Нестандартные уровни RAID
Хотя все реализации RAID в некоторой степени отличаются от спецификации, некоторые компании и проекты с открытым исходным кодом разработали нестандартные реализации RAID , которые существенно отличаются от стандарта. Кроме того, существуют архитектуры дисков без RAID , обеспечивающие конфигурации из нескольких жестких дисков, не обозначаемые аббревиатурами RAID.
RAID-ДП
[ редактировать ]Диагональная четность строк — это схема, в которой один выделенный диск четности находится в горизонтальном «ряде», как в RAID 4 , а другой выделенный диск четности рассчитывается на основе переставленных («диагональных») блоков, как в RAID 5 и 6. [1] Альтернативные термины «ряд» и «диагональ» включают «выделенный» и «распределенный». [2] Изобретенный NetApp , он предлагается как RAID-DP в их системах ONTAP . [3] Этот метод можно рассматривать как RAID 6 в широком определении SNIA. [4] и имеет те же характеристики отказов, что и RAID 6. Снижение производительности RAID-DP обычно составляет менее 2% по сравнению с аналогичной конфигурацией RAID 4. [5]
RAID 5E, RAID 5EE и RAID 6E.
[ редактировать ]RAID 5E, RAID 5EE и RAID 6E (с добавленной буквой E, обозначающей Enhanced ) обычно относятся к вариантам RAID 5 или 6 со встроенным диском горячего резервирования , где запасной диск является активной частью схемы ротации блоков. Это распределяет ввод-вывод по всем дискам, включая резервный, тем самым снижая нагрузку на каждый диск и повышая производительность. Однако это предотвращает совместное использование запасного диска несколькими массивами, что иногда желательно. [6]
Intel Матричный RAID
[ редактировать ]
Intel Matrix RAID (функция технологии Intel Rapid Storage) — это функция (не уровень RAID), присутствующая в ICH6R и последующих наборах микросхем южного моста от Intel, доступная и настраиваемая с помощью утилиты настройки RAID BIOS . Matrix RAID поддерживает всего два физических диска или столько, сколько поддерживает контроллер. Отличительной особенностью Matrix RAID является то, что он допускает любой набор томов RAID 0, 1, 5 или 10 в массиве, которым выделяется управляемая (и идентичная) часть каждого диска. [7] [8] [9]
Таким образом, массив Matrix RAID может улучшить как производительность, так и целостность данных. Практическим примером этого может быть использование небольшого тома RAID 0 (чередующегося) для операционной системы , программ и файлов подкачки; второй больший том RAID 1 (зеркало) будет хранить важные данные. Linux MD RAID тоже способен на это. [7] [8] [9]
Linux МД RAID 10
[ редактировать ]Программная подсистема RAID, предоставляемая ядром Linux , называемая md поддерживает создание как классических (вложенных) массивов RAID 1+0 , так и нестандартных RAID-массивов, использующих одноуровневую структуру RAID с некоторыми дополнительными функциями. [10] [11]
Стандартная «близкая» компоновка, в которой каждый фрагмент повторяется n раз в массиве с полосами k -way, эквивалентна стандартной компоновке RAID 10, но не требует, чтобы n равномерно делило k . Например, схема n 2 на двух, трех и четырех дисках будет выглядеть так: [12] [13]
2 drives 3 drives 4 drives -------- ---------- -------------- A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 A4 A4 A3 A3 A4 A4 A5 A5 A5 A6 A6 A4 A4 A5 A6 A6 A7 A7 A8 A8 .. .. .. .. .. .. .. .. ..
Пример с четырьмя дисками идентичен стандартному массиву RAID 1+0, а пример с тремя дисками представляет собой программную реализацию RAID 1E. Пример с двумя дисками эквивалентен RAID 1. [13]
Драйвер также поддерживает «дальнюю» раскладку, при которой все диски разделены на f разделов. Все фрагменты повторяются в каждом разделе, но переключаются группами (например, парами). Например, макеты f 2 в массивах с двумя, тремя и четырьмя дисками будут выглядеть следующим образом: [12] [13]
2 drives 3 drives 4 drives -------- ------------ ------------------ A1 A2 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A4 A3 A4 A4 A5 A6 A5 A6 A7 A8 A5 A6 A7 A8 A9 A9 A10 A11 A12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. A2 A1 A3 A1 A2 A2 A1 A4 A3 A4 A3 A6 A4 A5 A6 A5 A8 A7 A6 A5 A9 A7 A8 A10 A9 A12 A11 .. .. .. .. .. .. .. .. ..
Макет «Далеко» предназначен для обеспечения производительности чередования на зеркальном массиве; последовательное чтение может быть чередующимся, как в конфигурациях RAID 0. [14] Произвольное чтение происходит несколько быстрее, тогда как последовательная и случайная запись обеспечивают примерно такую же скорость, как и другие конфигурации зеркальных RAID. Расположение «Далеко» хорошо подходит для систем, в которых чтение происходит чаще, чем запись, что является обычным случаем. Для сравнения: обычный RAID 1, предоставляемый программным обеспечением Linux , не чередует операции чтения, но может выполнять чтение параллельно. [15]
Драйвер md также поддерживает макет со смещением, в котором каждая полоса повторяется o раз и смещается на f (дальних) устройств. Например, макеты o 2 в массивах с двумя, тремя и четырьмя дисками располагаются следующим образом: [12] [13]
2 drives 3 drives 4 drives -------- ---------- --------------- A1 A2 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A4 A2 A1 A3 A1 A2 A4 A1 A2 A3 A3 A4 A4 A5 A6 A5 A6 A7 A8 A4 A3 A6 A4 A5 A8 A5 A6 A7 A5 A6 A7 A8 A9 A9 A10 A11 A12 A6 A5 A9 A7 A8 A12 A9 A10 A11 .. .. .. .. .. .. .. .. ..
Также возможно комбинировать расположение «ближнее» и «смещенное» (но не «дальнее» и «смещенное»). [13]
В приведенных выше примерах k — это количество дисков, а n# , f# и o# заданы в качестве параметров для мдадм 's --макет вариант. Программный RAID Linux (ядро Linux Мэриленд драйвер) также поддерживает создание стандартных конфигураций RAID 0, 1, 4, 5 и 6. [16] [17]
Рейд 1Е
[ редактировать ]
Некоторые реализации RAID 1 по-разному обрабатывают массивы с более чем двумя дисками, создавая нестандартный уровень RAID, известный как RAID 1E . В этой схеме чередование данных сочетается с зеркалированием путем зеркалирования каждой записанной полосы на один из оставшихся дисков массива. Полезная емкость массива RAID 1E составляет 50 % от общей емкости всех дисков, образующих массив; если используются диски разных размеров, на каждом диске используются только части, равные размеру наименьшего элемента. [18] [19]
Одним из преимуществ RAID 1E по сравнению с обычными зеркальными парами RAID 1 является то, что производительность операций произвольного чтения остается выше производительности одного диска даже в поврежденном массиве. [18]
RAID-Z
[ редактировать ]Файловая система ZFS обеспечивает RAID-Z , схему распределения данных/четности, аналогичную RAID 5 , но с использованием динамической ширины полосы: каждый блок представляет собой собственную полосу RAID, независимо от размера блока, в результате чего каждая запись RAID-Z является записью полной полосы. . В сочетании с транзакционной семантикой ZFS копирования при записи это устраняет ошибку записи . RAID-Z также быстрее традиционного RAID 5, поскольку ему не требуется выполнять обычную последовательность чтения-изменения-записи . RAID-Z не требует какого-либо специального оборудования, такого как NVRAM для надежности или буферизации записи для повышения производительности. [20]
Учитывая динамическую природу ширины полосы RAID-Z, реконструкция RAID-Z должна проходить через метаданные файловой системы, чтобы определить фактическую геометрию RAID-Z. Это было бы невозможно, если бы файловая система и RAID-массив были отдельными продуктами, тогда как это становится возможным, когда существует интегрированное представление логической и физической структуры данных. Просмотр метаданных означает, что ZFS может проверять каждый блок на соответствие его 256-битной контрольной сумме по мере его поступления, тогда как традиционные продукты RAID обычно не могут этого сделать. [20]
Помимо обработки сбоев всего диска, RAID-Z также может обнаруживать и исправлять скрытое повреждение данных , предлагая «самовосстанавливающиеся данные»: при чтении блока RAID-Z ZFS сравнивает его со своей контрольной суммой, и если диски с данными не возвращает правильный ответ, ZFS считывает четность, а затем определяет, какой диск вернул неверные данные. Затем он восстанавливает поврежденные данные и возвращает исправные данные запрашивающей стороне. [20]
Существует пять различных режимов RAID-Z: RAID-Z0 (аналог RAID 0, без избыточности), RAID-Z1 (аналог RAID 5, допускает выход из строя одного диска), RAID-Z2 (аналог RAID 6, допускает отказ двух дисков). диски выходят из строя), RAID-Z3 (RAID 7 [а] конфигурация допускает выход из строя трех дисков) и зеркало (аналогично RAID 1, допускает выход из строя всех дисков, кроме одного). [22]
Удлинитель привода
[ редактировать ]Windows Home Server Drive Extender — это особый вариант JBOD RAID 1, реализованный на уровне файловой системы . [23]
В 2011 году Microsoft объявила, что Drive Extender больше не будет включен в состав Windows Home Server версии 2, Windows Home Server 2011 (кодовое имя VAIL). [24] В результате сторонний поставщик решил заполнить пустоту, оставленную DE. В число конкурентов входят Division M, разработчики Drive Bender и DrivePool от StableBit. [25] [26]
За пределамиRAID
[ редактировать ]BeyondRAID не является настоящим расширением RAID, но объединяет до 12 жестких дисков SATA в один пул хранения. [27] Его преимущество заключается в одновременной поддержке нескольких размеров дисков, как и в случае с JBOD, при этом обеспечивая избыточность для всех дисков и возможность обновления с возможностью «горячей» замены в любое время. Внутри он использует сочетание методов, аналогичных RAID 1 и 5. В зависимости от доли данных по отношению к емкости он может выдержать до трех сбоев дисков. [ нужна ссылка ] можно ли восстановить «массив» на оставшиеся исправные диски до того, как выйдет из строя другой диск. Объем полезной памяти можно приблизительно определить, суммируя емкости дисков и вычитая емкость самого большого диска. Например, если установлен диск емкостью 500, 400, 200 и 100 ГБ, примерная полезная емкость составит 500 + 400 + 200 + 100 − 500 = 700 ГБ полезного пространства. Внутри данные будут распределены в двух массивах типа RAID 5 и двух наборах типа RAID 1:
Drives
| 100 GB | | 200 GB | | 400 GB | | 500 GB |
----------
| x | unusable space (100 GB)
----------
---------- ----------
| A1 | | A1 | RAID 1 set (2× 100 GB)
---------- ----------
---------- ----------
| B1 | | B1 | RAID 1 set (2× 100 GB)
---------- ----------
---------- ---------- ----------
| C1 | | C2 | | Cp | RAID 5 array (3× 100 GB)
---------- ---------- ----------
---------- ---------- ---------- ----------
| D1 | | D2 | | D3 | | Dp | RAID 5 array (4× 100 GB)
---------- ---------- ---------- ----------
BeyondRaid предлагает функцию, подобную RAID 6, и может выполнять сжатие на основе хеша с использованием 160-битных хешей SHA-1 для максимизации эффективности хранения. [28]
Не набег
[ редактировать ]Unraid — это проприетарная операционная система на базе Linux, оптимизированная для хранения медиафайлов. [29]
К сожалению, Unraid не предоставляет информацию о своей технологии хранения, но некоторые [ ВОЗ? ] скажем, его массив четности представляет собой переписанный модуль mdadm.
К недостаткам можно отнести закрытый исходный код, высокую цену. [ нужна ссылка ] , более медленная скорость записи, чем у одного диска [ нужна ссылка ] и узкие места при одновременной записи на несколько дисков. Однако Unraid допускает поддержку пула кэша, который может значительно повысить производительность записи. Данные пула кэша можно временно защитить с помощью Btrfs RAID 1 до тех пор, пока Unraid не переместит их в массив по расписанию, установленному в программном обеспечении. [ нужна ссылка ]
Преимущества включают более низкое энергопотребление по сравнению со стандартными уровнями RAID, возможность использовать несколько жестких дисков разного размера на полную мощность, а в случае одновременного отказа нескольких жестких дисков (превышение избыточности) теряется только данные, хранящиеся на вышедших из строя жестких дисках. по сравнению со стандартными уровнями RAID, которые предлагают чередование, и в этом случае все данные в массиве теряются, когда выходит из строя больше жестких дисков, чем может выдержать резервирование. [30]
КРИПТО софтрейд
[ редактировать ]В OpenBSD CRYPTO — это дисциплина шифрования для подсистемы softraid. Он шифрует данные в одном фрагменте для обеспечить конфиденциальность данных. CRYPTO не обеспечивает избыточность. [31] RAID 1C обеспечивает как избыточность, так и шифрование. [31]
Профиль ДУП
[ редактировать ]Некоторые файловые системы, такие как Btrfs, [32] и ZFS/OpenZFS (со свойством copys=1|2|3 для каждого набора данных), [33] поддержка создания нескольких копий одних и тех же данных на одном диске или пуле дисков, защита от отдельных поврежденных секторов, но не от большого количества поврежденных секторов или полного отказа диска. Это позволяет использовать некоторые преимущества RAID на компьютерах, которые могут принимать только один диск, например на ноутбуках.
Декластеризованный RAID
[ редактировать ]Декластеризованный RAID позволяет использовать дисковые массивы произвольного размера, одновременно снижая нагрузку на клиентов при восстановлении после сбоев дисков. Он равномерно распределяет или декластеризует пользовательские данные, избыточную информацию и свободное пространство по всем дискам декластеризованного массива. При традиционном RAID вся дисковая система хранения, состоящая, скажем, из 100 дисков, будет разделена на несколько массивов, каждый из которых, скажем, состоит из 10 дисков. Напротив, при декластеризованном RAID вся система хранения данных используется для создания одного массива. Каждый элемент данных записывается дважды, как при зеркалировании, но логически смежные данные и копии распределяются произвольно. При выходе диска из строя стертые данные восстанавливаются с использованием всех рабочих дисков массива, пропускная способность которых больше, чем у меньшего количества дисков обычной RAID-группы. Более того, если во время восстановления возникает дополнительный сбой диска, количество затронутых дорожек, требующих ремонта, будет заметно меньше, чем при предыдущем сбое, и меньше, чем постоянные накладные расходы на восстановление обычного массива. Снижение влияния декластеризованного восстановления и накладных расходов клиента может быть в три-четыре раза меньше, чем при использовании обычного RAID. Производительность файловой системы становится менее зависимой от скорости любого отдельного перестраиваемого массива хранения. [34]
Динамическое объединение дисков (DDP), также известное как D-RAID, поддерживает производительность даже при одновременном выходе из строя до двух дисков. [35] DDP — это высокопроизводительный тип декластеризованного RAID. [36]
См. также
[ редактировать ]Пояснительные примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Питер Корбетт; Боб Инглиш; Атул Гоэль; Томислав Грчанац; Стивен Клейман; Джеймс Леонг и Сунита Санкар (2004). «Строко-диагональная четность для исправления сбоев двух дисков» (PDF) . Ассоциация ЮСЕНИКС. Архивировано (PDF) из оригинала 22 ноября 2013 г. Проверено 22 ноября 2013 г.
- ^ Фишер, Вернер. «РЕЙД-ДП» . Томас-Кренн . Проверено 26 мая 2023 г.
- ^ Уайт, Джей; Лют, Крис; Белл, Джонатан (март 2003 г.). «RAID-DP: реализация NetApp RAID с двойной четностью для защиты данных» (PDF) . NetApp.com . Сетевое устройство . Проверено 7 июня 2014 г.
- ^ «Словарь Р» . SNIA.org . Ассоциация производителей сетей хранения данных . Проверено 24 ноября 2007 г.
- ^ Уайт, Джей; Альварес, Карлос (октябрь 2011 г.). «Назад к основам: RAID-DP | Сообщество NetApp» . NetApp.com . НетАпп . Проверено 25 августа 2014 г.
- ^ «Нестандартные уровни RAID» . RAIDRecoveryLabs.com . Архивировано из оригинала 15 декабря 2013 г. Проверено 15 декабря 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Изучение матричного RAID-массива Intel» . Технический отчет. 9 марта 2005 г. Проверено 2 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Настройка RAID с использованием технологии хранения данных Intel Matrix» . HP.com . Хьюлетт Паккард . Проверено 2 апреля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Технология хранения данных Intel Matrix» . Intel.com . Интел. 05.11.2011 . Проверено 2 апреля 2014 г.
- ^ «Создание программных устройств RAID 10» . СУЗЕ . Проверено 11 мая 2016 г.
- ^ «Вложенные уровни RAID» . Арч Линукс . Проверено 11 мая 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Создание сложного RAID 10» . СУЗЕ . Проверено 11 мая 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Производительность макетов RAID 10 программного обеспечения Linux: бенчмаркинг ближнего, дальнего и смещенного уровня» . Ilsistemista.net . 28 августа 2012 г. Архивировано из оригинала 24 марта 2023 г. Проверено 8 марта 2014 г.
- ^ Джон Нельсон (10 июля 2008 г.). «Бенчмарки RAID5,6 и 10 на версии 2.6.25.5» . Джампони.нет . Проверено 1 января 2014 г.
- ^ «Производительность, инструменты и общие вопросы» . TLDP.org . Проверено 1 января 2014 г.
- ^ «mdadm(8): управление устройствами MD, также известными как Software RAID — справочная страница Linux» . Linux.Die.net . Проверено 8 марта 2014 г.
- ^ «md(4): Драйвер нескольких устройств, также известный как программный RAID — справочная страница Linux» . Die.net . Проверено 8 марта 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Какой уровень RAID мне подходит?: RAID 1E (полосатое зеркалирование)» . Адаптек . Проверено 2 января 2014 г.
- ^ «Интегрированный RAID-массив LSI с последовательным подключением SCSI (SAS) 6 Гбит/с: краткое описание продукта» (PDF) . Корпорация ЛСИ . 2009. Архивировано из оригинала (PDF) 28 июня 2011 г. Проверено 2 января 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Бонвик, Джефф (17 ноября 2005 г.). «РЕЙД-З» . Блог Джеффа Бонвика . Блоги Oracle . Архивировано из оригинала 16 декабря 2014 г. Проверено 1 февраля 2015 г.
- ^ Левенталь, Адам (17 декабря 2009 г.). «RAID с тройной четностью и не только» . Очередь . 7 (11): 30. дои : 10.1145/1661785.1670144 .
- ^ «Производительность, емкость и целостность ZFS Raidz» . www.calomel.org . Архивировано из оригинала 27 ноября 2017 года . Проверено 23 июня 2017 г.
- ^ Windows. Отдельно от диспетчера логических дисков
- ^ «MS удаляет пул дисков с Windows Home Server» . Регистр .
- ^ «Публикационный релиз Drive Bender выйдет на этой неделе» . Нас обслужили. Архивировано из оригинала 20 августа 2017 г. Проверено 15 января 2014 г.
- ^ «Обзор StableBit DrivePool за 2 года» . Главная Медиа Тех . Декабрь 2013.
- ^ Data Robotics, Inc. реализует BeyondRaid в своем Drobostorage . устройстве
- ^ Подробная техническая информация о BeyondRaid, в том числе о том, как он обрабатывает добавление и удаление дисков,: США 20070266037 , Джулиан Терри; Джеффри Барролл и Нил Кларксон, «Система, устройство и метод блочного хранения данных с поддержкой файловых систем», переданы DROBO Inc.
- ^ «Что такое unRAID?» . Lime-Technology.com . Известковая технология. 17 октября 2013 г. Архивировано из оригинала 05 января 2014 г. Проверено 15 января 2014 г.
- ^ «ЛаймТех – Технологии» . Lime-Technology.com . Известковая технология. 17 октября 2013 г. Архивировано из оригинала 05 января 2014 г. Проверено 9 февраля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Страницы руководства: softraid(4)» . OpenBSD.org . 06.09.2022 . Проверено 8 сентября 2022 г.
- ^ «Страницы руководства: mkfs.btrfs(8)» . btrfs-проги . 08.01.2018 . Проверено 17 августа 2018 г.
- ^ «Команды обслуживания zfs — настройка файловой системы ZFS» . illumos: страница руководства: zfs.1m .
- ^ «Декластеризованный RAID» . ИБМ. 14 июня 2019 г. Проверено 1 февраля 2020 г.
- ^ ИБМ. «Динамическое объединение дисков (DDP)» .
- ^ «Высокопроизводительные вычисления: устройство хранения данных NEC GxFS» . п. 6.