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 non-RAID , предоставляющие конфигурации из нескольких жестких дисков, не упоминаемые аббревиатурами RAID.
Диагональная четность строк — это схема, в которой один выделенный диск четности находится в горизонтальной «строке», как в RAID 4 , но другая выделенная четность вычисляется из блоков, переставленных («по диагонали»), как в RAID 5 и 6. [1] Альтернативные термины для «строки» и «диагонали» 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. Потеря 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 с интегрированным диском горячего резерва , где запасной диск является активной частью схемы ротации блоков. Это распределяет ввод-вывод по всем дискам, включая запасной, 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 Intel Rapid Storage Technology) — это функция (не уровень RAID), присутствующая в ICH6R и последующих чипсетах Southbridge от Intel, доступная и настраиваемая с помощью утилиты настройки RAID BIOS . Matrix RAID поддерживает от двух физических дисков или столько, сколько поддерживает контроллер. Отличительной особенностью Matrix RAID является то, что она допускает любой набор томов RAID 0, 1, 5 или 10 в массиве, которым выделяется контролируемая (и идентичная) часть каждого диска. [7] [8] [9]
Таким образом, массив Matrix RAID может улучшить как производительность, так и целостность данных. Практическим примером этого будет использование небольшого тома RAID 0 (полоса) для операционной системы , программы и файлов подкачки; второй больший том RAID 1 (зеркало) будет хранить критически важные данные. Linux MD RAID также 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 массивов RAID, использующих одноуровневую схему RAID с некоторыми дополнительными функциями. [10] [11]
Стандартная "near"-схема, в которой каждый фрагмент повторяется n раз в k -полосном массиве полос, эквивалентна стандартной схеме RAID 10, но не требует, чтобы n делило k нацело . 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, тогда как пример с тремя дисками представляет собой программную реализацию RAID 1E. Пример с двумя дисками эквивалентен RAID 1. [13]
Драйвер также поддерживает макет "far", в котором все диски разделены на f- секции. Все фрагменты повторяются в каждой секции, но переключаются группами (например, парами). Например, макеты f 2 на двух-, трех- и четырехдисковых массивах будут 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.. .. .. .. .. .. .. ..
«Far»-макет разработан для обеспечения производительности чередования на зеркальном массиве; последовательные чтения могут быть чередованы, как в конфигурациях RAID 0. [14] Случайные чтения немного быстрее, в то время как последовательные и случайные записи предлагают примерно такую же скорость, как и другие зеркальные конфигурации RAID. «Far»-макет хорошо работает для систем, в которых чтение происходит чаще, чем запись, что является распространенным случаем. Для сравнения, обычный RAID 1, предоставляемый программным RAID Linux , не чередует чтения, но может выполнять чтение параллельно. [15]
Драйвер md также поддерживает макет "смещения", в котором каждая полоса повторяется o раз и смещена на f (дальние) устройства. Например, макеты o 2 на двух-, трех- и четырехдисковых массивах располагаются 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 «ближнюю» и «смещенную» компоновки (но не «дальнюю» и «смещенную»). [13]
В приведенных выше примерах k — это количество дисков, а n# , f# и o# указаны в качестве параметровмдадм's--макетопция. Программный RAID Linux (ядро Linux)мкрдрайвер) 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 в массиве. Полезная емкость массива RAID 1E составляет 50% от общей емкости всех дисков, формирующих 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 случайного чтения остается выше производительности одного диска даже в деградировавшем массиве. [18]
Файловая система ZFS предоставляет RAID-Z , схему распределения данных/четности, похожую на RAID 5 , но использующую динамическую ширину полосы: каждый блок является собственной полосой RAID, независимо от размера блока, в результате чего каждая запись RAID-Z является записью полной полосы. Это, в сочетании с транзакционной семантикой копирования при записи ZFS, устраняет ошибку дыры записи . RAID-Z также быстрее традиционного RAID 5, поскольку ему не нужно выполнять обычную последовательность чтение-изменение-запись . RAID-Z не требует никакого специального оборудования, такого как NVRAM для надежности или буферизация записи для производительности. [20]
Учитывая динамическую природу ширины полосы RAID-Z, реконструкция RAID-Z должна пройти через метаданные файловой системы, чтобы определить фактическую геометрию RAID-Z. Это было бы невозможно, если бы файловая система и массив RAID были отдельными продуктами, тогда как это становится возможным, когда есть интегрированное представление логической и физической структуры данных. Прохождение через метаданные означает, что ZFS может проверять каждый блок по 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 «самовосстановление данных»: при чтении блока RAID-Z ZFS сравнивает его с контрольной суммой, и если диски данных не вернули правильный ответ, ZFS считывает четность, а затем выясняет, какой диск вернул плохие данные. Затем он восстанавливает поврежденные данные и возвращает хорошие данные запрашивающей стороне. [20]
Существует пять различных режимов RAID-Z: RAID-Z0 (аналогично RAID 0, не обеспечивает избыточности), RAID-Z1 (аналогично RAID 5, допускает отказ одного диска), RAID-Z2 (аналогично RAID 6, допускает отказ двух дисков), RAID-Z3 (конфигурация RAID 7 [a] , допускает отказ трех дисков) и зеркальный (аналогично RAID 1, допускает отказ всех дисков, кроме одного). [22]
Windows Home Server Drive Extender — это специализированный случай JBOD RAID 1, реализованный на уровне файловой системы . [23]
В 2011 году Microsoft объявила, что Drive Extender больше не будет входить в состав Windows Home Server Version 2, Windows Home Server 2011 (кодовое имя VAIL). [24] В результате был предпринят шаг стороннего поставщика, чтобы заполнить пустоту, оставленную DE. Включенными конкурентами являются 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] Он имеет преимущество в поддержке нескольких размеров дисков одновременно, как и JBOD, при этом обеспечивая избыточность для всех дисков и позволяя производить горячую замену в любое время. Внутри он использует смесь методов, похожих на RAID 1 и 5. В зависимости от доли данных по отношению к емкости, он может выдержать до трех отказов дисков, [ необходима цитата ] если «массив» можно восстановить на оставшихся исправных дисках до того, как другой диск выйдет из строя. Объем полезного хранилища можно приблизительно оценить, суммируя емкости дисков и вычитая емкость самого большого диска. Например, если установлены диски на 500, 400, 200 и 100 ГБ, приблизительная полезная емкость составит 500 + 400 + 200 + 100 − 500 = 700 ГБ полезного пространства. Внутренне данные будут распределены в двух массивах типа RAID 5 и двух наборах типа RAID 1:
Диски | 100 ГБ | | 200 ГБ | | 400 ГБ | | 500 ГБ | ---------- | x | неиспользуемое пространство (100 ГБ) ---------- ---------- ---------- | A1 | | A1 | RAID 1 набор (2× 100 ГБ) ---------- ---------- ---------- ---------- | B1 | | B1 | RAID 1 набор (2× 100 ГБ) ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- | C1 | | C2 | | Cp | 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 хэшей, используя 160-битные хэши SHA-1 для максимальной эффективности хранения. [28]
Unraid — это фирменная 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 ее массив четности — это переписанный модуль mdadm.
Недостатки включают закрытый исходный код, высокую цену [ требуется цитата ] , более медленную производительность записи, чем на один диск [ требуется цитата ] и узкие места, когда несколько дисков записываются одновременно. Однако Unraid позволяет поддерживать кэш-пул, который может значительно ускорить производительность записи. Данные кэш-пула могут быть временно защищены с помощью Btrfs RAID 1, пока Unraid не переместит их в массив на основе расписания, установленного в программном обеспечении. [ требуется цитата ]
Преимущества включают в себя более низкое энергопотребление, чем у стандартных уровней RAID, возможность использования нескольких жестких дисков разного размера на полную мощность и в случае нескольких одновременных отказов жестких дисков (превышающих избыточность), потерю только данных, хранящихся на отказавших жестких дисках, по сравнению со стандартными уровнями RAID, которые предлагают чередование, в этом случае все данные на массиве теряются, когда выходит из строя больше жестких дисков, чем может обработать избыточность. [30]
В OpenBSD CRYPTO — это дисциплина шифрования для подсистемы softraid. Она шифрует данные на 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 (с параметром per-dataset copys=1|2|3), [33] поддерживают создание нескольких копий одних и тех же данных на одном диске или пуле дисков, защищая от отдельных плохих секторов, но не от большого количества плохих секторов или полного отказа диска. Это позволяет использовать некоторые преимущества RAID на компьютерах, которые могут принять только один диск, например, ноутбуках.
Декластеризованный RAID позволяет использовать дисковые массивы произвольного размера, одновременно снижая накладные расходы для клиентов при восстановлении после сбоев дисков. Он равномерно распределяет или декластеризует пользовательские данные, информацию об избыточности и свободное пространство по всем дискам декластеризованного массива. В традиционном RAID вся дисковая система хранения, скажем, из 100 дисков, будет разделена на несколько массивов, скажем, по 10 дисков в каждом. Напротив, в декластеризованном RAID вся система хранения используется для создания одного массива. Каждый элемент данных записывается дважды, как при зеркалировании, но логически смежные данные и копии распределяются произвольно. Когда диск выходит из строя, стертые данные восстанавливаются с использованием всех рабочих дисков в массиве, пропускная способность которых больше, чем у меньшего количества дисков обычной группы RAID. Кроме того, если во время восстановления происходит сбой дополнительного диска, количество затронутых дорожек, требующих ремонта, заметно меньше, чем при предыдущем сбое, и меньше, чем постоянные накладные расходы на восстановление обычного массива. Уменьшение влияния декластеризованной перестройки и клиентских накладных расходов может быть в три-четыре раза меньше, чем у обычного RAID. Производительность файловой системы становится менее зависимой от скорости любого отдельного перестроенного массива хранения. [34]
Динамическое объединение дисков (DDP), также известное как D-RAID, поддерживает производительность даже при одновременном отказе до 2 дисков. [35] DDP — это высокопроизводительный тип декластеризованного RAID. [36]