RAID (Redundant Array of Independent Disks), oorspronkelijk bekend als Redundant Array of Inexpensive Disks, werd voor het eerst voorgesteld door professor D. A. Patterson van de Universiteit van Californië,Berkeley in het artikel "A Case of Redundant Array of Inexpensive Discs" in 1988De basisidee van RAID was het organisch combineren van meerdere kleine en relatief goedkope schijven.prestaties en betrouwbaarheid die gelijkwaardig zijn aan dure schijven met een grote capaciteit tegen lagere kostenNaarmate de kosten en de prijs van schijven bleven dalen, werd de term "goedkoop" betekenisloos en besloot de RAID Advisory Board (RAB) "goedkoop" te vervangen door "onafhankelijk".

Deze ontwerpidee van RAID werd snel door de industrie overgenomen.spiegel- en gegevenspariteitstechnologieën om hoge prestaties te bereiken, betrouwbaarheid, storingsterkte en schaalbaarheid.RAID kan in verschillende niveaus worden onderverdeeld om aan de behoeften van verschillende data-applicaties te voldoenDe oorspronkelijke RAID-niveaus RAID1-RAID5 werden in een paper gedefinieerd door D. A. Patterson et al., en RAID0 en RAID6 zijn sinds 1988 uitgebreid.Storage leveranciers hebben voortdurend geïntroduceerd RAID niveaus zoals RAID7, RAID10/01, RAID50, RAID53 en RAID100, maar er is geen uniforme standaard.en de vier niveaus behalve RAID2 zijn als industriële normen vastgesteldDe meest gebruikte RAID-niveaus in het werkelijke toepassingsgebied zijn RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 en RAID10.

Uit het implementatieperspectief wordt RAID hoofdzakelijk onderverdeeld in drie soorten: software RAID, hardware RAID en hybride RAID.Alle functies worden door het besturingssysteem en de CPU uitgevoerd, en er is geen onafhankelijke RAID-beheers-/verwerkingschip en I/O-verwerkingschip, dus de efficiëntie is het laagst.Hardware RAID is uitgerust met een speciale RAID controle/verwerking chip en I / O verwerking chip, evenals een array bufferHybride RAID heeft een RAID-control/processing chip, maar mist een I/O-processor chip, en heeft de CPU en stuurprogramma's nodig om te voltooien,en zijn prestaties en kosten liggen tussen software RAID en hardware RAID.

Elk RAID-niveau vertegenwoordigt een implementatiemethode en -technologie, en er is geen onderscheid tussen hoge en lage niveaus.het juiste RAID-niveau en de specifieke implementatiemethode moeten worden geselecteerd op basis van de kenmerken van toepassingen voor gebruikersgegevens., en de beschikbaarheid, prestaties en kosten moeten grondig worden overwogen.

Grondbeginselen

RAID, Redundant Array of Independent Disks, wordt meestal afgekort als disk array.die een hogere opslagprestatie en data-redundantie-technologie biedt dan een enkele schijf. RAID is een multi-disk management technologie die kosteneffectief, hoge gegevensbetrouwbaarheid en high-performance opslag aan de host omgeving biedt.een schijfrol waarin een deel van de fysieke opslagruimte wordt gebruikt om de redundante informatie van gebruikersgegevens die in de resterende ruimte zijn opgeslagen, op te nemen. Wanneer een schijf of toegangspad mislukt, kan de redundante informatie worden gebruikt om de gebruikersgegevens te reconstrueren.Het wordt meestal ook wel RAID genoemd (i.e., RAID0).

De oorspronkelijke bedoeling van RAID was om high-end opslagfuncties en redundante gegevensbeveiliging te bieden voor grote servers.RAID wordt beschouwd als een opslagruimte bestaande uit twee of meer schijvenDe meeste RAID-niveaus hebben volledige gegevensverificatie- en correctiemaatregelen.en zelfs spiegelingsmethoden, die de betrouwbaarheid van het systeem aanzienlijk verbeteren, en dat is waar "redundant" vandaan komt.

Hier moeten we JBOD (Just a Bunch of Disks) vermelden.wat de belangrijkste factor is die RAID onderscheidt van JBODTegenwoordig verwijst JBOD vaak naar een schijferomgeving, ongeacht of deze RAID-functionaliteit biedt of niet.

De twee belangrijkste doelstellingen van RAID zijn het verbeteren van de betrouwbaarheid van gegevens en de I/O-prestaties.Het lijkt op een enkele schijf.. Redundantie wordt bereikt door dezelfde gegevens op meerdere schijven te schrijven (meestal door middel van mirroring) of door de berekende pariteitsgegevens in de array te schrijven,zodat er geen gegevensverlies ontstaat wanneer één enkele schijf misluktSommige RAID-niveaus laten meer schijven tegelijkertijd falen, zoals RAID6, waarbij twee schijven tegelijkertijd beschadigd kunnen worden.de mislukte schijf kan worden vervangen door een nieuwe schijf, en RAID zal automatisch de verloren gegevens reconstrueren volgens de gegevens en pariteitsgegevens op de resterende schijven om de consistentie en integriteit van de gegevens te waarborgen.De gegevens zijn verspreid en opgeslagen op meerdere verschillende schijven in RAID, en het gelijktijdig lezen en schrijven van gegevens is veel beter dan dat van een enkele schijf, dus een hogere geaggregeerde I/O bandbreedte kan worden verkregen.het schijfarray vermindert de totale beschikbare opslagruimte van alle schijven, waarbij ruimte wordt opgeofferd in ruil voor hogere betrouwbaarheid en prestaties.en het ruimteverbruik is (n-1) /n.

De schijfmatrix kan de continue werking van het systeem zonder onderbreking waarborgen wanneer sommige schijven (eenvoudig of meerdere, afhankelijk van de implementatie) beschadigd zijn.Tijdens het proces van het reconstrueren van de gegevens van de mislukte schijf naar de nieuwe schijf, kan het systeem normaal blijven werken, maar de prestaties worden tot op zekere hoogte verminderd.Terwijl sommigen warm wisselen ondersteunenDeze high-end schijvenarray wordt voornamelijk gebruikt in applicatiesystemen met hoge eisen aan betrouwbaarheid,en het systeem kan niet worden uitgeschakeld of de tijd van uitschakeling moet zo kort mogelijk zijn. Over het algemeen kan RAID geen vervanging zijn voor gegevensbeveiliging. Het is machteloos voor gegevensverlies veroorzaakt door niet-schijfafwijkingen, zoals virussen, menselijke vernietiging, toevallige verwijdering, enz.het gegevensverlies is relatief aan het besturingssysteemHet RAID-systeem zelf heeft de gegevens intact en er is geen verlies opgetreden.Disaster recovery en andere gegevensbeschermingsmaatregelen zijn zeer noodzakelijk, die RAID aanvullen en de beveiliging van gegevens op verschillende niveaus beschermen om gegevensverlies te voorkomen.

Er zijn drie belangrijke concepten en technologieën in RAID: mirroring, data striping en data parity.en anderzijdsHet is duidelijk dat de schrijfprestaties van mirroring iets lager zijn, maar dat is niet het geval als de gegevens niet gelijktijdig worden gelezen.en het duurt meer tijd om ervoor te zorgen dat de gegevens correct worden geschreven op meerdere schijvenData striping slaat data slices op meerdere verschillende schijven en meerdere data slices vormen samen een volledige data kopie,die verschilt van de meerdere kopieën van het spiegelbeeld en meestal wordt gebruikt voor prestatieoverwegingen. Data striping heeft een hogere gelijktijdige granulariteit. Bij toegang tot gegevens is het mogelijk om gegevens op verschillende schijven tegelijkertijd te lezen en te schrijven,het verkrijgen van een zeer significante verbetering van de I/O-prestaties. Gegevenspariteit maakt gebruik van redundante gegevens voor het detecteren en repareren van gegevensfouten. De redundante gegevens worden meestal berekend met behulp van algoritmen zoals Hamming-code en XOR-operatie.Het gebruik van de pariteitsfunctie kan de betrouwbaarheid aanzienlijk verbeterenDe datapariteit moet echter gegevens van meerdere plaatsen lezen en berekeningen en vergelijkingen uitvoeren, wat de systeemprestaties beïnvloedt.Verschillende niveaus van RAID nemen een of meer van de bovenstaande drie technologieën aan om verschillende gegevensbetrouwbaarheid te verkrijgen, beschikbaarheid en I/O-prestaties. Wat betreft het type RAID (zelfs nieuwe niveaus of typen) dat moet worden ontworpen of welke RAID-modus moet worden aangenomen,het is noodzakelijk een redelijke keuze te maken op basis van een diepgaand begrip van de systeemvereisten en de betrouwbaarheid van het systeem op een uitgebreide manier te evalueren;, prestaties en kosten om een compromiskeuze te maken.

Voordelen van RAID

• Grote capaciteitDit is een duidelijk voordeel van RAID. Het vergroot de schijfcapaciteit, en het RAID-systeem bestaande uit meerdere schijven heeft enorme opslagruimte. Nu kan de capaciteit van een enkele schijf meer dan 1 TB bereiken,dus de opslagcapaciteit van RAID kan het PB-niveau bereikenIn het algemeen is de beschikbare capaciteit van RAID minder dan de totale capaciteit van alle lidschijven.Verschillende niveaus van RAID-algoritmen vereisen een bepaalde redundantie overheadAls het RAID-algoritme en de capaciteit bekend zijn, kan de beschikbare capaciteit van RAID worden berekend.de capaciteitsbenutting van RAID ligt tussen 50% en 90%.

• Hoge prestaties: De hoge prestaties van RAID profiteren van de technologie voor gegevensstripping. De I/O-prestaties van een enkele schijf worden beperkt door computertechnologieën zoals interface en bandbreedte,en is vaak de knelpunt van de systeemprestatiesDoor middel van data striping verdeelt RAID de data I/O naar elke lid schijf, waardoor de geaggregeerde I/O prestaties die verscheidene malen hoger is dan die van een enkele schijf.

• Betrouwbaarheid: Beschikbaarheid en betrouwbaarheid zijn andere belangrijke kenmerken van RAID.Er is een impliciete veronderstelling hier: een enkele schijffout zorgt ervoor dat de hele RAID niet beschikbaar is. RAID maakt gebruik van data redundantie technologieën zoals mirroring en data parity om deze veronderstelling te doorbreken.Mirroring is de meest primitieve redundantie technologie., die de gegevens op een bepaalde groep schijfstations volledig kopieert naar een andere groep schijfstations om ervoor te zorgen dat er altijd een gegevenskopie beschikbaar is.In vergelijking met de 50% redundantie overhead van mirroring, de gegevenspariteit is veel kleiner en het gebruikt de pariteitsredundante informatie om de gegevens te controleren en te corrigeren.De redundantietechnologie van RAID verbetert de beschikbaarheid en betrouwbaarheid van de gegevens aanzienlijk, en zorgt ervoor dat bij het falen van meerdere schijven geen gegevens verloren gaan en de continue werking van het systeem niet wordt beïnvloed.

• BeheersbaarheidRAID is een virtualisatietechnologie die meerdere fysieke schijfstations virtualiseert in een logische schijf met een grote capaciteit.snelle en betrouwbare schijflaten met een grote capaciteitOp deze manier kunnen gebruikers de applicatiesysteemgegevens op deze virtuele schijf organiseren en opslaan.Sinds RAID een groot deel van het interne opslagbeheerwerk heeft voltooid, hoeft de beheerder slechts één virtuele schijf te beheren, wat veel beheerwerk kan besparen.RAID kan dynamisch schijfstations toevoegen of verwijderen en automatisch gegevensverificatie en dataherbouw uitvoeren, waardoor het beheerwerk aanzienlijk kan worden vereenvoudigd.