RAID

A lap 2006. szeptember 27., 12:59-kori változata

Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks.

1 Mire jó?

• Sok kis diszk helyett egy nagyot látunk
  • Ami ráadásul gyorsabb is
  • És megbízhatóbb is
    • És jobb esetben működés közben cserélhető
    • Egy diszk MTFF-je 200000 óra is lehet
    • Akkor 100 diszké 2000 óra (kb. két és fél hónap)

2 Megvalósítás típusai

• Hardware
  • Drága vezérlő
• Software
  • pl. Linux md
  • Windows dynamic disk (?)
• Hibrid
  • Olcsó alaplapok "RAID"-vezérlői

3 RAID szintek

• Két ortogonális fogalom:
  • Csíkozás (striping) a nagyobb teljesítmény, és
  • Redundancia (redundancy) a nagyobb megbízhatóság érdekében.

• Másfelől: nagy, megbízható, gyors - ebből választhatunk kettőt (vagy legalábbis az egyik kicsit mindig háttérbe szorul a másik kettő javára)

• Csíkozás:
  • Lehet finom vagy durva
  • Rövidebb sorbanállás független I/O műveletek esetén
  • Nagyobb effektív átviteli sebesség egyetlen, több-blokkos I/O művelet esetén
  • Csökkenti a megbízhatóságot: 10 diszkből egy várhatóan pontosan tizedannyi idő alatt romlik el, mint egyből egy

• Redundancia:
  • Milyen hibadetektáló/-javító kódot használ? (általában paritás, ritkábban Hamming vagy Reed-Solomon)
  • Hogyan osszuk el a redundáns információt a több diszk között?
    • Koncentráltan
    • Szétterítve

3.1 RAID0

• Nincs redundancia, csak csíkozás
• A legjobb írási sebesség (nem kell kódokat számolgatni és frissíteni)
• A RAID1 tudhat gyorsabban olvasni (több diszken is megvan ugyanaz az adat, tehát olvashatunk arról, amelyik várhatóan a leghamarabb odaér)
• Egy diszk kiesése után a tömb "használhatatlan"

3.2 RAID1

• Az adatokat nem 1, hanem n>1 diszken tároljuk
• A tömbhöz tartozhat melegtartalék is (hotspare); erre nem íródnak az adatok, amíg éles diszk ki nem esik
• Ha 8 diszkünk van, akkor 4 kapacitása hasznosul
  • Bármelyik kieshet, és a tömb még működik
  • Ha szerencsénk van, akár 4 is kieshet, és még működik, de ez már nem garantált

3.3 RAID2

• Hamming kódos
• 4 adatdiszkhez 3 paritásdiszk kell, de a paritásdiszkek száma az adatdiszkek logaritmusával arányos
• A fenti hétből egy eshet ki, négy kapacitása hasznosul
• Nemigen használják

3.4 RAID3

• A memóriahibákkal ellentétben a diszkek esetében pontosan tudjuk, melyik a rossz, tehát nem kell a Hamming-kód, találhatunk jobbat
• n adatdiszkhez 1 paritásdiszk tartozik
• Minden írás minden diszket érint
• Az olvasásban csak az adatdiszkek vesznek részt
• Pontosan egy diszk eshet ki
• Nemigen használják

3.5 RAID4

• Mint a RAID3, de nem bitenként használja az egyes diszkeket, hanem blokkonként (striping unit, esetleg stride size).
• Blokkméret alatti írási műveleteknél read-modify-write van:
  • a többi diszkről is be kell olvasni az adott paritásblokkhoz tartozó adatokat
  • újra kiszámolni a paritást
  • kiírni a módosított adatot és az új paritást
• Mivel csak egy paritásdiszk van, és azt az összes írás érinti, szűk keresztmetszet lehet
• Itt is pontosan egy diszk eshet ki
• Nemigen használják

3.6 RAID5

• Mint a RAID4, de a paritás is el van osztva
  • n diszk esetén minden diszken minden n-edik blokk paritásblokk
• n+1 diszkből itt is n-nek a kapacitását hasznosítjuk
• Minden diszk részt vehet az olvasási műveletek kiszolgálásában
• Kis olvasás, nagy olvasás, nagy írás gyors; kis írás relatív lassú
• Pontosan egy eshet ki
• Széles körben elterjedt

3.7 RAID6

• Reed-Solomon
• n+2 diszk kell n diszknyi kapacitáshoz
• Bármely két diszk kieshet
• Amúgy olyan, mint a RAID5; a kis írás még egy kicsit lassúbb
• Terjedőben

3.8 RAID1+0

• RAID10-nek is hívják, de "van" "valódi" RAID10 is
• Két (vagy több) RAID1 tömböt csíkozással összefűzünk

3.9 RAID0+1

• Mint fent, de két RAID0-tömböt tükrözünk egymásra RAID1-gyel

3.10 RAID10

• Elvileg egy RAID1+0-jellegű hibrid megoldás
• Egy komplex tömb, nem két egymásra épített
• Így aztán lehet az egésznek egy hotspare-je, ami bármelyik diszk kiesése esetén beállhat
• A Linux kernel támogatja

4 Ajánlott irodalom

• Peter M. Chen, Edward K. Lee, Garth A. Gibson, Randy H. Katz, David A. Patterson: "RAID: High-Performance, Reliable Secondary Storage", ACM Computing Surveys (CSUR), Volume 26, Issue 2 (June 1994), pp. 145-185, ISSN 0360-0300
  • Van benne szép ábra is, nem akar esetleg valaki hasonlót rajzolni nekünk?
  • Ugyanez a cikk HTML-ként

• Tomka Gergely: RAID és ENBD - gyakorlati útmutató. Könnyed bevezetés a RAID, az LVM és az ENBD (Enhanced Network Block Device) használatába.