RAID

RAID is 'n afkorting van Redundant Arrays of Independent Disks, ook bekend as Redundant Array of Inexpensive Disks en is die benaming vir 'n stel metodes vir die fisiese stoor van data op hardeskywe waardeur die gegewens oor meer as een skyf verdeel word of op meer as een skyf gestoor word of beide ten behoewe van 'n verhoogde spoed en/of om die data op die skywe te beveilig.

RAID het ontstaan vanweë die behoefte aan meer stoorspasie teen 'n laer koste en aangesien die meeste kleiner hardeskywe goedkoper was (rondom 1987) as 1 grote, is daar gesoek na 'n manier om 'n aantal fisiese skywe te kombineer om een denkbeeldige skyf daarvan te maak. Omdat die kosteverskille tussen groot- en klein hardeskywe nie meer so groot is nie, word RAID deesdae meestal gebruik vir die beveiliging van data en om die skryfspoed te verhoog. Dis dan ook die rede waarom die oorspronklike betekenis van die I vir inexpensive in die afkorting verander is na independent. RAID het sy oorsprong aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley gehad.

Sonder RAID

Normaalweg word elke hardeskyf deur die bedryfstelsel van 'n rekenaar as 'n afsonderlike eenheid benader. In Windows kan dit herken word aan die skyfaanduiding C, D, E ens; In Unix en Unix-verwante bedryfstelsels soos Linux en BSD waar die lêerstelsel as 'n logiese geheel aan die gebruiker getoon word, is die skyfeenhede herkenbaar aan die sogenaamde 'mount points'.

Sonder RAID word die data deur die data wat die gebruiker verskaf na die skyf aangestuur en word die data agtereenvolgend op die skyf geskryf. Alle hierdie data word dus op een en dieselfde fisiese skyf gestoor.

RAID

In 'n RAID-stelsel word veelvuldige hardeskywe gekombineer tot 'n groep van skywe (Engels: Disk Arrays). Die programmatuur wat in die stelsel ingebou is sorg dat daarvoor dat die rekenaar net een logiese skyf sien. In die agtergrond word die data deur die beheerder oor die betrokke skywe verdeel. So 'n matriks van skywe kan uit 'n willekeurige aantal skywe bestaan. Deur die kombinasie van skywe kan 'n stelsel data vinniger en/of veiliger verwerk as in die geval van 'n enkele skyf.

RAID-beheerders

Dit is moontlik om RAID uitsluitlik deur programmatuur te implementeer. Sagteware RAID is moontlik met Linux en die eenvoudiger RAID-opstellings is ook moontlik met tafelrekenaar-uitgawes van Windows NT, 2000 en XP. Die bedenierweergawes van Windows kan ook die meer komplekse kombinasies hanteer. Die sagteware oplossing neem egter ook heelwat meer SVE-tyd in beslag.

'n Doeltreffende oplossing is die sagteware RAID met hardeware bystand, waarby 'n spesiale verwerker die pariteitsberekeninge doen (sien RAID-5 hieronder), maar waar die uitvoer van die RAID self nog steeds deur sagteware gedoen word.

Daar bestaan ook intelligente RAID-beheerders wat alle funksies met hul eie ingeboude verwerkers versorg en waar die stelsel se SVE geen ekstra werk hoef te verrig nie.

Daar bestaan verskillende RAID-opstellings, elk met sy eie toepassingsgebied.

RAID-opstellings

RAID-opstelling	Aantal skywe	Pluspunte	Minuspunte
JBOD	minimum 2	Eenvoudige opstelling, eenvoudig om uit te voer	Geen foutregstelling, foutiewe skyf = data op foutiewe skyf gaan verlore
0	minimum 2	Vinnigste skryfspoed vir data, eenvoudige opstelling, eenvoudig om uit te voer	Geen foutregstelling, foutiewe skyf = data op alle skywe is verlore
1	minimum 2	100% foutregstelling, eenvoudige opstelling	relatief duur
2	minimum 3	Foutregstelling, ook vir skywe sonder ingeboude foutregstelling	Geen praktiese toepassing
3	minimum 3	Vinnige deurvoer van opeenvolgende data, doeltreffende foutregstelling	Kan nie gelyktydig lees en skryf nie
4	minimum 3	Vinnige lees van alle data, doeltreffende foutregstelling	Stadige skryfspoed
5	minimum 3	Vinnige lees van alle data, doeltreffende foutregstelling, beste vir netwerktoepassings	Stadiger as RAID-0 en RAID-1, rekenintensief dus 'n relatief duur beheerder
6	minimum 4	Robuuste foutregstelling, kan twee falende skywe hanteer	Nog meer rekenintensief as RAID-5 dus relatief duur beheerder

Kombinasies van RAID kom ook voor, so kan RAID-1 en RAID-0 gekombineer word om RAID-10 te gee (waarvoor 'n minimum van 4 skywe benodig word) of RAID-0+1, RAID-3 en RAID-0 om RAID-53 te gee, RAID-5 en RAID-0 om RAID-50 te gee en RAID-5 en RAID-1 om RAID-51 te gee.

JBOD

JBOD (van 'Just a Bunch Of Disks') is bloot eenvoudig die agtermekaarvoeging van 'n aantal skywe waar die totale grootte van die denkbeeldige skyf die som is van die spasie op al die skywe. Dit is op sigself nie 'n RAID implementering nie maar word wel deur baie RAID-beheerders ondersteun.

RAID-0

RAID-0 (ook bekend as striping); 'n Aantal skywe word in 'n string geplaas en word as 'n groter skyf benader. Die gegewens word in klein blokke (ook 'stripes' genoem) verdeel en om die beurt op verskillende skywe gestoor. Dit bring 'n verhoogde skryfspoed mee omdat baie skywe tergerlykertyd gegewens kan lees of skryf. Teoreties sou die verhoging in spoed eweredig wees met die aantal skywe maar in die praktyk is dit egter dikwels nie die geval nie.

RAID-0 bied geen foutregstelling nie. Die term 'redundant' (oortollige) is eintlik ook nie hier van toepassing nie. As een skyf sou faal dan sou alle gegewens op die hele string verlore wees!

Die kleinste skyf in die string bepaal ook die omvang van die RAID-stelsel. As daar byvoorbeeld 50 GB-, 100 GB- en 250 GB-skywe in 'n RAID-0 opstelling geplaas word, sal die beheerder 'n skyf aan die stelsel aanbied wat 150 GB (50 GB × 3) groot is. Hiermee gaan effektief 250 GB verlore. Sommige beheerders kan egter die oorblywende spasie vir 'n ander RAID-stel gebruik.

Sagteware RAID-0 word soms ook na verwys as Volume Sets.

RAID-1

RAID-1 (ook bekend as mirroring) skryf die data twee (of meer) keer op verskillende skywe.

As 'n skyf sou faal sal die rekenaarstelsel nie beïnvloed word nie en doodgewoon aanhou werk. Die beheerder sal dan alle toevoer/afvoer laat loop op die ander skyf (of skywe). Die beheerder sal die gebruiker natuurlik wel waarsku dat daar 'n fout is. Die logiese skyf in die opstelling sal dan so groot wees as wat die kleinste skyf in die stel is.

Alhoewel RAID-1 die minste doeltreffende manier is om data te beveilig en vir die konvensionele SCSI RAID-stelsels 'n taamlik duur oplossing is, bied dit vir IDE-stelsels 'n eenvoudig dog baie betroubare oplossing as dit bloot gaan om die beveiliging van data.

As daar 1-tot-1 mirroring toegepas word met twee 160 GB-skywe, sal die stelsel slegs een 160 GB skyf sien.

Ook hier is die kleinste skyf bepalend vir die uiteindelike stoorkapasiteit van die RAID-stelsel in sy geheel.

RAID-2

RAID-2 gebruik parallelle datatransport (sien ook striping by RAID-0) wat aangevul word met 'n sogenaamde Hamming foutregstellende kode (Engels: Hamming Error Correction Code of ECC), en is bedoel vir skywe wat nie hulle eie foutregstelling kan doen nie.

Alle moderne hardeskywe het egter wel foutregstelling ingebou. Omdat die gebruik van 'n Hammingkode ekstra bisse bygevoeg word, het 'n mens meer as 1 skyf nodig vir die stoor van die kode. Hierdie RAID-variant het geen voordele bo RAID-3 nie.

RAID-3

RAID-3 werk byna dieselfde as RAID-2 met dié verskil dat 'n mens slegs een skyf gebruik vir die stoor van die berekende pariteit van die Hamming Kode. Ook hier word parallelle verwerkings gedoen soos in die geval van striping in die RAID-0 geval. Die pariteit word vir 'n stel grepe (A0, A1, en A2) bereken en gestoor.

As een skyf uitval, kan 'n mens terugbereken en vasstel wat die verlore grepe moet wees. Vanweë hierdie pariteitsdata kan 'n RAID-3 stelsel egter nie gelyktydig lees en skryf nie.

RAID-4

RAID-4 is identies aan RAID-3 maar die pariteit word hier nie per greep maar per datablok (stripe) bereken. 'n Datablok kan byvoorbeeld 32 of 64 kGrepe groot wees. Sodoende kan daar gelyktydig gelees en geskryf word mits daar geen oorvleueling plaasvind nie. Dit is egter so dat die skyf wat gebruik word om pariteit te stoor deur iedereen van die bewerkinge aangespreek moet word en is daarom 'n spoedbeperkende faktor.

RAID-5

RAID-5 werk identies aan RAID-4 met die verskil dat die pariteitsblokke nie op 'n enkele skyf gestoor word nie maar verdeel word oor die skywe in die string. Hiermee word die beperking van die pariteitskyf wat die spoed beperk nie meer nie. In die praktyk word RAID-5 dan ook meer dikwels gebruik as die ander RAID-variante met pariteit.

Voorbeelde van RAID-5 stoor op 4-skywe:

	skyf1	skyf2	skyf3	skyf4
stripe 1:	Data01	Data02	Data03	Par010203
stripe 2:	Data04	Data05	Par040506	Data06
stripe 3:	Data07	Par070809	Data08	Data09
stripe 4:	Par101112	Data10	Data11	Data12
stripe 5:	Data13	Data14	Data15	Par131415
stripe n:	...	...	...	...

Voorbeeld van pariteitsberekening RAID 5

Die pariteitsberekening werk heel eenvoudig, al die bisse van 'n stel wat nagegaan moet word, word deur 'n XOR-funksie met mekaar gekombineer. Die XOR-funksie kyk in wese slegs na die aantal bisse met 'n waarde van 1 en stel die pariteitsbis dan dat die totale aantal ene 'n ewe getal is. Vir die bostaande voorbeeld kan die berekening byvoorbeeld as volg verloop:

blok	greep
Data01	00101001
Data02	10010101
Data03	00101011
Par010203	10010111

As enige skyf sou wegval kan die verlore inligting bloot herbou word deur die XOR-funksie op die oorblywende data uit te voer. Solank as wat die skyf stukkend is sal die berekening uitgevoer word wanneer data aangevra word en sal die spoed negatief beïnvloed word. As die skyf vervang word sal die nuwe skyf eenmalig blok vir blok herbou word en daarna sal die string weer normaal funksioneer.

RAID-6

RAID-6 is vergelykbaar met RAID-5 maar gebruik twee pariteitsblokke wat oor alle skywe verdeel word. Die effektief bruikbare spasie neem dan ook met twee skywe af. Die pariteitsberekening is ook heelwat meer ingewikkeld as vir RAID-5 en is slegs op 'n beperkte aantal RAID-beheerders beskikbaar. Met hierdie opstelling kan twee skywe faal sonder dat die data verlore gaan.

RAID-10

RAID-10 verskaf 'n hoë beskikbaarheid deur 'n kombinasie van eienskappe van RAID-0 en RAID-1.

Sien (eksterne Engelse skakels):

Bronne

http://www.raid-controller.info Duitstalige artikel