Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης

Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης

Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης (σύντομευση της φράσης Redundant Array of Independent Disks) αναφέρεται στην τεχνολογία εικονικοποίησης της αποθήκευσης δεδομένων (data storage) η οποία χρησιμοποιείται για να αυξήσει τα επίπεδα  αξιοπιστίας ομώνυμων συστημάτων. Η τεχνολογία αυτή συνδυάζει πολλαπλούς φυσικούς δίσκους ως τμήματα μίας ενιαίας λογικής μονάδας  για την αποθήκευση δεδομένων και τη βελτίωση απόδοσης του συστήματος αποθήκευσης.

Ένα σύστημα RAID αποτελείται από δύο τουλάχιστον φυσικούς δίσκους (hard discs / SSD solid state drives) οι οποίοι λειτουργούν παράλληλα. Τα δεδομένα διαμοιράζονται στους διάφορους δίσκους του συστήματος με τρόπους που ποικίλουν ανάλογα με τις απαιτούμενες ανάγκες για backup δεδομένων, χώρου αποθήκευσης και επιδόσεων συστήματος.

Το λογισμικό που επιτυγχάνει τη λειτουργικότητα RAID και ελέγχει τους δίσκους- μέλη μπορεί είτε να βρίσκεται σε ξεχωριστό controller card (hardware RAID controller) είτε να είναι απλώς ένας driver. Κάποιες εκδόσεις  Windows, όπως ο Windows Server 2012, περιλαμβάνουν λογισμικό RAID functionality. Οι hardware RAID controllers κοστίζουν περισσότερο από το καθαρό λογισμικό αλλά παράλληλα προσφέρουν καλύτερες επιδόσεις, ειδικά σε RAID levels όπως το 5 και το 6.

Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης: μοντέλο RAID 0

Το RAID 0 βασίζεται στη διαγράμμιση (striping) των δίσκων. Η χωρητικότητα μίας λογικής μονάδας RAID προκύπτει από το άθροισμα της χωρητικότητας των δίσκων- μελών της μονάδας σαν να ήταν απλώς συνδεδεμένοι. Δεν υπάρχει όμως η δυνατότητα χειρισμού πιθανής αποτυχίας κάποιου εκ των δίσκων. Αυτό στην ουσία σημαίνει ότι η αποτυχία ενός οδηγεί στην απώλεια ολόκληρης της λογικής μονάδας RAID και οι πιθανότητες ανάκτησης των δεδομένων ελαχιστοποιούνται.

Μέσω του striping, τα περιεχόμενα των αρχείων χωρίζονται σε blocks και μοιράζονται ισόποσα σε όλους τους δίσκους- μέλη. Έτσι η ταυτόχρονη διαδικασία ανάγνωσης/ εγγραφής σε πολλαπλούς δίσκους καθίσταται αναπόφευκτη, οπότε οι επιδόσεις σε ταχύτητα αυξάνονται. Το μοντέλο επιδεικνύει εξαιρετικές ταχύτητες Input/ Output, πόσο μάλλον με χρήση διαφορετικού controller για κάθε μέλος.

Τα RAID levels μεγαλύτερα του RAID 0 παρέχουν προστασία απέναντι σε σφάλματα ανάγνωσης σε τομείς δίσκων , ακόμα και σε σφάλματα ή αποτυχία ολόκληρων φυσικών δίσκων.

Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης: μοντέλο RAID 1

Το RAID 1 βασίζεται στον κατοπτρισμό δεδομένων (data mirroring) . Τα δεδομένα εγγράφονται πανοποιότυπα σε δύο ή περισσότερους δίσκους, στο σετ των δίσκων δεδομένων και στο σετ δίσκων- καθρέπτη, συνθέτοντας το “mirrored set” των δίσκων. Τα δεδομένα αντιγράφονται από τον ένα δίσκο στον άλλον, δημιουργώντας τη λεγόμενη ρέπλικα (replica)- αντίγραφο.

Οποιοδήποτε αίτημα ανάγνωσης προς το server μπορεί να εξυπηρετηθεί από οποιονδήποτε δίσκο- μέλος.  Εάν ένα αίτημα σταλεί σε όλα τα μέλη, εξυπηρετείται από το δίσκο- μέλος που έχει πρώτο χρονικά πρόσβαση στα ζητούμενα δεδομένα, γεγονός που αυξάνει την ταχύτητα του συστήματος. Ο χρόνος που απαιτείται για κάθε δίσκο εξαρτάται από το χρόνο αναζήτησης των δεδομένων και το λανθάνοντα χρόνο περιστροφής.

Το RAID 1 ιδανικά χρησιμοποιείται για αποθήκευση κρίσιμων δεδομένων, για παράδειγμα λογιστικών αρχείων. Δεν ενδείκνυται για μεγάλους servers αλλά για μικρούς που χρησιμοποιούν έως δύο δίσκους δεδομένων (πρωτότυπους).

Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης: μοντέλο RAID 5

Το RAID 5 βασίζεται στο διαμοιρασμό block δεδομένων και  block πρόσθετης πληροφορίας χρήσιμης για το recovery (parity). Η πληροφορία αυτή περιέχει στοιχεία για τα δεδομένα των μελών της λογικής μονάδας και διανέμεται ισότιμα στους δίσκους του set, έτσι ώστε το σύστημα να είναι λειτουργικό ακόμα και με ένα δίσκο λιγότερο. Το parity κάθε μέλους αποτελεί μία σύνοψη των δεδομένων των υπόλοιπων μελών. Με τη χρήση αυτού γίνεται εκ νέου ο υπολογισμός δεδομένων που χάθηκαν από ένα μέλος του set, στην περίπτωση μη διαθέσιμου μέλους. Το μοντέλο αυτό απαιτεί τουλάχιστον τρεις δίσκους.

Το RAID 5 είναι το πιο διαδεδομένο μοντέλο RAID για servers επιχειρήσεων και συσκευές NAS (Network Attached Storage). Παρέχει καλύτερες επιδόσεις στην αφάλεια απέναντι σε σφάλματα. Τα δεδομένα και το parity καθιστούν το σύστημα ασφαλές έως ότου ο κατεστραμμένος δίσκος αντικατασταθεί με έναν νέο, ο οποίος και γεμίζει με τα απολεσθέντα δεδομένα.

Σε πιθανή αποτυχία δίσκου, οι ακόλουθες διαδικασίες ανάγνωσης είναι δυνατό να υπολογιστούν από την κατανεμημένη πληροφορία, επομένως τα δεδομένα δε χάνονται. Βέβαια είναι πιθανό να προκύψουν σφάλματα κατά τη διαδικασία ανοικοδόμησης του χαμένου δίσκου. Εφόσον η διαδικασία περιλαμβάνει την αναπόφευκτη ανάγνωση δεδομένων από όλους τους δίσκους, το σύστημα οδηγείται σε αμφίρροπη κατάσταση, έως ότου η διαδικασία ολοκληρωθεί.

Το RAID 5 μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω λογισμικού. Συνιστάται βέβαια η χρήση ενός hardware controller για τη βελτιστοποίηση των επιδόσεων του μοντέλου. Συχνά χρησιμοποιείται επιπλέον cache memory στους συγκεκριμένους controllers για να βελτιωθούν οι επιδόσεις στην ταχύτητα εγγραφής στη λογική μονάδα.

Ο όρος RAID στα συστήματα αποθήκευσης και επιλογή μοντέλου

Κάθε τρόπος από τους παραπάνω καθορίζει και το εκάστοτε RAID level το οποίο τελικά επιλέγεται και εφαρμόζεται. Διαφορετικά RAID levels προσδίδουν στο σύστημα διαφορετική ισορροπία ανάμεσα στους πρωταρχικούς σκοπούς της ασφάλειας αποθήκευσης δεδομένων : αξιοπιστία- διαθεσιμότητα- επιδόσεις- χωρητικότητα.

Τα μοτέλα RAID δεν έχουν ακόμη παγιωθεί από κάποιο βιομηχανικό φορέα ή φορέα πιστοποίησης. Είναι σύνηθες το φαινόμενο οι εταιρίες/ επιχειρήσεις συχνά να καταφεύγουν σε εφαρμογή συνδυασμού των βασικών RAID levels προκειμένου να επιτύχουν η καθεμία το δικό της ιδιαίτερο επίπεδο ασφαλείας.

Απάντηση

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.