全てにおいて良い日。 私たちはコンピューター ハードウェアの世界に浸り続けます。 コンピューターには人間の記憶に匹敵するハードドライブがあり、利用可能なすべての情報がそこに保存されていることは誰もが知っています。 これらのデバイスは世代が進むごとに高速化し、より多くのデータを保存できるようになりました。

ただし、これらのデバイスの大部分は依然として情報損失の危険にさらされています。 これまでのところ、ハードドライブのかなりの部分は、その設計により、記録された情報の書き込みと読み取りを十分な速度で行うことができません。

データ転送速度はコンピュータ全体のパフォーマンスに影響します。 充填がどれほど強力であっても、ディスクの速度によってこの力は制限されます。 何らかの方法で耐障害性を高め、速度を上げる方法はありますか? はい、はるか昔に発明されたテクノロジーがあります。

なぜ RAID アレイが必要なのでしょうか?

「アレイ」という言葉は、類似したオブジェクトまたは情報の一定の蓄積を意味します。 特定のトピックに関する本を並べた棚を「配列」と呼ぶことができます。 同じ古い木箱で作られたファイルキャビネット。

考え方も同様で、ハードドライブを 1 台ではなく 2 台以上使用します。 さまざまな技術ソリューションを使用すると、ディスクの読み取りと書き込みの速度を向上させ、耐障害性を高めることができます。

これは、ディスクへの書き込み/読み取り速度が重要であるサーバー システムや大規模なデータベースを操作するシステムに特に当てはまります。 RAID アレイは、システムのパフォーマンスを向上させるように設計されています。

同時に、システムの信頼性と耐障害性も優れているのは良いことです。 実際には、ディスクの 1 つに障害が発生すると、そのディスクが交換され、システムが復元されることがよくあります。 それはすべて、使用する配列のタイプによって異なります。

多くの人は驚かれるでしょうが、1987 年に、David Peterson と彼のチームは「安価なディスクのバックアップ アレイ」を導入しました。おそらく、一般にハードディスクはそれほど安価なデバイスではないためです。これが、この略語が今日使われている方法です。 RAID「独立したディスクの冗長アレイ」

RAID アレイは互いにどのように異なりますか?

主な違いは 2 つあります。 最初の違いは、アレイで使用されるハードドライブの数です。 2 つ (またはそれ以上) のドライブを購入し、同時にコンピュータに接続します。

接続コネクタはマザーボード上の数だけ接続可能です。 コンピューターの電源にも注意が必要です。 接続する電力と電源コネクタの数を増やす必要がある場合があります。

これに基づいて、コンピュータのマザーボードがどのアレイをサポートできるかをすでに判断できます。 多かれ少なかれ最新のマザーボードはすべて、次の使用をサポートしていると言えます。 RAID。 しかし、ラップトップ - いいえ、オプションのないハードドライブは 1 つだけです。

2 番目の違いは、データの書き込みおよび読み取り時に使用されるテクノロジです。 ハードドライブは磁気記憶媒体です。 つまり、古いテープレコーダーと同じ方法で情報が記録されます。

もちろんテクノロジーは変わりました。 私は90年代にコンピューターを持っていました。」 範囲"そこでは、テープカセットと接続されたテープレコーダーが「ハードドライブ」として使用されていました。

ゲームはテープに記録されました。 プレイする前に、まずテープを「聞く」必要があります。これが、ゲームがこのコンピュータにロードされた方法です。 最近、友人から同じようなことを聞​​きました。 ZXスペクトル、 まだ働いています。 時もありました…

そして今日では、ソリッドステート ハード ドライブのアレイがすでに積極的に使用されています。 ハードドライブはさらに「ハード」になりました。 動作原理は大型のフラッシュドライブに似ています。 情報は「レコード」ではなく、デバイスの超小型回路に記録されます。

このようなデバイスでのデータ転送、読み取りおよび書き込みの速度は、従来のデバイスの何倍も高速です。 そしてそれらを使用してください RAIDアレイによりシステムのパフォーマンスがさらに向上します。 しかし今のところ、そのようなディスク 1 枚は通常のディスク 2 ～ 3 枚と同じ価格です。

RAID アレイの種類と目的

テクノロジーについて続けましょう。 アレイを作成するためのテクノロジーも異なります。 既存のハードドライブをさまざまな方法で使用できます。 既存の標準に直接移行しましょう RAID。 基本的な規格とその組み合わせがあります。 今日は基本的なことだけをお話します。

RAID -0。 最も手頃な価格で最も単純なオプション。たとえば、同じボリュームの 2 つのディスクからのオプションです。 データはインターリーブ方式で書き込まれます。 情報は等しい部分に分割され、ある部分が 1 つのディスクに書き込まれ、次の部分が別のディスクに書き込まれます。

この場合、レコードの読み取り速度は 2 倍になります。 アレイ内に 3 つのディスクがある場合は、3 回などになります。このアレイ オプションを使用したデータはバックアップされません。

いずれかのディスクに障害が発生した場合にデータが失われる可能性も 2 倍になります。 RAID0 に 2 つのドライブを備えたコンピューターがあります。 さらに、システムのコピーが毎日ダンプされる別のディスクが 1 つあります。 そこで、追加の手段を使用することにしました。

RAID1。このオプションでは、互いの完全なコピーである 2 つ以上のディスク (ミラー) を使用できます。 ここで、このデータはすべてのディスクに一度に並行して書き込まれますが、ディスクの書き込み速度は通常と同じです。

いずれかのディスクに障害が発生しても、システムは動作します。 故障したディスクを交換すると、プログラムに従って新しいディスクに情報が復元されます。

3 つのディスクの「ミラー」を構築できます。 したがって、失敗の確率が 3 分の 1 に減少し、読み取り速度が向上します。 しかし、ここではディスク容量を失い、2 つ (または 3 つ) のディスクの配列が通常の 1 つのディスクと同じサイズになることがわかります。

RAID2。このスキームは以前のものよりも洗練されており、次の原理を組み合わせています。 RAID -0(データには少なくとも 2 つのディスクが使用されます)。 残りの部分にはエラー修正コードが記録されており、これを使用して障害が発生した場合に情報を復元できます。 また、システム運用中にエラー訂正が発生します。 問題は、修正ディスクが大量に必要になることです。 同時録音はありません。

RAID3アレイは少なくとも 3 つのディスクで作成できます。 繰り返しますが、次のように RAID -0データを保存するために 2 つ以上のディスクが使用されます。 さらに、データは小さな部分、つまりバイトに分割されて書き込まれます。 3 番目のディスクは制御ディスクとしても使用され、パリティ ブロックに関する情報が書き込まれます。

このドライブには多くの負荷がかかるため、故障の危険があります。 小さなファイルを扱う場合やマルチタスク中にデータを読み取る速度は低下します。データは小さな部分に分散しているため、読み取りに時間がかかります。

RAID4前のものとの違いは、データがバイトではなくデータ ブロックに分割される点だけです。 読む速度が若干速くなります。 標準 2 および 3 と同様に、コントロール ディスクも使用されます。 同時録音不可 .

RAID5面白くて経済的な組み合わせです。 コントロールディスクはありません。 ディスクの最小数は 3 です。 データは周期的にディスクに書き込まれます。 たとえば、1 つのファイルがすべてのディスクに一度に書き込まれます。

そして、そのチェックサムは特別なアルゴリズムを使用して計算され、すべてのディスクに書き込まれます。 損傷が発生した場合、チェックサムを使用して欠落したデータが計算され、隣接するディスクから情報が復元されます。

これにより、これらの操作がすべてのディスクで並行して実行されるため、高い読み取り速度と書き込み速度が保証されます。 ディスクの数が増えると、耐障害性が向上します。 欠点 - システムが損傷した場合、回復が遅い。 データ回復プロセス中にアレイ ディスクに障害が発生するリスクが増加します。

RAID6以前のバージョンとの違いは、コントロール ディスクの有無です。 3 つの制御ディスクが 2 つのデータ ディスクに接続されています。 録音は特殊なコードを使用して行われます。 信頼性は向上しましたが、パフォーマンスは若干低下しました。 RAID 5。

基本的な基準を少し見てみると、「価値のある」選択肢は 2 つだけであることがわかります。 RAID0そして RAID1そのうちの 1 つは最高速度を提供し、もう 1 つは高い信頼性を提供します。 残りの基本的な基準は、速度と信頼性の間のトレードオフです。

そして、自分のニーズに基づいて選択する必要があります。 アレイの主な目的は、動作時の速度と耐障害性を向上させることです。 基本オプションの一般的な組み合わせもあります。 このうちの1つが標準です RAID 1.0。

RAID 1.0 (1+0)たとえば、1C サーバーまたはその他のデータベース サーバーを導入するアイデアがある場合は、その組み合わせ RAID 1.0あなたが必要なもの。 アレイ内で少なくとも 4 (または 8) のドライブを使用する必要があります。

これは高価ですが、スキームのようにディスクへのデータの高速読み取りおよび書き込みを提供することでコストを正当化します。 RAID0。 図にあるように、各データ ディスクにはミラーがあります。 RAID1。

RAIDに接続できるHDD（ハードドライブ）は何ですか

まず第一に、それらは保守可能であることが知られています。 疑わしい場合は、接続する前に S.M.A.R.T ドライブを確認する必要があります。 いかなる状況でも、表面が劣化したディスクを接続しないでください。

そうしないと、一方のドライブの負荷が他方のドライブよりも高くなる可能性があります。 決して接続されていません RAID異なる容量のディスク。 ディスク容量の一部が失われ、使用されなくなると思います。

新しいドライブは、消費電力、速度、バッファ メモリ容量、および目的が異なる場合があります。 これらの指標がすべて同じであることが非常に望ましいです。 最も弱いディスクは、特性が低いため、組み合わせ全体の動作が遅くなる場合があります。

一般的には、新しいものと同じものを使用してください。 現在最も先進的で高価なオプションは、以下を組み合わせることです。 RAIDソリッドステートハードドライブアレイ。 この方向でサーバーをアップグレードする場合は、そのようなデバイスの特別なサーバー バージョンを使用する必要があります。

この記事の執筆時点で、Intel はサーバー用 SSD メーカー (市場) の中でトップのリーダーであり続けています。 デバイスの価格は高いですが、品質に間違いはありません。 日立のようなメーカーであっても、少なくとも我が国では、サーバー用 SSD デバイスの特別な品揃えを誇ることはまだできません。

RAID アレイは、データ ストレージの信頼性を向上させ、処理速度を向上させ、複数のディスクを 1 つの大きなディスクに結合する機能を提供するために開発されました。 RAID のタイプが異なれば、解決される問題も異なります。ここでは、同じサイズの RAID アレイの最も一般的な構成をいくつか見ていきます。

RAID 0

RAID 0（ストライプ）。 最大限のパフォーマンスを発揮するモードです。 データはアレイ ディスク全体に均等に分散され、1 つに結合され、複数に分割できます。 分散読み取りおよび書き込み操作では、複数の操作がデータの一部を同時に読み取り/書き込みするため、操作速度が大幅に向上します。 ユーザーはボリューム全体を利用できますが、ディスクの 1 つに障害が発生すると、通常、アレイが破壊され、データの復元がほぼ不可能になるため、データ ストレージの信頼性が低下します。 適用範囲 - ビデオキャプチャ、ビデオ編集など、ディスクとの高速交換を必要とするアプリケーション。 信頼性の高いドライブとの使用を推奨します。

RAID 1

RAID 1（鏡）。 複数のディスク (通常は 2 つ) が記録のために同期的に動作します。つまり、相互に完全に複製されます。 パフォーマンスの向上は読み取り時にのみ発生します。 いずれかのディスクの障害から情報を保護する最も信頼性の高い方法。 コストが高いため、非常に重要なデータを保存する場合に通常使用されます。 コストが高くなるのは、ユーザーが利用できる容量が総容量の半分しかないためです。

RAID 10

RAID 0+1- RAID0 アレイからの RAID1 アレイ。 実際には、RAID10 と比較して利点がなく、耐障害性が低いため、使用されていません。

RAID 1E

RAID 2、3、4- パリティ コードと異なるブロック サイズに割り当てられたディスクを使用した分散データ ストレージのさまざまなオプション。 現在、これらはパフォーマンスが低く、ECC やパリティ コードを保存するために多くのディスク容量を割り当てる必要があるため、実際には使用されていません。


RAID 5

RAID 5- RAID 0 と同様の分散データ ストレージを使用するアレイ (および 1 つの大きな論理ストレージに結合) + 障害時のデータ回復のためのパリティ コードの分散ストレージ。 以前の構成と比較して、Stripe ブロック サイズはさらに増加し​​ました。 同時読み出しと同時書き込みが可能です。 このオプションの利点は、データ ストレージの信頼性が RAID 1 よりも低いにもかかわらず、ユーザーが使用できるアレイ容量が 1 つのディスクの容量だけ減少することです。実際、これは RAID0 と RAID1 の間の妥協点です。かなり高速な動作速度と優れたデータストレージ信頼性を提供します。 アレイ内の 1 つのディスクに障害が発生した場合でも、データを損失することなく自動的に復元できます。 このようなアレイのディスクの最小数は 3 です。
マザーボードのサウスブリッジに組み込まれた RAID5 の「ソフトウェア」実装は書き込み速度が速くないため、すべてのアプリケーションに適しているわけではありません。


RAID 5EE

RAID 5EE- RAID5 に似たアレイですが、パリティ コードの分散ストレージに加えて、スペア領域の分散が使用されます。実際に使用され、スペアとして RAID5 アレイに追加できます (このようなアレイは 5 と呼ばれます) +または5+スペア)。 RAID 5 アレイでは、メイン ディスクの 1 つが故障するまでバックアップ ディスクはアイドル状態になります。一方、RAID 5EE アレイでは、このディスクは常に残りの HDD と一緒に使用されるため、HDD のパフォーマンスにプラスの影響を与えます。配列。 たとえば、5 台の HDD からなる RAID5EE アレイは、4 台のプライマリ HDD と 1 台のバックアップ HDD からなる RAID5 アレイよりも 1 秒あたり 25% 多くの I/O 操作を実行できます。 このようなアレイのディスクの最小数は 4 です。


RAID 6

RAID 6- 高レベルの冗長性を備えた RAID5 の類似品 - いずれかの 2 つのディスクに障害が発生しても情報は失われません。したがって、アレイの総容量は 2 つのディスクの容量だけ減少します。 このレベルのアレイを作成するために必要なディスクの最小数は 4 です。一般的な場合の動作速度は RAID5 とほぼ同じです。 可能な限り高い信頼性が重要なアプリケーションに推奨されます。


RAID 50

RAID 50- 2 つ（またはそれ以上、これは非常にまれに使用されます）の RAID5 アレイをストライプに結合します。つまり、 RAID5 と RAID0 の組み合わせ。これにより、RAID5 の主な欠点、つまり、このようなアレイを複数並列使用することによるデータ書き込み速度の低下が部分的に修正されます。 アレイの総容量は 2 つ減りますが、RAID6 とは異なり、このようなアレイはデータを失うことなく 1 つのディスクの障害にのみ耐えることができ、RAID50 アレイを作成するために必要なディスクの最小数は 6 です。 RAID10 と同様に、これは、許容可能な信頼性と高いパフォーマンスの組み合わせが必要なアプリケーションでの使用に最も推奨される RAID レベルです。


RAID 60

RAID（英語） 独立したディスクの冗長アレイ - 独立したハードドライブの冗長アレイ)- コントローラによって制御され、高速チャネルによって相互接続され、外部システムによって単一の全体として認識される複数のディスクのアレイ。 使用するアレイのタイプに応じて、さまざまなレベルのフォールト トレランスとパフォーマンスを提供できます。 データストレージの信頼性を高めたり、情報の読み取り/書き込み速度を高めたりするのに役立ちます。 当初、このようなアレイは、当時高価だったランダム アクセス メモリ (RAM) をベースとしたメディアのバックアップとして構築されました。 時間が経つにつれて、この略語は 2 番目の意味を獲得しました。アレイはすでに独立したディスクで構成されており、1 つのディスクのパーティションではなく複数のディスクを使用することと、機器のコストが高いこと (現在は比較的数個のディスクのみ) を意味しています。このアレイを構築するために必要です。

どのような RAID アレイがあるかを見てみましょう。 まず、バークレーの科学者によって提示されたレベル、次にそれらの組み合わせと珍しいモードを見てみましょう。 異なるサイズのディスクを使用する場合 (推奨されません)、最小のボリュームで動作することに注意してください。 大容量ディスクの追加容量はまったく利用できなくなります。

RAID 0。フォールト トレランス/パリティなしのストライプ ディスク アレイ (ストライプ)

これは、データがブロックに分割され (ブロック サイズはアレイの作成時に設定できます)、個別のディスクに書き込まれる配列です。 最も単純なケースでは、2 つのディスクがあり、1 つのブロックが最初のディスクに書き込まれ、別のブロックが 2 番目のディスクに書き込まれ、その後再び最初のディスクに書き込まれます。 データのブロックを書き込むときに、記録が実行されるディスクがインターリーブされるため、このモードは「インターリーブ」とも呼ばれます。 したがって、ブロックも１つずつ読み出される。 このようにして、I/O 操作が並行して実行されるため、パフォーマンスが向上します。 以前は単位時間あたり 1 ブロックを読み取ることができましたが、今では複数のディスクから同時にこれを行うことができます。 このモードの主な利点は、データ転送速度が高いことです。

しかし、奇跡は起こらないし、起こるとしても稀​​です。 パフォーマンスは N 倍 (N はディスクの数) 増加するのではなく、それよりも減少します。 まず、ディスク アクセス時間が N 倍に増加します。これは、他のコンピューター サブシステムと比べて既に高速になっています。 コントローラーの品質も同様に重要な影響を与えます。 最高でない場合、速度は単一ドライブの速度とほとんど変わらない可能性があります。 RAID コントローラがシステムの他の部分に接続されているインターフェイスは、大きな影響を与えます。 これらすべてにより、N 未満の線形読み取り速度の増加だけでなく、ディスク数の制限にもつながり、それを超えるとまったく増加しなくなります。 または逆に、速度がわずかに低下します。 実際のタスクでは、リクエストが多数あるため、速度はハード ドライブ自体とその機能によって大きく制限されるため、この現象が発生する可能性は最小限です。

ご覧のとおり、このモードでは冗長性自体がありません。 すべてのディスク容量が使用されます。 ただし、ディスクの 1 つが故障すると、明らかにすべての情報が失われます。

RAID 1. ミラーリング

この RAID モードの本質は、耐障害性を高めるためにディスクのコピー (ミラー) を作成することです。 1 つのディスクに障害が発生しても、作業は停止せず、1 つのディスクで続行されます。 このモードには偶数のディスクが必要です。 この方法の考え方はバックアップに似ていますが、障害後の回復 (これは場合によっては非常に重要です) だけでなく、すべてがその場で行われるため、時間を無駄にする必要はありません。

欠点: このようなアレイを作成するには 2 倍のディスクが必要となるため、冗長性が高くなります。 もう 1 つの欠点は、パフォーマンスが向上しないことです。結局のところ、最初のディスクのデータのコピーが 2 番目のディスクに書き込まれるだけです。

フォールトトレラントなハミング コードを使用した RAID 2 アレイ。

このコードを使用すると、二重エラーを修正および検出できます。 エラー訂正メモリ (ECC) で積極的に使用されています。 このモードでは、ディスクは 2 つのグループに分割されます。1 つの部分はデータ ストレージに使用され、RAID 0 と同様に機能し、データ ブロックを異なるディスクに分割します。 2 番目の部分は ECC コードを保存するために使用されます。

利点には、オンザフライエラー修正と高いデータストリーミング速度が含まれます。

主な欠点は、冗長性が高いことです (ディスク数が少ない場合、冗長性はほぼ 2 倍 (n-1) になります)。 ディスクの数が増えると、ECC コードを格納するディスクの特定の数は少なくなります (特定の冗長性が減少します)。 2 番目の欠点は、小さなファイルの処理速度が遅いことです。 容量が大きく、少数のディスクで冗長性が高いため、この RAID レベルは現在使用されておらず、より高いレベルに取って代わられています。

RAID 3。ビット ストライピングとパリティを備えたフォールト トレラント アレイ。

このモードは、RAID 0 と同様に、データをブロックごとに異なるディスクに書き込みますが、パリティ ストレージには別のディスクを使用します。 したがって、冗長性は RAID 2 よりもはるかに低く、ディスクは 1 つだけです。 1 つのディスクに障害が発生しても、速度は実質的に変わりません。

主な欠点の中で、小さなファイルや多くのリクエストを処理する場合の速度が遅いことに注意する必要があります。 これは、すべての制御コードが 1 つのディスクに保存されており、I/O 操作中に書き換える必要があるためです。 このディスクの速度によって、アレイ全体の速度が制限されます。 パリティビットは、データの書き込み時にのみ書き込まれます。 そして、読み取り時にチェックされます。 このため、読み取り/書き込み速度に不均衡が生じます。 小さなファイルの単一読み取りは速度が遅いという特徴もあります。これは、異なるディスクがリクエストを並行して実行する場合、独立したディスクからの並行アクセスが不可能であるためです。

RAID 4

データはブロック単位で異なるディスクに書き込まれ、1 つのディスクがパリティ ビットの保存に使用されます。 RAID 3 との違いは、ブロックがビットやバイトではなくセクターに分割されることです。 大きなファイルを扱う際の転送速度が速いなどの利点があります。 大量の読み取りリクエストの処理速度も高速です。 欠点の中には、RAID 3 から受け継いだもの、つまり読み取り/書き込み操作の速度の不均衡と、データへの並列アクセスを困難にする条件の存在が挙げられます。

RAID 5。ストライピングと分散パリティを備えたディスク アレイ。

この方法は前の方法と似ていますが、パリティ ビットに別のディスクを割り当てるのではなく、この情報がすべてのディスクに分散されます。 つまり、N 個のディスクが使用される場合、N-1 個のディスクの容量が使用可能になります。 RAID 3.4 と同様に、1 のボリュームがパリティ ビットに割り当てられます。 ただし、それらは別のディスクに保存されるのではなく、分離されます。 各ディスクには (N-1)/N 量の情報があり、その量の 1/N はパリティ ビットで埋められます。 アレイ内の 1 つのディスクに障害が発生しても、そのディスクは動作し続けます (そこに保存されているデータは、他のディスクのパリティとデータに基づいて「オンザフライ」で計算されます)。 つまり、障害はユーザーに対して透過的に発生し、場合によっては (RAID コントローラのコンピューティング能力に応じて) パフォーマンスの低下が最小限に抑えられる場合もあります。 利点の中で、大容量および多数のリクエストの両方でデータの読み取りおよび書き込みが高速であることに注目します。 欠点: データの回復が難しく、RAID 4 よりも読み取り速度が遅い。

RAID 6。ストライピングと二重分散パリティを備えたディスク アレイ。

違いは、2 つのパリティ スキームが使用されているという事実に帰着します。 システムは 2 つのディスクの障害に対して耐性があります。 主な難点は、これを実装するには、書き込み実行時にさらに多くの操作を実行する必要があることです。 このため、書き込み速度が非常に遅くなります。

結合された (ネストされた) RAID レベル。

RAID アレイは OS に対して透過的であるため、ディスクではなく他のレベルのアレイを要素とするアレイを作成する時期が近づいています。 通常はプラスを付けて書きます。 最初の数字は要素としてどのレベルの配列が含まれているかを意味し、2 番目の数字は要素を結合する最上位がどのような構成になっているかを意味します。

RAID 0+1

RAID 0 アレイに基づいて構築された RAID 1 アレイの組み合わせでは、RAID 1 アレイと同様に、ディスク容量の半分しか使用できません。 ただし、RAID 0 と同様に、単一ディスクの場合よりも速度が向上します。 このようなソリューションを実装するには、少なくとも 4 つのディスクが必要です。

RAID 1+0

RAID 10 とも呼ばれます。これはミラーのストライプ、つまり RAID 1 アレイから構築された RAID 0 アレイです。 前のソリューションとほぼ同様です。

RAID 0+3

ストライプ上の専用パリティを備えたアレイ。 これは、データがブロックに分割され、RAID 0 アレイに書き込まれる第 3 レベルのアレイで、最も単純な 0+1 および 1+0 以外の組み合わせには、多くの場合非常に高価な特殊なコントローラーが必要です。 このタイプの信頼性は、次のオプションよりも低くなります。

RAID 3+0

RAID 30 とも呼ばれます。これは、RAID 3 アレイのストライプ (RAID 0 アレイ) であり、優れた耐障害性と相まって、非常に高いデータ転送速度を備えています。 データはまずブロックに分割され (RAID 0 と同様)、要素アレイに配置されます。 そこで、それらは再びブロックに分割され、パリティが計算され、パリティ ビットが書き込まれる 1 台を除くすべてのディスクにブロックが書き込まれます。 この場合、各 RAID 3 アレイのディスクの 1 つが故障する可能性があります。

RAID 5+0 (50)

RAID 5 アレイを RAID 0 アレイに結合することによって作成され、高速なデータ転送とクエリ処理を実現します。 平均的なデータ回復速度と優れた耐障害性を備えています。 RAID 0+5 の組み合わせも存在しますが、メリットが少なすぎるため、より理論的に考えてください。

RAID 5+1 (51)

分散パリティを使用したミラーリングとストライピングの組み合わせ。 RAID 15 (1+5) もオプションです。 非常に高い耐障害性を備えています。 1+5 アレイは 3 台のドライブに障害が発生しても動作でき、5+1 アレイは 8 台中 5 台のドライブで動作できます。

RAID 6+0 (60)

二重分散パリティによるインターリーブ。 言い換えれば、RAID 6 からのストライプです。RAID 0+5 に関連してすでに述べたように、ストライプからの RAID 6 は普及していません (0+6)。 同様の手法 (パリティを使用したアレイからのストリッピング) により、アレイの速度を向上させることができます。 もう 1 つの利点は、より多くのパリティ ビットの計算と書き込みに必要な遅延によって状況を複雑にすることなく、容量を簡単に増やすことができることです。

RAID 100 (10+0)

RAID 100 (RAID 10+0 とも綴られます) は、RAID 10 のストライプです。本質的には、2 倍のディスクを使用するより広い RAID 10 アレイに似ています。 しかし、この「3 階建て」構造には独自の説明があります。 ほとんどの場合、RAID 10 はハードウェア、つまりコントローラーを使用して作成され、そこからストライプがソフトウェアで作成されます。 この記事の冒頭で述べた問題を回避するために、このトリックが使用されています。コントローラーには独自のスケーラビリティ制限があり、1 つのコントローラーに 2 倍の数のディスクを接続すると、状況によっては拡張が見られない場合があります。全て。 ソフトウェア RAID 0 を使用すると、それぞれのコントローラに RAID 10 が搭載されている 2 つのコントローラに基づいてそれを作成できるため、コントローラによる「ボトルネック」が回避されます。 もう 1 つの有用な点は、1 つのコントローラー上のコネクタの最大数の問題を回避することです。コネクタの数を 2 倍にすることで、使用可能なコネクタの数も 2 倍になります。

非標準の RAID モード

ダブルパリティ

リストされた RAID レベルへの一般的な追加はダブル パリティであり、実装されることもあるため「対角パリティ」と呼ばれます。 ダブル パリティは RAID 6 にすでに実装されています。ただし、それとは異なり、パリティは他のデータ ブロックよりもカウントされます。 最近、RAID 6 仕様が拡張されたため、対角パ​​リティは RAID 6 と見なすことができます。RAID 6 の場合、パリティは、連続する 2 ビットを法として加算した結果 (つまり、最初のビットと最初のビットの合計) とみなされます。ディスク、最初のビットが 2 番目のビット、など。) の場合、対角パリティにシフトが発生します。 ディスク障害モードでの動作は推奨されません (チェックサムから失われたビットを計算するのが難しいため)。

これは、ダブル パリティを備えた NetApp RAID アレイの開発であり、RAID 6 の更新された定義に該当します。従来の RAID 6 実装とは異なるデータ記録スキームを使用します。 書き込みは最初に NVRAM キャッシュに行われ、停電時のデータ損失を防ぐために無停電電源装置によってバックアップされます。 コントローラー ソフトウェアは、可能な限りソリッド ブロックのみをディスクに書き込みます。 このスキームは RAID 1 よりも強力な保護を提供し、通常の RAID 6 よりも高速です。

RAID 1.5

これは Highpoint によって提案されましたが、現在ではこの機能は重視されておらず、RAID 1 コントローラーで非常に頻繁に使用されています。 本質はシンプルな最適化にあります。データは通常の RAID 1 アレイ (本質的には 1.5 と同じです) に書き込まれ、データは 2 つのディスクからインターリーブされて読み取られます (RAID 0 と同様)。 nForce 2 チップセット上の DFI LanParty シリーズ ボードで使用される Highpoint の特定の実装では、増加はほとんど目立たず、場合によってはゼロになることもありました。 これはおそらく、当時のこのメーカーのコントローラーの速度が全般的に遅かったことが原因と考えられます。

RAID 0 と RAID 1 を組み合わせます。少なくとも 3 つのディスク上に作成されます。 データは 3 つのディスクにインターリーブされて書き込まれ、コピーは 1 ディスクずつシフトして書き込まれます。 1 つのブロックが 3 つのディスクに書き込まれる場合、最初の部分のコピーが 2 番目のディスクに書き込まれ、2 番目の部分のコピーが 3 番目のディスクに書き込まれます。 偶数のディスクを使用する場合は、もちろん RAID 10 を使用することをお勧めします。

通常、RAID 5 を構築する場合、1 つのディスクが空き (スペア) のまま残されるため、障害が発生した場合、システムはすぐにアレイの再構築を開始します。 通常の動作中、このドライブはアイドル状態で動作します。 RAID 5E システムでは、このディスクをアレイの要素として使用します。 この空きディスクのボリュームはアレイ全体に分散され、ディスクの最後に配置されます。 ディスクの最小数は 4 枚です。 使用可能なボリュームは n-2 で、1 つのディスクのボリュームはパリティに使用され (すべてに分散され)、別のディスクのボリュームは空きです。 ディスクに障害が発生すると、空き領域を埋めることによって、アレイは 3 つのディスク (例として最小数を使用) に圧縮されます。 その結果、別のディスクの障害に対して耐性のある通常の RAID 5 アレイが得られます。 新しいディスクが接続されると、アレイが拡張され、すべてのディスクが再び占有されます。 圧縮および解凍中、ドライブは別のドライブの取り出しに耐性がないことに注意してください。 また、現時点では読み取り/書き込みもできません。 主な利点は、ストライピングが多数のディスクで行われるため、動作速度が向上することです。 欠点は、このディスクを一度に複数のアレイに割り当てることができないことです。これは、単純な RAID 5 アレイでは可能です。

RAID 5EE

これは、ディスク上の空きスペースの領域がディスクの最後に 1 つの部分として予約されるのではなく、パリティ ビットを持つブロックにインターリーブされるという点のみが以前のものと異なります。 このテクノロジーにより、システム障害後の回復が大幅に短縮されます。 ブロックは、ディスク上を移動することなく、空き領域に直接書き込むことができます。

RAID 5E と同様に、追加のディスクを使用してパフォーマンスと負荷分散を向上させます。 空き領域は他のディスク間で分割され、ディスクの最後に配置されます。

このテクノロジーは、Storage Computer Corporation の登録商標です。 パフォーマンスが最適化された RAID 3、4 ベースのアレイ。 主な利点は、読み取り/書き込みキャッシュの使用です。 データ転送のリクエストは非同期的に実行されます。 構築時には SCSI ディスクが使用されます。 速度は RAID 3.4 ソリューションよりも約 1.5 ～ 6 倍高速です。

インテル マトリックス RAID

Intel が ICH6R からサウスブリッジに導入したテクノロジーです。 本質は、個々のディスクではなく、ディスク パーティション上で異なるレベルの RAID アレイを組み合わせられる可能性に帰着します。 たとえば、2 つのディスク上で 2 つのパーティションを構成でき、そのうちの 2 つはオペレーティング システムを RAID 0 アレイに保存し、残りの 2 つは RAID 1 モードで動作し、ドキュメントのコピーを保存します。

Linux MD RAID 10

これは、より高度なバージョンの RAID 10 を作成する機能を提供する Linux カーネル RAID ドライバーです。したがって、RAID 10 に偶数のディスクという制限があった場合、このドライバーは奇数のディスクでも動作できます。 。 3 つのディスクの原理は RAID 1E と同じで、RAID 0 と同様にディスクが一度に 1 つずつストライプ化されてコピーが作成され、ブロックがストライプ化されます。4 つのディスクの場合、これは通常の RAID 10 と同等になります。さらに、ディスク上のどの領域にコピーを保存するかを指定できます。 オリジナルが 1 枚目のディスクの前半にあり、そのコピーが 2 枚目の後半にあるとします。 データの後半ではその逆になります。 データは複数回複製できます。 ディスクの異なる部分にコピーを保存すると、ハード ドライブの異質性により、アクセス速度が向上します (アクセス速度はプラッタ上のデータの位置によって異なり、通常、その差は 2 倍です)。

Kaleidescape がメディア デバイスで使用するために開発しました。 ダブルパリティを使用する RAID 4 に似ていますが、異なるフォールト トレランス方法が使用されます。 ユーザーはディスクを追加するだけでアレイを簡単に拡張でき、アレイにデータが含まれている場合、通常必要とされる削除ではなく、データが追加されるだけです。

サンによって開発されました。 RAID 5 の最大の問題は、ディスク キャッシュ (揮発性メモリ、つまり電気がなければデータを保存しない) からの情報をディスク キャッシュに保存する時間がない場合、停電の結果として情報が失われることです。磁気プラッター。 キャッシュ内とディスク上のこの情報の不一致は、インコヒーレンスと呼ばれます。 アレイ自体の構成は、Sun Solaris ファイル システム (ZFS) に関連付けられています。 ディスク キャッシュ メモリの内容の強制書き込みを使用すると、ディスク全体だけでなく、チェックサムが一致しない場合にブロックを「オンザフライ」で復元することもできます。 もう 1 つの重要な側面は、ZFS のイデオロギーです。ZFS は、必要なときにデータを変更しません。 代わりに、更新されたデータを書き込み、操作がすでに成功していることを確認して、そのデータへのポインタを変更します。 したがって、変更中のデータ損失を回避することができます。 小さなファイルはチェックサムを作成せずに複製されます。 ファイル システムはデータ構造 (RAID アレイ) を熟知しており、これらの目的にスペースを割り当てることができるため、これもファイル システムによって行われます。 RAID-Z2 もあります。これは、RAID 6 と同様に、2 つのチェックサムを使用することで 2 つのドライブの障害に耐えることができます。

原理的にはRAIDではないが、RAIDと併用されることが多いもの。 直訳すると「単なるディスクの束」 このテクノロジーは、システムにインストールされているすべてのディスクを 1 つの大きな論理ディスクに結合します。 つまり、3 つのディスクの代わりに、1 つの大きなディスクが表示されます。 合計ディスク容量全体が使用されます。 加速も信頼性もパフォーマンスもありません。

ドライブ エクステンダー

Window Home Server に含まれる機能。 JBOD と RAID 1 を組み合わせます。コピーを作成する必要がある場合、ファイルはすぐには複製されませんが、NTFS パーティションにデータを示すラベルが付けられます。 アイドル状態の場合、システムはディスク領域が最大になるようにファイルをコピーします (異なるサイズのディスクを使用できます)。 RAID の多くの利点、つまり、フォールト トレランス、障害が発生したディスクを簡単に交換してバックグラウンドで復元できる機能、ファイルの場所の透明性 (ファイルがどのディスク上にあるかに関係なく) を実現できます。 上記のラベルを使用して異なるディスクから並列アクセスを実行することも可能で、RAID 0 と同様のパフォーマンスが得られます。

ライムテクノロジーLLCによって開発されました。 このスキームは、1 つのアレイ内に SATA ドライブと PATA ドライブ、および異なるサイズと速度のドライブを混在させることができるという点で、従来の RAID アレイとは異なります。 チェックサム(パリティ)には専用ディスクを使用します。 データはディスク間でストライピングされません。 1 つのドライブに障害が発生した場合、そのドライブに保存されているファイルのみが失われます。 ただし、パリティを使用して復元できます。 UNRAID は、Linux MD (マルチディスク) へのアドオンとして実装されます。

ほとんどのタイプの RAID アレイは普及していませんが、一部のタイプは狭い用途で使用されています。 一般ユーザーからエントリーレベルのサーバーまで、最も普及しているのは RAID 0、1、0+1/10、5、および 6 です。タスクに RAID アレイが必要かどうかは、ユーザーの判断次第です。 これで、それらが互いにどのように異なるかがわかりました。

小さなことから始めましょう。「RAID アレイ」、または一般的な用語で「RAID」、それは何ですか?

RAIDは (英語: "Redundant Array of Independent Disks") の略語で、ロシア語に翻訳すると、「独立したディスクの冗長 (バックアップ) アレイ」を意味します。
簡単に言えば、「RAID アレイ」とは、物理 HDD ドライブを 1 つの論理 HDD ドライブに組み合わせたものです。
論理ドライブ– これは、複数の論理ディスクに分割された通常の HDD ディスクです。 これは通常、デスクトップ コンピューターで使用され、1 つから複数のコンピューターが作成されます。
前述したように、通常の物理ディスクは複数の論理ディスクに分割できます。 「RAID」では、すべてが逆に行われます。複数の HDD ドライブが接続要素 (保存場所) に取り付けられ、オペレーティング システムはすべての HDD ドライブを 1 つとして認識します。 つまり、オペレーティング システムは、物理ディスクが 1 つだけ接続されていることを 100% 確信しています。

RAID アレイにはハードウェアとソフトウェアの 2 種類しかありません。

1) ハードウェアRAIDアレイ- 通常、オペレーティング システムがロードされる前に、「RAID コントローラ」に (ハードワイヤードで) インストールされた特殊なユーティリティ (「BIOS」など) を使用して作成されます。 この処理の後、「RAID アレイ」を接続すると、インストール段階のオペレーティング システムは HDD ドライブを 1 つとして認識します。

2) ソフトウェアRAIDアレイ- HDD ドライブを任意のオペレーティング システムに接続することによって作成されます。 つまり、HDD ドライブを接続すると、複数の物理ディスクが検出され、オペレーティング システムとソフトウェアの助けを借りてのみ、HDD ドライブが 1 つのアレイに結合されます。 OS 自体は、アレイが作成される前にインストールされるため、「RAID アレイ」自体には配置されません。

"それはなんのためですか？"– 質問があります! 答えは簡単です。データの読み取りと書き込みの速度を上げるため、またはセキュリティと耐障害性を向上させるためです。
「RAID アレイ」がデータのパフォーマンスとセキュリティをどのように向上させるかを見てみましょう?」 - この質問に答えるために、さまざまなタイプの「RAID アレイ」、それらがどのように形成され、そこから何が得られるのかを見ていきます。

「RAID-0」について考えてみましょう。

複数の HDD ディスクがシリアル接続を介して 1 つに結合され、その後ボリュームが合計されます。 - それぞれ「500GB」の容量を持つ複数の HDD ドライブを取得し、それらから「RAID-0」を作成すると、オペレーティング システムは、インストールされている HDD ドライブを 1 つとして認識し、それらを合計して、そこから次の結果を取得します。容量 1000Gb (1Tb) の HDD ドライブ 1 台。 ディスクが 1 つのアレイに結合されると、ドライブの読み取りおよび書き込み速度は、個別のディスクの場合の 2 倍になります。

例– データベースは 2 つの物理 HDD ディスク上にあり、そのうちの 1 つのユーザーはデータの読み取りのみを行い、もう 1 つのユーザーは別の HDD ディスクにデータを書き込み、これらすべてを同時に実行します。 ただし、データベースが 1 つのディスク上にのみ配置されている場合、HDD ディスク自体は、そのソフトウェアによってまったく異なるユーザーに対して読み取りまたは書き込みの機能を順番に実行します。 RAID-0 アレイは、並行して読み取りと書き込みを行う機能を提供します。 速度に基づいて、次のように結論付けることができます - RAID-0 アレイに HDD ディスクが何台あるか、Ito の数値に既存の速度を掛けます (その速度では RAID-0 はより高速に動作します) - アレイ全体の依存関係は比例します- HDD の要求速度は N 倍に増加します。ここで、N = アレイに取り付けられている HDD の数です。

RAID-0 アレイには 1 つだけ欠点があります。この欠点は、使用する利点を含め、すべてを上回ります。それは、RAID-0 アレイにはフォールト トレランスが欠けているということです。 問題は、アレイに取り付けられた物理 HDD の 1 つが故障すると、アレイ全体が停止するということです。
これに関する古いジョークがあります。「RAID-0 の「0」は何を意味しますか? - アレイの停止後に復元される情報の量です。」 （ただし、そこに非常に重要なものがある場合はまったく面白くありません）。

次に、「RAID-1」アレイについて考えてみましょう。

複数または複数の HDD ディスクは、専用のアレイにインストールすることで 1 つに結合されます。 500GBの容量を持つ複数のHDDドライブを用意し、それらから「RAID-1」アレイを作成すると、 オペレーティング システムはそれを 1 つの 500GB アレイとして認識します。
「RAID-1」アレイの読み取りおよび書き込み速度は、両方の HDD ディスクで同時に実行されるため、1 つの HDD ディスクの読み取りおよび書き込み速度とまったく同じになります。
RAID-1 アレイでは生産速度は向上しませんが、HDD ドライブの 1 つが故障した場合でも、2 番目の HDD ドライブに情報が完全にバックアップされます。 データがアレイから意図的に削除された場合、削除は両方のディスクから同時に行われます。

次に、「RAID-5」アレイについて考えます。

最も安全なオプションは RAID-5 です。 アレイへの情報の充填は、「(N - 1) * DiskSize」という式に従って計算によって実行されます。ここで、N はアレイ内にある HDD ディスクの数であり、略語「DiskSize」は各ディスクの容量です。取り付けられている HDD ディスク、つまり それぞれの容量が 500 GB の 3 台の HDD ドライブの「RAID-5」バージョンのアレイを作成すると、メモリ容量が 1000 GB 1 テラバイトのアレイが得られます。

RAID-5 アレイの本質は次のとおりです - 複数の HDD ディスクが「RAID-0」に結合され、3 番目の HDD ディスク (これは考慮されません) が保存されます。これを「チェックサム」と呼びます -これは、彼が死亡した場合に、アレイのディスクの 1 つを復元することを目的とした情報です。 RAID-5 アレイは、計算と結果の量を追加のディスクに書き込むのに少し時間がかかるため、書き込み速度が若干遅くなりますが、読み取り速度は RAID-0 アレイと同じままです。
RAID-5 アレイ内の HDD ディスクの 1 つに障害が発生した場合、発生するすべての操作には追加の操作アクションが伴うため、読み取りおよび書き込み速度が直ちに低下します。

実際、RAID-5 は RAID-0 に変わります。RAID アレイを適時に復元しないと、データが完全に失われる重大なリスクがあります。
RAID-5 アレイと並行して、「スペア ディスク」、つまり予備のディスクを使用することができます。 RAID アレイの安定した動作中、スペア ディスクは使用されず、アイドル モードになります。 ただし、重大な状況が発生した場合、「RAID アレイ」のバックアップ回復が自動モードで開始されます。破損した HDD の情報は、別の HDD ディスクにあるチェックサムを使用して予備の HDD ディスクに復元されます。
「RAID-5」アレイは通常、少なくとも 3 台の HDD ドライブから作成され、発生する 1 つのエラーからのみデータを保存します。 さまざまなエラーが異なる HDD で同時に発生した場合、RAID-5 アレイは役に立ちません。

次は「RAID-6」アレイです。

「RAID-5」アレイと比較して機能が向上しています。 一般に、作業の本質は RAID-5 アレイの場合と同じです。チェックサムの計算のみが 1 台の HDD ディスクではなく 2 台の HDD ディスクで行われ、チェックサムの計算全体は完全に異なるディスクを使用して行われます。これは、「RAID アレイ」全体のフォールト トレランスの大幅な向上に貢献します。 RAID-6 アレイは主に 4 台の HDD ドライブから構成されます。 アレイのメモリ サイズの計算に使用される式は次のとおりです - (N - 2) * DiskSize、ここで N はアレイに取り付けられている HDD ドライブの数、「DiskSize」は各 HDD ドライブのメモリ サイズです。 公称値 500GB の 5 台の HDD ディスクからなる「RAID-6」アレイを作成する場合、合計サイズは 1500Gb (1.5Tb テラバイト) のアレイになります。
書き込み時の RAID-6 アレイの速度は、RAID-5 アレイの速度よりも約 10 ～ 15% 遅くなります。速度の低下は、チェックサムの計算と書き込みに追加の時間がかかるためです。

アレイ「RAID-10」:

「RAID 0+1」または「RAID 1+0」と呼ばれることもあります。これは、「RAID-0 と RAID-1」を組み合わせたものです。 このアレイは通常、少なくとも 4 つの HDD ディスクから作成されます。最初のパーティション「RAID-0」と 2 番目の「RAID-0」では、読み取りと書き込みの速度を上げるために、これらのディスクはディスク同士の間に配置されます。 「RAID-1」アレイのミラー - これは耐障害性を高めるために必要です。 RAID-10 アレイは、最初の 2 つのオプションの利点を組み合わせることができ、その結果、パフォーマンスとフォールト トレランスが実現しました。

「RAID-50」アレイは、「RAID-0 と RAID-5」の共生である「RAID-10」の類似物です。実際には、構成要素のみが「RAID-5」アレイとして組み立てられます。それに含まれる要素は物理的な HDD ドライブではなく、「RAID-0」プランのアレイで構成されます。 したがって、RAID-50 アレイは動作中に驚異的な読み取りおよび書き込み速度を提供し、RAID-5 の安定性と信頼性に貢献します。

次は「RAID-60」アレイです。

同じ原理です。実際、これは複数の「RAID-0」アレイから組み立てられた「RAID-6」です。
「RAID 5+1 / RAID 6+1」など、アレイの他の組み合わせもあります。実際、それらは「RAID-50 / RAID-60」に似ていますが、アレイ要素のベースが「RAID 5+1 / RAID 6+1」ではないという違いがあります。他のものと同様に「RAID-0」、アレイミラーは「RAID-1」です。

結合された「RAID」アレイに関する概念:

基本的に「RAID-10」/「RAID-50」/「RAID-60」および「RAID X+1」などのアレイ- これらは、「RAID-0」/RAID-1/RAID-5、RAID-6 などの基本アレイの直接の子孫です。 - これらは主に、標準機能を使用して、読み取りまたは書き込み速度の向上、またはフォールト トレランスの向上に使用されます。基本的で標準的なタイプの RAID アレイ。

実用的な観点から見て、生活における「RAID アレイ」の応用について議論すると、論理的にはすべてが非常に単純です。

1) RAID-0 アレイ純粋な形では（まったく！）使用されません。
2) 「RAID-1」アレイは主に、読み取りまたは書き込み速度が特に大きな役割を果たさず、耐障害性がより高いレベルで必要とされる場合に使用されます。たとえば、さまざまなオペレーティング システムを「RAID-1」アレイにインストールするのが非常に適しています。 この場合、OS 以外は HDD ディスクにアクセスせず、HDD ディスク自体の速度は動作に十分であり、耐障害性が確保されます。
3) RAID-5耐障害性を備えた速度が必要な場合に設置しますが、HDD ドライブを追加購入する方法がない場合や、損傷が発生した場合にアレイを復元する必要があり、同時にアレイ自体の動作が停止しない場合に使用します。この場合、スペアドライブが役に立ちます。
4) RAID-5 アレイの標準的な使用:
データストレージまたはNASサーバーとも呼ばれます。
5) 「RAID-6」アレイ:
アレイ内の複数の HDD ドライブが同時に故障する恐れがある場合に使用されます。 実際には、偏執的な人々でない限り、これは事実上当てはまりません。
6) 「RAID-10」アレイ:
これらは、迅速な作業と信頼性のために、速度が必要な場合に使用されます。 また、RAID-10 アレイを使用する主な用途はデータベース サーバーとファイル サーバーです。

私が知りたかったのは基本的にこれだけです。何が何なのか、なぜなのかを知りたかったのです。