RAID (Redundant Array of Independent Disks), originariamente noto come Redundant Array of Inexpensive Disks, fu proposto per la prima volta dal professor D. A. Patterson dell'Università della California,Berkeley nel documento "A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks" nel 1988A quel tempo, i dischi di grande capacità erano costosi, quindi l'idea di base di RAID era di combinare organicamente più dischi di piccola capacità e relativamente economici per ottenere la capacità,prestazioni e affidabilità equivalenti a dischi costosi di grande capacità ad un costo inferioreMentre il costo e il prezzo dei dischi continuavano a diminuire, il termine "poco costoso" divenne senza significato e il RAID Advisory Board (RAB) decise di sostituire "poco costoso" con "indipendente".

Questa idea di progettazione di RAID è stata rapidamente adottata dall'industria. La tecnologia RAID, come tecnologia di storage ad alte prestazioni e altamente affidabile, è stata ampiamente applicata.tecnologie di mirroring e parità dei dati per ottenere elevate prestazioni, affidabilità, tolleranza ai guasti e scalabilità.RAID può essere diviso in diversi livelli per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni di datiI livelli RAID originali RAID1-RAID5 sono stati definiti da D. A. Patterson et al. e RAID0 e RAID6 sono stati ampliati dal 1988.I fornitori di storage hanno continuamente introdotto livelli RAID come RAID7, RAID10/01, RAID50, RAID53 e RAID100, ma non esiste uno standard unificato.e i quattro livelli tranne RAID2 sono stati definiti come standard industrialiI livelli di RAID più comunemente utilizzati nel campo di applicazione effettivo sono RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 e RAID10.

Dal punto di vista dell'implementazione, il RAID è principalmente suddiviso in tre tipi: RAID software, RAID hardware e RAID ibrido.tutte le funzioni sono completate dal sistema operativo e dalla CPU, e non esiste un chip di controllo/elaborazione RAID indipendente e un chip di elaborazione I/O, quindi l'efficienza è più bassa.RAID hardware è dotato di un chip speciale di controllo/elaborazione RAID e di un chip di elaborazione I/O nonché di un buffer di array, e non occupa risorse CPU, ma il costo è molto elevato. Hybrid RAID ha un chip di controllo / elaborazione RAID, ma manca di un chip di elaborazione I / O, e ha bisogno della CPU e dei programmi di driver per completare,e le sue prestazioni e il costo sono tra RAID software e RAID hardware.

Ogni livello RAID rappresenta un metodo e una tecnologia di implementazione, e non vi è distinzione tra livelli elevati e bassi.il livello di RAID appropriato e il metodo di implementazione specifico dovrebbero essere selezionati in base alle caratteristiche delle applicazioni di dati utente;, e la disponibilità, le prestazioni e i costi dovrebbero essere esaminati in modo completo.

Principi fondamentali

RAID, ovvero Redundant Array of Independent Disks, è generalmente abbreviato come disk array.che fornisce prestazioni di archiviazione e tecnologia di ridondanza dei dati più elevate di un singolo disco. RAID è una tecnologia di gestione multi-disco che fornisce un costo-efficace, alta affidabilità dei dati e di alta prestazione di archiviazione per l'ambiente host.un array di dischi in cui parte dello spazio di archiviazione fisico è utilizzato per registrare le informazioni ridondanti dei dati utente memorizzati nello spazio rimanente. Quando un disco o un percorso di accesso non funziona, le informazioni ridondanti possono essere utilizzate per ricostruire i dati dell'utente.di solito viene chiamato anche RAID (i.e, RAID0).

L'intento originario di RAID era quello di fornire funzioni di archiviazione di fascia alta e sicurezza dei dati ridondanti per grandi server.Il RAID è considerato uno spazio di archiviazione composto da due o più dischi, e le prestazioni di I/O del sistema di archiviazione sono migliorate leggendo e scrivendo dati su più dischi contemporaneamente.e persino metodi di riflessione, che migliorano notevolmente l'affidabilità del sistema, ed è da qui che viene "Ridondante".

Qui dobbiamo menzionare JBOD (Just a Bunch of Disks). Inizialmente, JBOD è stato utilizzato per rappresentare una raccolta di dischi senza software di controllo per fornire un controllo coordinato,che è il fattore principale che distingue il RAID dal JBODAttualmente, JBOD si riferisce spesso a un involucro di disco, indipendentemente dal fatto che fornisca funzionalità RAID o meno.

I due obiettivi principali di RAID sono migliorare l'affidabilità dei dati e le prestazioni di I/O. Nella matrice di disco, i dati sono sparsi tra più dischi, ma per il sistema informatico,Sembra un singolo disco.. La ridondanza si ottiene scrivendo gli stessi dati su più dischi (in genere mirroring) o scrivendo i dati di parità calcolati nell'array,in modo che la perdita di dati non sarà causata quando un singolo disco fallisceAlcuni livelli RAID consentono di avere più dischi che non funzionano allo stesso tempo, come il RAID6, in cui due dischi possono essere danneggiati allo stesso tempo.il disco fallito può essere sostituito con un nuovo disco, e RAID ricostruirà automaticamente i dati persi in base ai dati e ai dati di parità nei dischi rimanenti per garantire la coerenza e l'integrità dei dati.I dati sono sparsi e memorizzati su più dischi diversi in RAID, e la lettura e la scrittura simultanea dei dati è molto migliore di quella di un singolo disco, quindi può essere ottenuta una maggiore larghezza di banda aggregata di I/O.la matrice disco ridurrà lo spazio di archiviazione totale disponibile di tutti i dischi, sacrificando spazio in cambio di maggiore affidabilità e prestazioni. Ad esempio, l'utilizzo dello spazio di archiviazione di RAID1 è solo del 50% e RAID5 perderà la capacità di archiviazione di un disco,e l'utilizzo dello spazio è (n-1)/n.

La matrice di dischi può garantire il funzionamento continuo del sistema senza interruzioni quando alcuni dischi (unico o multiplo, a seconda dell'implementazione) sono danneggiati.Durante il processo di ricostruzione dei dati del disco fallito sul nuovo disco, il sistema può continuare a funzionare normalmente, ma le prestazioni saranno ridotte in una certa misura.mentre alcuni sostengono lo scambio a caldoQuesta serie di dischi di fascia alta è utilizzata principalmente in sistemi applicativi con elevati requisiti di affidabilità,e il sistema non può essere spento o il tempo di spegnimento deve essere il più breve possibile. In generale, il RAID non può sostituire il backup dei dati. È impotente per la perdita di dati causata da guasti non-disco, come virus, distruzione umana, cancellazione accidentale, ecc.la perdita di dati è relativa al sistema operativoPer il sistema RAID stesso, i dati sono intatti e non si è verificata alcuna perdita.sono molto necessarie misure di disaster recovery e di protezione dei dati, che completano il RAID e proteggono la sicurezza dei dati a diversi livelli per prevenire la perdita di dati.

Il sistema RAID ha tre concetti e tecnologie chiave: mirroring, data striping e data parity.e dall'altra parte, può leggere dati da due o più copie contemporaneamente per migliorare le prestazioni di lettura.e ci vuole più tempo per assicurarsi che i dati siano correttamente scritti su più dischi. Data striping memorizza fette di dati su più dischi diversi, e più fette di dati insieme formano una copia completa dei dati,che è diverso dalle copie multiple di mirroring e viene solitamente utilizzato per considerazioni di prestazioni. Lo striping dei dati ha una granularità di concurrenza più elevata.ottenendo così un miglioramento molto significativo delle prestazioni di I/O. La parità dei dati utilizza dati ridondanti per il rilevamento e la riparazione di errori di dati. I dati ridondanti sono solitamente calcolati da algoritmi come il codice di Hamming e l'operazione XOR.L'utilizzo della funzione di parità può migliorare notevolmente l'affidabilitàTuttavia, la parità dei dati deve leggere i dati da più luoghi e eseguire calcoli e confronti, che influenzeranno le prestazioni del sistema.Diversi livelli di RAID adottano una o più delle tre tecnologie di cui sopra per ottenere una diversa affidabilità dei datiPer quanto riguarda il tipo di RAID (anche nuovi livelli o tipi) da progettare o quale modalità di RAID adottare,è necessario fare una scelta ragionevole sulla base di una profonda comprensione dei requisiti del sistema e valutare in modo completo l'affidabilità, prestazioni e costi per fare una scelta di compromesso.

Vantaggi del RAID

• Grandi capacitàQuesto è un vantaggio evidente di RAID. Espande la capacità del disco, e il sistema RAID composto da più dischi ha un enorme spazio di archiviazione. Ora la capacità di un singolo disco può raggiungere più di 1TB,Così la capacità di archiviazione di RAID può raggiungere il livello PBIn generale, la capacità disponibile di RAID è inferiore alla capacità totale di tutti i dischi membri.Diversi livelli di algoritmi RAID richiedono una certa sovraccarica di ridondanzaSe si conoscono l'algoritmo RAID e la capacità, si può calcolare la capacità disponibile di RAID.l'utilizzo della capacità di RAID è compreso tra il 50% e il 90%.

• Alte prestazioni: Le elevate prestazioni del RAID sono caratterizzate dalla tecnologia di striping dei dati.e spesso è il collo di bottiglia delle prestazioni del sistemaAttraverso lo striping dei dati, il RAID distribuisce i dati I/O su ogni disco membro, ottenendo così le prestazioni di I/O aggregate che sono diverse volte superiori a quelle di un singolo disco.

• Affidabilità: La disponibilità e l'affidabilità sono altre caratteristiche importanti di RAID.C'è un'ipotesi implicita qui.: un singolo guasto del disco farà sì che l'intero RAID non sia disponibile.Lo specchiamento è la tecnologia di ridondanza più primitiva, che copia completamente i dati su un certo gruppo di unità su disco su un altro gruppo di unità su disco per garantire che sia sempre disponibile una copia dei dati.Rispetto al 50% di spese generali di rispecchiatura, la parità dei dati è molto più piccola e utilizza le informazioni ridondanti di parità per verificare e correggere i dati.La tecnologia di ridondanza del RAID migliora notevolmente la disponibilità e l'affidabilità dei dati, e garantisce che, in caso di guasto di più dischi, i dati non vengano persi e il funzionamento continuo del sistema non sia compromesso.

• Gestibilità: In realtà, RAID è una tecnologia di virtualizzazione che virtualizza più unità fisiche su disco in una unità logica di grande capacità.un'unità disco di grande capacità veloce e affidabileIn questo modo, gli utenti possono organizzare e memorizzare i dati del sistema di applicazione su questa unità virtuale.Dal momento che il RAID ha completato una grande quantità di lavoro di gestione dello storage internamente, l'amministratore ha solo bisogno di gestire una singola unità virtuale, che può risparmiare molto lavoro di gestione.RAID può aggiungere o eliminare dinamicamente le unità di disco e eseguire automaticamente la verifica dei dati e la ricostruzione dei dati, che può semplificare notevolmente il lavoro di gestione.