Нестандартные уровни RAID - Википедия - Non-standard RAID levels

Эта статья о нестандартных конфигурациях RAID. Для RAID в целом см. RAID. Для основных конфигураций RAID см. Стандартные уровни RAID.

Хотя все RAID реализации в некоторой степени отличаются от спецификации, некоторые компании и проекты с открытым исходным кодом разработали нестандартные реализации RAID которые существенно отличаются от стандартных. Кроме того, есть архитектуры дисков без RAID, обеспечивающие конфигурации нескольких жестких дисков, не упоминаемые сокращениями RAID.

Двойная четность

Схема настройки RAID-DP (двойная четность)

Теперь часть RAID 6, двойная четность (иногда известный как диагональная четность строк[1]) имеет два набора проверки на четность, как и традиционный RAID 6. Иными словами, второй набор не является еще одним набором точек в переопределенном многочлен что характеризует данные. Скорее, двойная четность вычисляет дополнительную четность для другой группы блоков. Например, на нашем графике как RAID 5, так и RAID 6 рассматривают все блоки с меткой A для создания одного или нескольких блоков четности. Однако довольно просто вычислить четность для нескольких групп блоков, можно вычислить все блоки A и переставленную группу блоков.[2]

RAID-DP

RAID-DP проприетарный NetApp Реализация RAID доступна только в ONTAP системы. RAID DP реализует RAID 4, за исключением дополнительного диска, который используется для второй четности, поэтому он имеет те же характеристики отказа, что и RAID 6.[3] Ухудшение производительности RAID-DP обычно составляет менее 2% по сравнению с аналогичной конфигурацией RAID 4.[4]

RAID 5E, RAID 5EE и RAID 6E

RAID 5E, RAID 5EE и RAID 6E (с добавленной E стоя для Повышенная) обычно относятся к вариантам RAID 5 или 6 со встроенным горячий резерв привод, где резервный привод является активной частью схемы вращения блока. Это распределяет ввод-вывод по всем дискам, включая запасной, таким образом уменьшая нагрузку на каждый диск и повышая производительность. Однако это предотвращает совместное использование резервного диска несколькими массивами, что иногда бывает желательно.[5]

Intel Matrix RAID

Схема настройки Intel Matrix RAID
Основная статья: Intel Matrix RAID

Intel Matrix RAID (функция Intel Rapid Storage Technology) - это функция (не уровень RAID), присутствующая в ICH6 R и последующие наборы микросхем южного моста от Intel, доступные и настраиваемые через RAID BIOS Утилита настройки. Matrix RAID поддерживает всего два физических диска или столько, сколько поддерживает контроллер. Отличительной особенностью Matrix RAID является то, что он позволяет использовать любой набор томов RAID 0, 1, 5 или 10 в массиве, которому выделяется управляемая (и идентичная) часть каждого диска.[6][7][8]

Таким образом, массив Matrix RAID может улучшить как производительность, так и целостность данных. Практический пример этого может использовать небольшой том RAID 0 (полосовой) для Операционная система, программы и файлы подкачки; второй больший том RAID 1 (зеркальный) будет хранить важные данные. Linux MD RAID тоже на это способен.[6][7][8]

Linux MD RAID 10

Подсистема программного RAID, предоставляемая Ядро Linux, называется мкр, поддерживает создание как классический (вложенный) RAID 1 + 0 массивы и нестандартные RAID-массивы, использующие одноуровневую структуру RAID с некоторыми дополнительными функциями.[9][10]

Стандартный макет "рядом", в котором каждый фрагмент повторяется п раз в kполосовой массив, эквивалентен стандартной конфигурации RAID 10, но не требует этого п равномерно делит k. Например, п2 на двух, трех и четырех дисках будет выглядеть так:[11][12]

2 привода 3 привода 4 привода -------- ---------- -------------- A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A2 A2A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 A4 A4A3 A3 A4 A4 A5 A5 A5 A6 A6A4 A4 A5 A6 A6 A7 A7 A8 A8 .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

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.[12]

Также драйвер поддерживает «дальнюю» компоновку, при которой все диски разбиты на ж разделы. Все фрагменты повторяются в каждом разделе, но переключаются группами (например, парами). Например, ж2 на двух-, трех- и четырехдисковых массивах будут выглядеть так:[11][12]

2 привода 3 привода 4 привода -------- ------------ ------------------ A1 A2 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A4A3 A4 A4 A5 A6 A5 A6 A7 A8A5 A6 A7 A8 A9 A9 A10 A11 A12 .. .. .. .. .. .. .. .. ..A2 A1 A3 A1 A2 A2 A1 A4 A3A4 A3 A6 A4 A5 A6 A5 A8 A7A6 A5 A9 A7 A8 A10 A9 A12 A11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Макет «Дальний» предназначен для обеспечения производительности чередования на зеркальном массиве; последовательные чтения можно чередовать, как в конфигурациях RAID 0.[13] Случайное чтение несколько быстрее, в то время как последовательная и случайная запись предлагают примерно такую ​​же скорость, что и другие зеркальные конфигурации RAID. Макет «Дальний» хорошо работает в системах, в которых операции чтения выполняются чаще, чем записи, что является обычным случаем. Для сравнения, обычный RAID 1, предоставленный Программный RAID для Linux, не чередует чтение, но может выполнять чтение параллельно.[14]

Драйвер md также поддерживает компоновку "смещения", в которой каждая полоса повторяется. о раз и компенсируется ж (дальние) устройства. Например, о2 схемы размещения на двух-, трех- и четырехдисковых массивах представлены следующим образом:[11][12]

2 привода 3 привода 4 привода -------- ---------- --------------- A1 A2 A1 A2 A3 A1 A2 A3 A4A2 A1 A3 A1 A2 A4 A1 A2 A3A3 A4 A4 A5 A6 A5 A6 A7 A8A4 A3 A6 A4 A5 A8 A5 A6 A7A5 A6 A7 A8 A9 A9 A10 A11 A12A6 A5 A9 A7 A8 A12 A9 A10 A11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

Также возможно комбинировать макеты «ближний» и «смещенный» (но не «дальний» и «смещенный»).[12]

В приведенных выше примерах k количество приводов, а п #, f #, и о # даны как параметры для мдадм с --макет вариант. Программный RAID Linux (ядро Linux мкр драйвер) также поддерживает создание стандартных конфигураций RAID 0, 1, 4, 5 и 6.[15][16]

RAID 1E

Схема настройки RAID 1E

Немного RAID 1 реализации обрабатывают массивы с более чем двумя дисками по-разному, создавая нестандартный уровень RAID, известный как RAID 1E. В этой компоновке чередование данных сочетается с зеркалированием путем зеркального отображения каждой записанной полосы на один из оставшихся дисков в массиве. Полезная емкость массива RAID 1E составляет 50% от общей емкости всех дисков, образующих массив; если используются диски разного размера, на каждом диске используются только части, равные размеру наименьшего элемента.[17][18]

Одним из преимуществ RAID 1E перед обычными зеркальными парами RAID 1 является то, что производительность операций произвольного чтения остается выше производительности одного диска даже в деградированном массиве.[17]

RAID-Z

Смотрите также: ZFS § Подход ZFS: RAID-Z и зеркалирование

В ZFS файловая система предоставляет RAID-Z, схема распределения данных / четности, аналогичная 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 копирования при записи ZFS это устраняет ошибка отверстия для записи. RAID-Z также быстрее, чем традиционный RAID 5, потому что ему не нужно выполнять обычные читать-изменять-писать последовательность. RAID-Z не требует специального оборудования, такого как NVRAM для надежности или буферизации записи для производительности.[19]

Учитывая динамический характер 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 при наличии интегрированного представления логической и физической структуры данных. Просмотр метаданных означает, что ZFS может проверять каждый блок на соответствие своей 256-битной контрольной сумме, в то время как традиционные продукты RAID обычно не могут этого сделать.[19]

Помимо обработки отказов всего диска, RAID-Z также может обнаруживать и исправлять тихое повреждение данных, предлагая «самовосстановление данных»: при чтении блока RAID-Z ZFS сравнивает его со своей контрольной суммой, и если диски с данными не вернули правильный ответ, ZFS считывает данные четности, а затем определяет, какой диск вернул неверные данные. Затем он восстанавливает поврежденные данные и возвращает правильные данные запрашивающей стороне.[19]

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 (RAID 7 [а] конфигурации, допускает отказ трех дисков) и зеркало (аналогично RAID 1, допускает отказ всех дисков, кроме одного).[21]

Расширитель дисковода

Windows Home Server Drive Extender - это специализированный корпус JBOD RAID 1 реализован на файловая система уровень.[22]

В 2011 году Microsoft объявила, что Drive Extender больше не будет входить в состав Windows Home Server Версия 2, Windows Home Server 2011 (кодовое имя VAIL).[23] В результате сторонний поставщик решил заполнить пробел, оставленный DE. Среди конкурентов - Division M, разработчики Drive Bender и DrivePool от StableBit.[24][25]

BeyondRAID

BeyondRAID не является полноценным расширением RAID, но объединяет до 12 жестких дисков SATA в один пул хранения.[26] Его преимущество состоит в том, что он поддерживает сразу несколько размеров дисков, во многом как JBOD, обеспечивая при этом избыточность для всех дисков и позволяя в любой момент выполнить обновление с горячей заменой. Внутри он использует сочетание методов, аналогичных RAID 1 и 5. В зависимости от доли данных по отношению к емкости он может выдержать до трех отказов дисков,[нужна цитата ] если «массив» можно восстановить на оставшиеся исправные диски до того, как другой диск выйдет из строя. Объем доступной памяти можно приблизительно определить, суммируя емкости дисков и вычитая емкость самого большого диска. Например, если были установлены диски емкостью 500, 400, 200 и 100 ГБ, приблизительная полезная емкость будет 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) ---------- ------------------- | A1 | A1 | Набор RAID 1 (2 × 100 ГБ) ------------------- ------------------- | B1 | B1 | Набор RAID 1 (2 × 100 ГБ) ------------------- ---------------------- ------ | C1 | C2 | Cp | Массив RAID 5 (3 × 100 ГБ) ---------------------------- ------------- ------------------------ | D1 | D2 | D3 | Dp | Массив RAID 5 (4 × 100 ГБ) -------------------------------------

BeyondRaid предлагает функцию, аналогичную RAID 6, и может выполнять сжатие на основе хэшей с использованием 160-битной SHA1 хэши для максимальной эффективности хранения.[27]

Не боится

Unraid - это операционная система на базе Linux, оптимизированная для хранения медиафайлов.[28]

К недостаткам можно отнести более низкую производительность записи по сравнению с одним диском и узкие места, когда одновременно записываются несколько дисков. Однако Unraid позволяет поддерживать пул кеша, который может значительно повысить производительность записи. Данные пула кэша можно временно защитить с помощью BTRFS RAID 1, пока Unraid не перенесет их в массив в соответствии с расписанием, установленным в программном обеспечении.[нужна цитата ]

Преимущества включают более низкое энергопотребление по сравнению со стандартными уровнями RAID, возможность использования нескольких жестких дисков разного размера на полную мощность и в случае одновременного отказа нескольких жестких дисков (превышение избыточности) только потеря данных, хранящихся на отказавших жестких дисках. по сравнению со стандартными уровнями RAID, которые предлагают чередование, в этом случае все данные в массиве теряются, когда выходит из строя больше жестких дисков, чем может обработать избыточность.[29]

CRYPTO softraid

В OpenBSD, CRYPTO - это дисциплина шифрования для подсистемы softraid. Он шифрует данные в одном фрагменте, чтобы обеспечить конфиденциальность данных. CRYPTO не обеспечивает избыточности.[30]

Профиль DUP

Некоторые файловые системы, такие как btrfs,[31] и ZFS / OpenZFS (с копиями для каждого набора данных = 1 | 2 | 3 свойства)[32], поддерживают создание нескольких копий одних и тех же данных на одном диске или пуле дисков, защищая от отдельных сбойных секторов, но не от большого количества сбойных секторов или полного отказа диска. Это дает некоторые преимущества RAID на компьютерах, которые могут принимать только один диск, например, на портативных компьютерах.

Декластеризованный RAID

Декластеризованный RAID позволяет использовать дисковые массивы произвольного размера, снижая нагрузку на клиентов при восстановлении после сбоев дисков. Он равномерно распределяет или декластерирует пользовательские данные, информацию об избыточности и свободное пространство по всем дискам декластеризованного массива. При традиционном RAID вся дисковая система хранения, например, из 100 дисков, будет разделена на несколько массивов, скажем, по 10 дисков в каждом. Напротив, при декластерированном 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. Более того, если во время восстановления возникает дополнительный отказ 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 накладных расходов на клиента может быть в три-четыре раза меньше, чем у обычного RAID. Производительность файловой системы становится менее зависимой от скорости любого отдельного перестроения массива хранения.[33]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Хотя RAID 7 не является стандартным уровнем RAID, он был предложен как универсальный термин для любой конфигурации RAID с контролем четности> 2.[20]

Рекомендации

  1. ^ Питер Корбетт; Боб Инглиш; Атул Гоэль; Томислав Грчанац; Стивен Клейман; Джеймс Леонг и Сунита Санкар (2004). «Диагональная четность строк для коррекции отказа двойного диска» (PDF). Ассоциация USENIX. В архиве (PDF) из оригинала 22.11.2013. Получено 2013-11-22.
  2. ^ Патрик Шмид (2007-08-07). «RAID 6: Stripe Set с двойным резервированием - диаграммы масштабирования RAID, часть 2». Tomshardware.com. Получено 2014-01-15.
  3. ^ Белый, Джей; Люэт, Крис; Белл, Джонатан (март 2003 г.). «RAID-DP: реализация NetApp RAID с двойной четностью для защиты данных» (PDF). NetApp.com. Сетевое устройство. Получено 2014-06-07.
  4. ^ Белый, Джей; Альварес, Карлос (октябрь 2011 г.). «Назад к основам: RAID-DP | Сообщество NetApp». NetApp.com. NetApp. Получено 2014-08-25.
  5. ^ «Нестандартные уровни RAID». RAIDRecoveryLabs.com. Архивировано из оригинал на 2013-12-15. Получено 2013-12-15.
  6. ^ а б "Интеллектуальная матрица RAID исследована". Технический отчет. 2005-03-09. Получено 2014-04-02.
  7. ^ а б «Настройка RAID с использованием технологии Intel Matrix Storage». HP.com. Hewlett Packard. Получено 2014-04-02.
  8. ^ а б «Технология хранения Intel Matrix». Intel.com. Intel. 2011-11-05. Получено 2014-04-02.
  9. ^ «Создание программных устройств RAID 10». SUSE. Получено 11 мая 2016.
  10. ^ «Вложенные уровни RAID». Arch Linux. Получено 11 мая 2016.
  11. ^ а б c «Создание сложного RAID 10». SUSE. Получено 11 мая 2016.
  12. ^ а б c d е «Производительность программных схем RAID 10 для Linux: сравнительный анализ ближнего, дальнего и смещения». Ilsistemista.net. 2012-08-28. Получено 2014-03-08.
  13. ^ Джон Нельсон (10 июля 2008 г.). «Тесты RAID5,6 и 10 на 2.6.25.5». Jamponi.net. Получено 2014-01-01.
  14. ^ «Производительность, инструменты и общие вопросы для обсуждения». TLDP.org. Получено 2014-01-01.
  15. ^ "mdadm (8): управление MD-устройствами, также известными как программный RAID - справочная страница Linux". Linux.Die.net. Получено 2014-03-08.
  16. ^ "md (4): драйвер нескольких устройств, также известный как программный RAID - справочная страница Linux". Die.net. Получено 2014-03-08.
  17. ^ а б «Какой уровень RAID мне подходит?: RAID 1E (полосовое зеркалирование)». Adaptec. Получено 2014-01-02.
  18. ^ «Интегрированный RAID-массив LSI 6 Гбит / с с последовательным подключением SCSI (SAS): краткое описание продукта» (PDF). LSI Corporation. 2009. Архивировано с оригинал (PDF) на 2011-06-28. Получено 2015-01-02.
  19. ^ а б c Бонвик, Джефф (17 ноября 2005 г.). «RAID-Z». Блог Джеффа Бонвика. Oracle Блоги. Архивировано из оригинал на 2014-12-16. Получено 2015-02-01.
  20. ^ Левенталь, Адам (17 декабря 2009 г.). «RAID с тройной четностью и выше». Очередь. 7 (11): 30. Дои:10.1145/1661785.1670144. Получено 12 апреля 2019.
  21. ^ «Производительность, емкость и целостность ZFS Raidz». calomel.org. Архивировано из оригинал 27 ноября 2017 г.. Получено 23 июн 2017.
  22. ^ Отдельно от Windows ' Диспетчер логических дисков
  23. ^ «MS отбрасывает пул накопителей с Windows Home Server».
  24. ^ "Публичный релиз Drive Bender выйдет на этой неделе". Нас обслужили. Архивировано из оригинал на 2017-08-20. Получено 2014-01-15.
  25. ^ «Обзор StableBit DrivePool за 2 года». Главная Медиа Техника.
  26. ^ Data Robotics, Inc. внедряет BeyondRaid в своих Дробохранилище устройство.
  27. ^ Подробная техническая информация о BeyondRaid, в том числе о том, как он обрабатывает добавление и удаление дисков: США 20070266037, Джулиан Терри; Джеффри Барролл и Нил Кларксон, назначенные в DROBO Inc. 
  28. ^ "Что такое unRAID?". Lime-Technology.com. Известковая технология. 2013-10-17. Архивировано из оригинал на 2014-01-05. Получено 2014-01-15.
  29. ^ «ЛаймТех - Технологии». Lime-Technology.com. Известковая технология. 2013-10-17. Архивировано из оригинал на 2014-01-05. Получено 2014-02-09.
  30. ^ "Страницы руководства: softraid (4)". OpenBSD.org. 2017-06-27. Получено 2018-02-04.
  31. ^ "Страницы руководства: mkfs.btrfs (8)". btrfs-progs. 2018-01-08. Получено 2018-08-17.
  32. ^ «Команды обслуживания zfs - настраивает файловую систему ZFS». illumos: страница руководства: zfs.1m.
  33. ^ «Декластеризованный RAID». IBM. Получено 1 февраля 2020.

Как построить сервер с использованием корпоративных компонентов