Odzyskiwanie danych z macierzy RAID

Budowa
Na każdy dysk przypada dysk nadmiarowy, który zawiera kopię danych (do zabezpieczenia danych można przeznaczyć większą ilość dysków przypadających na jeden właściwy). Podczas procesu zapisu, informacje zapisywane są jednocześnie na obu dyskach.

Opis działania
Działanie opiera się na replikacji pracy nośników (dwóch lub więcej). Oznacza to równoległy zapis danych na dyskach. Odnotowuje najlepszą prędkość zapisu wśród dysków nadmiarowych. Szybkość i przepustowość przesyłania danych może być zwiększona dzięki dwóm dyskom służącym odczytywaniu informacji.

Zastosowanie
Wysoki poziom niezawodności sprawia, iż RAID 1 jest odpowiednim do takich zastosowań jak systemy operacyjne, transakcyjne bazy danych, czy też obronność, medycyna.

Budowa
Zapisane na dyskach dane mają formę paskowaną (na pasek przypada jeden bit). Niezbędnym jest 8 powierzchni do obsługi danych i dodatkowe, które służą przechowywaniu informacji niezbędnych do korekcji błędów (generowanych za pomoca kodu Hamminga). Ich liczba jest proporcjonalna do logarytmu liczby dysków przez nie chronionych. Pojemność RAID 2 to suma pojemności wszystkich dysków służących przechowywaniu danych. Zachowują się one jak jeden pojedynczy dysk.

Opis działania
Wysokie koszty generowane przez RAID 1 związane z jego nadmiarowością sprowokowały do stworzenia RAID 2, który polega na korekcji błędów. Kod Hamminga określa błąd na bicie. Rozdzielenie informacji na dyski odbywa się na poziomie bitu. Każda informacja wymaga tutaj dostępu do wszystkich dysków. Małe wielkości bloku paskowania powodują, iż opłacalnym staje się w tym przypadku użycie dysków pozwalających na synchronizację obrotów. Operacje zapisu są wielokrotnością rozmiaru sektorów pomnożonych przez ilość dysków. Na dyski trafiają całe sektory.

Zastosowanie
Odpowiedni dla serwerów UNIXowych zawierających duże, złożone pliki.

Budowa
Striping na poziomie bajtów, z dyskiem parzystości (kody obliczane są przez specjalny procesor). Dla dowolnej liczby dysków używa tylko jednego dysku nadmiarowego. Gromadzone tam dane oblicza się poprzez funkcję XOR. Stosowany jest tutaj podział danych na dyski na poziomie pojedynczego bitu.

Opis działania

Każdy odczyt, tak jak i każdy zapis używa wszystkich dysków z danymi. Bajty zapisywane s ą na oddzielnych dyskach. Jeden dysk przechowuje wszystkie dane parzystości.

W tym przypadku dopuszczalne jest uszkodzenie pojedynczego dysku. W tej konfiguracji niemożliwymi są równoległe transakcje. Przy każdej z nich konieczny jest dostęp do wszystkich dysków macierzy.

Zastosowanie
Aplikacje video, CAD/CAM, przetwarzanie 3D, multimedia. Typowe zastosowania to obróbka materiałów wideo. Przeznaczony dla aplikacji wymagających dużej szybkości transferu danych i niezawodności.

Budowa
Rożni się od wcześniejszej wersji wielkością bloku odpowiedzialnego za paskowanie, który może mieć dowolny rozmiar. Dane dzielone są a większe bloki (16, 32, 64 lub 128 kB).

Opis działania

Dzięki większemu bloku paskowania, niewielkie operacje nie wymagają użycia wszystkich dysków.

Przesyłanie informacji jest szybsze w przypadku większych operacji, gdyż czytane są z kilku dysków w tym samym czasie.

Przy zapisie informacji o dużych gabarytach szybkość operacji wzrasta. Problem napotykają niewielkie dane, których zapis wymaga aktualizacji danych na dysku parzystości.

Zastosowanie
Mało obciążone serwery archiwizacji z wysokim stosunkiem odczyt/zapis.

Budowa
Raid 5 wykorzystuje dzielenie danych na paski z wykorzystaniem obliczania danych parzystości. Wymaga on trzech dysków, przy czym traci pojemność jednego. W tym wypadku w przypadku awarii odporny jest wyłącznie na awarię jednego dysku. Na każdy wiersz w pasków przypada blok stanowiący sumę kontrolną pozostałych dysków.

Opis działania

Dane parzystości są rozproszone po wszystkich dyskach.

Raid tego typu cechuje się asymetrią wydajności. Jeśli w przypadku zapisu dojdzie do awarii, bądź uszkodzenia możliwym jest, iż blok parzystości oraz danych będą niezgodne. Tego typu zjawisko nazywane jest dziurą zapisu.

Podczas nadpisywania bloków, nadpisana musi zostać również suma kontrolna.

Etapy każdej operacji przedstawiają się następująco:

• Odczytanie bloku danych
• Odczytanie bloku parzystości
• Porównanie bloku do żądania zapisu i przeliczenia parzystości
• Zapisanie bloku danych
• Zapisanie bloku parzystości

Operacje przeliczania sum dokonują się na procesorze. Podczas odczytywania danych bloki parzystości nie są odczytywane.

Zastosowanie
Stosowany głównie dla typowych operacji w LAN, serwerach plików, odbudowie baz danych, hurtowniach danych, czy archiwizacji i serwerach www.

Budowa

Najwyższy poziom standardowych RAIDów. Jest rozbudowaną formą RAID 5. Posiada ona zdublowaną parzystość. Wymaga 4 dysków do pracy (dwa z nich wykorzystuje na dane parzystości). Posiada dodatkowy jeden dysk nadmiarowy.

Każdej grupie bloków przypisane są dwa bloki nadmiarowe. Koniecznym jest, aby drugi z nich zawierał informacje zapisane i obliczone inną metodą w celu ich odczytania w przypadku awarii (np. Reeda-Solomona).

Opis działania

Jest odporny na awarię dwóch dysków jednocześnie, co daje jej przewagę nad poprzednimi wersjami. Paski dla obu parzystości są zapisywane na dyskach, podobnie jak ma to miejsce w wszystkich poziomach z cyfrą pięć w nazwie.

Zastosowanie
RAID 6 posiada dużą konkurencję. Często jest stosowany poza swoją czystą formą. Ze względu na wysoki nakład obliczeń parzystości na procesor i kosztowny montaż układów ASIC, rozwiązania z zakresu oprogramowań software i firmware nie są rozpowszechnione i stosowane.

Budowa

Macierz hybrydowa (zagnieżdżona) opiera się na łączeniu jednego typu RAID kilku kopii innego typu. Najczęściej jest po połączenie RAID 0 z kopiami macierzy nadmiarowych np. RAID 1 (ma to na celu przyspieszenie ich pracy). Rozwiązanie zapewnia najmniejszą liczbę dysków do odbudowy w przypadku awarii jednego nośnika.

Opis działania

Zagnieżdżenie wielopoziomowe umożliwia tworzenie nieograniczonych macierzy stanowiących jeden logiczny dysk.

Awaria dysku wymaga wymiany tylko i wyłącznie uszkodzonego dysku wchodzącego w skład macierzy Raid 1. Kopiowanie w przypadku Raid 10 odbywa się z poziomu dysków fizycznych.

W odróżnieniu od pozostałych RAIDów, niewielkie bloki danych podlegają stripingowi. Dane są zapisane na dwóch dyskach. Przy awarii dysku w tym przypadku odbudowywany jest fragment macierzy.

Zastosowanie
Są one najczęściej stosowane przy bazach danych, serwerach aplikacji (z intensywnymi operacjami I/O, serwerami stron, czy mailami).