RAID

Fiziksel Diskler ve mantıksal diskler arasındaki fark

Sabit disk bilgisayarın bir parçasıdır. Normal sabit diskler bilgi depolamak için manyetizma kullanır. Sabit diskler kullanıldığında, işletim sistemi tarafından kullanılabilir. Microsoft Windows'ta her sabit disk bir sürücü harfi alır (C: ile başlar, A: veya B: disket sürücüler için ayrılmıştır). Unix ve Linux benzeri işletim sistemleri tek köklü bir dizin ağacına sahiptir. Bu, bilgisayarları kullanan kişilerin bazen bilgilerin nerede saklandığını bilmediği anlamına gelir (Adil olmak gerekirse, birçok Windows kullanıcısı da verilerinin nerede saklandığını bilmez).

Bilgi işlemde, sabit diskler (donanımdır ve dokunulabilir) bazen fiziksel sürücüler veya fiziksel diskler olarak adlandırılır. İşletim sisteminin kullanıcıya gösterdiklerine ise bazen mantıksal disk adı verilir. Fiziksel bir sürücü, disk bölümleri adı verilen farklı bölümlere ayrılabilir. Genellikle her disk bölümü bir dosya sistemi içerir. İşletim sistemi her bölümü mantıksal bir disk gibi gösterecektir.

Bu nedenle, kullanıcı için hem çok sayıda fiziksel diske sahip kurulum hem de çok sayıda mantıksal diske sahip kurulum aynı görünecektir. Kullanıcı bir "mantıksal diskin" fiziksel bir diskle aynı olup olmadığına ya da sadece diskin bir parçası olup olmadığına karar veremez. Depolama Alan Ağları (SAN'lar) bu görüşü tamamen değiştirir. Bir SAN'da görünen tek şey bir dizi mantıksal disktir.

Veri okuma ve yazma

Bilgisayarda veriler bitler ve baytlar şeklinde düzenlenir. Çoğu sistemde bir bayt 8 bitten oluşur. Bilgisayar belleği verileri depolamak için elektrik kullanır, sabit diskler ise manyetizma kullanır. Bu nedenle, veriler bir diske yazıldığında, elektrik sinyali manyetik bir sinyale dönüştürülür. Veriler diskten okunduğunda, dönüşüm diğer yönde yapılır: Manyetik alanın kutuplarından bir elektrik sinyali elde edilir.

RAID nedir?

Bir RAID dizisi iki veya daha fazla sabit diski birleştirerek mantıksal bir disk oluşturur. Bunun yapılmasının farklı nedenleri vardır. En yaygın olanları şunlardır:

• Dizinin bir veya daha fazla diski arızalandığında veri kaybını durdurma.
• Daha hızlı veri aktarımı elde etme.
• Sistem çalışmaya devam ederken diskleri değiştirebilme.
• Daha fazla depolama kapasitesi elde etmek için birkaç diskin birleştirilmesi; bazen daha pahalı bir disk yerine çok sayıda ucuz disk kullanılır.

RAID, bilgisayarda özel donanım veya yazılım kullanılarak yapılır. Birleştirilen sabit diskler daha sonra kullanıcıya tek bir sabit disk gibi görünecektir. Çoğu RAID seviyesi yedekliliği artırır. Bu, verileri daha sık depoladıkları veya verilerin nasıl yeniden yapılandırılacağına dair bilgi depoladıkları anlamına gelir. Bu, veriler kaybolmadan bir dizi diskin arızalanmasına izin verir. Arızalı disk değiştirildiğinde, içermesi gereken veriler sistemin diğer disklerinden kopyalanacak veya yeniden oluşturulacaktır. Bu işlem uzun zaman alabilir. Bu süre, dizinin boyutu gibi farklı faktörlere bağlıdır.

Neden RAID kullanılmalı?

Birçok şirketin RAID kullanmasının nedenlerinden biri de dizideki verilerin kolayca kullanılabilmesidir. Verileri kullananların RAID kullandıklarının farkında olmaları gerekmez. Bir arıza meydana geldiğinde ve dizi kurtarılırken, verilere erişim daha yavaş olacaktır. Bu süre zarfında verilere erişmek kurtarma sürecini de yavaşlatacaktır, ancak bu yine de verilerle hiç çalışamamaktan çok daha hızlıdır. Ancak RAID seviyesine bağlı olarak, yeni disk kullanıma hazırlanırken diskler arızalanmayabilir. O sırada arızalanan bir disk, dizideki tüm verilerin kaybedilmesine neden olur.

Diskleri birleştirmenin farklı yolları RAID seviyeleri olarak adlandırılır. Seviye için daha büyük bir sayı mutlaka daha iyi değildir. Farklı RAID seviyelerinin farklı amaçları vardır. Bazı RAID seviyeleri özel disklere ve özel denetleyicilere ihtiyaç duyar.

Tarih

1978 yılında IBM'de çalışan Norman Ken Ouchi adında bir adam, daha sonra RAID 5'e dönüşecek olan planları açıklayan bir öneride bulundu. Planlar ayrıca RAID 1'e benzer bir şeyin yanı sıra RAID 4'ün bir kısmının korunmasını da tarif ediyordu.

Berkeley Üniversitesi'ndeki işçiler 1987 yılında araştırmanın planlanmasına yardımcı oldular. RAID teknolojisinin bir yerine iki sabit sürücüyü tanımasını mümkün kılmaya çalışıyorlardı. RAID teknolojisinin iki sabit sürücüye sahip olduğunda, tek bir sabit sürücüye göre çok daha iyi depolama alanına sahip olduğunu buldular. Ancak, çok daha sık çöküyordu.

1988 yılında David Patterson, Garth Gibson ve Randy Katz tarafından "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)" adlı makalede farklı RAID türleri (1'den 5'e kadar) hakkında yazılmıştır. Bu makale yeni teknolojiyi RAID olarak adlandıran ilk makale oldu ve bu isim resmiyet kazandı.

RAID, Peter Chen ve diğerleri tarafından 1994 yılında yayınlanan "RAID: High-Performance, Reliable Secondary Storage" adlı makalede açıklanan birkaç temel fikri kullanır.

Önbellekleme

Önbellekleme, RAID sistemlerinde de kullanılan bir teknolojidir. RAID sistemlerinde kullanılan farklı türde önbellekler vardır:

• İşletim sistemi
• RAID denetleyicisi
• Kurumsal disk dizisi

Modern sistemlerde, veri önbelleğe yazıldığında bir yazma isteği tamamlanmış olarak gösterilir. Bu, verilerin diske yazıldığı anlamına gelmez. Önbellekten gelen isteklerin önbelleğe yazılma sırasına göre işlenmesi gerekmez. Bu, sistem arızalanırsa, bazen bazı verilerin ilgili diske yazılmamış olmasını mümkün kılar. Bu nedenle, birçok sistemde pil ile desteklenen bir önbellek bulunur.

Yansıtma: Verilerin birden fazla kopyası

Bir aynadan bahsederken, bu çok basit bir fikirdir. Verilerin tek bir yerde olması yerine, verilerin birkaç kopyası vardır. Bu kopyalar genellikle farklı sabit disklerde (veya disk bölümlerinde) bulunur. İki kopya varsa, bunlardan biri veri etkilenmeden arızalanabilir (diğer kopyada hala olduğu gibi). Yansıtma ayrıca veri okurken de destek sağlayabilir. Her zaman yanıt veren en hızlı diskten alınacaktır. Ancak veri yazmak daha yavaştır çünkü tüm disklerin güncellenmesi gerekir.

Çizgili: Verilerin bir kısmı başka bir diskte

Şeritleme ile veriler farklı parçalara bölünür. Bu parçalar daha sonra farklı disklerde (veya disk bölümlerinde) yer alır. Bu, paralel olarak yapılabildiği için veri yazmanın daha hızlı olduğu anlamına gelir. Bu, her veri bloğu yalnızca bir diskte bulunduğundan hataların olmayacağı anlamına gelmez.

Hata düzeltme ve arızalar

Farklı türde sağlama toplamları hesaplamak mümkündür. Bazı sağlama toplamı hesaplama yöntemleri hata bulmaya izin verir. Artıklık kullanan çoğu RAID seviyesi bunu yapabilir. Bazı yöntemleri yapmak daha zordur, ancak hatayı yalnızca tespit etmekle kalmaz, aynı zamanda düzeltmeye de izin verirler.

Sıcak yedekler: gerekenden daha fazla disk kullanma

RAID'e sahip olmanın birçok yolu sıcak yedek olarak adlandırılan bir şeyi destekler. Sıcak yedek, normal çalışmada kullanılmayan boş bir disktir. Bir disk arızalandığında, veriler doğrudan sıcak yedek diske kopyalanabilir. Bu şekilde, arızalı diskin sıcak yedek haline gelmesi için yeni bir boş sürücü ile değiştirilmesi gerekir.

Şerit boyutu ve yığın boyutu: verileri birkaç diske yayma

RAID, verileri birkaç diske yayarak çalışır. Bu bağlamda sıklıkla kullanılan terimlerden ikisi şerit boyutu ve yığın boyutudur.

Yığın boyutu, dizinin tek bir diskine yazılan en küçük veri bloğudur. Şerit boyutu, tüm disklere yayılacak bir veri bloğunun boyutudur. Bu şekilde, dört disk ve 64 kilobaytlık (kB) bir şerit boyutuyla, her diske 16 kB yazılacaktır. Bu örnekteki yığın boyutu bu nedenle 16 kB'dir. Şerit boyutunu büyütmek daha hızlı bir veri aktarım hızı anlamına gelir, ancak aynı zamanda daha büyük bir maksimum gecikme süresi anlamına gelir. Bu durumda, bu bir veri bloğunu almak için gereken süredir.

Diski bir araya getiriyorum: JBOD, birleştirme veya yayılma

Birçok denetleyici (ve ayrıca yazılım) diskleri aşağıdaki şekilde bir araya getirebilir: İlk diski alın, bitene kadar, sonra ikinciyi alırlar ve bu böyle devam eder. Bu şekilde, birkaç küçük disk daha büyük bir disk gibi görünür. Artıklık olmadığı için bu gerçekten RAID değildir. Ayrıca, yayılma RAID 0'ın hiçbir şey yapamadığı diskleri birleştirebilir. Genel olarak buna sadece bir grup disk (JBOD) denir.

Bu RAID'in uzak bir akrabası gibidir çünkü mantıksal sürücü farklı fiziksel sürücülerden oluşur. Birleştirme bazen birkaç küçük sürücüyü daha büyük ve kullanışlı bir sürücüye dönüştürmek için kullanılır. Bu RAID 0 ile yapılamaz. Örneğin, JBOD 3 GB, 15 GB, 5,5 GB ve 12 GB sürücüleri 35,5 GB'lık bir mantıksal sürücüde birleştirebilir ve bu genellikle tek başına sürücülerden daha kullanışlıdır.

Sağdaki şemada, veriler 0. diskin sonundan (A63 bloğu) 1. diskin başına (A64 bloğu); 1. diskin sonundan (A91 bloğu) 2. diskin başına (A92 bloğu) birleştirilir. RAID 0 kullanılsaydı, disk 0 ve disk 2, toplam 84 blokluk bir boyut için dizideki en küçük diskin (disk 1) boyutu olan 28 bloğa kesilirdi.

Bazı RAID denetleyicileri, RAID özellikleri olmayan sürücüler üzerinde çalışmaktan bahsetmek için JBOD kullanır. Her sürücü işletim sisteminde ayrı ayrı görünür. Bu JBOD birleştirme ile aynı şey değildir.

Birçok Linux sistemi "doğrusal mod" ya da "ekleme modu" terimlerini kullanır. "Birleştirilmiş Disk Seti" olarak adlandırılan Mac OS X 10.4 uygulaması, diskler yukarıda açıklandığı gibi çalışsa da, birleştirilmiş disk setinde bir sürücü arızalanırsa kullanıcıya kalan sürücülerde kullanılabilir veri bırakmaz.

Birleştirme, Linux'ta Mantıksal Birim Yöneticisinin kullanım alanlarından biridir. Sanal sürücüler oluşturmak için kullanılabilir.

Sürücü Klonlama

Modern sabit disklerin çoğunda Kendini İzleme, Analiz ve Raporlama Teknolojisi (S.M.A.R.T) adı verilen bir standart vardır. SMART, bir sabit disk sürücüsündeki belirli şeylerin izlenmesini sağlar. Bazı denetleyiciler, örneğin S.M.A.R.T veya başka bir disk testi çok fazla düzeltilebilir hata bildirdiği için, tek bir sabit diskin arızalanmadan önce bile değiştirilmesine izin verir. Bunu yapmak için denetleyici tüm verileri bir sıcak yedek sürücüye kopyalayacaktır. Bundan sonra, disk bir başkasıyla değiştirilebilir (bu sadece yeni sıcak yedek olacaktır).

Farklı kurulumlar

Disklerin kurulumu ve yukarıdaki teknikleri nasıl kullandıkları sistemin performansını ve güvenilirliğini etkiler. Daha fazla disk kullanıldığında, disklerden birinin arızalanma olasılığı daha yüksektir. Bu nedenle, hataları bulabilmek ve düzeltebilmek için mekanizmalar oluşturulmalıdır. Bu, arızadan kurtulabildiği ve arızayı onarabildiği için tüm sistemi daha güvenilir hale getirir.

Yaygın kullanımdaki RAID seviyeleri

RAID 0 "şeritleme"

RAID 0 gerçek bir RAID değildir çünkü yedekli değildir. RAID 0 ile diskler büyük bir disk oluşturmak için basitçe bir araya getirilir. Buna "şeritleme" denir. Bir disk arızalandığında, tüm dizi arızalanır. Bu nedenle, RAID 0 önemli veriler için nadiren kullanılır, ancak diskten veri okumak ve yazmak şeritleme ile daha hızlı olabilir, çünkü her disk dosyanın bir bölümünü aynı anda okur.

RAID 0 ile, birbiri ardına gelen disk blokları genellikle farklı disklere yerleştirilir. Bu nedenle bir RAID 0 tarafından kullanılan tüm diskler aynı boyutta olmalıdır.

RAID 0 genellikle Linux veya Unix benzeri işletim sistemlerinde Swapspace için kullanılır.

RAID 1 "yansıtma"

RAID 1 ile iki disk bir araya getirilir. Her ikisi de aynı verileri tutar, biri diğerini "yansıtır". Bu, ister bir donanım denetleyicisiyle ister yazılımla uygulansın, kolay ve hızlı bir yapılandırmadır.

RAID 5 "dağıtılmış eşlik ile şeritleme"

RAID Seviye 5 muhtemelen çoğu zaman kullanılan seviyedir. RAID 5 depolama dizisi oluşturmak için en az üç sabit diske ihtiyaç vardır. Her veri bloğu üç farklı yerde saklanacaktır. Bu yerlerden ikisi bloğu olduğu gibi depolar, üçüncüsü ise bir sağlama toplamı depolar. Bu sağlama toplamı, Reed-Solomon kodunun yalnızca bitsel toplama kullanan özel bir durumudur. Genellikle XOR yöntemi kullanılarak hesaplanır. Bu yöntem simetrik olduğundan, kaybolan bir veri bloğu diğer veri bloğundan ve sağlama toplamından yeniden oluşturulabilir. Her blok için farklı bir disk, sağlama toplamını tutan eşlik bloğunu tutacaktır. Bu, yedekliliği artırmak için yapılır. Herhangi bir disk arızalanabilir. Genel olarak, sağlama toplamlarını tutan bir disk olacaktır, bu nedenle toplam kullanılabilir kapasite biri hariç tüm disklerin kapasitesi olacaktır. Ortaya çıkan mantıksal diskin boyutu, eşlik bilgilerini tutan bir disk hariç tüm disklerin birlikte boyutu olacaktır.

Elbette bu RAID seviye 1'den daha yavaştır, çünkü her yazma işleminde eşlik bilgisinin hesaplanması ve güncellenmesi için tüm disklerin okunması gerekir. RAID 5'in okuma performansı aynı sayıda disk için neredeyse RAID 0 kadar iyidir. Eşlik blokları dışında, verilerin sürücüler üzerindeki dağılımı RAID 0 ile aynı modeli izler. RAID 5'in biraz daha yavaş olmasının nedeni, disklerin eşlik bloklarının üzerinden atlaması gerekmesidir.

Arızalı diske sahip bir RAID 5 çalışmaya devam edecektir. Bozulmuş moddadır. Bozulmuş bir RAID 5 çok yavaş olabilir. Bu nedenle genellikle ek bir disk eklenir. Buna sıcak yedek disk denir. Bir disk arızalanırsa, veriler doğrudan ekstra diske yeniden oluşturulabilir. RAID 5 yazılımda da oldukça kolay bir şekilde yapılabilir.

Esas olarak başarısız RAID 5 dizilerinin performans sorunları nedeniyle, bazı veritabanı uzmanları BAARF (Battle Against Any Raid Five) adlı bir grup oluşturdu.

Aktif yazma işlemi sırasında sistem arızalanırsa, bir şeridin paritesi verilerle tutarsız hale gelebilir. Bir disk veya blok arızalanmadan önce bu durum onarılmazsa veri kaybı meydana gelebilir. O şeritteki eksik bloğu yeniden yapılandırmak için yanlış bir eşlik kullanılacaktır. Bu sorun bazen "yazma deliği" olarak bilinir. Pil destekli önbellekler ve benzer teknikler, bunun meydana gelme olasılığını azaltmak için yaygın olarak kullanılır.

Resimler

Daha az kullanılan RAID seviyeleri

RAID 2

Bu, çok büyük bilgisayarlarda kullanıldı. RAID Seviye 2'yi kullanmak için özel pahalı disklere ve özel bir denetleyiciye ihtiyaç vardır. Veriler bit düzeyinde dağıtılır (diğer tüm düzeylerde bayt düzeyinde eylemler kullanılır). Özel hesaplamalar yapılır. Veriler bitlerin statik dizilerine ayrılır. 8 veri biti ve 2 eşlik biti bir araya getirilir. Daha sonra bir Hamming kodu hesaplanır. Hamming kodunun parçaları daha sonra farklı disklere dağıtılır.

RAID 2 hataları onarabilen tek RAID seviyesidir, diğer RAID seviyeleri sadece hataları tespit edebilir. İhtiyaç duyulan bilginin mantıklı olmadığını fark ettiklerinde, basitçe yeniden inşa edeceklerdir. Bu, diğer disklerdeki bilgiler kullanılarak hesaplamalarla yapılır. Eğer bu bilgi eksik ya da yanlışsa, fazla bir şey yapamazlar. Hamming kodlarını kullandığı için RAID 2 hangi bilginin yanlış olduğunu bulabilir ve sadece o parçayı düzeltebilir.

RAID 2'nin çalışması için en az 10 diske ihtiyaç vardır. Karmaşıklığı ve çok pahalı ve özel donanımlara ihtiyaç duyması nedeniyle RAID 2 artık çok fazla kullanılmamaktadır.

RAID 3 "ayrılmış eşlik ile şeritleme"

Raid Seviye 3, RAID Seviye 0'a çok benzer. Eşlik bilgilerini depolamak için ek bir disk eklenir. Bu, diğer disklerdeki bir bloğun değerinin bitsel olarak toplanmasıyla yapılır. Eşlik bilgisi ayrı (özel) bir diskte saklanır. Bu iyi değildir, çünkü eşlik diski çökerse eşlik bilgileri kaybolur.

RAID Seviye 3 genellikle en az 3 disk ile yapılır. İki diskli bir kurulum RAID Seviye 0 ile aynıdır.

RAID 4 "ayrılmış eşlik ile şeritleme"

Bu RAID 3'e çok benzer, ancak eşlik bilgisi tek baytlar yerine daha büyük bloklar üzerinden hesaplanır. Bu RAID 5 gibidir. Bir RAID 4 dizisi için en az üç diske ihtiyaç vardır.

RAID 6

RAID seviyesi 6 orijinal bir RAID seviyesi değildi. RAID 5 dizisine ek bir eşlik bloğu ekler. En az dört diske ihtiyaç duyar (kapasite için iki disk, yedeklilik için iki disk). RAID 5, Reed-Solomon kodunun özel bir durumu olarak görülebilir. RAID 5 özel bir durum olsa da, yalnızca Galois alanı GF(2)'de toplama işlemine ihtiyaç duyar. Bunu XOR'lar ile yapmak kolaydır. RAID 6 bu hesaplamaları genişletir. Artık özel bir durum değildir ve tüm hesaplamaların yapılması gerekir. RAID 6 ile, genellikle GF (2⁸ ) olan ekstra bir sağlama toplamı (polinom olarak adlandırılır) kullanılır. Bu yaklaşımla, herhangi bir sayıda arızalı diske karşı koruma sağlamak mümkündür. RAID 6, iki diskin kaybına karşı koruma sağlamak için iki sağlama toplamı kullanılması durumu içindir.

RAID 5'te olduğu gibi, eşlik ve veriler her blok için farklı disklerde bulunur. İki eşlik bloğu da farklı disklerde bulunur.

RAID 6 yapmanın farklı yolları vardır. Yazma performansları ve ne kadar hesaplama gerektiği açısından farklıdırlar. Daha hızlı yazma yapabilmek genellikle daha fazla hesaplama gerektiği anlamına gelir.

RAID 6, RAID 5'ten daha yavaştır, ancak RAID'in herhangi iki disk arızalandığında devam etmesini sağlar. RAID 6, kalan disklerden birinde bir veya daha fazla bozuk sektör olsa bile tek bir sürücü arızasından sonra bir dizinin yeniden oluşturulmasına izin verdiği için popüler hale gelmektedir.

Resimler

Standart olmayan RAID seviyeleri

Çift parite / Diyagonal parite

RAID 6 iki eşlik bloğu kullanır. Bunlar bir polinom üzerinden özel bir şekilde hesaplanır. Çift eşlik RAID (çapraz eşlik RAID olarak da adlandırılır) bu eşlik bloklarının her biri için farklı bir polinom kullanır. Yakın zamanda, RAID'i tanımlayan endüstri birliği, çift eşlikli RAID'in RAID 6'nın farklı bir biçimi olduğunu söyledi.

RAID-DP

RAID-DP, çift pariteye sahip olmanın başka bir yoludur.

RAID 1.5

RAID 1.5 (farklı olan RAID 15 ile karıştırılmamalıdır) tescilli bir RAID uygulamasıdır. RAID 1 gibi, yalnızca iki disk kullanır, ancak hem şeritleme hem de yansıtma yapar (RAID 10'a benzer). Çoğu şey donanımda yapılır.

RAID 5E, RAID 5EE ve RAID 6E

RAID 5E, RAID 5EE ve RAID 6E (Enhanced için eklenen E ile) genellikle sıcak yedekli farklı RAID 5 veya RAID 6 türlerini ifade eder. Bu uygulamalarda, sıcak yedek sürücü fiziksel bir sürücü değildir. Bunun yerine, diskler üzerinde boş alan şeklinde bulunur. Bu performansı artırır, ancak bir sıcak yedeğin farklı diziler arasında paylaşılamayacağı anlamına gelir. Bu şema 2001 yılında IBM ServeRAID tarafından tanıtılmıştır.

RAID 7

Bu tescilli bir uygulamadır. Bir RAID 3 veya RAID 4 dizisine önbellekleme ekler.

Intel Matrix RAID

Bazı Intel ana kartlarında bu özelliğe sahip RAID yongası bulunur. İki veya üç disk kullanır ve daha sonra RAID 0, RAID 1, RAID 5 veya RAID 1+0 seviyelerinin bir kombinasyonunu oluşturmak için bunları eşit olarak böler.

Linux MD RAID sürücüsü

Bu, Linux ile yazılım RAID'i yapmayı sağlayan sürücünün adıdır. Normal RAID seviyeleri 0-6'ya ek olarak, bir RAID 10 uygulaması da vardır. Kernel 2.6.9'dan beri RAID 10 tek bir seviyedir. Uygulama bazı standart dışı özelliklere sahiptir.

RAID Z

Sun, ZFS adı verilen bir dosya sistemi uygulamıştır. Bu dosya sistemi büyük miktarda veriyi işlemek için optimize edilmiştir. Bir Mantıksal Birim Yöneticisi içerir. Ayrıca RAID-Z adı verilen bir özellik de içerir. RAID 5 yazma deliği olarak adlandırılan sorunu önler çünkü yazma üzerine kopyalama ilkesine sahiptir: Verilerin üzerine doğrudan yazmaz, ancak yeni verileri diskteki yeni bir konuma yazar. Yazma işlemi başarılı olduğunda eski veri silinir. Yalnızca tam şeritleri yazdığı için küçük yazmalarda okuma-değiştirme-yazma işlemlerine gerek kalmaz. Küçük bloklar eşlik korumalı yerine yansıtılır, bu da dosya sistemi depolamanın nasıl düzenlendiğini bildiği için mümkündür. Bu nedenle gerekirse fazladan alan tahsis edebilir. RAID 6'ya benzer sonuçlar elde etmek için iki tür eşlik kullanan RAID-Z2 de vardır: veri kaybetmeden iki sürücü arızasına kadar hayatta kalma yeteneği.

Resimler

RAID ile farklı diskler bir araya getirilerek mantıksal bir disk elde edilebilir ve kullanıcı yalnızca mantıksal diski görür. Yukarıda bahsedilen RAID seviyelerinin her birinin iyi ve kötü noktaları vardır. Ancak RAID mantıksal disklerle de çalışabilir. Bu şekilde yukarıdaki RAID seviyelerinden biri bir dizi mantıksal disk ile kullanılabilir. Birçok kişi bunu sayıları birlikte yazarak not eder. Bazen araya bir '+' ya da '&' yazarlar. Yaygın kombinasyonlar (iki seviye kullanarak) aşağıdaki gibidir:

• RAID 0+1: İki veya daha fazla RAID 0 dizisi bir RAID 1 dizisi olarak birleştirilir; Buna Şeritlerin Aynası denir
• RAID 1+0: RAID 0+1 ile aynıdır, ancak RAID seviyeleri tersine çevrilmiştir; Aynalar Şeridi. Bu, disk arızasını yukarıdaki RAID 0+1'den daha nadir hale getirir.
• RAID 5+0: Birkaç RAID 5'i bir RAID 0 ile şeritleyin. Her RAID 5'in bir diski arızalanabilir, ancak bu RAID 5'i tek arıza noktası yapar; bu dizinin başka bir diski arızalanırsa, dizinin tüm verileri kaybolacaktır.
• RAID 5+1: Bir RAID 5 setini yansıtma: RAID'in altı diskten oluştuğu bir durumda, herhangi üçü arızalanabilir (veri kaybı olmadan).
• RAID 6+0: Bir RAID 0 üzerinde birkaç RAID 6 dizisini şeritleyin; Her RAID 6'nın iki diski veri kaybı olmadan arızalanabilir.

Her biri 300 GB'lık altı diskle, toplam 1,8 TB kapasiteyle, 1,5 TB kullanılabilir alana sahip bir RAID 5 oluşturmak mümkündür. Bu dizide, bir disk veri kaybı olmadan arızalanabilir. RAID 50 ile alan 1,2 TB'a düşürülür, ancak her RAID 5'in bir diski arızalanabilir, ayrıca performansta gözle görülür bir artış olur. RAID 51 kullanılabilir boyutu 900 GB'a düşürür, ancak herhangi üç sürücünün arızalanmasına izin verir.

Bir RAID oluşturmanın farklı yolları vardır. Yazılımla ya da donanımla yapılabilir.

Yazılım RAID

Bir RAID yazılım ile iki farklı şekilde yapılabilir. Yazılım RAID durumunda, diskler normal sabit diskler gibi bağlanır. RAID'in çalışmasını sağlayan bilgisayardır. Bu, her erişim için CPU'nun RAID için hesaplamaları da yapması gerektiği anlamına gelir. RAID 0 veya RAID 1 için hesaplamalar basittir. Ancak RAID 5, RAID 6 veya birleşik RAID seviyelerinden biri için hesaplamalar çok fazla iş gerektirebilir. Bir yazılım RAID'inde, başarısız olan bir diziden otomatik olarak önyükleme yapmak zor bir şey olabilir. Son olarak, RAID'in yazılımda yapılma şekli kullanılan işletim sistemine bağlıdır; bir Yazılım RAID dizisini farklı bir işletim sistemiyle yeniden oluşturmak genellikle mümkün değildir. İşletim sistemleri RAID dizileri oluşturmak için genellikle tüm sabit diskler yerine sabit disk bölümleri kullanır.

Donanım RAID

Bir RAID donanım ile de yapılabilir. Bu durumda özel bir disk denetleyicisi kullanılır; bu denetleyici kartı RAID yaptığı gerçeğini işletim sisteminden ve kullanıcıdan gizler. Sağlama toplamı bilgilerinin hesaplanması ve RAID ile ilgili diğer hesaplamalar bu denetleyicideki özel bir mikroçip üzerinde yapılır. Bu da RAID'i işletim sisteminden bağımsız hale getirir. İşletim sistemi RAID'i görmez, tek bir disk görür. Farklı üreticiler RAID'i farklı şekillerde yaparlar. Bu, bir donanım RAID denetleyicisi ile oluşturulan bir RAID'in farklı bir üreticinin başka bir RAID denetleyicisi tarafından yeniden oluşturulamayacağı anlamına gelir. Donanım RAID denetleyicilerini satın almak genellikle pahalıdır.

Donanım destekli RAID

Bu, donanım RAID'i ile yazılım RAID'i arasında bir karışımdır. Donanım destekli RAID özel bir denetleyici yongası kullanır (donanım RAID'i gibi), ancak bu yonga birçok işlemi yapamaz. Yalnızca sistem başlatıldığında etkindir; işletim sistemi tam olarak yüklendiğinde, bu yapılandırma yazılım RAID'i gibidir. Bazı anakartlar takılı diskler için RAID işlevlerine sahiptir; çoğu zaman bu RAID işlevleri donanım destekli RAID olarak yapılır. Bu, bu RAID işlevlerini kullanabilmek ve arızalı bir diski kurtarabilmek için özel bir yazılıma ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.

Donanım arızalarından bahsederken kullanılan farklı terimler vardır:

Başarısızlık oranı

Başarısızlık oranı, bir sistemin ne sıklıkla başarısız olduğudur. Bir RAID sisteminin ortalama arıza süresi (MTTF) veya arızalar arası ortalama süre (MTBF), bileşenlerininki ile aynıdır. Sonuçta bir RAID sistemi kendi sabit sürücülerinin arızalarına karşı koruma sağlayamaz. Ancak daha karmaşık RAID türleri ("şeritleme" ya da "birleştirme" dışında her şey) tek bir sabit sürücü arızalansa bile verilerin bozulmadan kalmasına yardımcı olabilir.

Veri kaybına kadar geçen ortalama süre

Veri kaybına kadar geçen ortalama süre (MTTDL), belirli bir dizide veri kaybı yaşanmadan önce geçen ortalama süreyi verir. Belirli bir RAID'in ortalama veri kaybı süresi, sabit disklerininkinden daha yüksek veya daha düşük olabilir. Bu, kullanılan RAID türüne bağlıdır.

Ortalama iyileşme süresi

Yedekliliğe sahip diziler bazı arızalardan kurtulabilir. Ortalama kurtarma süresi, arızalı bir dizinin normal durumuna dönmesinin ne kadar sürdüğünü gösterir. Bu, hem arızalı bir disk mekanizmasını değiştirme süresini hem de diziyi yeniden oluşturma (yani yedeklilik için verileri çoğaltma) süresini ekler.

Kurtarılamayan bit hata oranı

Kurtarılamayan bit hata oranı (UBE), bir disk sürücüsünün döngüsel artıklık denetimi (CRC) kodları ve çoklu yeniden denemeler kullandıktan sonra ne kadar süreyle verileri kurtaramayacağını gösterir.

RAID'in arkasındaki fikirler veya teknoloji ile ilgili bazı sorunlar da vardır:

Diskleri daha sonra ekleme

Bazı RAID seviyeleri, daha sonra sabit diskler ekleyerek diziyi genişletmeye izin verir. Eşlik blokları gibi bilgiler genellikle birkaç diske dağılmıştır. Diziye bir disk eklemek, yeniden düzenlemenin gerekli olduğu anlamına gelir. Böyle bir yeniden düzenleme, dizinin yeniden inşası gibidir ve uzun zaman alabilir. Bu yapıldığında, ek alan henüz kullanılabilir olmayabilir, çünkü hem dizideki dosya sisteminin hem de işletim sisteminin bundan haberdar edilmesi gerekir. Bazı dosya sistemleri oluşturulduktan sonra büyütülmeyi desteklemez. Böyle bir durumda, tüm verilerin yedeklenmesi, dizinin yeni düzenle yeniden oluşturulması ve verilerin üzerine geri yüklenmesi gerekir.

Depolama alanı eklemek için başka bir seçenek de yeni bir dizi oluşturmak ve mantıksal birim yöneticisinin durumu idare etmesini sağlamaktır. Bu, neredeyse tüm RAID sistemlerini, hatta RAID1'i (kendi başına iki diskle sınırlıdır) büyütmeye olanak tanır.

Bağlantılı arızalar

RAID'deki hata düzeltme mekanizması sürücülerin arızalarının bağımsız olduğunu varsayar. Bir ekipmanın ne sıklıkta arızalanabileceğini hesaplamak ve veri kaybını çok düşük bir olasılık haline getirecek şekilde diziyi düzenlemek mümkündür.

Ancak uygulamada, sürücüler genellikle birlikte satın alınmıştır. Aşağı yukarı aynı yaştadırlar ve benzer şekilde kullanılmışlardır (aşınma olarak adlandırılır). Birçok sürücü mekanik sorunlar nedeniyle arızalanır. Bir sürücü ne kadar eskiyse, mekanik parçaları da o kadar aşınmıştır. Eski mekanik parçaların arızalanma olasılığı daha genç olanlara göre daha yüksektir. Bu da sürücü arızalarının artık istatistiksel olarak bağımsız olmadığı anlamına gelmektedir. Pratikte, birincisi kurtarılmadan önce ikinci bir diskin de arızalanma ihtimali vardır. Bu da pratikte önemli oranlarda veri kaybı yaşanabileceği anlamına gelmektedir.

Atomiklik

RAID sistemlerinde ortaya çıkan bir diğer sorun da uygulamaların Atomicity adı verilen bir beklenti içinde olmasıdır: Ya tüm veriler yazılır ya da hiçbiri yazılmaz. Verilerin yazılması bir işlem olarak bilinir.

RAID dizilerinde, yeni veriler genellikle eski verilerin bulunduğu yere yazılır. Bu, yerinde güncelleme olarak bilinir. Bir veritabanı araştırmacısı olan Jim Gray, 1981 yılında bu sorunu tanımladığı bir makale yazmıştır.

Çok az sayıda depolama sistemi atomik yazma semantiğine izin verir. Bir nesne diske yazıldığında, bir RAID depolama cihazı genellikle nesnenin tüm kopyalarını paralel olarak yazacaktır. Çoğu zaman, verilerin yazılmasından sorumlu yalnızca bir işlemci vardır. Böyle bir durumda, verilerin farklı sürücülere yazılması çakışacaktır. Bu, üst üste yazma ya da kademeli yazma olarak bilinir. Bu nedenle, yazma işlemi sırasında meydana gelen bir hata, yedek kopyaları farklı durumlarda bırakabilir. Daha da kötüsü, kopyaları ne eski ne de yeni durumda bırakabilir. Ancak günlük kaydı orijinal verinin ya eski ya da yeni durumda olmasına dayanır. Bu, mantıksal değişikliğin yedeklenmesine izin verir, ancak çok az depolama sistemi bir RAID diskinde atomik yazma semantiği sağlar.

Pil destekli bir yazma önbelleği kullanmak bu sorunu çözebilir, ancak yalnızca elektrik kesintisi senaryosunda.

İşlem desteği tüm donanım RAID denetleyicilerinde mevcut değildir. Bu nedenle, birçok işletim sistemi, kesintiye uğramış bir yazma işlemi sırasında veri kaybına karşı koruma sağlamak için bunu içerir. Novell Netware, 3.x sürümünden başlayarak bir işlem izleme sistemi içeriyordu. Microsoft, NTFS'deki günlük tutma özelliği aracılığıyla işlem izlemeyi tanıttı. NetApp WAFL dosya sistemi, ZFS gibi verileri asla yerinde güncellemeyerek bunu çözer.

Kurtarılamayan veriler

Sabit diskteki bazı sektörler bir hata nedeniyle okunamaz hale gelmiş olabilir. Bazı RAID uygulamaları, verileri başka bir yere taşıyarak ve diskteki sektörü kötü olarak işaretleyerek bu durumla başa çıkabilir. Bu durum kurumsal sınıf disk sürücülerinde yaklaşık 10¹⁵ 'da 1 bit, sıradan disk sürücülerinde ise 10¹⁴ 'da 1 bit oranında gerçekleşir. Disk kapasiteleri sürekli olarak artmaktadır. Bu, bazen bir RAID'in yeniden oluşturulamayacağı anlamına gelebilir, çünkü bir disk arızasından sonra dizi yeniden oluşturulduğunda böyle bir hata bulunur. RAID 6 gibi bazı teknolojiler bu sorunu çözmeye çalışır, ancak çok yüksek bir yazma cezasından muzdariptirler, başka bir deyişle veri yazmak çok yavaş olur.

Yazma önbelleği güvenilirliği

Disk sistemi, veri önbelleğe girer girmez yazma işlemini onaylayabilir. Veriler fiziksel olarak yazılana kadar beklemesi gerekmez. Ancak, herhangi bir elektrik kesintisi, böyle bir önbellekte sıraya konan verilerde önemli bir veri kaybı anlamına gelebilir.

Donanım RAID ile bu önbelleği korumak için bir pil kullanılabilir. Bu genellikle sorunu çözer. Güç kesildiğinde, güç geri geldiğinde denetleyici önbelleği yazmayı bitirebilir. Ancak bu çözüm yine de başarısız olabilir: pil yıpranmış olabilir, güç çok uzun süre kapalı kalmış olabilir, diskler başka bir denetleyiciye taşınmış olabilir, denetleyicinin kendisi arızalanabilir. Bazı sistemler periyodik pil kontrolleri yapabilir, ancak bunlar pilin kendisini kullanır ve tam olarak şarj olmadığı bir durumda bırakır.

Ekipman uyumluluğu

Farklı RAID denetleyicilerindeki disk biçimleri her zaman uyumlu olmayabilir. Bu nedenle, bir RAID dizisini farklı donanımlar üzerinde okumak mümkün olmayabilir. Sonuç olarak, disk dışı bir donanım arızası, verileri kurtarmak için aynı donanımın veya bir yedeğin kullanılmasını gerektirebilir.

Bu kılavuz RAID ile ilgili bir forumdaki bir konudan alınmıştır. Bu, RAID seçiminin avantaj ve dezavantajlarına işaret etmeye yardımcı olmak için yapılmıştır. RAID'i performans artışı ya da yedeklilik için seçmek isteyen kişilere yöneliktir. Forumdaki, kullanıcıların RAID deneyimleriyle ilgili anekdot niteliğindeki değerlendirmelerini içeren diğer konu başlıklarına bağlantılar içermektedir.

RAID ne yapabilir

• RAID çalışma süresini koruyabilir. RAID seviyeleri 1, 0+1/10, 5 ve 6 (ve bunların 50 ve 51 gibi varyantları) mekanik bir sabit disk arızasını telafi eder. Disk arızalandıktan sonra bile, dizideki veriler hala kullanılabilir. Teyp, DVD veya diğer yavaş yedekleme ortamlarından zaman alıcı bir geri yükleme yerine RAID, verilerin dizinin diğer üyelerinden yedek bir diske geri yüklenmesine olanak tanır. Bu geri yükleme işlemi sırasında, veriler bozulmuş durumdaki kullanıcılar tarafından kullanılabilir. Kesinti süresi hızlı bir şekilde kazanç gücü kaybına yol açtığından, bu işletmeler için çok önemlidir. Ev kullanıcıları için, yedeklilik ile korunmayan bir diskin arızalanması durumunda düzinelerce DVD'den veya birkaç kasetten zaman alıcı geri yükleme gerektiren büyük medya depolama dizilerinin çalışma süresini koruyabilir.
• RAID belirli uygulamalarda performansı artırabilir. RAID düzeyleri 0, 5 ve 6'nın tümü şeritleme kullanır. Bu, doğrusal aktarımlar için birden fazla iğin aktarım hızlarını artırmasına olanak tanır. İş istasyonu tipi uygulamalar genellikle büyük dosyalarla çalışır. Disk şeritlemeden büyük ölçüde yararlanırlar. Bu tür uygulamalara örnek olarak video veya ses dosyalarını kullananlar verilebilir. Bu verim, diskten diske yedeklemelerde de kullanışlıdır. RAID 1 ve diğer şeritleme tabanlı RAID seviyeleri, çok kullanıcılı bir veritabanı tarafından kullanılanlar gibi birçok eşzamanlı rastgele erişim içeren erişim modelleri için performansı artırabilir.

RAID'in yapamadıkları

• RAID, dizi üzerindeki verileri koruyamaz. Bir RAID dizisinin bir dosya sistemi vardır. Bu da tek bir hata noktası yaratır. Fiziksel disk arızası dışında bu dosya sisteminin başına gelebilecek birçok şey vardır. RAID bu veri kaybı kaynaklarına karşı savunma yapamaz. RAID bir virüsün verileri yok etmesini engelleyemez. RAID bozulmayı engellemez. RAID, bir kullanıcı verileri değiştirdiğinde ya da yanlışlıkla sildiğinde verileri kurtarmaz. RAID, verileri fiziksel diskler dışında herhangi bir bileşenin donanım arızasına karşı korumaz. RAID, verileri yangın ve sel gibi doğal ya da insan yapımı felaketlerden korumaz. Verilerin korunması için DVD, teyp ya da harici sabit disk gibi çıkarılabilir ortamlara yedeklenmesi gerekir. Yedekleme farklı bir yerde tutulmalıdır. RAID tek başına bir felaket meydana geldiğinde (gelirse değil) bunun veri kaybına dönüşmesini engellemeyecektir. Felaketler önlenemez, ancak yedeklemeler veri kaybının önlenmesini sağlar.
• RAID felaket kurtarmayı basitleştiremez. Tek bir disk çalıştırıldığında, disk ortak bir aygıt sürücüsü ile birlikte geldiğinden çoğu işletim sistemi tarafından kullanılabilir. Ancak, çoğu RAID denetleyicisi özel sürücülere ihtiyaç duyar. Genel denetleyicilerdeki tek disklerle çalışan kurtarma araçları, RAID dizilerindeki verilere erişmek için özel sürücülere ihtiyaç duyacaktır. Bu kurtarma araçları kötü kodlanmışsa ve ek sürücüler sağlamaya izin vermiyorsa, bir RAID dizisi muhtemelen bu kurtarma aracı için erişilemez olacaktır.
• RAID tüm uygulamalarda performans artışı sağlayamaz. Bu ifade özellikle tipik masaüstü uygulama kullanıcıları ve oyuncular için geçerlidir. Çoğu masaüstü uygulaması ve oyun için disk(ler)in tampon stratejisi ve arama performansı ham verimden daha önemlidir. Eriştikleri dosyaların çoğu zaten çok küçük olduğundan, ham sürekli aktarım hızını artırmak bu tür kullanıcılar için çok az kazanç sağlar. RAID 0 kullanarak disk şeritleme, arabellek ve arama performansını değil, doğrusal aktarım performansını artırır. Sonuç olarak, RAID 0 kullanarak disk şeritleme, istisnalar olsa da çoğu masaüstü uygulamasında ve oyunda çok az performans artışı gösterir ya da hiç göstermez. Hedefi yüksek performans olan masaüstü kullanıcıları ve oyuncular için RAID 0'da daha yavaş/küçük iki disk çalıştırmaktansa daha hızlı, daha büyük ve daha pahalı tek bir disk satın almak daha iyidir. RAID-0'da en yeni, en büyük ve en büyük sürücüleri çalıştırmanın bile performansı %10'dan fazla artırması olası değildir ve özellikle oyunlar olmak üzere bazı erişim modellerinde performans düşebilir.
• RAID'i yeni bir sisteme taşımak zordur. Tek bir disk ile diski yeni bir sisteme taşımak nispeten kolaydır. Aynı arayüze sahipse, yeni sisteme kolayca bağlanabilir. Ancak bir RAID dizisinde bu o kadar kolay değildir. RAID'in nasıl kurulduğunu söyleyen belirli bir tür Metadata vardır. Bir RAID BIOS'unun bu meta verileri okuyabilmesi gerekir, böylece diziyi başarılı bir şekilde oluşturabilir ve bir işletim sistemi için erişilebilir hale getirebilir. RAID denetleyici üreticileri meta verileri için farklı formatlar kullandıklarından (aynı üreticinin farklı ailelerindeki denetleyiciler bile uyumsuz meta veri formatları kullanabilir) bir RAID dizisini farklı bir denetleyiciye taşımak neredeyse imkansızdır. Bir RAID dizisini yeni bir sisteme taşırken, denetleyiciyi de taşımak için plan yapılmalıdır. Anakarta entegre RAID denetleyicilerinin popülerliği ile bu son derece zordur. Genel olarak, RAID dizisi üyelerini ve denetleyicileri birlikte taşımak mümkündür. Linux ve Windows Server Ürünlerindeki yazılım RAID'i de bu sınırlamayı aşabilir, ancak yazılım RAID'inin (çoğunlukla performansla ilgili) başka sorunları da vardır.

En sık kullanılan RAID seviyeleri RAID 0, RAID 1 ve RAID 5'tir. Her biri 1 TB'lık 3 özdeş diske sahip 3 diskli bir kurulum olduğunu ve belirli bir zaman aralığında bir sürücünün arızalanma olasılığının %1 olduğunu varsayalım.