Raid-emolevy

Itse en muista tuota virallista termistöä tästä asiasta, joten tässä vain pelkkä selkokielinen selitys ilman nörttitietoutta.

RAID on kovalevy systeemi, jota voi käyttää SerialATA(eli SATA)-väylää käyttävien kovalevyjen kanssa. Sen avulla käytetään kahta kovalevyä yhtäaikaa.

Vaihtoehtoja tähän on kaksi erilaista:

Varmuuskopiokäyttö: Käytät varsinaisesti vain toista kovalevyä, mutta toiselle levylle tallettuu automaattisesti aina kopio toisen levyn sisällöstä. Eli jos vaikka toinen kovo hajoaa, niin et menetä yhtään mitään.

Tehokäyttö: Kone tallettaa tai lukee molemmilla kovalevyille yhtäaikaa. Näin talletus- ja lukunopeus nopeutuvat.

sitä nörtti tietoutta :) Eli uudet emot ovat kaikki Serial Raideja mutta aikaisemmin ja nykyäänkin käytettiin IDE-Raideja. Nämä ei oikeastaan ero toisistaan kun väylänopeuden ja liitäntätavan perusteella.

Raid on enemmänkin kuin kaksi, tässä niistä:

RAID-0: Striping (straippaus)

Tallennettava tieto jaetaan määrätyn kokoisiin lohkoihin ja lohkot kirjoitetaan tasaisesti kaikille kiintolevyille. Etuna on se, että useita pieniä tiedonpalasia voidaan siirtää ohjaimen ja levyjen välillä saman aikaisesti. Näin järjestelmän nopeus on suurempi kuin yksittäisen kiintolevyn, varsinkin erillisiä pieniä tiedostoja luettaessa. RAID-0:sta saadaan korkea I/O suorituskykyarvot pienillä kustannuksilla mutta RAID-0 ei ole vikasietoinen. Levytila on suoraan verrannollinen levykapasiteetin määrään, jolloin ns. hukkaprosentti on 0%. Toteutukseen vaaditaan kiintolevyjä vähintään kaksi.

RAID-1: Mirroring and Duplexing (peilaus)

RAID-1, peilausta "Mirroring," on käytetty pidempään kuin muita RAID- tasoja. Vikasietoisuus perustuu siihen, että RAID-1 kirjoittaa identtisen datan jokaiselle RAID- levylle eli peilaa kopion jokaisesta levystä. Peilaus on edelleen suosittu RAID- taso sen yksinkertaisuuden ja suuren vikasietoisuuden takia. RAID-1 on suhteelisen kallis vaihtoehto mutta tarjoaa korkean käytettävyyden ja suuren suorituskyvyn sovelluksille, jotka vaativat erityisesti lukunopeutta. Levykapasiteetti on suoraan verrainnoillinen yhden RAID-levyn kapasiteettiin, jolloin ns. hukkaprosentti on 50%.
RAID 1 vaatii vähintään 2 levyä.

RAID 2: Hamming Code ECC

Varmistus toteutetaan kirjoittamalla erilliselle levylle tai levyille Hamming-virheenkorjauskoodi, jonka avulla tieto on rekonstruoitavissa vaikka joku levyistä hajoaisikin. RAID-2 kehitettiin keskustietokoneille. Se on teknisesti hankala toteuttaa, eikä sitä siksi ole sovellettu mikrotietokoneisiin. RAID-2:ssa data tallennetaan biteittäin kaikille kiintolevyille. Lisäksi yksi tai useampi kiintolevy on varattu Hamming-virheenkorjaukselle (esimerkiksi 10 datalevyä vaatii neljä virheenkorjauslevyä ja 25 datalevyä viisi virheenkorjauslevyä). Data on palautettavissa minkä tahansa yksittäisen kiintolevyn vioittuessa. Kiintolevyjä täytyy olla käytännössä ainakin kahdeksan tietoa varten ja kolme Hamming-koodia varten eli yhteensä 11.

RAID-3: Parallel transfer with parity

RAID-3 eroaa RAID 2:sta siinä, että Hamming-virheenkorjauksen sijaan käytetään erillistä pariteettilevyä, mikä vähentää tarvittavien kiintolevyjen kokonaislukumäärää verrattuna edeliseen. RAID-3 käyttää kirjoituksessa RAID-0:aa (”Striping”) ja tallentaa lasketut pariteetit erilliselle pariteettilevylle, jonka avulla tieto on turvassa yhden datalevyistä hajotessa. Kiintolevyjen minimimäärä on kolme mutta hyötysuhde paranee käytettäessä useampaa levyä. ECC (The embedded error checking)- tekniikkaa käytetään havaitsemaan ja korjaamaan datan virheitä. Järjestelmästä on erikseen erotettavissa ns. ”True RAID-3” järjestelmä, jossa levyt pyörivät synkroonisesti. Tämä takaa informaation kirjoitusnopeuden yhtäaikaa kirjoitettavien blockien kautta

RAID-4: Independent data disks with shared parity disks

Käyttää RAID 3-tason tapaan vain yhtä pariteettilevyä, mutta tietojen hajauttaminen tehdään bittien sijaan lohkotasolla (esim. sektoreittain). Tällöin RAID-järjestelmä pystyy suorittamaan levytoimintoja yhtä aikaa mikäli ne kohdistuvat eri levyille.

RAID-4 suojaa datan käyttämällä pariteetteja, jotka kirjoitetaaan erilliselle pariteettilevylle. RAID-4 sopii paremmin nopeisiin ja pieniin datan siirtoihin kuin suurien yhtäjaksoisten tiedostojen siirtoon. Erillinen pariteettilevy muodostuu rajoittavaksi tekijäksi kirjoitettaessa dataa levylle. Levykapasiteetti on verrainnollinen kaikkien levyjen kapasiteettiin vähennettynä yhden levyn kapasiteetilla.
RAID 4 toteutus vaatii vähintään 3 levyä.

RAID-5: Independent data disks with distributed parity blocks

RAID-5 on eniten käytetty RAID- taso. Data on palautettavissa minkä tahansa yksittäisen kiintolevyn vioittuessa. Kirjoitus levyille on huomattavasti nopeampaa kuin RAID 4:ssa koska, data ja pariteetti tallennetaan lohkoittain kaikille järjestelmän levyille eli järjestelmässä ei ole erillistä pariteettilevyä. Ainoaksi pullonkaulaksi muodostuu pariteettilaskenta mutta nykyisillä prosessoreilla ja ohjelmisto-pohjaisella RAID:lla ei tämäkään ole enää varsinainen ongelma. RAID 5 on epäsymmetrinen kuten RAID 4, eli lukunopeus on huomattavasti parempi kuin kirjoitusnopeus. Epäsymmetrisyyttä vähennetään usein käyttämällä erillistä välimuistikirjoitusta “write-back caching”. Yksi luku on yhtä nopea kuin normaali lukutoiminto, mutta yksi kirjoitus vaatii kaksi lukua sekä kaksi kirjoitusta, yhteensä siis viisi toimitoa. Levykapasiteetti on suoraan verrainnoillinen käytettävien levyjen kapasiteetiin vähennettynä yhden levyn kapasiteetilla. RAID-5 toteutus vaatii vähintään 3 kiintolevyä.

RAID-6: Independent data disks with two independent distributed parity schemes

RAID-6 (Raid-S, Raid-5DP, ADG) on tavallaan laajennus RAID 5-tasoon. Siinä lisätään vikasietoisuutta käyttämällä kahta pariteettilevyä. Tällöin järjestelmästä voi vikaantua kaksi levyä, tiedon vielä hukkumatta. Tiedon jako (Striped) suoritetaan jakamalla tiedot lomittain levyille, kuten RAID-5:ssa mutta toinen pariteetti on laskettu ja kirjoitettu eri levylle kuin toinen. Toisesta pariteettilevystä johtuen kirjoituksessa tarvitaan yksi operaatio enemmän kuin RAID-5 järjestelmässä. Järjestelmän minimi kokoonpano on kolme kiintolevyä.

RAID-7: Optimized asynchrony for high I/O rates as well as high data transfer rates

Kuten muut RAID:it, RAID-7 ei ole avoin teollisuus standardi. RAID-7 perustuu RAID-3:n ja RAID-4:n konseptiin mutta siinä on muutamia rajoituksia verrattuna edellisiin. Kaikki I/O siirrot ovat synkronoimattomia, itsenäisesti ohjattuja ja välimuistilla varustettuja toimintoja. Tämä rauta-ratkaisu, erityisesti välimuisti, pystyy hoitamaan monta yhtäaikaista operaatioita, jotka parantavat suorituskykyä. Samalla se kuitenkin säilyttää vikasietoisuutensa. Yhteenvetona RAID-7 pystyy parantamaan luku- ja kirjoitussuorituskykyään verrattuna RAID-3 tai RAID-4:een koska riippuvaisuus pariteettilevyyn on vähentynyt huomattavasti rauta-ratkaisun myötä. Suorituskyvyn lisäys aiheuttaa kuitenkin reilusti lisäkustannuksia ja RAID-7:n valmistus ja tukitoiminnot ovat yhden ainoan yhtiön varassa.

RAID-10: Very high reliability combined with high performance

RAID-10 tarjoaa hyvän suorituskyvyn ja tietoturvan, koska se on yhdistelmä RAID-0:sta (suorituskyky) ja RAID-1:stä (vikasietoisuus). RAID-10:nen ei tarvitse laskea pariteetteja kuten RAID- 4:ssa ja RAID-5:ssa. RAID-10 on peilattu straippi jolloin jokainen sarja on peilattu. Jos joku levy vioittuu levypakasta, tarvitaan koonaan ehjä stripe korjaamaan virhe. Ellei levyjärjestelmää ehditä korjaamaan ennenkuin toinenkin levy straippi vioittuu, ei korjaamismahdollisuutta enää ole, informaatio menetetään. RAID-10:ssa 50% asennetusta levykapasiteetista menetetään vikasietoisuuden varmistamiseen. RAID-10 ja RAID-0 1 sekoitetaan usein keskenään.

RAID-53: High I/O rates and data transfer performance

RAID-53 pitäisi paremminkin kutsua RAID-03:ksi, koska tietdon straippaus toimii kuten RAID-0.ssa ja tieto on segmentoitu kuten RAID-3:ssa. RAI- 53:ssa on sama vikasietoisuus kuin RAID 3:ssa. Yleensä kohtuulisen vähän käytetty ratkaisumalli.

RAID 0 1: High data transfer performance

RAID 0 1 on toteutettu straippaamalla peilipareja (”Striped Mirrorset”). Jokainen levy on peilattu parillensa. Siksi jos yksi levy vioittuu on tieto helposti korjattavissa levyn kloonikopion avulla. Tähän toimintoon ei tarvita koko raitasarjaa kuten RAID-10:ssä. Periaatteessa puolet levypakan kaikista levyistä voi rikkoontua mikäli jokaisesta peilatuista levystä vain toinen vioittuu.