RAID tehnologija i pregled konfiguracija

RAID tehnologija i pregled konfiguracija

offline
  • Pridružio: 04 Jul 2011
  • Poruke: 5066
  • Gde živiš: Beograd


RAID tehnologija i pregled konfiguracija




RAID tehnologija je razvijena 1987. godine za potrebu serverskih sistema od strane Berkeley univerziteta u Kaliforniji.

U početku, RAID je bila skraćenica od Redundant Array of Inexpensive Disks, ili u prevodu „redundantni niz jeftinih diskova”. RAID je bio prilično jeftiniji od DASD (Direct access storage device) diskova koji je bio osnovni standard za diskove velikog kapaciteta krajem prošlog veka. Ali kada je DASD prestao da se upotrebljava, skraćenica RAID je promenjena u Redundant Array of Independent Disks (redundantni niz nezavisnih diskova). Iz samog imena tehnologije se vidi da je za nju potreban veći broj diskova. Ti diskovi se povezuju pomoću RAID kontrolera koji mogu biti u vidu PCI kartice ili pak da budu integrisani na matičnoj ploči.

Jedan od velikih nedostataka je taj što diskovi moraju biti istog kapaciteta (nekada i istog modela), a sav ostali posao preuzima kontroler na sebe.

Napomena: Određeni kontroleri podržavaju povezivanje dva različita diska u niz. Ukoliko imate dva diska različitih kapaciteta i brzine, iako je jedan disk brži od drugog, i on će raditi istom brzinom kao sporiji, a kapicet neće biti zbir ta dva diska, već dvostruki kapacitet manjeg diska.


Kod upotrebe više diskova, postoji velika raznolikost načina na koje mogu da se organizuju podaci i kako da se doda redundansa da bi se poboljšala pouzdanost. Postoji 7 standardizovanih šema za projektovanje baze podataka na više HDD-ova (od 0 do 6). Oni ne impliciraju hijerarhiski, već označavaju različite dizajne arhitekture koji dele tri zajedničke karakteristike:

RAID je skup fizičkih diskova koje OS vidi kao jedan logički uređaj.
Podaci su raspodeljeni na fizičkim uređajima niza.
Kapacitet redundantnog diska koristi se za skladištenje informacije parnosti, što garantuje obnovljivost podataka u slučaju otkaza diska.


Šta je redundantnost?

Redundantnost kod RAID predstavlja višestruko memorisanje podataka, u cilju povećanja sigurnosti. Ukoliko dođe do oštećenja originalnih podataka, moguće je te podatke povratiti. Negativna strana toga je što zauzima dodatni prostor.


Napomena: Tačke dva i tri se razlikuju za različite nivoe RAID-a. Npr. RAID 0 ne podržava treću karakteristiku.



U sledećoj tabeli je dat jednostavan prikaz za svih sedam nivoa:



Slika




RAID nivo 0





RAID 0 nije pravi član porodice RAID zato što ne uključuje redundantnost kako bi povećao pouzdanost, zbog toga ukoliko dođe do otkazivanja jednog diska u nizu, otkazuje ceo niz, i gube se svi podaci. Ali postoje neke aplikacije, kao što su neke na superračunarima, u kojima su prvenstvena briga performanse i kapacitet, a ne sigurnost podataka.

Kod RAID 0 se podaci raspodeljuju po svim diskovima u nizu, što predstavlja veliku prednost u odnosu na upotrebu jednog diska. Npr. ukoliko dva različita zahteva čekaju na dva različita bloka, tada postoje veliki izgledi da su ti blokovi na različitim HDD-ovima, što znači da se oni mogu izvršavati paralelno, što smanjuje vreme čekanja.

Podaci se kod RAID 0 stratifikuju, tj. dele se na trake (eng. strip) po raspoloživim diskovima. Svaki disk je podeljen na trake (blokovi, sektori ili neke druge jedinice). Skup logički uzastopnih traka , koji preslikava tačno jednu traku na svaki član niza, zove se traka.
Objasniću to primerom da bi ste bolje razumeli.

U nizu od n fizičkih diskova, prvih n traka se fizički skladište kao prva traka na svaki od n fizičkih diskova, drugih n traka kao druge itd. To i predstavlja glavnu prednost RAID 0 niza, što se više zahteva mogu izvršavati paralelno, što u velikoj meri smanjuje vreme prenosa.


RAID 0 ima dve osnovne primene:

Kada je potreban veliki kapacitet prenosa podataka
Kada je potrebna velika brzina izvršenja zahteva




RAID nivo 1






RAID 1 se razlikuje od RAID 2 do 6 po načinu na koji se postiže redundantnost. Kod RAID 1 ona se postiže dupliranjem svih podataka, kod ostalih se koristi neki oblik proračuna parnosti.
RAID 1 koristi stratifikaciju podataka, kao i RAID 0, ali je kod RAID 1 svaka logička traka preslikana na dva posebna fizička diska, tako da svaki disk u nizu ima svoj odraz (eng. mirror).

Pozitivne strane RAID 1:

Zahtev za čitanje može da opsluži bilo koji od dva diska koja sadrže tražene podatke.
Zahtev za upisivanje da obe odgovarajuće trake budu ažurirane (taj proces se izvršava paralelno). Tako da performansu upisivanja diktira sporiji od dva diska.
Nema „kazne upisivanja“. RAID 2 do 6 obuhvataju upotrebu bitova parnosti, zato, kada se ažurira jedna traka, softver mora prvo da proračuna i ažurira bitove parnosti, kao i stvarne trake koja je u pitanju.
Oporavak od otkaza je jednostavan. Kada otkaže jedan disk, podacima može da se pristupi na drugom disku.


Glavni nedostatak je cena. RAID 1 zahteva dvostruki prostor na diskovima, i zbog toga se RAID 1 obično ograničava na uređaje koji skladište sistemski softver ili veoma bitne podatke, pa samim tim predstavlja odličnu soluciju za sigurno čuvanje podataka.

Što se brzine tiče, RAID 1 može da ima velike brzine čitanja, skoro kao i RAID 0, ali kada je upisivanje u pitanju, ta brzina je približna jednom disku.



RAID nivo 2






RAID 2 i 3 koriste paralelnu tehniku pristupa. U nizu sa pralelnim pristupom svi diskovi učestvuju u izvršenju svakog zahteva. Glave pojedinačnih diskova su sinhronizovane, tako da je svaka glava u istom položaju na svakom disku u bilo kom trenutku.

Kod RAID 2 se takođe koriste trake, ali kod RAID 2 i 3 te trake su veoma male, često 8 ili 16 bit-a.

Kod RAID 2 se proračunava kod za ispravljanje grešaka nad odgovarajućim bitovima na svakom disku, a oni se skladište na odgovarajućim pozicijama na višestrukim diskovima za parnost. Obično se za to koristi Hammingov kod, koji je u stanju da ispravi jednostruke i otkrije dvostruke greške bitova.

Kod RAID 2 postoje dve vrste diskova: Data i ECC (Error correction code). U trenutku kada se traka upisuje na disk, kontroler računa ECC kod za tu traku i "u letu" je upisuje na jedan od ECC diskova. Sinhronizovanost diskova se najbolje vidi na primeru čitanja. Kada se neki podatak čita sa diska, u istom trenutku se čita i ECC sa redundantnog diska, i ukoliko je potrebno ispravlja se podatak.

Iako zahteva manje diskova od RAID 1, RAID 2 je i dalje veoma skup. Broj redundantnih diskova je proporcionalan logaritmu diskova sa podacima.

RAID 2 se danas veoma malo primenjuje, i nikada nije zaživeo. On bi bio efikasan samo kada bi postojao veliki broj grešaka kod diskova, ali uz današnju pouzdanost pojedinačnih diskova, RAID 2 je „prekomerna upotreba sile“.



RAID nivo 3






RAID 3 se organizuje na sličan način kao RAID 2, razlika je što RAID 3 zahteva samo jedan redundantni disk, bez obzira koliko je veliki niz. On umesto koda za ispravljanje grešaka proračunava jednostavan bit parnosti za skup pojedinačnih bitova na istoj poziciji na svim diskovima. U slučaju otkaza diska, pristupa se disku za parnost i podaci se rekonstruišu sa preostalih diskova. Kada se uređaj koji je otkazao zameni, podaci koji nedostaju mogu da obnove na njemu.


Performanse: Pošto su podaci podeljeni na veoma male trake, RAID 3 može da postigne veoma velike brzine prenosa. Za velike prenose je posebno primetno. Ali sa druge strane samo jedan zahtev može da se izvrši istovremeno, zato performansa trpi gubitke kada su u pitanju transakcije.



RAID nivo 4






RAID 4 do 6 koriste tehniku nezavisnog pristupa. U takvom nizu svaki disk radi nezavisno, tako da se zasebni zahtevi mogu zadovoljavati paralelno. Zbog toga su oni pogodni za aplikacije koje traže velike brzine U/I zahteva, a manje pogodni za aplikacije koje traže velike brzine prenosa podataka.

Kao i kod drugih RAID nizova koristi se deljenje podataka na trake, samo što su te trake kod RAID 4 do 6 relativno velike. Kod RAID 4 računa se bit po bit traka parnosti preko odgovarajućih traka na svakom disku za podatke, a bitovi parnosti se skladište u odgovarajućoj traci na disku za parnost.

Kod RAID 4 postoji kazna upisivanja kada se izvodi zahtev sa upisivanjem malog obima. Svaki put kada se pojavi upisivanje, softver mora da ažurira ne samo korisničke podatke, nego i odgovarajuće bitove parnosti. Zbog toga svaka operacija upisivanja mora da obuhvati i disk za parnost, što je „usko grlo“ ovih nizova, pa se zato slabo koriste.



RAID nivo 5






RAID 5 se organizuje slično kao i RAID 4. Razlika je u tome što RAID 5 raspodeljuje trake za parnost po svim diskovima. Tipično, podela po šemi sa kružnim dodeljivanjem. Za niz od n diskova, traka za parnost je na različitom disku za prvih n traka, a onda se uzorak ponavlja.

Ovakvim rasporedom traka za parnost izbegava se usko grlo koje se nalazi u RAID 4.



RAID nivo 6






Kod RAID 6 se vrše dva različita proračuna parnosti i skladište se u posebnim blokovima na različitim diskovima, zbog čega se RAID 6 niz sastoji od N + 2 diskova.

Ta šema je prikazana na slici iznad. P i Q su dva različita algoritma za proveru podataka. Jedan je proračun XOR-a (ekspluzivno "ili") koji se koristi i kod RAID 4 i 5, a drugi je nezavisan algoritam za proveru podataka. Kombinacija ova dva algoritma omogućava povraćaj podataka i u slučaju da otkažu dva korisnička diska.

Još jedna prednost RAID 6 je u tome što on obezbeđuje veoma visoku raspoloživost podataka. Trebalo bi da otkažu tri diska da bi se izgubili podaci. Ali sa druge strane tu je velika kazna upisivanja zato što svako upisivanje utiče na dva bloka parnosti.


Poređenje RAID



NivoPrednostiNedostaciPrimene
0-Performanse su veoma poboljšanje prostiranjem opterećenja preko više kanala uređaja.
-Nema dodatnog opterećenja proračunom parnosti.
-Veoma jednostavan dizajn.
-Lako se implementira
-Otkaz samo jednog uređaja rezultuje gubljenje svih podataka u nizu.-Video proizvodnja i uređivanje.
-Uređivanje slika.
-Priprema pre štampe.
-Svaka aplikacija koja zahteva veliki propusni opseg.
1-Redundantnost podataka od 100% znači da nije potrebna ponovna izgradnja u slučaju otkaza diska, nego se samo kopira na zamenjeni disk.
-Pod isvesnim okolnostima, RAID 1 može da podrži višestruke istovremene otkaze uređaja.
-Najprostiji dizajn podsistema RAID skladišta.
-Najveće dodatno opterećenje diskovima svih vrsta RAID (100%) - neefikasno.-Računovodstvo, plate, finansije.
-Svaka aplikacija koja zahteva veliku raspoloživost.
2-Moguće veoma velike brzine prenosa podataka.
-Što veća brzina prenosa podataka, to bolji odnos diskova sa podacima prema ECC diskovima.
-U poredenju sa RAID nivoima 3, 4 i 5, relativno jednostavan dizajn kontrolera.
-Vrlo veliki odnos ECC diskova prema diskovima sa podacima sa manjim rečima - neefikasno.
-Cena ulaznog nivoa vrlo visoka - opravdava je samo veliki zahtev za brzinom prenosa
-Ne postoje komercijalne implementacije, nije komercijalno održiv.
3-Veoma velika brzina prenosa podataka za čitanje i upisivanje.
-Otkaz diska ima beznačajan uticaj na propusnu moć.
-Mali odnos ECC diskova prema diskovima za podatke znači veliku efikasnost.
-Brzina transakcija u najboljem slučaju jednaka onoj kod jednog diska.
-Dizajn kontrolera je prilično složen.
-Video proizvodnja i striming uživo.
-Uređivanje slika.
-Video uredivanje.
-Priprema štampe.
-Svaka aplikacija koja zahteva veliku propusnu moć.
4-Veoma velika brzina prenosa podataka za čitanje.
-Mali odnos ECC diskova prema (za parnost) diskovima za podatke znači veliku efikasnost.
-Dizajn kontrolera je dosta složen.
-Najgora brzina transakcija i brzina prenosa agregatnog upisivanja.
-Teška i neefikasna ponovna izgradnja podataka u slučaju otkaza diska.
-Ne postoje komercijalne implementacije, nije komercijalno održiv.
5-Najveća brzina transakcija čitanja podataka.
-Mali odnos ECC diskova (za parnost) prema diskovima za podatke znači velika efikasnost.
-Dobra brzina agregatnog prenosa.
-Najsloženiji dizajn kontrolera.
-Teška ponovna izgradnja podataka u slučaju otkaza diska.
-Serveri za datoteke i aplikacije.
-Serveri za baze podataka.
-Intranet serveri.
-RAID nivo sa najraznovrsnijim primenama.
6-Obezbeđuje ekstremno visoku otpornost podataka na neispravnost i može da podrži više istovremenih otkaza uređaja.-Složeniji dizajn kontrolera.
-Izuzezno veliko dodatno opterećenje kontrolera da izračuna adrese parnosti.
-Savršeno rešenje za aplikacije kritičnih misija.


Slika



______________________________________


Credits: Higuy, Fil. Ziveli

______________________________________

Otvoren sam za sve vrste sugestija. Ziveli



Registruj se da bi učestvovao u diskusiji. Registrovanim korisnicima se NE prikazuju reklame unutar poruka.
offline
  • Luka Paunović
  • Linux System Administrator
  • Pridružio: 11 Avg 2012
  • Poruke: 389
  • Gde živiš: Užice

Veoma kvalitetan članak, svaka vam čast Wink



offline
  • Pridružio: 04 Jul 2011
  • Poruke: 5066
  • Gde živiš: Beograd

Veoma mi je drago da je neko izneo svoje mišljenje o članku (ma kakvo ono bilo). Zahvaljujem. Ziveli

offline
  • Fil  Male
  • Legendarni građanin
  • Pridružio: 11 Jun 2009
  • Poruke: 14644

Na koji nacin se backupuju diskovi u RAID 1 polju? Da li si to radio?
Imam 2 SAS diska u RAID 1 polju. Spremam se da izvrsim backup, kako bi ga vratio na dva druga diska. Pa istrazujem mogucnosti.

offline
  • Pridružio: 04 Jul 2011
  • Poruke: 5066
  • Gde živiš: Beograd

Pošto se RAID tretira kao jedan disk backup vršiš kao i sa jednog diska koji nije u RAID-u. EASEUS ima prilično dobar softver za to, zove se TODO Backup. Jedno vreme sam se baš zaluđivao sa RAID-om, pravio sam nizove sa malim HDD-ovima, i vezivao ih u različite nizove, za backup sam koristio ovaj EASEUS alat na Windows-u, dok FreeNAS ima svoj alat. Često su picali nizovi (prvenstveno loši hdd-ovi, a i u pitanju je bio softverski RAID) i zbog toga sam barem za sada digao ruke od RAID-a...

Za koji ti sistem treba? Windows ili Linux?

offline
  • Fil  Male
  • Legendarni građanin
  • Pridružio: 11 Jun 2009
  • Poruke: 14644

Treba mi za Windows. Citao sam da moze i Acronis TrueImage da se snadje sa njim (a njega vec imam).
Za svaki slucaj cu preuzeti EASEUS softver.

Ziveli

offline
  • Pridružio: 04 Jul 2011
  • Poruke: 5066
  • Gde živiš: Beograd

Radio bi i Acronics verovatno, nema razloga da ne radi. Poenta je da on ne treba da backupuje oba diska, redudantni je tu u slučaju da nešto treba da se ispravi, a to kontroler sam treba da sredi.

Ko je trenutno na forumu
 

Ukupno su 545 korisnika na forumu :: 28 registrovanih, 2 sakrivenih i 515 gosta   ::   [ Administrator ] [ Supermoderator ] [ Moderator ] :: Detaljnije

Najviše korisnika na forumu ikad bilo je 1567 - dana 15 Jul 2016 19:18

Korisnici koji su trenutno na forumu:
Korisnici trenutno na forumu: aleksmajstor, boyce, CrazyDiablo, doom83, Dorcolac, Faki-Valjevo, helen1, Jezekijel, Lox2, MarKhan, Mercury2, Metanoja, mrvica78, Panter2, Perko91, Pippi Langstrumpf, radoznao, repac, Sima zna, t84dar, tanakadzo, theNedjeljko, TITAN DUDIN JARAN, Toni, Vlada1389, Vladko, vlvl, vobo