Εισαγωγή στο RAID, Έννοιες των επιπέδων RAID και RAID - Μέρος 1

Το RAID είναι μια πλεονάζουσα συστοιχία φθηνών δίσκων, αλλά σήμερα ονομάζεται Redundant Array ανεξάρτητων δίσκων. Παλιότερα ήταν πολύ δαπανηρή η αγορά δίσκου ακόμη και μικρότερου μεγέθους, αλλά σήμερα μπορούμε να αγοράσουμε μεγάλο μέγεθος δίσκου με την ίδια ποσότητα όπως πριν. Το Raid είναι απλώς μια συλλογή δίσκων σε μια πισίνα για να γίνει ένας λογικός τόμος.

Το Raid περιέχει ομάδες ή σύνολα ή Πίνακες. Ένας συνδυασμός προγραμμάτων οδήγησης δημιουργεί μια ομάδα δίσκων για να σχηματίσει μια σειρά RAID ή ένα σύνολο RAID. Μπορεί να είναι ένας ελάχιστος αριθμός 2 δίσκων συνδεδεμένων σε έναν ελεγκτή επιδρομής και να δημιουργήσει έναν λογικό τόμο ή περισσότερες μονάδες δίσκου μπορούν να βρίσκονται σε μια ομάδα. Μόνο ένα επίπεδο Raid μπορεί να εφαρμοστεί σε μια ομάδα δίσκων. Τα Raid χρησιμοποιούνται όταν χρειαζόμαστε εξαιρετική απόδοση. Σύμφωνα με το επιλεγμένο επίπεδο επιδρομής, η απόδοση θα διαφέρει. Αποθήκευση των δεδομένων μας με ανοχή σφαλμάτων και υψηλή διαθεσιμότητα.

Αυτή η σειρά θα έχει τον τίτλο Προετοιμασία για τη ρύθμιση του RAID μέσω των τμημάτων 1-9 και καλύπτει τα ακόλουθα θέματα.

Αυτό είναι το Μέρος 1 μιας σειράς 9 μαθημάτων, εδώ θα καλύψουμε την εισαγωγή του RAID, των εννοιών του RAID και των επιπέδων RAID που απαιτούνται για τη ρύθμιση του RAID στο Linux.

RAID λογισμικού και RAID υλικού

Το Λογισμικό RAID έχει χαμηλή απόδοση, λόγω της κατανάλωσης πόρων από κεντρικούς υπολογιστές. Το λογισμικό Raid πρέπει να φορτώσει για ανάγνωση δεδομένων από τόμους επιδρομής λογισμικού. Πριν φορτώσετε το λογισμικό raid, το λειτουργικό σύστημα πρέπει να κάνει εκκίνηση για να φορτώσει το λογισμικό raid. Δεν χρειάζεται φυσικό υλικό σε επιδρομές λογισμικού. Επένδυση μηδενικού κόστους.

Το Hardware RAID έχει υψηλή απόδοση. Είναι αποκλειστικός ελεγκτής RAID, ο οποίος έχει κατασκευαστεί φυσικά χρησιμοποιώντας κάρτες PCI express. Δεν θα χρησιμοποιήσει τον πόρο κεντρικού υπολογιστή. Έχουν NVRAM για cache για ανάγνωση και εγγραφή. Αποθηκεύει την προσωρινή μνήμη κατά την ανακατασκευή, ακόμη και αν υπάρχει διακοπή ρεύματος, θα αποθηκεύσει τη μνήμη cache χρησιμοποιώντας αντίγραφα ασφαλείας της μπαταρίας. Πολύ δαπανηρές επενδύσεις που απαιτούνται για μεγάλη κλίμακα.

Η κάρτα RAID υλικού θα έχει την παρακάτω μορφή:

Προτεινόμενες έννοιες του RAID

1. Η μέθοδος Parity στο raid αναπαράγει το χαμένο περιεχόμενο από πληροφορίες που έχουν αποθηκευτεί με ισοτιμία. RAID 5, RAID 6 με βάση την ισοτιμία.
2. Το Stripe μοιράζεται δεδομένα τυχαία σε πολλούς δίσκους. Αυτό δεν θα έχει πλήρη δεδομένα σε έναν μόνο δίσκο. Εάν χρησιμοποιήσουμε 3 δίσκους, τα μισά από τα δεδομένα μας θα βρίσκονται σε κάθε δίσκο.
3. Το Mirroring χρησιμοποιείται στο RAID 1 και στο RAID 10. Το Mirroring είναι η δημιουργία αντιγράφου των ίδιων δεδομένων. Στο RAID 1 θα αποθηκεύσει το ίδιο περιεχόμενο και στον άλλο δίσκο.
4. Το Hot spare είναι απλώς μια εφεδρική μονάδα δίσκου στον διακομιστή μας που μπορεί να αντικαταστήσει αυτόματα τις αποτυχημένες μονάδες δίσκου. Εάν κάποια μονάδα δίσκου απέτυχε στη συστοιχία μας, αυτή η καυτή εφεδρική μονάδα δίσκου θα χρησιμοποιηθεί και θα ανακατασκευαστεί αυτόματα.
5. Τα κομμάτια είναι απλώς ένα μέγεθος δεδομένων που μπορεί να είναι ελάχιστο από 4KB και άνω. Καθορίζοντας το μέγεθος του κομματιού μπορούμε να αυξήσουμε την απόδοση I/O.

Τα RAID είναι σε διάφορα επίπεδα. Εδώ θα δούμε μόνο τα επίπεδα RAID που χρησιμοποιούνται κυρίως σε πραγματικό περιβάλλον.

1. RAID0=Striping
2. RAID1=Κατοπτρισμός
3. RAID5=Κατανεμημένη ισοτιμία ενός δίσκου
4. RAID6=Διπλή Ισοτιμία Κατανεμημένης Δίσκου
5. RAID10=Συνδυασμός Mirror & Stripe. (Ένθετο RAID)

Η διαχείριση του RAID γίνεται χρησιμοποιώντας το πακέτο mdadm στις περισσότερες διανομές Linux. Ας ρίξουμε μια σύντομη ματιά σε κάθε επίπεδο RAID.

RAID 0 (ή) Striping

Οι ρίγες έχουν εξαιρετική απόδοση. Στο Raid 0 (Striping) τα δεδομένα θα εγγραφούν στο δίσκο χρησιμοποιώντας την κοινή μέθοδο. Το μισό περιεχόμενο θα βρίσκεται σε έναν δίσκο και το άλλο μισό θα εγγραφεί σε άλλο δίσκο.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε 2 μονάδες δίσκου, για παράδειγμα, εάν γράψουμε δεδομένα "TECMINT" σε λογικό τόμο, θα αποθηκευτούν ως "T" θα αποθηκευτούν στον πρώτο δίσκο και το 'E' θα αποθηκευτεί στον δεύτερο δίσκο και το 'C' θα αποθηκευτεί στον πρώτο δίσκο και πάλι το 'M' θα αποθηκευτεί στο Δεύτερος δίσκος και συνεχίζει σε διαδικασία round-robin.

Σε αυτήν την περίπτωση, εάν κάποια από τις μονάδες δίσκου αποτύχει, θα χάσουμε τα δεδομένα μας, επειδή με τα μισά δεδομένα από έναν από τους δίσκους δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την ανακατασκευή της επιδρομής. Αλλά ενώ συγκρίνεται με την ταχύτητα εγγραφής και την απόδοση, το RAID 0 είναι εξαιρετικό. Χρειαζόμαστε τουλάχιστον 2 δίσκους για να δημιουργήσουμε ένα RAID 0 (Striping). Εάν χρειάζεστε τα πολύτιμα δεδομένα σας, μην χρησιμοποιήσετε αυτό το RAID LEVEL.

1. Υψηλή απόδοση.
2. Υπάρχει μηδενική απώλεια χωρητικότητας στο RAID 0
3. Μηδενική ανοχή σφαλμάτων.
4. Το Write και το Reading θα έχουν καλή απόδοση.

RAID 1 (ή) Mirroring

Το Mirroring έχει καλή απόδοση. Το Mirroring μπορεί να δημιουργήσει ένα αντίγραφο των ίδιων δεδομένων που έχουμε. Υποθέτοντας ότι έχουμε δύο αριθμούς σκληρών δίσκων 2 TB, συνολικά έχουμε 4 TB, αλλά στο mirroring ενώ οι δίσκοι βρίσκονται πίσω από τον ελεγκτή RAID για να σχηματίσουν μια λογική μονάδα δίσκου Μόνο μπορούμε να δούμε τα 2 TB της λογικής μονάδας.

Ενώ αποθηκεύουμε δεδομένα, θα γράφει και στις δύο μονάδες δίσκου 2 TB. Απαιτούνται τουλάχιστον δύο μονάδες δίσκου για τη δημιουργία RAID 1 ή Mirror. Εάν προέκυψε αποτυχία δίσκου, μπορούμε να αναπαράγουμε το σετ επιδρομής αντικαθιστώντας έναν νέο δίσκο. Εάν κάποιος από τους δίσκους αποτύχει στο RAID 1, μπορούμε να λάβουμε τα δεδομένα από έναν άλλο καθώς υπήρχε αντίγραφο του ίδιου περιεχομένου στον άλλο δίσκο. Άρα υπάρχει μηδενική απώλεια δεδομένων.

1. Καλή απόδοση.
2. Εδώ ο μισός χώρος θα χαθεί σε συνολική χωρητικότητα.
3. Πλήρης ανοχή σφαλμάτων.
4. Η ανακατασκευή θα είναι πιο γρήγορη.
5. Η απόδοση γραφής θα είναι αργή.
6. Το διάβασμα θα είναι καλό.
7. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λειτουργικά συστήματα και βάση δεδομένων για μικρή κλίμακα.

RAID 5 (ή) Κατανεμημένη ισοτιμία

Το RAID 5 χρησιμοποιείται κυρίως σε εταιρικά επίπεδα. Το RAID 5 λειτουργεί με τη μέθοδο κατανεμημένης ισοτιμίας. Οι πληροφορίες ισοτιμίας θα χρησιμοποιηθούν για την εκ νέου δημιουργία των δεδομένων. Δημιουργείται ξανά από τις πληροφορίες που έχουν απομείνει στους υπόλοιπους καλούς δίσκους. Αυτό θα προστατεύσει τα δεδομένα μας από αστοχία του δίσκου.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε 4 μονάδες δίσκου, εάν αποτύχει μία μονάδα δίσκου και ενώ αντικαθιστούμε την αποτυχημένη μονάδα δίσκου, μπορούμε να δημιουργήσουμε ξανά τη μονάδα που αντικαταστάθηκε από τις πληροφορίες ισοτιμίας. Οι πληροφορίες ισοτιμίας αποθηκεύονται και στις 4 μονάδες, εάν έχουμε 4 αριθμούς σκληρού δίσκου 1 TB. Οι πληροφορίες ισοτιμίας θα αποθηκευτούν σε 256 GB σε κάθε πρόγραμμα οδήγησης και άλλα 768 GB σε κάθε μονάδα δίσκου θα οριστούν για τους Χρήστες. Το RAID 5 μπορεί να επιβιώσει από μία αποτυχία μονάδας δίσκου, εάν αποτύχουν μονάδες δίσκου περισσότερες από 1 θα προκαλέσουν απώλεια δεδομένων.

1. Εξαιρετική Απόδοση
2. Η ανάγνωση θα είναι εξαιρετικά πολύ καλή σε ταχύτητα.
3. Η γραφή θα είναι Μέτρια, αργή αν δεν χρησιμοποιήσουμε Ελεγκτή RAID υλικού.
4. Αναδημιουργία πληροφοριών ισοτιμίας από όλες τις μονάδες δίσκου.
5. Πλήρης ανοχή σφαλμάτων.
6. 1 Ο χώρος στο δίσκο θα βρίσκεται κάτω από την ισοτιμία.
7. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διακομιστές αρχείων, διακομιστές ιστού, πολύ σημαντικά αντίγραφα ασφαλείας.

RAID 6 Two Parity Distributed Disk

Το RAID 6 είναι ίδιο με το RAID 5 με κατανεμημένο σύστημα δύο ισοτιμιών. Χρησιμοποιείται κυρίως σε μεγάλο αριθμό συστοιχιών. Χρειαζόμαστε τουλάχιστον 4 μονάδες δίσκου, ακόμα και αν αποτύχει η μονάδα 2, μπορούμε να δημιουργήσουμε ξανά τα δεδομένα ενώ αντικαθιστούμε νέες μονάδες δίσκου.

Πολύ πιο αργό από το RAID 5, γιατί γράφει δεδομένα και στα 4 προγράμματα οδήγησης ταυτόχρονα. Θα είναι μέτρια σε ταχύτητα ενώ χρησιμοποιούμε έναν ελεγκτή RAID υλικού. Εάν έχουμε 6 αριθμούς σκληρών δίσκων 1 TB, 4 μονάδες θα χρησιμοποιηθούν για δεδομένα και 2 μονάδες για ισοτιμία.

1. Κακή απόδοση.
2. Διαβάστε Η απόδοση θα είναι καλή.
3. Η απόδοση εγγραφής θα είναι κακή εάν δεν χρησιμοποιούμε έναν ελεγκτή RAID υλικού.
4. Ανακατασκευή από 2 μονάδες ισοτιμίας.
5. Πλήρης ανοχή σφαλμάτων.
6. 2 Ο χώρος στους δίσκους θα είναι κάτω από την ισοτιμία.
7. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλες συστοιχίες.
8. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας, ροή βίντεο, χρήση σε μεγάλη κλίμακα.

RAID 10 (ή) Mirror & Stripe

Το RAID 10 μπορεί να ονομαστεί ως 1+0 ή 0+1. Αυτό θα κάνει και τα δύο έργα του Mirror & Striping. Το Mirror θα είναι πρώτο και το stripe θα είναι το δεύτερο στο RAID 10. Το Stripe θα είναι το πρώτο και το mirror θα είναι το δεύτερο στο RAID 01. Το RAID 10 είναι καλύτερο σε σύγκριση με το 01.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε 4 Αριθμό δίσκων. Ενώ γράφω ορισμένα δεδομένα στον λογικό τόμο μου, θα αποθηκευτούν στις 4 μονάδες δίσκου χρησιμοποιώντας μεθόδους κατοπτρισμού και λωρίδων.

Εάν γράφω δεδομένα "TECMINT" στο RAID 10, θα αποθηκεύονται τα δεδομένα ως εξής. Το πρώτο "T" θα γράψει και στους δύο δίσκους και το δεύτερο το "E" θα γράψει και στους δύο δίσκους, αυτό το βήμα θα χρησιμοποιηθεί για την εγγραφή όλων των δεδομένων. Θα δημιουργήσει ένα αντίγραφο κάθε δεδομένων σε άλλο δίσκο επίσης.

Ταυτόχρονα θα χρησιμοποιήσει τη μέθοδο RAID 0 και θα γράψει δεδομένα ως εξής: "T" θα γράψει στον πρώτο δίσκο και το "E" θα γράψει στον δεύτερο δίσκο. Και πάλι το "C" θα γράψει στον πρώτο δίσκο και το "M" στον δεύτερο δίσκο.

1. Καλή απόδοση ανάγνωσης και γραφής.
2. Εδώ ο μισός χώρος θα χαθεί σε συνολική χωρητικότητα.
3. Ανοχή σε σφάλματα.
4. Γρήγορη αναδόμηση από αντιγραφή δεδομένων.
5. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον χώρο αποθήκευσης της βάσης δεδομένων για υψηλή απόδοση και διαθεσιμότητα.

συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο είδαμε τι είναι το RAID και ποια επίπεδα χρησιμοποιούνται κυρίως στο RAID σε πραγματικό περιβάλλον. Ελπίζω να έχετε μάθει τη συγγραφή σχετικά με το RAID. Για τη ρύθμιση RAID πρέπει να γνωρίζει κανείς για τις βασικές γνώσεις σχετικά με το RAID. Το παραπάνω περιεχόμενο θα πληροί τις βασικές γνώσεις σχετικά με το RAID.

Στα επόμενα προσεχή άρθρα θα καλύψω πώς να ρυθμίσετε και να δημιουργήσετε ένα RAID χρησιμοποιώντας διάφορα επίπεδα, την ανάπτυξη μιας ομάδας RAID (πίνακας) και την αντιμετώπιση προβλημάτων με αποτυχημένες μονάδες δίσκου και πολλά άλλα.