RAID (Redundant Array of Independent Disks) は,当初は安価なディスクの冗長な配列として知られ,カリフォルニア大学のD. A. パターソン教授によって最初に提案されました.1988年,バークレー大学が発表した論文"安価なディスクの冗長な配列の事例"RAIDの基本アイデアは,容量を得るために,複数の小型容量と比較的安価なディスクを有機的に組み合わせることでした.高価な大容量ディスクと同等の性能と信頼性ディスクのコストと価格が低下し続けたため",安価"という用語は意味を失い,RAIDアドバイザリーボード (RAB) は"安価"を"独立"に置き換えることにしました.

RAIDのこの設計構想は,業界によって迅速に採用された.高性能で非常に信頼性の高いストレージ技術として,RAID技術は広く適用されている.RAIDは主にデータストリッピング,高性能を実現するためのミラーリングとデータパラリティ技術信頼性,障害耐性,スケーラビリティRAID は,異なるデータアプリケーションのニーズを満たすために異なるレベルに分けることができます.初期 RAID レベル RAID1-RAID5 は D. A. パターソン等によって論文で定義され,1988年以降 RAID0 と RAID6 は拡張されました.ストレージベンダーは,RAID7のような RAIDレベルを継続的に導入しています.RAID10/01,RAID50,RAID53およびRAID100は,統一された標準はありません.現在,業界で認められている標準はRAID0-RAID5です.RAID2を除く4つのレベルは産業標準として設定されています実際のアプリケーション領域で最も一般的に使用されるRAIDレベルはRAID0,RAID1,RAID3,RAID5,RAID6およびRAID10です.

RAID は,ソフトウェア RAID,ハードウェア RAID,ハイブリッド RAID の3つのタイプに分かれています.すべての機能は,オペレーティングシステムとCPUによって完了します.独立したRAID制御/処理チップとI/O処理チップがないため,効率は最低です.ハードウェア RAID は,特別 RAID コントロール/処理チップと I/O 処理チップ,配列バッファを搭載している.,およびCPUリソースを占拠していないが,コストは非常に高い.ハイブリッドRAIDにはRAID制御/処理チップがありますが,I/O処理チップがありません.ソフトウェア RAID とハードウェア RAID の間で.

RAIDレベルはそれぞれ実装方法と技術を表し,高レベルと低レベルを区別することはありません.適切な RAID レベルと特定の実装方法が,ユーザーデータアプリケーションの特徴に応じて選択されるべきである.提供可能性,性能,コストを全面的に考慮する必要があります.

基本 原則

RAID (Redundant Array of Independent Disks) は,通常ディスクアレイと略される.簡潔に言うと,RAIDは複数の独立した高性能ディスクドライブで構成されるディスクサブシステムである.単一のディスクよりも高いストレージ性能とデータ冗長技術を提供する. RAIDは,ホスト環境に費用対効果の高いデータ信頼性および高性能ストレージを提供するマルチディスク管理技術である.SNIAによるRAIDの定義は:物理的なストレージスペースの一部が残りのスペースに保存されているユーザーデータの冗長な情報を記録するために使用されるディスクアレイ. ディスクまたはアクセス パスが失敗すると,冗長な情報はユーザーデータを復元するために使用できます. ディスクストリッピングはRAIDの定義に適合していませんが,通常はRAIDとも呼ばれます (i.e, RAID0).

RAID は,大型サーバーに高級なストレージ機能と冗長なデータセキュリティを提供することでした.RAID は 2 つ以上のディスクからなるストレージスペースとみなされます.複数のディスクにデータを読み書きすることで,ストレージシステムのI/O性能が向上します.ほとんどのRAIDレベルには完全なデータ検証と修正対策があります.そして,鏡像化方法さえも"冗長性"が生まれました 冗長性とは

JBOD (Just a Bunch of Disks) は,最初は,JBOD は,調整された制御を提供するための制御ソフトウェアなしでディスクコレクションを表現するために使用されました.RAIDとJBODを区別する主な要因です現在では,JBODは,RAID機能を提供しているかどうかにかかわらず,しばしばディスク囲いを指します.

RAID の 2 つの主要な目的は,データ信頼性と I/O 性能を改善することです.ディスク配列では,データは複数のディスクに分散していますが,コンピュータシステムでは,単一のディスクのように見える冗長性は,同じデータを複数のディスクに書き込む (通常はミラーリング) または数列に計算されたパラリティデータを書き込むことで達成されます.単一のディスクが故障するとデータ損失が発生しないように. RAID レベルによっては,複数のディスクが同時に故障することを許します.例えば,RAID 6では,同時に 2 つのディスクが損傷することがあります.このような冗長メカニズムでは,失敗したディスクは新しいディスクに置き換えることができます.RAIDは,データの一貫性と整合性を確保するために,残りのディスクのデータとパラリティデータに従って,自動的に失われたデータを再構築します.RAID で複数の異なるディスクに分散して保存されます.単一のディスクよりもはるかに優れているので,より大きな総I/O帯域幅を得ることができます. もちろん,ディスク配列は,すべてのディスクの総利用可能なストレージスペースを減らす例えば,RAID1のストレージスペース利用率は 50%に過ぎず,RAID5は1台のディスクのストレージ容量を失う.空間利用は (n-1) /n.

ディスク配列は,一部のディスク (実装に応じて単一または複数) が損傷した場合,システムの中断なく継続的な動作を保証することができます.失敗したディスクから新しいディスクへのデータを再構築するプロセス中に, システムは正常な動作を続けることができますが,パフォーマンスは一定程度低下します. ディスクを追加または削除する際に一部のディスク配列をオフにする必要があります.熱交換を支持している一方でこの高級ディスク配列は,主に信頼性の高いアプリケーションシステムで使用されます.システムがシャットダウンできない場合や シャットダウン時間はできるだけ短くする必要があります. 一般的に,RAID はデータバックアップを代替することはできません. ウイルス,人間による破壊,偶然の削除など,ディスク以外の故障によって引き起こされるデータ損失に対して無力です.データ損失はオペレーティングシステムに関連しています.RAID システム自体では,データは無傷で,損失が発生していない.したがって,データバックアップ,災害復旧やその他のデータ保護対策が非常に必要であるRAIDを補完し,データ損失を防ぐために異なるレベルのデータセキュリティを保護します.

RAIDには3つのキーコンセプトと技術があります:ミラーリング,データストライプリング,データパラリティ. データを複数のディスクにミラーリングでコピーします.一方,信頼性を向上させることができます.そしてもう一つは読み込み性能を向上させるため,同時に2つ以上のコピーからデータを読み取ることができる.明らかに,ミラーリングの書き込み性能は少し低い.複数のディスクに正しく書き込まれていることを確認するのに時間がかかります.複数のデータスライスで 完全なデータコピーを作りますこれは,ミラーリングの複数のコピーとは異なり,通常性能考慮のために使用されます.データストリッピングは,より高い並行粒度を持っています.データにアクセスするとき,異なるディスクに同時に読み書きすることができます.効率が非常に向上するデータ対称性は,データエラー検出と修復のために冗長なデータを使用する.冗長なデータは通常,ハミングコードやXOR操作などのアルゴリズムで計算される.信頼性を大幅に向上させることができるしかし,データパリティは複数の場所からデータを読み取り,計算と比較を行い,システムのパフォーマンスに影響を与える必要があります.異なるレベルのRAIDは,異なるデータ信頼性を獲得するために上記の3つの技術のうちの1つまたはそれ以上を採用します.RAID の設計や採用するモードについて,システム要件を深く理解し,信頼性を包括的に評価する前提で合理的な選択を行う必要があります.妥協の選択をするために.

RAID の 利点

• 大容量これは RAID の明らかな利点です.それはディスク容量を拡張し,複数のディスクからなる RAID システムには膨大なストレージスペースがあります.RAIDのストレージ容量は PBレベルに達しますRAID の利用容量は,すべてのメンバーディスクの総容量よりも少ない.RAID アルゴリズムの異なるレベルでは,ある程度の冗長性オーバーヘッドが必要です.RAIDの利用可能容量は,RAIDの利用可能容量を計算することができる.通常,RAIDの利用可能容量は,RAIDの利用可能容量を計算し,RAIDの利用可能容量を計算する.RAIDの容量利用率は 50%~90%.

• 高性能: RAID の高性能は,データ ストライプ技術から利益を得ています.単一のディスクの I/O 性能は,インターフェースや帯域幅などのコンピュータ技術によって制限されています.システムパフォーマンスに障害を招くことも多いRAIDはデータストリッピングを通じて,各メンバーディスクにデータI/Oを配布し,単一のディスクよりも何倍も高い総I/Oパフォーマンスを得ます.

• 信頼性:利用可能性と信頼性は,RAIDのもう一つの重要な特徴である.理論的には,複数のディスクからなるRAIDシステムの信頼性は,単一のディスクよりも劣るべきである.暗黙の仮定があります: 単一のディスク障害により,RAID全体が利用できない.RAIDは,この仮定を破るためにミラーリングやデータパラリティなどのデータ冗長技術を使用します.ミラーリングは最も原始的な冗長技術です, 特定のディスクドライブグループのデータを別のディスクドライブグループに完全にコピーし,常にデータコピーが利用できるようにします.鏡化による 50% の冗長性コストと比較するとデータを検証し,修正するために,冗長な情報を使用します.RAID の冗長技術により,データの可用性と信頼性が大幅に向上します.複数のディスクが故障した場合,データが失われず,システムの継続的な動作が影響されないことを保証します.

• 管理可能性RAIDは仮想化技術で,複数の物理ディスクドライブを大きな容量の論理ドライブに仮想化します.外部ホストシステムでは,RAIDは単一の,迅速で信頼性の高い大容量ディスクドライブこの方法により,ユーザーはこの仮想ドライブにアプリケーションシステムデータを組織し,保存することができます. ユーザーアプリケーションの観点から,それはストレージシステムをシンプルで使いやすく管理することができます.RAIDは内部で大量のストレージ管理作業を完了したので管理作業を省くことができます. 管理者は,仮想ドライブを管理するだけです.RAID は動的にディスクドライブを追加または削除し,自動的にデータ検証とデータ再構築を実行できます管理作業を大幅に簡素化できる.