datu bojāšanu. RAID nesaglabās datus, ja lietotājs tos nejauši izmainīs vai izdzēsīs. RAID neaizsargā datus no citu komponentu, izņemot fiziskos diskus, aparatūras atteices. RAID neaizsargā datus no dabas vai cilvēka izraisītām katastrofām, piemēram, ugunsgrēkiem un plūdiem. Lai aizsargātu datus, to dublējums jāveido uz noņemamiem datu nesējiem, piemēram, DVD, lentes vai ārējā cietā diska. Rezerves kopija jāglabā citā vietā. RAID vien nenovērsīs katastrofu, kad (nevis ja) tā notiks, no datu zaudēšanas. Katastrofas nevar novērst, bet rezerves kopijas ļauj novērst datu zudumu.
RAID nevar vienkāršot avārijas seku novēršanu. Ja darbojas tikai viens disks, to var izmantot lielākā daļa operētājsistēmu, jo tām ir kopīgs ierīces draiveris. Tomēr lielākajai daļai RAID kontrolieru ir nepieciešami īpaši draiveri. Atjaunošanas rīkiem, kas darbojas ar atsevišķiem diskiem ar vispārējiem kontrolieriem, būs nepieciešami īpaši draiveri, lai piekļūtu datiem RAID masīvos. Ja šie atkopšanas rīki ir slikti kodēti un neļauj izmantot papildu draiverus, tad RAID masīvs šim atkopšanas rīkam, iespējams, būs nepieejams.
RAID nevar palielināt veiktspēju visās lietojumprogrammās. Šis apgalvojums jo īpaši attiecas uz tipiskiem darbvirsmas lietojumprogrammu lietotājiem un spēlētājiem. Lielākajā daļā darbvirsmas lietojumprogrammu un spēļu svarīgāka ir diska(-u) bufera stratēģija un meklēšanas veiktspēja, nevis izejas caurlaides spēja. Šādiem lietotājiem, palielinot neapstrādāto datu pārraides ātrumu, ieguvumi ir nelieli, jo lielākā daļa failu, kuriem viņi piekļūst, parasti ir ļoti mazi. Disku izvietošana, izmantojot RAID 0, palielina lineāro pārsūtīšanas veiktspēju, nevis bufera un meklēšanas veiktspēju. Rezultātā diska izvietošana, izmantojot RAID 0, vairumā darbvirsmas lietojumprogrammu un spēļu neuzrāda gandrīz nekādu veiktspējas pieaugumu, lai gan ir arī izņēmumi. Galda datoru lietotājiem un spēlētājiem, kuru mērķis ir augsta veiktspēja, ir labāk iegādāties ātrāku, lielāku un dārgāku vienu disku, nekā izmantot divus lēnākus/mazākus diskus RAID 0. Pat ja RAID-0 režīmā izmantosiet jaunākos, lielākos un lielākos diskus, maz ticams, ka tas palielinās veiktspēju par vairāk nekā 10 %, turklāt dažos piekļuves modeļos, jo īpaši spēlēs, veiktspēja var samazināties.
RAID ir grūti pārvietot uz jaunu sistēmu. Ja ir viens disks, to ir salīdzinoši viegli pārvietot uz jaunu sistēmu. To var vienkārši pievienot jaunajai sistēmai, ja tai ir pieejams tāds pats interfeiss. Tomēr ar RAID masīvu tas nav tik vienkārši. Ir noteikta veida metadati, kas norāda, kā RAID ir izveidots. RAID BIOS ir jāspēj nolasīt šos metadatus, lai tas varētu veiksmīgi izveidot masīvu un padarīt to pieejamu operētājsistēmai. Tā kā RAID kontrolleru ražotāji izmanto dažādus metadatu formātus (pat viena ražotāja dažādu saimju kontrolleri var izmantot nesaderīgus metadatu formātus), RAID masīvu ir gandrīz neiespējami pārvietot uz citu kontrolleri. Pārvietojot RAID masīvu uz jaunu sistēmu, jāplāno pārvietot arī kontrolieri. Ņemot vērā pamatplatē integrēto RAID kontrolleru popularitāti, tas ir ārkārtīgi sarežģīti. Parasti RAID masīva locekļus un kontrolierus ir iespējams pārvietot kopā. Programmatūras RAID Linux un Windows Server produktos šo ierobežojumu var arī apiet, taču programmatūras RAID ir arī citi ierobežojumi (galvenokārt saistīti ar veiktspēju).

Piemērs

Visbiežāk izmantotie RAID līmeņi ir RAID 0, RAID 1 un RAID 5. Pieņemsim, ka ir 3 disku konfigurācija ar 3 vienādiem diskiem, katrs 1 TB, un diska atteices varbūtība noteiktā laika posmā ir 1%.

RAID līmenis	Izmantojamā jauda	Neveiksmes varbūtība izteikts procentos	Neveiksmes varbūtība 1 no ... gadījumiem neizdodas
0	3 TB	2,9701%	34
1	1 TB	0,0001%	1 miljons
5	2 TB	0,0298%	3356