RAID Depolama Düzeyleri 0, 1, 5, 10 Nedir?

Raid nedir ve çeşitleri nelerdir? "RAID" ("Yedekli Bağımsız Diskler Dizisi", bazen "Ucuz Disklerin Yedekli Dizisi" olarak anılır), veri yedekliliği, performans iyileştirmesi veya her ikisini birden sağlamak için birkaç disk sürücüsünü mantıksal bileşenlere entegre eden bir depolama sanallaştırma teknolojisidir.

Bu, "tek büyük maliyetli disk" veya SLED olarak adlandırılan eski yüksek kaliteli anabilgisayar disk sürücüleri fikrinin tam tersidir.

Raid tam olarak nedir? Bunun farklı türleri nelerdir?

Veriler, yedeklilik miktarına ve performansa bağlı olarak RAID düzeyi tarafından bilinen çeşitli yöntemlerle sürücülere dağıtılır. Veri dağıtımı için çeşitli şemalar veya düzenler, "RAID" terimiyle tanımlanır ve ardından sayılar gelir. Örneğin, RAID 1 veya RAID 2.

Her şema ve RAID seviyesi, kullanılabilirlik, güvenilirlik performansı ve kapasite gibi birincil hedefler arasında çeşitli denge seviyelerine sahiptir. RAID 0'dan daha yüksek RAID seviyeleri, kurtarılamayan sektör okuma hatalarını ve tüm fiziksel sürücülerin arıza olasılığına karşı korur.

genel bakış

Bir dizi RAID seviyesi, bilgi teknolojisi alanında kullanılan son derece popüler bir yöntem olan "eşlik" olarak bilinen bir hata önleme şeması kullanır. Belirli bir veri koleksiyonu için hata toleransı sağlar .

Çok sayıda RAID seviyesi, temel XOR kullanır. Ancak RAID 6, belirli Reed–Solomon hata düzeltme veya Galois alanındaki çarpma ve toplamaya dayalı iki ayrı taraf kullanır .

RAID, eksiksiz bir SSD sistemi maliyeti olmadan Katı Hal sürücüleri (SSD'ler) kullanarak verilerin güvenliğini de sunabilir. Örneğin, hızlı bir SSD elektronik bir sürücü kullanılarak yansıtılabilir. Mümkün olan en yüksek hızı sağlamak için, her okuma işlemi için hızlı SSD'yi kullanan doğru denetleyiciye ihtiyaç vardır. Buna “hibrit RAID” denir.

Standart Seviyeler

İlk başta, beş RAID seviyesi vardı. O zamandan beri, iç içe birkaç seviyenin yanı sıra standart olmayan (çoğunlukla özel) bir dizi seviye ile çok sayıda varyasyon geliştirilmiştir . RAID düzeyleri ve bunlarla ilişkili veri biçimleri , Ortak RAID DDF PDisk Sürücü Biçimi) standardında Depolama Ağı Endüstrisi Birliği (SNIA) aracılığıyla standartlaştırılabilir:

RAID 0

Bu bir şeritleme şeklidir. Ancak, yansıtma veya hatta parite yoktur. Yayılmış bir hacme kıyasla, hacminin kapasitesi tamamen aynıdır. Set içindeki sürücülerin toplam kapasitesidir. Ancak, şeritleme her dosyanın içeriğini kümenin tüm sürücülerine yaydığından, herhangi bir sürücünün arızalanması tüm dosyaların veya birimin kaybolmasına neden olabilir.

Yayılmış birimlerin aksine, arızalı olmayan sürücülerdeki dosyaları korurlar. Avantajı, herhangi bir dosyaya okuma ve yazma işlemlerinin hızının, sürücü sayısı kadar artmasıdır. Yayılmış ciltlerden farklı olarak, okuma ve yazma işlemleri aynı anda gerçekleştirilir.

RAID 1

RAID 1, veri yansıtmadan oluşur, ancak soyma veya eşlik yoktur. Veriler, birden çok sürücüye benzer şekilde yazılır ve bu, sürücülerden oluşan "yansıtılmış toplama" ile sonuçlanır.

Bu, her okuma isteğinin kümedeki herhangi bir sürücü tarafından işlendiği anlamına gelir. İstek, koleksiyondaki tüm sürücülere gönderilirse, başlangıçta erişilebilen (dönme gecikmesine bağlı olarak) aracılığıyla sunulabilir , bu da performansı artırır.

Denetleyicinin veya programın bunun için optimize edilmiş olması koşuluyla sürekli okuma verimi, tam olarak önceki seviyede olduğu gibi, set içindeki her bir sürücünün toplam verimine benzer. Çoğu RAID 1 uygulamasının gerçek okuma verimi, en güçlü sürücünün aksine daha yavaştır.  

Her sürücünün yükseltilmesi gerektiğinden yazma verimi genellikle daha yavaştır ve en düşük hıza sahip olan yazma hızını kısıtlar. Dizi, en az bir sürücü çalıştığı sürece çalışmaya devam edecektir.

RAID 2

RAID 2, Hamming kodu paritesine dayalı bit düzeyinde şeritlemeden oluşur. Her disk milinin dönüşü senkronize edilir ve veriler bölünür, böylece her sıralı bit bir sürücüde saklanır. Hamming kodu paritesi, aynı bitler üzerinden hesaplanabilir ve parite için en az bir sürücüde tutulur.

Bu sadece tarihi öneme sahiptir. Bazı eski makinelerde kullanılmış olsa da (örneğin, Thinking Machines CM-2'ninki), yazının yazıldığı sırada, ticari olarak mevcut hiçbir sistemde kullanılmamaktadır.

RAID 3

RAID 3, eşlik için ayrılmış bayt düzeyinde bir şeritlemedir. Her disk milinin dönüşü senkronize edilir. Veriler bölünür, böylece her sıralı bayt tamamen farklı bir sürücüde bulunur. Eşlik, aynı baytlar üzerinden hesaplanır ve ayrı bir eşlik sürücüsünde saklanır. RAID 3, gerçek dünyada yaygın olarak kullanılmamaktadır, ancak uygulamalar mevcuttur.

RAID 4

RAID 4, özel eşlikli blok düzeyinde şeritlemeden oluşur. Bu daha önce NetApp tarafından kullanılıyordu, ancak şimdi büyük ölçüde RAID-DP olarak bilinen iki eşlik diskine sahip özel bir RAID 4 sürümü ile değiştirildi.

RAID 4'ün RAID 2 ve 3'e göre birincil avantajı, G/Ç'nin paralelleştirilmesidir. Yani, RAID 2 ve 3'te, tek okuma G/Ç işlemi, tüm veri sürücüleri dizisinin okunmasını içerir; ancak RAID 4 ile bir G/Ç okuma işleminin tüm sürücülere dağıtılması gerekmez. Buna karşılık, paralel olarak gerçekleştirilebilen daha fazla sayıda G/Ç işlemi vardır ve bu da daha küçük aktarımların verimliliğini artırır.

RAID5

RAID 5, dağıtılmış pariteye sahip blok düzeyinde şeritlemeyi içerir. RAID 4'ün aksine, eşlik bilgisi sürücüler arasında paylaşılır, bu da bir eksi her sürücünün çalışır durumda olmasını gerektirir. Tek bir sürücü varsa, verilerin kaybolmamasını sağlamak için dağıtılmış eşlik kullanılarak gelecekteki okumalar hesaplanabilir. RAID 5, en az üç disk gerektirir.

Tüm tek eşlik fikirlerine benzer şekilde, büyük RAID 5 uygulamaları sistem arızalarına açıktır. Bunun nedeni, bir diziyi yeniden oluşturmak için gereken süredeki eğilimler ve yeniden oluşturma sürecinde sürücülerin arızalanma olasılığıdır. Bir diziyi yeniden oluşturmak, başka bir sürücü arızasına ve hatta tüm dizilerin yok olmasına yol açabilecek verileri okumak için tüm disklerin kullanılmasını içerir.

RAID 6, çift dağıtım paritesine sahip blok düzeyinde şeritlemeyi içerir. Çift eşlik, 2 arızalı sürücüye kadar hataları tolere etme yeteneği verir. Bu, daha büyük kapasiteli sürücülerin onarılması daha uzun sürebileceğinden, özellikle yüksek kullanılabilirlikli sistemlerde daha büyük RAID gruplarının daha uygun olduğu anlamına gelir.

RAID6

RAID 6, en az dört disk gerektirir. RAID 5 gibi, tek bir sürücü arızası, değiştirilene kadar tüm dizinin performansında düşüşe neden olabilir. Farklı kaynaklardan sürücüleri kullanarak, RAID 5 ile ilgili en yaygın sorunları hafifletmek mümkündür. Sürücünün kapasitesi ve dizi sayısı ne kadar büyükse, RAID 6'yı seçmek o kadar az hayati olur.

Yazılım RAID'i

Bir RAID denetleyicisinin bir RAID sisteminin merkezi parçası olduğunu anlamak çok önemlidir. Her bir Donanım RAID ve Yazılım RAID'ini içeren RAID disk dizileri arasında veri dağıtımında önemli bir işlev görür.

Yazılım RAID, yazılım RAID tarafından sağlanan yetenekleri kullanır. Sunucuların işletim sisteminde yerleşik olarak bulunan RAID yazılımı veya RAID sürücüsüdür. Bu yöntem, depolama aygıtlarını bağlamak için ek donanım gerektirmez. Bununla birlikte, sunucular üzerindeki genel işlem yüküne katkıda bulunabilir ve yavaş RAID hesaplamalarına ve gadget tarafından çalıştırılan diğer işlevlere neden olabilir.

Birçok sunucu işletim sistemi, Microsoft, Apple ve Unix/Linux sistemlerinin çeşitli sürümlerinden olanlar gibi RAID yapılandırmalarını destekleyebilir. Çoğu zaman Yazılım RAID, kullanılan işletim sistemine bağlıdır. Bu nedenle, birkaç işletim sistemi arasında paylaşılan bölümler için önerilmez.

Avantajlar

• Aynı işletim sistemi (örn. Ubuntu) için bir RAID konfigürasyonu oluşturabilir ve ardından bunu diğer benzer sistemlere uygulayabiliriz.
• Yazılım RAID'inin kurulumu, herhangi bir ek donanım ekipmanı gerektirmediğinden uygun maliyetlidir.
• Yapılandırmalar esnek ve karmaşık olmadığı için RAID düzeylerinin yeniden yapılandırılması mümkündür.
• Çoğu işletim sistemi, çeşitli sorunları çözmeye yardımcı olan yapılandırma görevlerini yüklemeyi ve tamamlamayı kolaylaştıran RAID Yazılımı yapılandırmalarıyla uyumludur.
• Yazılım RAID, çoğunlukla sistemde ek yük oluşturmayan temel RAID 0, 1 ve 10'u işlemek için uygundur.

Dezavantajları

• Sunuculardaki sistem arızaları, verilerin bütünlüğü üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir.
• Sistemde birden fazla sürücü varsa, belirli çakışmalar oluşabileceğinden, yazılım RAID uygulaması yararlı değildir.
• Belirli işletim sistemleri yalnızca belirli RAID aralıklarını destekler.
• Yazılım RAID'i, karmaşık bir RAID yapılandırması yaparken sistemin yükünü önemli ölçüde etkileme potansiyeline sahiptir.
• Kümelenmiş bir işletim sisteminde RAID kullanmak için fazla fırsat yoktur.
• Arızalı bir diski onarmak karmaşık olabilir.
• Yazılım RAID, birincil sunucular için kullanılan sunucunun işletim sistemi içinde çalıştığı için kötü amaçlı yazılımlara ve virüslere karşı hassastır.

Yazılım RAID'ini ve bazı güçlü ve zayıf yönlerini inceliyoruz. Bu yaklaşımın sınırlı bütçeli küçük projelerde ve güç verimli bilgi işlem ve veri güvenliğinin olduğu durumlarda kullanılabileceği sonucuna varabiliriz. Disk kurtarma ve hızlı veriler en önemli öncelikler değildir.

Seçenekler projenin ihtiyaçlarına ve tamamlanması gereken işe bağlı olduğundan, bunların yalnızca genel öneriler olduğunun farkında olmak çok önemlidir.

Donanım RAID'i

Donanım RAID, tüm sürücülerin ayrı bir RAID kartında veya sunucusunda bulunan veya ana karta tümleşik donanım RAID denetleyicisine bağlanmasıdır. Donanım RAID denetleyicileri, kurulumları ve RAID dizilerini yönetir. Birden çok RAID düzeyini destekleyebilir.

Bazı durumlarda, RAID denetleyicisi bilgisayarların minyatür bir sürümü olarak işlev görebilir. Bunun nedeni, işlerini tamamlamak için özel olarak tasarlanmış işlemcilerle donatılmış olmalarıdır.

Donanım RAID kurulumunda, sürücüler RAID denetleyici kartı aracılığıyla doğrudan birbirine bağlanır. Bu, büyük sunucularla sınırlı değil, aynı zamanda masaüstü bilgisayarlarla da sınırlı. Donanım RAID'i İşleme, depolama sistemindeki ayrı denetleyicilere (ATA RAID, SATA, DELTA PLCvb. gibi) bir referanstır.

RAID, denetleyici kartı tarafından kontrol edildiğinden ve işlendiğinden, sunucunun işlemcisi için fazladan bir yük yoktur. Donanım RAID'i, tek bir disk arızası durumunda diskleri değiştirme seçeneği gibi başka ek işlevler de sağlayabilir. Ayrıca, Donanım RAID'i, yazılım RAID'inden daha pahalıdır, ancak daha verimlidir ve daha iyi işlevsel uyumluluğa sahiptir.

Avantajlar

• Kutuyu sunucular, bilgisayarlar ve işletim sistemi arasında taşımak kolaydır.
• Bilgisayarların bilgi işlem gücünü artıramayan eski sistemler için yüksek düzeyde sistem verimliliği çok önemlidir.
• Donanım RAID'i yedek pilleri ve dahili flash belleğini kullandığından, yedek kopyaların üretimi sırasında bir güç kesintisi durumunda veri bozulmasına ve kaybına karşı koruma meydana gelebilir.
• Veri kurtarmanın yanı sıra yedek kopya oluşturma sürecinde RAID sistemlerini kullanırken daha az sorun vardır.
• Donanım RAID, yedek kopyalar ve veri kurtarma oluşturmak için önbellek belleğini kullanır.
• Doğru ekipman olmadan elde edilmesi zor olan RAID'i yapılandırma esnekliği.
• Daha fazla RAID seviyesi kullanılabilir, ancak bunlar daha fazla kaynak gerektirecektir.
• Her türlü diskte iyi çalışır.
• Çeşitli işletim sistemleriyle uyumluluk.

Dezavantajları:

• Ayrıca daha fazla ekipman gerektirdiğinden daha maliyetlidir.
• İlginç bir şey, Donanım RAID'inin maliyeti göz önüne alındığında belirli projeler ve görevler için daha düşük bir verimlilik oranına sahip olabilmesidir.
• RAID denetleyicisi arızalandığında, arızayı önlemek için yeni bir modelle değiştirilmelidir. Yeni bir denetleyici hemen mevcut değilse, sistem performansında gecikmeler yaşanabilir.
• Donanım RAID ile farklı üreticilerin HDD'lerini kurarken ya da SSD ve HDD sürücülerinin kurulumunu yaparken zorluklarla karşılaşmak mümkündür.

Donanım RAID'inin avantajlarını/dezavantajlarını analiz ederken, bütçe sınırlaması olmayan daha pahalı projelere yardımcı olmak için uygun bir seçenek olduğunu görüyoruz. Ek olarak, verilerin güvenliği ve bilgi işlem gücünün gerekli olduğu durumlarda ideal bir seçenektir. Bazı durumlarda, depolama aygıtlarıyla etkileşim sorunlara neden olabileceğinden, Donanım RAID'i teknik aygıtlara bağlı projeler için daha uygun olabilir.

Hibrit RAID

Bazı durumlarda, Hibrit RAID teklifinin daha iyi olması mümkündür. Örneğin, RAID'in anakartın BIOS'u ile entegre edilebilmesi durumunda, sistem açıldığında ek yedek veri sağlayabilir ve veri bozulmasını durdurmaya yardımcı olabilir.

Avantajlar

• Birçok durumda, Hibrit RAID sistemleri, RAID yapılandırmasına yardımcı olmak için kullanılabilecek bir grafik kullanıcı arabirimi ile donatılmıştır.
• Hibrit RAID'in maliyeti düşüktür ve çeşitli projeler için idealdir.
• Hibrit RAID, genellikle aynı işletim sistemini çalıştıran birden çok sistemde çalışabilir.
• Hibrit RAID, önyükleme sırasında sistem hatası veya benzer arızalardan kaynaklanabilecek önyükleme sisteminin arızalanmasına karşı koruma sağlayabilir.

Dezavantajları

• Disk takasları ve veri kurtarma ile ilgili sorunlar da vardır.
• Hibrit RAID, sunucularda üretkenliği etkileyebilecek aşırı yüke neden olabilir.
• Bazı işletim sistemleri (özellikle en yenileri), RAID sürücülerinin düzenli olarak yükseltilmesini gerektirebilir. Bu, sürücü çakışmalarına neden olabilir.
• Yazılım RAID'i virüslere karşı hassas olduğundan, daha az güvenli bir tehdit modeline sahip olabilir.

Bununla birlikte, Hibrit RAID mükemmel bir seçimdir, ancak bazı özellikleri olabilir. Bu nedenle çeşitli projeler için idealdir. Hangi sorunların ortaya çıkabileceğini ve bu sorunları çözmenin en iyi yollarını önceden biliyorsanız, Hibrit RAID'i seçmeniz önerilir.

Ek olarak, projeniz hem Yazılım hem de Donanım RAID gerektiriyorsa ideal bir seçim olabilir. Ancak, bu projeler genellikle çok spesifiktir. Sonunda, nihai kararın yalnızca projenizin benzersiz hedeflerine ve gereksinimlerine dayanacağını hatırlamak çok önemlidir.