Inleiding
In dit witboek van CP Technologies wordt RAID besproken. Een Redundant Array of Independent Disks (RAID) is een verzameling van harde schijven, een of meer controller kaarten, en embedded software om de betrouwbaarheid en redundantie van data opslag op harde schijven te verhogen. RAID is er in verschillende smaken en biedt betere prestaties en/of een grotere betrouwbaarheid van de gegevens. Het RAID-nummer, RAID-5 bijvoorbeeld, is niet representatief voor het aantal betrokken schijven. De meest voorkomende RAID-implementaties zijn 0, -1 en 5. RAID kan worden geïmplementeerd met en zonder de mogelijkheid om een drive hot swap te doen.
Er is een variëteit aan plug-in controllers beschikbaar van vrijwel alle drive controller fabrikanten zoals Adaptec en DPT die RAID implementatie mogelijk maken. Deze controllers hebben allemaal een interface met SCSI-schijven en zijn verkrijgbaar in ISA- en PCI-configuraties. De PCI-configuratie biedt de hoogste verwerkingscapaciteit. RAID ondersteuning voor IDE drives is niet algemeen beschikbaar.
Elke SCSI drive kan worden gebruikt met een RAID controller en verschillende drive fabrikanten, maten en doorvoersnelheden kunnen worden gebruikt op dezelfde bus. Neem contact op met de fabrikant van de controller voor meer informatie. RAID controllers kunnen ook fungeren als generieke drive controllers voor CD en tape drives en externe accessoires zoals scanners.
RAID drives kunnen permanent worden gemonteerd in een chassis, gemonteerd in verwijderbare 5-1/4″ carriers of gemonteerd in externe drive bays voor gemakkelijke toegankelijkheid en vervanging in het geval van een drive defect. Volledige RAID-bescherming kan zelfs worden gerealiseerd in niet-verwijderbare schijfsituaties waarin het RAID-systeem gegevensbescherming biedt en tijd om het systeem offline te halen om een defecte schijf te vervangen. Dit kan zeker een minder dure en potentieel betrouwbaardere optie zijn in plaats van het gebruik van dure verwijderbare schijfdragers. Zie Kingston Technology Data Express en JMR Wildcat voor verwijderbare media.
RaID-niveaudefinities
RAID 0 Striping
De gegevens worden over meerdere schijven geschreven om de toegangsprestaties te verbeteren. Er is geen redundantie in de gegevens. Bijvoorbeeld, een bestand van 4Meg wordt in stukjes van 1Meg over 4 schijven geschreven. Merk op dat het falen van één schijf de gegevens ontoegankelijk zal maken. Het voordeel is een veel hogere verwerkingscapaciteit.
RAID 1 Mirroring.
Voorziet in 100% redundantie door een exacte kopie of spiegel van de primaire schijf te leveren. Als een schijf uitvalt, zijn de gegevens volledig toegankelijk op de andere schijf. Er is geen prestatieverbetering tenzij gelijktijdig lezen is toegestaan. Er moeten twee keer zoveel schijven worden aangeschaft. Eén controller kan spiegeling bieden over één bus of twee controllers kunnen worden gebruikt om zowel controller- als drive-redundantie te bieden.
Adaptec biedt een zeer uitgebreide online discussie over RAID en hun controllers in het bijzonder in hun Array Guide.
RAID 10 of 0/1 Striping en spiegeling
Een combinatie van RAID 0 en 1. De gegevens worden verdeeld over meerdere schijven voor betere prestaties en elke schijf wordt gespiegeld voor redundantie. Merk op dat tweemaal zoveel schijven moeten worden aangeschaft.
RAID 2
Een door Thinking Machines, Inc. gepatenteerde array waarbij de gegevens op bitniveau worden verdeeld over meerdere schijven met extra schijven die pariteitsinformatie leveren. Vereist grote aantallen schijven. Niet algemeen geïmplementeerd.
RAID 3 Striping with Parity
Voorziet in redundantie met verbeterde prestaties. De gegevens worden verdeeld over meerdere schijven en een extra schijf levert pariteitsinformatie. De gegevensstriping verbetert de prestaties, maar vereist gelijktijdige leesbeurten wanneer de array wordt benaderd. De schijf met de pariteitsinformatie kan worden gebruikt om de gegevens te reconstrueren als een van de gegevensschijven defect raakt. Gewoonlijk gebruikt met 3 gegevensschijven en 1 pariteitsschijf. Kleine willekeurige schrijfacties zijn over het algemeen langzaam, omdat de pariteitsschijf voor elke schrijfactie moet worden aangesproken.
RAID 4 Striping met speciale pariteitsschijf
Gelijk aan RAID 3, behalve dat grotere gegevensblokken worden aaneengesloten en dat niet elke schijf voor elke toegang hoeft te worden aangesproken. De pariteitsschijf wordt bij elke gegevenstoegang benaderd.
RAID 5 Striping en pariteit
De meest voorkomende RAID-implementatie. Zowel de gegevens- als de pariteitsinformatie wordt gestriped over meerdere schijven, waarbij elke schijf zowel de gegevens- als de pariteitsinformatie bevat. Als een schijf uitvalt, bevatten de resterende schijven voldoende informatie om herstel mogelijk te maken. Biedt volledige redundantie met betere prestaties. De kleinste RAID 5-implementatie vereist drie schijven, hoewel er meer kunnen worden gebruikt voor betere prestaties.
RAID 6
Geen echte definitie en kan verschillende dingen betekenen voor verschillende verkopers.
RAID 7
Eigendomsrecht van Storage Technology, Inc. en is vergelijkbaar met RAID 4 met caching en een eigen besturingssysteem om de array te draaien.
Algemene RAID-gerelateerde definities
Hot Swapping verwijst naar de mogelijkheid om een schijf uit een array te verwijderen terwijl het systeem onder stroom staat. Hiervoor moeten de stroomconnectorpinnen op de schijflade langer zijn dan de signaalpennen, zodat eerst de signalen en dan de stroom worden losgekoppeld om gegevensstoringen op de gegevensbus te voorkomen. Er zijn verschillende verwijderbare schijfdragers en het is belangrijk om te verzekeren dat ze echte hot swapping ondersteunen, en niet alleen verwijderbare media.
Warm swapping kan worden gebruikt om de toegang tot een schijf te stoppen terwijl een schijf uit de array wordt verwijderd. Dit is typisch een softwarefunctie of een “knop” om de schijfactiviteit te onderbreken. Een goedkope verwisselbare schijfdrager zonder hot swap kan in deze configuratie worden gebruikt.
Hot spare biedt een back-upschijf in de array die automatisch online komt als een van de andere schijven uitvalt. Een array kan doorgaans slechts één schijfstoring verdragen zonder gegevensverlies, dus een hotresereschijf verkleint de kans op een totale storing.
SMART (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) is een voorspellend storingsanalysesysteem waarbij de schijf een zelfanalyse uitvoert en voorspelde storingen aan de controller kan doorgeven. Hierdoor kunnen mogelijk defecte schijven in een vroeg stadium worden vervangen, voordat de schijf daadwerkelijk defect raakt.
Dynamic Sector Repair stelt een RAID-systeem in staat defecte sectoren op schijven te lokaliseren, de gegevens transparant te repareren en de sectoren als slecht te markeren om toekomstige toegang te voorkomen.