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.
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] Альтернатива термины «ряд» и «диагональ» включают «выделенный» и «распределенный». [2] Изобретенный NetApp , он предлагается как RAID-DP в их системах ONTAP . [3] Этот метод можно считать RAID 6 в широком определении SNIA [4] и он 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 (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 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]
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 «ближайшая» компоновка, в которой каждый фрагмент повторяется n раз в массиве с полосами k -way, эквивалентна стандартной компоновке RAID 10, но не требует, чтобы n делило k поровну . Например, схема n 2 на двух, трех и четырех дисках будет выглядеть так: [12] [13]
2 диска 3 диска 4 диска-------- ---------- --------------А1 А1 А1 А1 А2 А1 А1 А2 А2А2 А2 А2 А3 А3 А3 А3 А4 А4А3 А3 А4 А4 А5 А5 А5 А6 А6А4 А4 А5 А6 А6 А7 А7 А8 А8.. .. .. .. .. .. .. .. ..
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, компоновка f 2 в массивах с двумя, тремя и четырьмя дисками будет выглядеть так: [12] [13]
2 диска 3 диска 4 диска-------- ------------ ------------------А1 А2 А1 А2 А3 А1 А2 А3 А4А3 А4 А4 А5 А6 А5 А6 А7 А8А5 А6 А7 А8 А9 А9 А10 А11 А12.. .. .. .. .. .. .. .. ..А2 А1 А3 А1 А2 А2 А1 А4 А3А4 А3 А6 А4 А5 А6 А5 А8 А7А6 А5 А9 А7 А8 А10 А9 А12 А11.. .. .. .. .. .. .. .. ..
Макет «Дальний» 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, при котором каждая полоса повторяется o раз и смещается на f (дальних) устройств. Например, компоновка o 2 в массивах с двумя, тремя и четырьмя дисками выглядит следующим образом: [12] [13]
2 диска 3 диска 4 диска-------- ---------- ---------------А1 А2 А1 А2 А3 А1 А2 А3 А4А2 А1 А3 А1 А2 А4 А1 А2 А3А3 А4 А4 А5 А6 А5 А6 А7 А8А4 А3 А6 А4 А5 А8 А5 А6 А7А5 А6 А7 А8 А9 А9 А10 А11 А12А6 А5 А9 А7 А8 А12 А9 А10 А11.. .. .. .. .. .. .. .. ..
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 длямдадм's--макетвариант. Программный RAID Linux (ядро LinuxМэриленддрайвер) также поддерживает создание стандартных конфигураций RAID 0, 1, 4, 5 и 6. [16] [17]
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]
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, не обеспечивает избыточности), RAID-Z1 (аналог RAID 5, допускает выход из строя одного диска), RAID-Z2 (аналог RAID 6, допускает отказ двух дисков). дисков), RAID-Z3 (конфигурация RAID 7 [a] допускает выход из строя трех дисков) и зеркало (аналогично RAID 1, допускает выход из строя всех дисков, кроме одного). [22]
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 предпринял попытку заполнить пустоту, оставленную DE. В число конкурентов входят Division M, разработчики Drive Bender и DrivePool от StableBit. [25] [26]
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, если « массив » можно восстановить на оставшийся исправный диск. 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:
Диски | 100 ГБ | | 200 ГБ | | 400 ГБ | | 500 ГБ | ---------- | х | неиспользуемое пространство (100 ГБ) ---------- ---------- ---------- | А1 | | А1 | Набор RAID 1 (2 × 100 ГБ) ---------- ---------- ---------- ---------- | Б1 | | Б1 | Набор RAID 1 (2 × 100 ГБ) ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- | С1 | | С2 | | КП | Массив RAID 5 (3×100 ГБ) ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- | Д1 | | Д2 | | Д3 | | Дп | Массив RAID 5 (4×100 ГБ) ---------- ---------- ---------- ----------
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]
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 [ кто? ] говорят, что его массив четности представляет собой переписанный модуль mdadm.
Недостатки включают закрытый исходный код, высокую цену [ нужна ссылка ] , более медленную скорость записи, чем на один диск [ 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 цитата ]
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]
В OpenBSD CRYPTO — это дисциплина шифрования для подсистемы softraid. Он шифрует данные в одном фрагменте, чтобы обеспечить конфиденциальность данных. CRYPTO не обеспечивает избыточность. [31] RAID 1C обеспечивает как избыточность, так и шифрование. [31]
Некоторые файловые системы, такие как Btrfs, [32] и ZFS/OpenZFS (со свойством копий каждого набора данных=1|2|3), [33] поддерживают создание нескольких копий одних и тех же данных на одном диске или пуле дисков, защищая от отдельные сбойные сектора, а не большое количество сбойных секторов или полный отказ диска. Это позволяет использовать некоторые преимущества RAID на компьютерах, которые могут принимать только один диск, например на ноутбуках.
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]