Què és RAID?

RAID és una solució que es va desenvolupar originalment per al mercat del servidor de xarxa com a mitjà per crear un gran emmagatzematge a un cost menor. Bàsicament, es necessitarien diversos discs durs de menor cost i els uní a través d'un controlador per proporcionar una unitat de major capacitat més gran. Això és el que RAID significa: matriu redundant de discos o discos econòmics. Per aconseguir-ho, es necessitava programari i controladors especialitzats per gestionar la distribució de dades entre les diferents unitats.

Finalment, la potència de processament del vostre sistema informàtic estàndard permet que les funcions filtrin el seu camí cap al mercat de l'ordinador personal .

Ara, l' emmagatzematge RAID pot ser programari o basat en maquinari , i es pot utilitzar per a tres propòsits diferents. Això inclou capacitat, seguretat i rendiment. La capacitat és senzilla que sol implicar-se en gairebé qualsevol tipus de configuració RAID utilitzada. Per exemple, es poden connectar dos discos durs com una sola unitat al sistema operatiu fent efectiva una unitat virtual que és el doble de la capacitat. El rendiment és un altre motiu fonamental per utilitzar una configuració RAID en un ordinador personal. En el mateix exemple de dues unitats que s'utilitzen com una única unitat, el controlador pot dividir un fragment de dades en dues parts i, a continuació, posar cada una d'aquestes parts en un disc separat. Això efectivament duplica el rendiment de l' escriptura o la lectura de les dades del sistema d'emmagatzematge. Finalment, RAID es pot utilitzar per a la seguretat de les dades.

Això es fa utilitzant part de l'espai de les unitats per clonar essencialment les dades que s'escriuen en ambdues unitats. Una vegada més, amb dues unitats podem fer que les dades estiguin escrites en ambdues unitats. Per tant, si una unitat falla, l'altra encara té les dades.

Depenent dels objectius de la matriu d'emmagatzematge que vulgueu configurar per al vostre sistema informàtic, usareu un dels diferents nivells de RAID per assolir aquests tres objectius.

Per a aquells que utilitzen discs durs a l'ordinador , el rendiment probablement serà més un problema que la capacitat. D'altra banda, aquells que utilitzin discs d'estat sòlid probablement desitgen una manera de prendre les unitats més petites i unir-les per crear un disc més gran. Així que fem un cop d'ull als diferents nivells de RAID que es poden utilitzar amb un ordinador personal.

RAID 0

Aquest és el nivell més baix del RAID i, de fet, no ofereix cap forma de redundància, per la qual cosa es fa referència a un nivell 0. Essencialment, el RAID 0 pren dues o més unitats i les uneix per formar una unitat de capacitat més gran. Això s'aconsegueix mitjançant un processador anomenat striping. Els blocs de dades es divideixen en trossos de dades i, després, s'escriuen per ordre a través de les unitats. Això ofereix un major rendiment perquè les dades es poden escriure simultàniament a les unitats pel controlador multiplicant eficaçment la velocitat de les unitats. A continuació es mostra un exemple de com això podria funcionar en tres discs:

Per tal que el RAID 0 funcioni eficaçment per augmentar el rendiment del sistema, necessiteu provar i comparar les unitats. Cada unitat hauria de tenir la mateixa capacitat d'emmagatzematge exacta i característiques d'interpretació.

Si no ho fan, la capacitat es limitarà a un múltiple dels més petits de les unitats i el rendiment a la més lenta de les unitats, ja que ha d'esperar que s'escriguin totes les ratlles abans de passar al següent conjunt. És possible utilitzar unitats no compatibles, però en aquest cas, una configuració de JBOD podria ser més eficaç.

JBOD significa només un munt d'unitats i, efectivament, és només una col · lecció d'unitats a les quals es pot accedir de manera independent, però que apareixen com una única unitat d'emmagatzematge en el sistema operatiu. Això s'aconsegueix generalment tenint les dades entre les unitats. Sovint es coneix com SPAN o BIG.

Efectivament, l'operatiu els veu a tots com un únic disc, però els blocs s'escrivi a través del primer disc fins que es completi, després avanci cap al segon, al tercer, etc. Això és útil per afegir una capacitat addicional a un sistema informàtic existent i amb unitats de diverses mides, però no augmentarà el rendiment de la matriu de la unitat.

El problema més gran amb les configuracions RAID 0 i JBOD és la seguretat de les dades. Atès que té diverses unitats, les possibilitats de corrupció de dades augmenten perquè hi ha més punts de fracàs . Si alguna unitat d'una matriu RAID 0 falla, totes les dades es tornen inaccessibles. En un JBOD, un error de la unitat provocarà la pèrdua de les dades que van passar a estar en aquesta unitat. Com a resultat, és millor per a aquells que vulguin utilitzar aquest mètode d'emmagatzematge per tenir altres mitjans per fer una còpia de seguretat de les seves dades.

RAID 1

Aquest és un primer nivell veritable de RAID ja que proporciona un nivell complet de redundància per a les dades que s'emmagatzemen en la matriu. Això es fa mitjançant un procés que es denomina reflexió. Efectivament, totes les dades que s'escriuen al sistema es copien a cada unitat en una matriu de nivell 1. Aquesta forma de RAID es fa generalment amb només un parell d'unitats ja que afegir més unitats no afegirà cap capacitat addicional, només una major quantitat de redundància. Per donar un exemple millor d'això, aquí teniu un quadre que mostra com s'escrivia a dues unitats:

Per obtenir l'ús més efectiu d'una configuració RAID 1, el sistema tornarà a utilitzar unitats compatibles que comparteixin la mateixa capacitat i valoracions de rendiment.

Si s'utilitzen les unitats no compatibles, la capacitat de matriu serà igual a la unitat de menor capacitat de la matriu. Per exemple, si una unitat i mitja terabyte i una unitat de terabyte es van utilitzar en una matriu RAID 1, la capacitat d'aquesta matriu en el sistema només seria un terabyte únic.

Aquest nivell de RAID és altament eficaç per a la seguretat de les dades, ja que les dues unitats són efectivament iguals. Si una de les dues unitats falla, l'altra té les dades completes de l'altra. El problema amb aquest tipus de configuració generalment determina quina de les unitats s'ha fallat perquè sovint l'emmagatzematge es torna inaccessible quan un dels dos falla i no es restaurarà correctament fins que s'insereix una nova unitat en lloc de la fallida i una recuperació el procés s'executa. Com es va esmentar abans, tampoc hi ha cap guany de rendiment. De fet, hi haurà una lleugera pèrdua de rendiment des de la sobrecàrrega del controlador per al RAID.

RAID 1 + 0 o 10

Aquesta és una combinació una mica complicada dels dos nivells RAID 0 i nivell 1 . Efectivament, el controlador necessitarà un mínim de quatre unitats per funcionar en aquest mode perquè el que farà és fer dos parells d'unitats. El primer conjunt d'unitats és un conjunt reflectit que clona les dades entre els dos. El segon conjunt d'unitats també es reflecteix, però es configura com la tira de la primera. Això proporciona tant la redundància de dades com els guanys de rendiment. A continuació es mostra un exemple de com es van escriure les dades en quatre unitats utilitzant aquest tipus de configuració:

Per ser sincers, aquest no és un mode desitjable de RAID que s'executi en un sistema informàtic. Tot i que proporciona un cert augment en el rendiment, realment no és bo per la gran quantitat de despeses generals del sistema. A més, és una gran quantitat d'espai, ja que la unitat de discos només combinarà a la meitat la capacitat de totes les unitats. Si s'utilitzen unitats de discontínues, el rendiment es limitarà al més lent de les unitats i la capacitat només serà el doble del disc més petit.

RAID 5

Aquest és el nivell més alt de RAID que es pot trobar en els sistemes informàtics dels consumidors i és un mètode molt més eficaç per augmentar la capacitat i la redundància. Ho aconsegueix a través d'un procés de ratlles de dades amb paritat. Un mínim de tres discs és necessari per fer-ho a mesura que les dades es divideixen en ratlles en diverses unitats, però un sol bloc a través de la banda s'aplica a la paritat. Per explicar-ho millor, doneu un cop d'ull a com es podrien escriure les dades en tres discs:

En essència, el controlador de la unitat porta un fragment de dades que s'ha d'escriure en totes les unitats de la matriu. El primer bit de dades es col·loca a la primera unitat i el segon es col·loca a la segona. La tercera unitat obté el bit de paritat que és bàsicament una comparació de les dades binàries de la primera i la segona. En matemàtiques binaris, només teniu 0 i 1. Es fa un procés matemàtic booleà per comparar els bits. Si els dos s'afegeixen a un número parell (0 + 0 o 1 + 1), el bit de paritat serà zero. Si els dos s'uneixen a un nombre estrany (1 + 0 o 0 + 1), el bit de paritat serà un. El motiu d'això és que si una de les unitats falla, el controlador pot esbrinar què són les dades que falten. Per exemple, si la unitat fa fallar, deixant només la unitat dos i tres, i la unitat dos té un bloc de dades d'un i la unitat tres té un bloc de paritat d'un, el bloc de dades que falta en la unitat ha de ser zero.

Això proporciona una redundància efectiva de dades que permet restablir totes les dades en cas de fallada de la unitat. Ara, per a la majoria de les configuracions del consumidor, un error encara provocarà que el sistema no estigui perquè no està en un estat funcional. Per obtenir el funcionament del sistema, cal reemplaçar la unitat fallida amb una nova unitat. A continuació, s'ha de fer un procés de reconstrucció de dades al nivell del controlador que farà una funció booleana inversa per recrear les dades de la unitat que falten. Això pot trigar un temps, especialment per a unitats de major capacitat, però almenys és recuperable.

Ara, la capacitat d'una matriu RAID 5 depèn del nombre d'unitats de la matriu i de la seva capacitat. Una vegada més, la matriu està restringida per la unitat de capacitat més petita de la matriu, per la qual cosa és millor utilitzar les unitats coincidents. L'espai d'emmagatzematge efectiu és igual al nombre d'unitats menys una vegada la menor capacitat. Per tant, en termes matemàtics, és (n-1) * Capacitymin . Per tant, si teniu tres discs de 2 GB en una matriu RAID 5, la capacitat total seria de 4 GB. Una altra matriu RAID 5 que utilitzava quatre unitats de 2 GB tindria 6 GB de capacitat.

Ara, el rendiment del RAID 5 és una mica més complicat que algunes de les altres formes de RAID a causa del procés booleà que s'ha de fer per crear el bit de paritat quan s'estan escrivint les dades a les unitats. Això significa que el rendiment de l'escriptura serà menor que una matriu RAID 0 amb el mateix nombre d'unitats. El rendiment de lectura, d'altra banda, no pateix tant com l'escriptura perquè el procés booleà no es fa perquè llegeix les dades recta de les unitats.

El gran problema amb totes les configuracions RAID

Hem discutit els diversos pros i els contres de cadascun dels nivells de RAID que es poden utilitzar en ordinadors personals, però hi ha un altre problema que moltes persones no es donen quan es tracta de crear configuracions de discs RAID. Abans que es pugui utilitzar una configuració RAID, primer s'ha de construir mitjançant el programari del controlador de maquinari o dins del programari del sistema operatiu. Això bàsicament inicialitza el format especial requerit per fer un seguiment adequat de com es redactaran i llegiran les dades a la unitat.

Probablement, això no sona com un problema, però és que fins i tot necessiteu canviar la forma en què voleu configurar la vostra matriu RAID. Per exemple, diguem que està baixant dades i voleu afegir un disc extra per a una matriu RAID 0 o RAID 5. En la majoria dels casos, no podreu sense reconfigurar la matriu RAID, que també eliminarà qualsevol de les dades emmagatzemades en aquestes unitats. Això vol dir que haureu de fer una còpia de seguretat completa de les vostres dades, afegir la nova unitat, reconfigurar la matriu de la unitat, formatar aquesta matriu i, a continuació, restaurar les dades originals de nou a la unitat. Això pot ser un procés extremadament dolorós. Com a resultat, assegureu-vos que realment teniu la configuració de la matriu de la manera que voleu per primera vegada.