Вложенные уровни RAID

Сложенная комбинация двух или более стандартных уровней RAID

Вложенные уровни RAID , также известные как гибридные RAID , объединяют два или более стандартных уровней RAID (где « RAID » означает «избыточный массив независимых дисков» или «избыточный массив недорогих дисков») для повышения производительности, дополнительной избыточности или и того, и другого в результате объединения свойств различных стандартных схем RAID. ^{[1] [2]}

Вложенные уровни RAID обычно нумеруются с помощью серии чисел, где наиболее часто используемые уровни используют два числа. Первое число в числовом обозначении обозначает самый низкий уровень RAID в «стеке», в то время как самое правое обозначает самый высокий многоуровневый уровень RAID; например, RAID 50 накладывает чередование данных RAID 0 поверх распределенной четности RAID 5. Вложенные уровни RAID включают RAID 01, RAID 10, RAID 100, RAID 50 и RAID 60, которые все объединяют чередование данных с другими методами RAID; в результате схемы слоев RAID 01 и RAID 10 представляют собой существенно разные вложенные уровни RAID. ^[3]

.mw-parser-output .vanchor>:target~.vanchor-text{background-color:#b1d2ff}@media screen{html.skin-theme-clientpref-night .mw-parser-output .vanchor>:target~.vanchor-text{background-color:#0f4dc9}}@media screen and (prefers-color-scheme:dark){html.skin-theme-clientpref-os .mw-parser-output .vanchor>:target~.vanchor-text{background-color:#0f4dc9}}РЕЙД 01(РЕЙД 0+1)

RAID 01 , также называемый RAID 0+1 , представляет собой уровень RAID, использующий зеркалирование полос, что позволяет как репликацию, так и совместное использование данных между дисками. ^[3] Полезная емкость массива RAID 01 такая же, как и у массива RAID 1, состоящего из тех же дисков, в котором одна половина дисков используется для зеркалирования другой половины. , где — общее количество дисков, а — емкость наименьшего диска в массиве. ^[4] ${\displaystyle (N/2)\cdot S_{\mathrm {min} }}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle S_{\mathrm {min} }}$

Для стандартной конфигурации RAID 01 требуется не менее четырех дисков, но используются и более крупные массивы.

РЕЙД 03(РЕЙД 0+3)

Типичная конфигурация RAID 03

RAID 03 , также называемый RAID 0+3 и иногда RAID 53 , похож на RAID 01, за исключением того, что вместо зеркалирования используется чередование на уровне байтов с выделенной четностью. ^[5]

RAID-массив 10(РЕЙД 1+0)

Типичная конфигурация RAID 10

RAID 10 , также называемый RAID 1+0 и иногда RAID 1&0 , похож на RAID 01, за исключением того, что два используемых стандартных уровня RAID располагаются в обратном порядке; таким образом, RAID 10 представляет собой полосу зеркал. ^[3]

RAID 10, как признано ассоциацией производителей систем хранения данных и как правило реализуется контроллерами RAID, представляет собой массив зеркал RAID 0, который может быть двух- или трехсторонним зеркалом ^[6] и требует минимум четырех дисков. Однако для драйвера Linux MD было создано нестандартное определение «RAID 10» ; Linux «RAID 10» может быть реализован всего с двумя дисками. Реализации, поддерживающие два диска, такие как Linux RAID 10, предлагают выбор макетов. ^[7] Также возможны массивы из более чем четырех дисков.

Согласно спецификациям производителя и официальным независимым тестам, в большинстве случаев RAID 10 ^[8] обеспечивает лучшую пропускную способность и задержку, чем все другие уровни RAID ^[9], за исключением RAID 0 (который выигрывает по пропускной способности). ^[10] Таким образом, это предпочтительный уровень RAID для приложений с интенсивным вводом-выводом, таких как базы данных, электронная почта и веб-серверы, а также для любого другого использования, требующего высокой производительности диска. ^[11]

РЕЙД 50(РЕЙД 5+0)

Типичная конфигурация RAID 50. A1, B1 и т. д. каждый представляет один блок данных; каждый столбец представляет один диск; Ap, Bp и т. д. каждый представляет информацию о четности для каждого отдельного RAID 5 и может представлять разные значения в пределах RAID 5 (то есть Ap для A1 и A2 может отличаться от Ap для A3 и A4).

RAID 50 , также называемый RAID 5+0 , объединяет прямое блочное чередование RAID 0 с распределенной четностью RAID 5. ^[3] Как массив RAID 0, чередующийся по элементам RAID 5, минимальная конфигурация RAID 50 требует шесть дисков. Справа приведен пример, где три коллекции по 120 ГБ RAID 5 чередуются вместе, чтобы получить 720 ГБ общего дискового пространства.

Один диск из каждого набора RAID 5 может выйти из строя без потери данных; например, конфигурация RAID 50, включающая три набора RAID 5, может выдержать три максимально возможных одновременных отказа дисков (но только один на набор RAID 5). Поскольку надежность системы зависит от быстрой замены неисправного диска, чтобы массив мог восстановиться, обычно включают горячие резервы , которые могут немедленно начать восстановление массива после отказа. Однако это не решает проблему того, что массив подвергается максимальной нагрузке, считывая каждый бит для восстановления массива в то время, когда он наиболее уязвим. ^{[12] [13]}

RAID 50 улучшает производительность RAID 5, особенно во время записи, и обеспечивает лучшую отказоустойчивость, чем один уровень RAID. Этот уровень рекомендуется для приложений, которым требуется высокая отказоустойчивость, емкость и производительность случайного доступа. По мере увеличения количества дисков в наборе RAID и емкости дисков это влияет на время восстановления после сбоя, соответственно, поскольку интервал для перестроения набора RAID увеличивается. ^{[12] [13]}

RAID-массив 60(РЕЙД 6+0)

Типичная конфигурация RAID 60, состоящая из двух наборов по четыре диска в каждом

RAID 60 , также называемый RAID 6+0 , объединяет прямое блочное чередование RAID 0 с распределенной двойной четностью RAID 6, что приводит к массиву RAID 0, чередующемуся по элементам RAID 6. Для этого требуется не менее восьми дисков. ^[14]

RAID-массив 100(РЕЙД 10+0)

Типичная конфигурация RAID 100

RAID 100 , иногда также называемый RAID 10+0 , представляет собой полосу RAID 10. Это логически эквивалентно более широкому массиву RAID 10, но обычно реализуется с использованием программного RAID 0 поверх аппаратного RAID 10. Будучи «полосатым в двух направлениях», RAID 100 описывается как « клетчатый RAID». ^[15]

Сравнение

В следующей таблице представлен обзор некоторых соображений относительно вложенных уровней RAID. В каждом случае:

• Эффективность пространства задается как выражение в терминах количества дисков, n ; это выражение обозначает дробное значение от нуля до единицы, представляющее собой часть суммы емкостей дисков, которая доступна для использования. Например, если три диска расположены в RAID 3, это дает эффективность пространства массива 1 − 1/ n = 1 − 1/3 = 2/3 ≈ 67% ; таким образом, если каждый диск в этом примере имеет емкость 250 ГБ, то массив имеет общую емкость 750 ГБ, но емкость, которая может использоваться для хранения данных, составляет только 500 ГБ. Иногда необходимо использовать вместо из-за внутренней природы конфигурации (использования в RAID 10). Отказоустойчивость использует для представления вместо , на определенных уровнях вложенного RAID (см. ниже расчет отказоустойчивости). — это количество дисков в каждом зеркале, а не общее количество дисков. ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle m}$
• Отказоустойчивость — это допустимое количество отказов дисков, где min — гарантированное количество отказов, которое может обработать RAID, а max — максимально возможное количество отказов без гарантированного отказа.
• Частота отказов задается как выражение в терминах количества дисков (или количества дисков в каждом зеркале, в некоторых случаях) и частоты отказов дисков (которая предполагается одинаковой и независимой для каждого диска) и может рассматриваться как испытание Бернулли . ^{[ необходима ссылка ]} Например, если каждый из трех дисков имеет частоту отказов 5% в течение следующих трех лет, и эти диски организованы в RAID 3, то это дает частоту отказов массива в течение следующих трех лет: ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle r}$

${\displaystyle {\begin{aligned}1-(1-r)^{n}-nr(1-r)^{n-1}&=1-(1-5\%)^{3}-3\times 5\%\times (1-5\%)^{3-1}\\&=1-0.95^{3}-0.15\times 0.95^{2}\\&=1-0.857375-0.135375\\&=0.00725\\&\approx 0.7\%\end{aligned}}}$

Смотрите также

• Архитектуры дисков без RAID
• Нестандартные уровни RAID

Пояснительные записки

1. Предполагается невырожденное минимальное количество приводов.
2. Теоретическая максимальная производительность чтения может быть представлена ​​как n ×. Однако на практике она может быть всего лишь ( n / spans ) × в зависимости от конфигурации и реализации; теоретическая максимальная производительность записи может быть представлена ​​как ( n / spans ) ×, что близко к наблюдаемым значениям на практике; см. раздел «Сравнение производительности» выше для объяснения n .

Ссылки

1. Delmar, Michael Graves (2003). "Восстановление данных и отказоустойчивость". Полное руководство по сетям и Network+. Cengage Learning. стр. 448. ISBN 1-4018-3339-X.
2. Мишра, SK; Вемулапалли, SK; Мохапатра, P. (1995). "Двойной перекрестный дисковый массив: высоконадежная гибридная архитектура RAID". Труды Международной конференции по параллельной обработке 1995 года: Том 1. CRC Press . С. I-146 и далее . ISBN 0-8493-2615-X.
3. Лейтон, Джеффри Б. (2011-01-06). "Введение в Nested-RAID: RAID-01 и RAID-10". Linux-Mag.com . Linux Magazine . Архивировано из оригинала 10 января 2011 г. . Получено 2015-02-01 .{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
4. Kozierok, Charles (17 августа 2018 г.). "RAID Levels 0+1 (01) and 1+0 (10)". The PC Guide . Получено 28 мая 2019 г. .
5. Kozierok, Charles (5 сентября 2018 г.). "RAID Levels 0+3 (03 или 53) и 3+0 (30)". The PC Guide . Получено 28 мая 2019 г. .
6. Докинз, Билл; Джонс, Арнольд (28.07.2006). "Спецификация формата данных Common RAID Disk" (PDF) . SNIA.org (ред. 1.2). Storage Networking Industry Association . Архивировано из оригинала (PDF) 24.08.2009 . Получено 31.01.2015 .
7. Браун, Нил (27 августа 2004 г.). "RAID10 в драйвере Linux MD". Архивировано из оригинала 12 сентября 2013 г. Получено 17 апреля 2009 г.
8. chipsets/imsm/sb/CS-020655.htm "Технология Intel Rapid Storage: Что такое RAID 10?". Intel . 16 ноября 2009 г.
9. "IBM and HP 6-Gbps SAS RAID Controller Performance" (PDF) . Demartek. Октябрь 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-06-05.
10. Козиерок, Чарльз (15 августа 2018 г.). «Сводное сравнение уровней RAID». The PC Guide . Получено 28 мая 2019 г. .
11. Гупта, Мета (2002). Основы сети хранения данных . Сиско Пресс . п. 268. ИСБН 1-58705-065-X.
12. "Руководство по RAID для серверов Cisco UCS, Глава 1: Обзор RAID" (PDF) . Cisco.com . Cisco Systems . стр. 1–14, 1–15 . Получено 01.02.2015 .
13. Lowe, Scott (2010-07-09). "RAID 50 предлагает баланс производительности, емкости хранения и целостности данных". TechRepublic.com . Получено 2015-02-01 .
14. "Какой уровень RAID мне подходит: RAID 60 (чередование и чередование с двумя участниками)". Adaptec.com . Adaptec . Архивировано из оригинала 2015-07-10 . Получено 2015-02-03 .
15. МакКинстри, Джим. "Управление сервером: вопросы и ответы". SAMag.com . Архивировано из оригинала 19 января 2008 г.

Дальнейшее чтение

• "Изучение RAID". Support.Dell.com. Dell . 2009. Архивировано из оригинала 2009-02-20 . Получено 15-04-2016 .