RAID (ang. Redundant Array of Independent Disks - nadmiarowa macierz niezależnych dysków) to połączenie dwóch lub więcej twardych dysków, które zapewnia dodatkowe możliwości, nieosiągalne przy użyciu jednego:

  • zwiększenie odporności na awarie,
  • przyspieszenie transmisji,
  • powiększenie przestrzeni, dostępnej jako jedna całość.

Mamy kilka rodzajów RAID najczęściej stosowane w domach czy małych firmach to:

  1. RAID 0 (stripe) - czyli połączone dwa dyski w jeden. Zyskujemy szybszy transfer danych, ale nie zabezpieczamy danych przed stratą.
  2. RAID 1 (miroring) – dwa dyski połączone w taki sposób, że drugi dysk jest kopią pierwszego, wolniej działa, ale w razie padu mamy kopie na drugim HDD
  3. RAID 5 – składa się przynajmniej z trzech dysków, sumy kontrolne zapisywane są na trzech dyskach, gdy padnie nam jeden dysk wymieniamy go na nowy i pracujemy dalej.
  4. Inne rodzaje RAIDU np. RAID 10 czy mixRAID, rzadziej stosowane w małych firmach raczej w serwerach.

RAID 0 - Jak to działa ?

Zasada działania trybu RAID0 jest prosta. Łącząc dwa przykładowe dyski 60GB w RAID0 otrzymujemy jeden dysk 120GB.
Załóżmy sytuację iż zaczniemy kopiować plik z partycji na partycję którego rozmiary sięgają 200MB. Plik ten zostaje rozbity na dwie części po 100MB i zapisany równocześnie przez dwa dyski na raz

* 100MB zapisuje dysk nr1
* 100B zapisuje dysk nr2

Całość tej operacji jest oczywiście nie zauważalna dla naszych oczu. Zapis oraz odczyt na tym dysku ulegnie ok. 99% przyspieszeniu dlatego, iż dyski równocześnie zapisują po jednym pliku 100MB. Tak więc mamy rozwiązanie owego magicznego przyrostu transferu na dysku twardym, nie trudno wyobrazić sobie co się stanie jeśli w RAID0 skonfigurujemy cztery dyski twarde...

Wady i zalety

Wady:

Jak każde tego typu rozwiązanie i to posiada swoje wady. W tym przypadku jest to możliwość utracenia wszystkich danych na obydwu dyskach skonfigurowanych jako RAID0. Trzeba jednak pamiętać iż system widzi dwa dyski jako jedna całość, dlatego też warto uzmysłowić sobie fakt, iż dysk w macierzy RAID0 w przypadku uszkodzenia zachowa się w taki sam sposób jak zwykły dysk IDE. W obu przypadkach dane zostaną utracone. Tak wiec wada, która wydaje się być tylko i wyłącznie wadą RAID-a 0 tak naprawdę dotyczy również dysków pracujących na zwykłych kontrolerach IDE.

Drugą, powiedzmy w cudzysłowiu wadą jest większe obciążenie procesora. Niestety - cudów nie ma – dwa dyski zapisujące lub odczytujące, pracujące jednocześnie muszą nieco obciążyć procesor. Nie jest to jednak obciążenie, które da się zauważyć gołym okiem i nie radziłbym sobie zaprzątać tym głowy.

Następna niedogodność jest niestety warunkiem, który musimy spełnić: dwa identycznej pojemności dyski twarde.

Zalety:

Największą zaletą jest zwiększenie transferu danych na dysku twardym. Zarówno podczas odczytu jak i podczas zapisu efekt przyspieszenia pracy dysku jest ogromny. Szybkość pracy dysku w rybie RAID0 można zauważyć już od startu systemu, który ładuje się znacznie szybciej, kopiowanie oraz zapis dużych plików przebiega niemal ekspresowo.

Druga zaleta to dwa dodatkowe gniazda IDE. Jeśli komuś nie zależy na konfigurowaniu trybu RAID może śmiało wykorzystać gniazda jako miejsce na podłączenie dodatkowych czterech dysków twardych. W tym przypadku należy pamiętać, iż do kontrolera RAID kategorycznie nie należy podłączać napędów CD-ROM, CDR-W, DVD itp.

RAID 1 - Jak to działa ?

Tryb ten jest bardzo podobny do trybu RAID0, z tym że drugi dysk wykorzystywany jest jako dysk asekuracyjny – dublujący pierwszy dysk twardy. W tym przypadku główna zaletą jest zabezpieczenie się przed utratą danych na dysku. Pliki zapisywane są podwójnie, przez co gdy dysk nr1 odmówi posłuszeństwa, dysk nr2 przejmuje kontrolę nad plikami.

Wady oraz zalety

Zalety:

Zabezpieczenie, w postaci asekuracji przed utratą danych jest zaletą nie podlegającą dyskusji. Możemy być pewni, iż w przypadku awarii jednego dysku nasze dane nie zostaną utracone. Każdy plik na dysku nr1 posiada tzw. "mirror" czyli swoje lustrzane odbicie na dysku nr2, dlatego też wykluczając iż obydwa dyski równocześnie ulegną uszkodzeniu możemy o swoje dane być spokojni.

Wady:

Minimalny spadek transferu, który jest przyczyną podwójnego zapisu pliku jest minimalną wadą w takiej konfiguracji. Niestety, tracimy połowę przestrzeni dyskowej (np. 2X60GB=60GB dostępnej przestrzeni) to już jest cena za którą musimy zapłacić za bezpieczeństwo. Tego niestety ominąć się nie da – jeśli każdy plik zapisywany jest dwukrotnie na dysku to chyba łatwo zdać sobie sprawę z takiej sytuacji.

Tak jak w przypadku RAID0 musimy posiadać dwa identycznej pojemności dyski twarde.

RAID 5 - Jak to działa ?

Za pomocą macierzy RAID piątego poziomu można zrealizować oba główne cele - zarówno zwiększyć wydajność, jak ustanowić ochronę danych. Do jej założenia trzeba mieć co najmniej cztery napędy. Zamiast używania całego twardego dysku jako kopii zapasowej, w RAID 5 nadmiarowe dane, pozwalające na odtworzenie danych w postaci bitów parzystości, są rozproszone na wszystkie dyski. Jednocześnie pozostaje miejsce na powiększenie pojemności. Na macierzy czterodyskowej można zmieścić zawartość trzech napędów, na pięciodyskowej - cztery itd. Poziom piąty jest całkowicie bezpieczny dla danych - w razie awarii system automatycznie odbuduje utracone dane, tak by mogły być odczytywane, zmniejszając jednak bieżącą wydajność macierzy. Spowolnienie jest chwilowe. Po zamontowaniu nowego dysku i odtworzeniu danych wydajność macierzy wraca do normy.

Macierzowy mix

RAID 0 i RAID 1 są dość odległe od ideału – pierwsza konfiguracja zwiększa ryzyko awarii, a druga nie oferuje żadnego przyrostu wydajności. Pojawiły się więc różne kombinacje tych technologii, dobrze znanymi są RAID 01 (określane jako 0+1 lub 0/1) oraz RAID 10 (1+0 lub 1/0). Oba te rozwiązania są bardzo podobne, łączą wydajność RAID 0 z podwyższoną niezawodnością RAID 1. Często są ze sobą mylone, nawet wielu producentów z premedytacją deklaruje obsługę RAID 10 przez kontrolery, choć być może obsługują one właśnie tylko RAID 01 (większy numer mógłby sugerować lepszą wydajność macierzy).

RAID 01 to dwie macierze RAID 0 o podwyższonej wydajności, połączone w konfigurację lustrzaną (RAID 1) zapewniającą niezawodność. Do realizacji tego celu potrzeba przynajmniej 4 dysków, z czego na dane użytkownika będzie przeznaczona połowa przestrzeni dyskowej, a druga połowa jest przeznaczona na kopie. Gdy jeden dysk w macierzy RAID 0 zostaje uszkodzony, cała ta połówka przestaje działać, ale pracuje druga połowa. Oczywiście w macierzy RAID 0 mogą jednocześnie zostać uszkodzone oba dyski – nie ma to żadnego znaczenia. Jednak gdy zdarzy się, że "padnie" dysk z drugiej macierzy RAID 0 (prawdopodobieństwo ok. 1/2), cała konfiguracja przestaje działać. Dlatego RAID 01 chroni przed awarią tylko jednego dysku, a w razie awarii dwóch istnieje znaczne prawdopodobieństwo utraty danych.

Jak można się domyślać, konstrukcja RAID 10 jest odwrotna – najpierw tworzone są pary dysków RAID 1 zapewniające podwyższony poziom bezpieczeństwa , a następnie pary te są łączone w wydajną konfigurację RAID 0 – w sumie muszą to być przynajmniej cztery napędy. Choć idea jest bardzo podobna do RAID 01, konfiguracja taka zapewnia nieco lepszą ochronę danych, co zależy od liczby dysków zastosowanych w macierzy. Na przykład jeśli jest ich 10 (czyli 5 par RAID 1) i w jednej z par ulegnie awarii jeden dysk, ma ona jeszcze do dyspozycji drugi, na którym może normalnie działać. Prawdopodobieństwo, że w dalszej kolejności awarii ulegnie napęd z tej samej macierzy jest stosunkowo niewielkie (ok. 1/5), bo raczej tym razem przytrafi się to w kolejnej "lustrzanej" parze, a cała macierz będzie nadal sprawna. Oczywiście, w przypadku wykorzystania czterech dysków, odporność na awarie obu konfiguracji jest taka sama.

Można też dostrzec także istotną różnicę w sposobie odtwarzania danych po awarii pojedynczego dysku: macierz RAID 01 składa się z dwóch dużych macierzy RAID 0, więc uszkodzenie jednej z nich wiąże się z odtworzeniem dużej ilości danych. Z kolei RAID 10 można składać się z wielu małych kopii lustrzanych – awaria jednego z dysków wiąże się z koniecznością odtworzenia tylko niewielkiej części danych, co zajmuje znacznie mniej czasu.

Warto jeszcze wspomnieć o dwóch mniej znanych konfiguracjach: Matrix RAID, która ma coraz szersze zastosowanie w komputerach osobistych, a także RAID 1.5, która prawdopodobnie nigdy popularności nie zyska. Matrix RAID jest oferowany przez Intela w mostkach południowych ICH6R i ICH7R – praktycznie nie jest to żadna nowość, pozwala po prostu na stworzenie na parze (lub większej liczbie dysków) dwóch macierzy. Takie możliwości od dawna oferują kontrolery SCSI RAID, np. dysponując czterema dyskami można stworzyć małą, szybką i bezpieczną macierz RAID 01, obok niej pojemną macierz RAID 5, a dla aplikacji wymagających największej wydajności (albo dla partycji wymiany) RAID 0. Niestety, Matrix RAID ma ograniczenie tylko do dwóch macierzy, ale to i tak dużo – na dwóch dyskach można stworzyć RAID 0 (np. pozwalający na szybką pracę systemu i oprogramowania), a także RAID 1 do przechowywania cennych danych.

cdn...