RAID

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Les rangées superflues de de disques indépendants est la définition la plus commune du RAID. D'autres définitions de RAID incluent le " ; Rangées superflues de Drives" indépendant ; et " ; Rangées superflues de Drives" peu coûteux ; (la définition originale). Le RAID est une limite de parapluie de pour les arrangements du stockage de données d'ordinateur qui divisent et replient les données parmi les lecteurs multiples de disque dur de de diverses conceptions que de RAID équilibrent ou accentuent deux buts principaux de conception : fiabilité de données accrue et exécution accrue d'entrée-sortie (entrée-sortie ).

Un certain nombre d'arrangements standard ont évolué qui désigné sous le nom des niveaux de . Il y avait cinq niveaux de RAID à l'origine conçus, mais beaucoup plus de variations ont évolué, notamment plusieurs niveaux nichés par et beaucoup de niveaux non standard (la plupart du temps de propriété industrielle) de .

Le RAID combine les disques durs physiques dans une unité logique simple en employant le matériel spécial ou le logiciel. Des solutions de matériel souvent sont conçues pour se présenter au système joint comme unité de disque dur simple, et le du système d'exploitation est ignorant des fonctionnements techniques. Des solutions de logiciel sont typiquement mises en application dans le du système d'exploitation, et encore présenteraient la commande de RAID comme commande simple aux applications. Il y a trois concepts principaux dans le RAID : reflétant , la copie des données à plus d'un disque ; rayage , la division de des données à travers plus d'un disque ; et de correction d'erreurs, où des données superflues sont stockées pour permettre à des problèmes d'être détectées et probablement fixées (connu en tant que tolérance de fautes ). Les différents niveaux de RAID emploient un ou plusieurs de ces techniques, selon les conditions de système. Les objectifs principaux d'employer le RAID sont d'améliorer la fiabilité, importante pour l'information protectrice qui est critique à des affaires, par exemple une base de données des ordres de client ; ou où la vitesse est importante, par exemple un système qui livre la vidéo sur demande TV de programme à beaucoup de visionneuses.

La configuration affecte la fiabilité et l'exécution dans différentes manières. Le problème avec employer plus de disques est qu'il est plus probable qu'on aille mal, mais par l'utilisation de contrôle d'erreurs tout le système peut être rendu plus fiable en pouvant survivre et réparer à l'échec. Refléter de base peut accélérer des données de lecture pendant qu'un système peut lire des données différentes les des deux les disques, mais il peut être lent pour l'écriture si la configuration exige que les deux disques doivent confirmer que les données sont correctement écrites. Le rayage est employé souvent pour l'exécution, où il permet à des ordres des données d'être lus outre des disques multiples en même temps. De contrôle d'erreurs typiquement ralentira le système vers le bas comme des données doivent être lues de plusieurs endroits et être comparées. La conception des systèmes de RAID est donc un compromis et l'arrangement les conditions d'un système est important. Les piles de disques modernes fournissent typiquement le service pour choisir la configuration appropriée de RAID.

Des systèmes de RAID peuvent être conçus pour continuer à travailler quand il y a - les disques peuvent être le permuté chaud et les données récupérées automatiquement tandis que le système continue à fonctionner. D'autres systèmes doivent être arrêtés tandis que les données sont récupérées. Le RAID est employé souvent dans les systèmes facilement disponibles du , où il est important que le système continue à courir autant du temps comme possible.

Le RAID est traditionnellement employé sur les serveurs mais peut être également employé sur les postes de travail Ce dernier était par le passé commun dans des applications stockage-intensives telles que l'édition visuelle et audio, mais est devenu moins avantageux avec l'arrivée de grandes, rapides, et peu coûteuses unités de disque dur basées sur la technologie de l'enregistrement perpendiculaire .

Histoire

Ken normand Ouchi au IBM a été attribué un brevet 1978 des États-Unis 4.732 intitulé " ; Système pour récupérer des données stockées dans la mémoire failed unit." ; Les réclamations pour ce brevet décrivent ce qui plus tard se nommerait RAID 5 avec la pleine raie écrit. Ce brevet 1978 mentionne également ce refléter de disque ou duplexer (ce qui plus tard se nommerait RAID 1) et protection avec la parité consacrée (qui plus tard se nommerait RAID 4) étaient l'art antérieur à ce moment-là.

La limite RAID a été définie la première fois par le David A. Patterson , le Garth A. Gibson et le Katz excité à l'Université de Californie de , Berkeley en 1987. Ils ont étudié la possibilité d'employer deux commandes ou plus pour apparaître en tant qu'à un dispositif au système hôte et a édité un document : " de ; Un point de droit pour des choix superflus de " peu coûteux des disques (RAID) ; en juin 1988 à la conférence du SIGMOD . Ces spécifications ont suggéré un certain nombre de niveaux de RAID de de prototype, ou combinaisons des commandes. Chacun a eu des avantages et des inconvénients théoriques. Au cours des années, les différentes réalisations du concept de RAID sont apparues. Les la plupart diffèrent sensiblement des niveaux de RAID idéalisés par original, mais les noms numérotés sont demeurés. Ceci peut être embrouillant, depuis une exécution de RAID 5, par exemple, peut différer sensiblement des autres. RAID 3 et RAID 4 sont souvent confus et même utilisés l'un pour l'autre.

Leur article a formellement défini les niveaux de RAID 1 à 5 dans les sections 7 11 :
Premier niveau RAID : commandes reflétées
Deuxième niveau RAID : Code de Hamming pour le de correction d'erreurs
Niveau RAID : choisir le disque de contrôle par groupe
Quatrième niveau RAID : l'indépendant lit et écrit
Cinquième niveau RAID : écarter les données/parité au-dessus de toutes les commandes (aucun disque de contrôle)

Niveaux standard

voient également :

standard des niveaux de RAID de

Un résumé rapide des niveaux de RAID les plus utilisés généralement :

Niveaux nichés

voient également : Le a niché le

s niveaux de RAID Beaucoup de contrôleurs de stockage permettent à des niveaux de RAID d'être nichés. C'est-à-dire, un RAID peut employer des autres en tant que son élément de base, au lieu d'employer les commandes physiques. Il est instructif pour penser à ces rangées comme posé sur l'un l'autre, avec les commandes physiques au fond.

Des incursions nichées sont habituellement signifiées en joignant les nombres indiquant les niveaux de RAID dans un nombre simple, parfois avec « + » dans l'intervalle. Par exemple, RAID 10 (ou RAID 1+0) se compose conceptuellement des rangées multiples du niveau 1 stockées sur les commandes physiques avec une rangée du niveau 0 sur le dessus, barré au-dessus des rangées du niveau 1. Dans le cas de RAID 0+1, c'est RAID le plus souvent appelé 0+1 par opposition à RAID 01 pour éviter la confusion avec RAID 1. Cependant, quand la rangée supérieure est un RAID 0 (comme dans RAID 10 et RAID 50), la plupart des fournisseurs choisissent d'omettre « + », bien que RAID 5+0 soit plus instructif.

RAID 0+1 : ensembles rayés dans un ensemble reflété (disques de minimum 4 ; le chiffre pair des disques) fournit la tolérance de fautes et la complexité améliorée d'exécution mais d'augmentations. La différence principale de RAID 1+0 est que RAID 0+1 crée un deuxième ensemble barré pour refléter un ensemble rayé primaire. La rangée continue à fonctionner avec une ou plusieurs commandes échouées dans le même ensemble de miroir, mais si deux commandes ou plus échouent de différents côtés de refléter, les données sur le système de RAID est perdue.

RAID 1+0 : ensembles reflétés dans un ensemble rayé (disques de minimum 4 ; le chiffre pair des disques) fournit la tolérance de fautes et la complexité améliorée d'exécution mais d'augmentations. La différence principale de RAID 0+1 est que RAID 1+0 crée un ensemble rayé d'une série de commandes reflétées. Dans le disque failed une situation RAID 1+0 exécute mieux et est plus insensible aux défaillances que RAID 0+1. La rangée peut subir des pertes multiples d'entraînement tant que les commandes du non deux perdues comportent une seule paire d'un miroir.

RAID 5+0 : raie à travers les systèmes répartis de RAID de parité

RAID 5+1 : ensemble barré par miroir avec la parité distribuée (quelques fabricants marquent ceci comme RAID 53).

Niveaux non standard

voient également :

non standard des niveaux de RAID de Etant donné le grand nombre de configurations faites sur commande disponibles avec une rangée de RAID, beaucoup de compagnies, d'organismes, et de groupes ont créé leurs propres configurations non standard, typiquement conçues pour rencontrer au moins un mais les groupes habituellement très petits de place de rangées. La plupart de ces niveaux non standard de RAID sont le de propriété industrielle.

Certaines des modifications plus en avant sont :
le HDPro de CalDigit Inc ajoute la protection de RAID de parité (RAID 5 et RAID 6) aux sous-systèmes qui fournit le débit à grande vitesse pour le film 2K, la vidéo à haute définition non comprimée, la vidéo de standard-définition, le DVCProHD et l'édition de HDV.
Le DVRAID du de la technologie du ATTO ajoute la protection de RAID de parité aux systèmes qui exigent l'exécution pour 4K le film, le film 2K, audio et visuel à haute définition.
Le Storage Computer Corporation emploie le RAID 7 , qui ajoute la mise en antémémoire à RAID 3 et à RAID 4 pour améliorer l'exécution d'entrée-sortie.
Le EMC Corporation a offert le RAID S comme alternative à RAID 5 sur leurs systèmes de Symmetrix (qui n'est plus soutenu sur les derniers dégagements d'Enginuity, du Symmetrix du système d'exploitation).
Les Solaris , le OpenSolaris et le FreeBSD offrent le RAID-Z de avec le système de fichiers du ZFS , qui résout le de RAID 5 écrit le problème du trou .
Le données ONTAP de s d'appareils réseau les 'emploient RAID-DP (également désigné sous le nom du " ; double" ; , " ; dual" ; ou " ; diagonal" ; la parité), qui est une forme de RAID 6, mais à la différence de beaucoup de réalisations de RAID 6, n'emploie pas la parité distribuée comme dans RAID 5. Au lieu de cela, deux disques uniques de parité avec des calculs séparés de parité sont employés. C'est une modification de RAID 4 avec un disque supplémentaire de parité.
La parité (RAID TP) de triple de d'Accusys met en application trois parités indépendantes en prolongeant la formule des algorithmes standard de RAID 6 sur ses contrôleurs de FC-SATA et de SCSI-SATA RAID afin de tolérer l'échec de trois-disque.

Réalisations

La distribution des données à travers les commandes multiples peut être contrôlée par le matériel consacré ou par le logiciel . En plus, il y a des incursions hybrides qui sont partiellement de logiciel et solutions réalisées par matériel de .

Articulé autour d'un logiciel

Des réalisations de logiciel sont maintenant fournies par beaucoup de logiciels d'exploitation . Une couche de logiciel se repose au-dessus (généralement bloc - basé) des programmes pilotes de périphérique de de disque et fournit une couche d'abstraction entre les lecteurs logiques (rangées de de RAID) et l'examen médical de conduit . La plupart des niveaux communs sont RAID 0 (rayage à travers les commandes multiples pour l'espace et l'exécution accrus) et RAID 1 (reflétant deux commandes), suivi de RAID 1+0, de RAID 0+1, et de RAID 5 (rayage de données avec la parité).

Puisque le logiciel doit fonctionner sur un serveur principal attaché au stockage, le processeur (comme mentionné ci-dessus) sur ce centre serveur doit consacrer la durée de la transformation de courir le logiciel de RAID. Comme le RAID réalisé par matériel, si le serveur éprouve un échec de matériel, le stockage joint pourrait être inaccessible pendant une période.

Des réalisations de logiciel, particulièrement le LVM - comme, peuvent permettre à des rangées de RAID d'être créées des cloisons plutôt que les commandes physiques entières. Par exemple, Novell NetWare te permet de diviser un nombre impair de disques en deux cloisons par disque, le miroir divise à travers des disques et barre un volume à travers les cloisons reflétées pour émuler une configuration de RAID 1E. Using des cloisons laisse de cette façon également mélanger des niveaux de fiabilité sur le même ensemble de disques. Par exemple, on a pu avoir une cloison RAID-1 très robuste pour les dossiers importants, et une cloison RAID-5 ou RAID-0 moins robuste pour des données moins importantes. (Intel appelle ce Intel Matrix RAID .) Using deux cloisons sur la même commande dans le même RAID la rangée est, cependant, dangereuse. Si, par exemple, une rangée de RAID 5 se compose de quatre lecteurs 250 + 250 + 250 + 500 gigaoctets, avec une commande de 500 gigaoctets coupée en deux cloisons de 250 gigaoctets, un échec de cette commande enlèvera deux cloisons de la rangée, causant toutes les données contenues là-dessus à perdre.

Réalisé par matériel

Une exécution de matériel de RAID exige à un minimum un contrôleur pour un but particulier de RAID de . Sur un système de bureau, ceci peut être une carte d'expansion de de PCI , ou pourrait être des possibilités établies dans la carte mère . Toutes les commandes peuvent être employées - le IDE/ATA , le SATA , le SCSI , l'ASS , la Manche , parfois même une combinaison de de de fibre de en. Dans un grand environnement le contrôleur et les disques peuvent être placés en dehors de d'une machine physique, dans une seule clôture de disque de de stand . La machine de utilisation peut être le directement joint à la clôture d'une manière traditionnelle, ou relié par l'intermédiaire du San . Le matériel de contrôleur manipule la gestion des commandes, et exécute tous les calculs de parité exigés par le niveau choisi de RAID.

La plupart des réalisations de matériel fournissent une cachette lecture/écriture qui, selon la charge de travail d'entrée-sortie, améliorera l'exécution. Dans la plupart des systèmes écrire la cachette peut être non-volatile (par exemple batterie-protégé), ainsi en attendant écrit ne sont pas perdus sur une panne de courant.

Les réalisations de matériel fournissent ont garanti l'exécution, n'ajoutent aucun frais généraux à l'unité centrale de traitement locale complexe et peuvent soutenir beaucoup de logiciels d'exploitation, car le contrôleur présente simplement à un le disque logique au du système d'exploitation.

Les réalisations de matériel soutiennent également typiquement la permutation chaude, permettant aux commandes échouées d'être remplacées tandis que le système fonctionne.

Les contrôleurs peu coûteux de RAID de sont devenus populaires qui sont simplement un contrôleur de disques standard avec une prolongation de BIOS mettant en application le RAID dans le logiciel pour la partie précédente du processus de botte. Un conducteur du système d'exploitation spécial assure alors la fonctionnalité d'incursion quand le système commute dans le mode protégé.

Puisque ces contrôleurs essayent souvent de donner l'impression d'être des contrôleurs de RAID de matériel, ils sont généralement connus comme article truqué RAID de .com/2005/09/fake-raid-fraid-sucks-even-more-at.html] ils mettent en application réellement le RAID véritable ; le seul trucage est qu'ils le font dans le logiciel.

Puisque ces contrôleurs emploient les dispositions de propriété industrielle de disque, ils typiquement ne peuvent pas enjamber des contrôleurs des fabricants multiples. Deux avantages par rapport au logiciel RAID sont que le BIOS peut initialiser de eux, et qu'une intégration plus serrée avec le programme pilote de périphérique peut offrir une meilleure gestion d'erreur.

Pièces de rechange chaudes

Les réalisations de matériel et de logiciel peuvent soutenir l'utilisation des commandes chaudes de la pièce de rechange de , une commande préinstallée qui est employée immédiatement (et automatiquement) remplace une commande qui a échoué, en reconstruisant la rangée sur cette commande vide. Ceci réduit la période de durée moyenne de reprise l'où un deuxième échec d'entraînement dans le même groupe de redondance de RAID peut avoir comme conséquence la perte de données, bien qu'il ne l'élimine pas complètement ; les reconstructions de rangée prennent toujours du temps, particulièrement sur les systèmes actifs. Il empêche également la perte de données quand les commandes multiples échouent dans une courte période, de même que des échecs communs quand toutes les commandes dans une rangée ont subi les modèles semblables d'utilisation, et d'expérience de wear-out. Ceci peut être particulièrement ennuyeux quand les commandes multiples dans un RAID réglé sont du même groupe de fabricant.

Limites de fiabilité

; Taux d'échec : Le temps moyen à l'échec (MTTF) ou le temps moyen entre l'échec (MTBF) d'un RAID indiqué est identique que ceux de ses unités de disque dur constitutives, indépendamment de quel type de RAID est utilisé.

; Temps moyen à la perte de données (MTTDL) : Dans ce contexte, le temps moyen avant une perte de données dans une rangée donnée. Le temps moyen à la perte de données d'un RAID indiqué devrait être plus haut, mais peut être inférieur à celui de ses unités de disque dur constitutives, selon quel type de RAID est utilisé.

; Temps moyen de au rétablissement (durée moyenne de reprise) : Dans les rangées qui incluent la redondance pour la fiabilité, c'est le temps suivant un manque de reconstituer une rangée à son mode de fonctionnement échec-tolérant normal. Ceci inclut l'heure de remplacer un mécanisme failed de disque aussi bien que l'heure de reconstruire la rangée (c. pour replier des données pour la redondance).

; Taux d'erreurs sur les bits irrémédiable (UBE) : C'est le taux auquel une unité de disques ne pourra pas récupérer des données après l'application des codes cycliques de contrôle par redondance (CRC) et des tentatives de multiple.

; Écrire la fiabilité de cachette : Un certain RAM d'utilisation de systèmes de RAID écrivent la cachette à l'exécution d'augmentation. L'échec du RAM peut perdre des données.

; Le atomique écrivent l'échec de : Également connu par de diverses limites telles que déchiré écrit, les pages déchirées, inachevées écrit, interrompu écrit, non-transactionnel, etc.

Issues avec le RAID

Échecs corrélés

La théorie derrière le de correction d'erreurs dans le RAID suppose que les échecs des commandes sont indépendants. L'est donné à ces prétentions possible pour calculer combien de fois elles peuvent et arranger la rangée pour rendre la perte de données arbitrairement improbable.

Dans la pratique, les commandes sont souvent les mêmes âges, avec l'usage semblable. Puisque beaucoup d'échecs d'entraînement sont dus aux issues mécaniques qui sont plus probables sur des commandes plus anciennes, ceci viole ces prétentions et des échecs en fait sont statistiquement corrélés. Dans la pratique puis, les possibilités d'un deuxième échec avant que le premier ait été récupéré n'est pas perte presque aussi peu probable que pourrait être supposé, et de données peuvent dans la pratique se produire aux taux significatifs.

Atomicité

C'est un mode de défaillance compris et rarement mentionné pour les systèmes superflus de stockage qui n'utilisent pas les dispositifs transactionnels. Le Jim gris de chercheur de base de données a écrit le " ; La mise à jour directe est un poison Apple" ; pendant les débuts de la commercialisation de base de données relationnelle. Cependant, cet avertissement est en grande partie allé inaperçu et est tombé par le bord de la route sur l'arrivée du RAID, que beaucoup de Software Engineers ont confondue en tant que solution de tous les problèmes d'intégrité et de fiabilité de stockage de données. Beaucoup de logiciels mettent à jour un " d'objet mémoire ; dans-place" ; ; c'est-à-dire, ils écrivent une nouvelle version de l'objet dessus aux mêmes adresses de disque que la vieille version de l'objet. Tandis que le logiciel peut également noter de l'information de delta ailleurs, il s'attend à ce que le stockage présente le " ; atomique écrire la sémantique, " ; signifiant que l'inscription des données s'est produite en sa totalité ou ne s'est pas produite du tout.

Cependant, très peu de systèmes de stockage fournissent l'appui pour atomique écrit, et même moins spécifient leur taux d'échec en fournissant ceci sémantique. Noter cela pendant l'acte d'écrire un objet, un dispositif de stockage de RAID écrira habituellement toutes les copies superflues de l'objet en parallèle, bien que recouvert ou bouleversé écrive soient plus communs quand un processeur simple de RAID est responsable des commandes multiples. Par conséquent une erreur qui ne se produit pendant le processus de l'écriture peut laisser les copies superflues dans différents états, et en outre peut laisser les copies dans ni le vieux ni le nouvel état. Le peu mode de défaillance connu est que la notation de delta se fonde sur les données originales étant dans le vieux ou nouvel état afin de permettre soutenir le changement logique, pourtant peu de systèmes de stockage fournissent un atomique écrivent sémantique sur un RAID disk.

Tandis que batterie-soutenus écrivent la cachette peut partiellement résoudre le problème, il s'applique seulement à un scénario de panne de courant.

Puisque l'appui transactionnel n'est pas universellement présent dans le matériel RAID, beaucoup de logiciels d'exploitation incluent l'appui transactionnel pour se protéger contre la perte de données pendant interrompu écrivent. Novell NetWare, commençant par la version 3.x, a inclus un système de piste de transaction. Microsoft a présenté la transaction dépistant par l'intermédiaire du dispositif de tourillonnement dans le NTFS . Le système de fichiers du WAFL de NetApp le résout en ne mettant jamais à jour les données en place, de même que fait le ZFS .

Données irrémédiables

Ceci peut présenter comme panne de lecture de secteur. Quelques réalisations de RAID se protègent contre ce mode de défaillance par remapping le mauvais secteur , using les données superflues pour rechercher une bonne copie des données, et de la réécriture que de bonnes données au secteur nouvellement tracé de rechange. Le taux d'UBE est typiquement spécifié à 1 bit dans 10¹⁵ pour des unités de disques de classe d'entreprise (SCSI , FC , SAS ), et à 1 bit dans 10¹⁴ pour les unités de disques de bureau de classe (ide, ATA, SATA). Les capacités de disque croissantes et les grands groupes de redondance de RAID 5 ont mené à une incapacité croissante de reconstruire avec succès un groupe de RAID après un échec de disque parce qu'un secteur irrémédiable est trouvé sur les commandes demeurantes. Les doubles arrangements de protection tels que RAID 6 essayent d'aborder cette issue, mais souffrent très d'un haut écrivent la pénalité.

Écrire la fiabilité de cachette

Le système de disque peut reconnaître l'opération d'inscription dès que les données seront dans la cachette, n'attendant pas les données à écrire physiquement. Cependant, n'importe quelle coupure électrique peut alors signifier une perte significative de données de n'importe quelles données alignées dans une telle cachette.

Souvent une batterie protège la cachette d'inscription, résolvant la plupart du temps le problème. Si une inscription échoue en raison de la panne de courant, le contrôleur pourra accomplir l'en suspens écrit dès que remis en marche. Cette solution a toujours des cas d'échec potentiel : la batterie a pu avoir porté dehors, la puissance peut être éteinte trop longtemps, les disques pourrait être déplacée à un autre contrôleur, le contrôleur elle-même pourrait échouer. Quelques systèmes de disque fournissent les possibilités d'examiner la batterie périodiquement, qui cependant laisse le système sans batterie entièrement chargée pendant plusieurs heures.

Voir également

Contrôleur de RAID de
Pile de disques
Directeur de volume de Vinum de
Réseau (San) de zone de stockage de
Disque dur
Choix superflu de de noeuds peu coûteux
Choix superflu de de systèmes de fichiers indépendants
Rangée superflue de de serveurs peu coûteux
Format de données de disque (DDF)
Rangées superflues de de disques hybrides (RAHD)

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