Các chuẩn RAID thông thường

RAID: Các chuẩn RAID thông thường RAID được viết tắt từ Redundant Array of Independent Disks và cần ít nhất hai ổ cứng để thiết lập một mảng RAID với mục đích là :

Tăng cường tốc độ truy cập dữ liệu hệ thống lưu trữ.
Hoặc tăng cường độ tin cậy về mặt dữ liệu.

Hoặc cả hai mục tiêu trên.

RAID có rất nhiểu chuẩn như RAID 0 (striping), RAID 1 (Mirror), RAID 0+1, RAID 10, RAID 5(Parity), RAID 50… Với các dòng mainboard desktop cao cấp và các main server 1 way và 2 way có hỗ trợ RAID thì thường dùng RAID 0, 1, 5 RAID 0+1, RAID 10.

RAID0 : dữ liệu được ghi xen kẽ với mục đích để tăng cường tốc độ truy cập dữ liệu trong ổ cứng. Nó làm việc bằng cách chia những file ghi trên đĩa thành nhiều mẩu ( gọi là xen kẽ ) và ghi mỗi mẩu trên những ổ cứng khác nhau. Ví dụ nếu bạn có file với dung lượng 200KB và 02 ổ đĩa cứng , nó sẽ cắt thành hai mẩu 100KB mỗi một mẩu ghi trên ổ cứng khác nhau.

Chúng ta sẽ giải thích tóm tắt như sau : trên thực tế mỗi một mẩu có dung lượng nhất định tuỳ theo cấu hình của RAID khi chúng ta thiết lập hệ thống . Nếu hệ thống RAID0 thành những mẩu 128KB thì nó sẽ chia file dung lượng 200 KB của chúng ta thành 02 mẩu 128KB ( trong đó sẽ có một mẩu 28KB trống ). Nếu hệ thống của chúng ta dùng một mẩu 32KB thì 200KB của chúng ta được chia thành 8 mẩu 32KB và hệ thống sẽ gửi 04 mẩu cho mỗi đĩa.

Như thế thì như thế nào là hiệu quả nhất. Trong ví dụ chúng ta đưa ra thay vì ghi trên một đĩa một file dung lượng 200KB thì mỗi đĩa sẽ ghi dung lượng là 100KB file lưu trữ như vậy xét về mặt lí thuyết thời gian lưu trữ 100KB bằng một nửa thời gian lưu trữ 200 KB. Điều cơ bản trong RAID0 là đặt những ổ cứng làm việc song song với nhau.

Dung lượng tổng cộng của ổ cứng trong hệ thống RAID0 bằng tổng dung lượng của hai ổ đĩa. Nếu chúng ta dùng 02 ổ cứng 80GB thì hệ thống đĩa của chúng ta là 160GB. Do đó nếu bạn muốn tăng hiệu suất làm việc của hệ thống thì bạn có thể xem xét việc mua 02 ổ cứng dung lượng nhỏ và thiết lập cấu hình hệ thống dùng RAID0 thay thế cho việc mua 01 ổ cứng có dung lượng lớn.

RAID 1[/b] : không phải là cải tiến hiệu suất công việc nhưng nó có mục đích để nâng cao độ tin cậy của dữ liệu. Nó làm việc bằng cách Copy mọi thứ gửi tới ổ cứng thứ nhất và gửi tới ổ cứng thứ hai, người ta hay gọi nó là “mirroring”. Có thể coi như RAID1 là một hệ thống lưu trữ Back-up phần cứng. Nếu ổ đĩa thứ nhất hỏng thì ổ đĩa thứ hai thay thế ngay lập tức.

Do đĩa cứng thứ hai lưu trữ tương tự như đĩa cứng thứ nhất nên dung lượng lưu trữ trên toàn hệ thống bằng dung lượng đĩa cứng thứ nhất. Nếu bạn có 02 ổ cứng dung lượng 80GB , thiết lập cấu hình hệ thống RAID 1 thì tổng số dung lượng hệ thống là 80GB.

Nếu chúng ta quan tâm đến độ an toàn dữ liệu thì RAID 1 là cách nên làm.

Còn có những cấu hình RAID khác cũng rất thuận tiện nhưng phần cứng điều khiển RAID phải hỗ trợ (hầu hết tất cả các card điều khiển dều hỗ trợ RAID0 và RAID1 ). Dưới đây là tóm tắt một số RAID thông dụng nữa khác mà hệ thống của chúng ta có thể hỗ trợ . RAID 0+1 : Hệ thống dùng RAID0 và RAID1 cùng một lúc. Nó cần 04 ổ cứng giống hệt nhau . Nếu một ổ cứng hỏng thì hệ thống trở thành RAID0

RAID 10[/b] : Hệ thống dùng RAID0 và RAID1 cùng một lúc. Nó cần 04 ổ cứng giống hệt nhau. Nếu một ổ cứng hỏng thì hệ thống trở thành RAID1.

RAID5 : Nó là hệ thống RAID0 lưu trữ những thông tin Parity cho độ tin cậy cao hơn. Nó cần ít nhất 03 ổ cứng. Đối với hệ thống có 03 ổ cứng thì tổng số dung lượng lưu trữ hệ thống kích thước của 01 ổ cứng nhân với 2. Ví dụ có 03 ổ cứng 80GB thiết lập hệ thống dùng RAID5 thì dung lượng toàn bộ hệ thống lưu trữ là 160KB, trong đó dùng lượng tương đương với 1 ổ cứng dùng để lưu thông tin Parity.

Ngoài ra với một số mainboard desktop còn hỗ trợ một chuẩn nữa là JBOD. JBOD[/b]: được viết tắt từ “Just a Bunch of Disks” và không phải là hệ thống RAID nó không phải với mục đích cải thiện hiệu suất của ổ cứng hay độ tin cậy. Nó dùng để ghép những ổ cứng có dung lượng khác nhau thành một dung lượng lưu trữ duy nhất. Ví dụ: nếu hệ thống dùng JBOD thêm ổ cứng 40GB với ổ 80GB để thành 120GB.

Chúng ta cũng có thể kết hợp theo hình dưới đây

Sự khác nhau giữa phần cứng RAID, HBAs, và phần mềm RAID

Với Windows Home Server 2011 sắp ra trong tương lai gần nhà người sử dụng nhiều ít kinh nghiệm đang tìm kiếm vào các hệ thống con RAID để tạo ra các hồ chứa lớn hơn. Đây là một đoạn mà không có một sự hiểu biết cơ bản rất chắc chắn về những gì các công nghệ liên quan được, người dùng có thể đưa ra quyết định mua cuối cùng có hại cho hiệu suất máy tính của họ và bảo mật dữ liệu.Điều quan trọng là người sử dụng hiểu được điểm mạnh và điểm yếu tương đối của triết lý RAID khác nhau, phần mềm RAID, "Fake-RAID", và phần cứng RAID.

Ví dụ, một trang web yêu thích của tôi, HomeServerShow gần đây xem xét một chi phí thấp Fake-RAID giải pháp, các HighPoint 2680 SGL như là một thay thế cho RAID onboard (dường như là điều khiển của PCH của P55 BD82P55 từ các hình ảnh.) Việc xem xét đã một công việc khá tốt trong việc giải thích những giá trị của một add-in điều khiển chẳng hạn như, các nhà cung cấp di giữa bo mạch chủ (một cách dễ dàng có thể di chuyển ICH9R để ICH10R mảng RAID chẳng hạn, nhưng không ICH10R với bo mạch chủ AMD, card này có thể vượt qua sự khác biệt nhà sản xuất bo mạch chủ), thêm cổng SFF-8087 bằng cách sử dụng kết nối, và tốt hơn khả năng xây dựng lại RAID lần. Những gì nó đã không đề cập đến là của onboard HighPoint Marvell 88SE6485 thực sự là một tôi đơn giản / O điều khiển, và không phải là một giải pháp RAID trên Chip làm thẻ HighPoint một "Fake-RAID" giải pháp.

Điều này đã được một bài báo tôi đã được xem xét thực hiện trong một thời gian dài, nhưng với Windows Home Server 2011 là một chủ đề nóng nó là quan trọng hơn bao giờ hết. phần này thực sự là một cái nhìn tổng quan cấp cao sẽ không bao gồm hàng hóa thân RAID ra và bao gồm chúng trong chiều sâu. Thay vào đó, điều này là để giúp hướng dẫn các quyết định mua phần cứng.

RAID phần mềm (OS / File hệ thống cấp)

Thông thường khi một người nói về phần mềm tinh khiết RAID họ có nghĩa là một bộ điều khiển RAID nền tảng bất khả tri nào phản ánh, phân chia, và tính toán cân bằng sử dụng CPU. Một số giải pháp lai, giống như C3500 C5500 Promise và giải pháp dựa trên đặc dụng nhúng bộ vi xử lý Intel Xeon với chức năng RAID được xây dựng để cho phép một hệ điều hành để thực hiện các tính toán cân bằng nhanh hơn. Những giải pháp làm mờ các đường một chút giữa RAID phần mềm tinh khiết, nhưng vì đây là một mồi nói chung, tôi sẽ tập trung vào các trường hợp thông thường.

hóa thân thông thường của RAID phần mềm sẽ bao gồm Oracle / Sun ZFS, Linux của mdadm, FlexRAID, Drobo BeyondRAID, Lime Công nghệ unRAID, Windows năng động trên nền đĩa-RAID, NetApp của RAID-DP, và vv Windows Home Server V1 của Drive Extender là RAID 1 không phải là một thực hiện, nhưng nó sử dụng các CPU để làm cho dữ liệu được lưu dự phòng là có thể được xác nhận của bất cứ ai mà đã bị ảnh hưởng bởi DEmigrator.exe. Đối với mục đích chọn phần cứng, nếu tiếp tục sử dụng Windows Home Server V1 Drive Extender, sau đó là phần mềm RAID thể loại có lẽ là nơi để tìm ý tưởng.

Một lợi thế lớn của RAID phần mềm này là nó có thể là phần cứng bất khả tri khi nói đến các ổ đĩa và các mảng di chuyển. Nếu một máy chủ thất bại, người ta có thể di chuyển ổ đĩa vào một hệ thống mới với HBAs mới và truy cập dữ liệu trong nhiều trường hợp giả định rằng các nhà cung cấp cho phép di chuyển và hệ thống điều khiển mới là tương thích. Một ví dụ về di cư không làm việc bằng cách sử dụng RAID phần mềm sẽ được nếu một là để có Drobo ổ đĩa và đặt chúng vào hệ thống khác mà không thực hiện RAID độc quyền.

Một lợi thế lớn của RAID phần mềm mà ta có thể có được nhiều tính năng tiên tiến với RAID phần mềm, và bộ tính năng có thể mở rộng theo thời gian. ZFS là một ví dụ tuyệt vời ở đây là những thứ như trùng lặp-de, L2ARC SSD bộ nhớ đệm, mã hóa, và ba cân bằng RAID-Z3. Đây là những doanh nghiệp thực sự đẳng cấp các tính năng được thêm vào trong phiên bản kế tiếp ZFS.

Đối với RAID phần mềm, một người muốn mua bộ điều hợp chủ xe đơn giản (HBAs) để sử dụng trong hệ thống. HBAs thực hiện nhiệm vụ đơn giản của việc cung cấp các giao diện phần cứng để ổ đĩa có thể được truy cập bởi hệ điều hành cơ bản. Cách tốt nhất là thực hành không sử dụng điều khiển RAID với logic RAID bổ sung được xây dựng trong bởi vì người ta không muốn có ba điều khiển của ổ đĩa, bộ điều khiển RAID, và các hệ điều hành tất cả các khả năng cố gắng làm những việc như sửa chữa sai sót.
Từ góc độ chi phí và hỗ trợ, đây là một lĩnh vực mà LSI trội. HBAs dựa trên điều khiển như LSI 1068E và SAS2008 có thể được chiếu và sử dụng trong các mục tiêu-khởi (IT) Hình thức thảo luận rộng rãi trên trang web này để biến chúng thành HBAs đơn giản. Hai điều khiển được sử dụng trong hàng triệu của hệ thống khi chúng được bán bởi các OEM như Dell, IBM, Intel, HP, Sun, Supermicro và vv Kết quả là, trình điều khiển hỗ trợ nói chung là tuyệt vời và giá cả hợp lý.

Fake-RAID các giải pháp phần cứng, phần mềm

Người dùng thường đề cập đến "Fake-RAID" khi đề cập đến các sản phẩm như ICH10R Intel, AMD SB850, và Marvell sản phẩm khác nhau (như là một ví dụ) mà RAID phản ánh, phân chia, và tính toán cân bằng xảy ra thông qua phần mềm hỗ trợ bởi CPU hệ thống máy chủ của. Chìa khóa ở đây là, giải pháp này, không giống như nếu nó được thực hiện ở cấp hệ điều hành, thường được gắn với một loại điều khiển. Mặc dù một số add-in thẻ làm mảng hỗ trợ mở rộng điều khiển nhiều, đại đa số giới hạn kích thước mảng với một loại điều khiển duy nhất. Điều khiển loại là quan trọng ở đây bởi vì một mảng thông thường có thể di chuyển từ một hệ thống khác, miễn là bộ điều khiển hệ thống mới là tương thích. Ví dụ, di chuyển một RAID 1 mảng từ một ICH9R Intel ICH10R một là một quá trình rất đơn giản.

Ưu điểm chính của Fake-RAID chỉ đơn giản là chi phí. Intel hỗ trợ nó với Intel Matrix Storage, và AMD đã hỗ trợ phía nam cầu quá. Đối với hầu hết người dùng, đặc biệt là nếu sử dụng một con chip máy chủ khá đặt (hoặc hầu hết ngân sách không có ý thức của người tiêu dùng bo mạch chủ), đây là một tính năng "tự do". Đối với RAID 0 và RAID 1, đặc biệt là sử dụng một cầu nam / PCH thực hiện, Fake-RAID có thể có hiệu suất rắn do băng thông cao, giao diện độ trễ thấp với CPU. Một lợi thế của Fake-RAID là là nhiều triển khai có thể được sử dụng bởi nhiều hệ điều hành. Ví dụ, người ta có thể định dạng FAT32 một khối lượng dựa trên một ICH10R và sau đó thay đổi hệ thống hệ thống máy chủ điều hành Linux và sử dụng âm lượng. Theo kịch bản RAID phần mềm, chẳng hạn như sử dụng ZFS lượng trực tiếp bởi các hệ thống Windows hoặc Linux, là ở mức tối thiểu khó khăn nhưng trong nhiều trường hợp không thể.

Hai báo trước đây là hầu hết Fake-RAID giải pháp, được giới hạn tối đa là RAID 0, RAID 1, RAID 10, RAID 5, và RAID 50. Với 2TB hiện đại và 3TB ổ đĩa, đề án bảo vệ đôi chẵn lẻ như RAID 6 trở thành cả trên thực tế và cho là cần thiết duy nhất ngang bằng RAID 4 và RAID 5 triển khai thực hiện.

Ngoài việc thiếu các lựa chọn tương đương tăng gấp đôi, có một khác caveat Fake-RAID chính, Viết-trở lại bộ nhớ cache (còn gọi là sao chép lại bộ nhớ cache) trong nhiều ứng dụng có thể được kích hoạt nhưng cần tránh bởi những máy chủ lưu trữ xây dựng. Fake-RAID triển khai được gắn liền với các giải pháp phần cứng, nhưng không có bộ nhớ đệm DRAM trên tàu. Kết quả là, cho phép ghi lại bộ nhớ cache có nghĩa là dữ liệu tạm thời được lưu trữ trong bộ nhớ hệ thống chính trước. Trong khi người ta có thể nghĩ rằng đây là một điều tốt nếu họ có rất nhiều bộ nhớ nhanh, điều này là không tốt cho sự toàn vẹn dữ liệu. Nếu quyền lực không thành trong hệ thống, dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ chính sẽ bị mất. Để giảm thiểu nguy cơ này, các hệ thống UPS và nguồn cung cấp điện dự phòng có thể được sử dụng, tuy nhiên trong một thất bại lớn, dữ liệu vẫn có thể bị mất. Nếu không có bộ nhớ đệm ghi lại, RAID 5 và RAID hiệu suất 50 là cản trở trong các tình huống nơi có số lượng lớn viết. Tốt nhất là không quay trở lại trên bộ nhớ cache-viết về điều khiển Fake-RAID.

Từ một quan điểm đề nghị điều khiển, tôi sẽ cho rằng ICH10R Intel / PCH giải pháp và giải pháp xử lý AMD SB850 có thể là các cược tốt nhất bằng cách sử dụng RAID 1 hay RAID 10 Thành thật mà nói (RAID 0 không cung cấp dự phòng.), Trong những năm tới sẽ có cả các thiết lập sẵn có, chi phí thấp bo mạch chủ có thể đọc các mảng trong một tình huống phục hồi. Đó thường giới hạn 1-4 to sáu cổng kết nối, nhưng số lượng ổ đĩa trong quá mà nên nhìn vào một cái gì đó giống như một bộ điều khiển LSI SAS2008 trong chế độ (RAID) IR cho RAID 1 hoặc 10, hoặc phần cứng / giải pháp RAID phần mềm. Cả hai hình Silicon và Marvell làm cho điều khiển phổ biến được sử dụng trong "Fake-RAID" class tiện ích trong bộ điều khiển.

Phần cứng RAID

Phần cứng RAID thường là lựa chọn đắt tiền nhất, nhưng nó vẫn cung cấp rất nhiều giá trị trong nhiều ứng dụng. Phần cứng RAID một cách dễ dàng nhất có thể được dùng như một máy tính thu nhỏ trên tấm bảng mở rộng. Nó thường hascomponents như là của riêng của nó BIOS, giao diện quản lý của riêng mình, đôi khi một máy chủ web và NIC (ở cao cấp thẻ Cau), một CPU (như Intel đáng kính IOP348 hoặc mới hơn chip), onboard ECC DRAM, nguồn điện tùy chọn (pin trở lại đơn vị), giao diện ổ đĩa, và I / O qua bus PCIe để thiết bị ngoại vi (trong trường hợp này phần còn lại của máy tính.) Nếu một người muốn hiểu tại sao nhiều người thật sự phần cứng RAID giải pháp đắt tiền, mà minh họa một cách RAID phần cứng điều khiển là giống như một máy tính có thể là một mô hình tốt để giữ trong tâm trí.

RAID phần cứng có một số lợi thế nhất định. Nó thường được hệ điều hành bất khả tri, vì vậy khối lượng không cụ thể cho một / Hệ thống tập tin hệ điều hành như phần mềm RAID. Ngoài ra, phần cứng RAID thường có ít nhất tùy chọn cho pin sao lưu hoặc mới hơn tụ-flash dựa viết cache. Những cho phép caching-lại viết được kích hoạt với các an ninh gia tăng của việc bảo vệ cho sự cố mất điện kéo dài. Trong pin hỗ trợ viết đề án bộ nhớ cache, một pin trở lại đơn vị (BBU) được kết nối với bộ điều khiển và duy trì quyền lực cho DRAM trong trường hợp quyền lực không còn được cung cấp cho thẻ. Trong tụ điện-flash dựa trên đề án bảo vệ, một sự kiện mất điện cho thẻ này sẽ cho phép DRAM để chuyển nội dung lưu trữ NAND trong khi tụ điện sẽ giữ NAND và DRAM được hỗ trợ. BBUs thường được spec'd ít nhất là hai ngày kể từ ngày bảo vệ quyền lực. NAND lưu trữ về mặt lý thuyết có thể cung cấp dữ liệu bảo trì tháng. Điều này là không thực hành tốt nhất, nhưng như là một lưu ý thú vị một lý thuyết có thể rút phích cắm vào một máy chủ trong khi dữ liệu đang được viết và lưu trữ trong DRAM và bộ điều khiển / ổ đĩa cài đặt vào một hệ thống mới vào ngày hôm sau, và không có dữ liệu sẽ bị mất. Tôi đã làm điều này trong hai lần nhưng tôi sẽ căng thẳng, không cố gắng này, trừ khi không có lựa chọn khác.

Hiệu suất khôn ngoan, phần cứng RAID là một sự pha trộn thú vị. Khi điều khiển mới được phát hành, nói chung họ cung cấp IOPS cao hơn, mới hơn và giao diện PCIe ổ đĩa, DRAM nhanh hơn, và vv mà có tác động tích cực đến hiệu suất. Gần cuối chu kỳ cuộc sống điều khiển, hiệu suất nói chung là không lên đến ngang cho thế hệ mới nhất (s) của ổ đĩa. Ví dụ, Dell PERC 5 / i với một bộ xử lý Intel IOP333 cũ hơn sẽ bị nghẹt thở khi được sử dụng với tám "thế hệ 2" ổ trạng thái rắn. Ổ trạng thái rắn không phải là cách duy nhất để bình một bộ điều khiển lớn hơn, nhiều đĩa lớn trong mảng có thể gây ra dài thời gian xây dựng lại do tốc độ xử lý và số lượng tuyệt đối của dữ liệu được xử lý.

Một yếu tố quan trọng là nhiều nhà sản xuất cung cấp những thứ như bộ nhớ đệm SSD với maxCache Adaptec và LSI CacheCade), SSD tối ưu hóa, điều khiển fail-over (ổ đĩa không phải là thành phần lưu trữ chỉ có thất bại) và vv trên thẻ RAID phần cứng. Nhiều lần, các tính năng này làm hướng dẫn quyết định mua.

Có lẽ là hai khó khăn lớn nhất đối với bộ điều khiển RAID phần cứng là nhà cung cấp khóa-in và chi phí. Nhà cung cấp khóa-in liên quan đến việc có thể để di chuyển các mảng duy nhất để điều khiển từ cùng một nhà cung cấp. Dòng sản phẩm có thể được vượt qua, ví dụ như Adaptec 3805 mảng tạo ra có thể được di chuyển đến Adaptec 5805 điều khiển nếu phiên bản phần mềm thích hợp được sử dụng, tuy nhiên những người cùng một mảng sẽ không hoạt động trên bộ điều khiển RAID Cau. Điều này đặc biệt quan trọng khi giá được đặt vào quan điểm. Đầy đủ tính năng điều khiển RAID phần cứng có thể có giá vài trăm đô la với BBUs thêm một thêm $ 100 hoặc nhiều hơn cho mỗi bộ điều khiển.Nếu điều khiển một thất bại, một sự thay thế có thể là một đề xuất đắt tiền. Một bất lợi của một số bộ điều khiển RAID mảng là không thể điều khiển nhịp nhiều. Nếu đây là trường hợp, giải pháp được giới hạn số lượng ổ đĩa có thể được kết nối với một bộ điều khiển duy nhất. RAID phần mềm thường không có giới hạn này.

Ngay bây giờ, các Cau 1880 series và LSI 9260 và LSI 9280 series có thể là các phần cứng hàng đầu cung cấp các giải pháp RAID 6.0gbps SAS và kết nối SATA và một loạt các cải tiến hơn thế hệ trước. Cần lưu ý rằng pin đắt tiền ủng hộ các giải pháp phần cứng RAID chỉ thực sự cần thiết nếu RAID 5 hoặc RAID 6 đang được sử dụng. RAID 1 hay RAID 10 giải pháp làm việc khá tốt ngay cả khi không điều khiển RAID phần cứng đắt tiền và có thể được mua lại tương đối rẻ.

Kết luận

Đây là một bài báo lớn để viết cho một buổi tối, nhưng hy vọng nó giúp con người hiểu được những tác động chung của việc triển khai RAID khác nhau. Có rất nhiều biến thể trong từng thực hiện ở trên, do đó, coi đây là một tổng quan chung về đề tài này. Như mọi khi, có nhiều để đi trong những tuần tới và tháng về chủ đề này. Nếu bất cứ ai nhìn thấy một cái gì đó mà có thể được rõ ràng hơn, xin vui lòng cho tôi biết trên diễn đàn. Ngoài ra, các bộ điều khiển RAID và HBA diễn đàn là một nơi tuyệt vời để thảo luận về các lựa chọn điều khiển khác nhau.