Резюме. Сигурността на данните може да се постигне чрез технологията RAID. В текста са разгледани и описани няколко основни RAID конфигурации. За всяка от тях са представени предлаганото пространство, необходимите ресурсите, както и допустимият и прогнозируем дял на загуби от хард диска,

Ключови думи: RAID technology; free disk space; resources; loss of a hard disk

RAID (Redundant Array of Independent Disks), или т.нар. масив от заменими и независими дискове, е технология, която изисква наличието най-малко на два хард диска, за да бъде постигната някоя от конфигурациите. RAID технологиите са масиви с излишък от независим набор от дискови устройства, които създават масив, управляван от специален контролер, който се явява за компютъра логически диск с голям капацитет (Raphael & Roland, 2016).

Различните конфигурации предлагат висока скорост при четене и запис на данни за сметка на паралелното изпълнение на операциите по вход/изход използваните данни. RAID технологиите осигуряват по-добра сигурност на данните и възможност за тяхното възстановяване чрез дублиране на данни или изчисляване на контролни суми. Съществуват и хибридни конфигурации2) .

Съществуват няколко основни нива RAID масиви: RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Съществуват и комбинирани нива (хибриди), такива като RAID 10, 0+1, 30, 50, 53 и т.н. В настоящия материал ще бъдат разгледани само нивата 0 и 1, които на този етап се обслужват от вградения в ICH6R контролер3) . Основна цел е да се направи анализ на съществуващите RAID технологии, като се опишат предимствата и недостатъците им и на тази база се направият конкретни изводи за тяхното приложение в бита на потребителите, както и в областта на бизнеса. За постигане на поставената цел са изпълнени следните задачи:

– да се дефинира понятието RAID масив;

– описване на най-масово използваните нивата на RAID масивите;

– да се опишат необходимите технологии за посочените нива.

За съществуването на един RAID масив е необходимо добавянето на хардуерен компонент RAID към съответния сървър. Софтуер RAID1 е безплатен за всички клиенти на услугата „Нает сървър“. Независимо от своите предимства той не се препоръчва, тъй като черпи ресурс от процесора на сървъра и се забелязва нестабилна работа на машината при по-голямо натоварване на дисковете. Поради тази причина се използва Hardware RAID контролер4) .

Съществуват няколко вида RAID масиви – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, както и комбинирани нива, такива като RAID 10, 0+1, 30, 50, 53 и т.н. В доклада са описани масивите: 0, 1, 1+0, 5, 6. Разгледан е случай, в който един драйв замества вече повреден такъв.

RAID 0 използва функцията разпределяне (striping), която разделя информацията на равни части на отделни хард дискове, което осигурява повишаване на бързодействието при четене и запис (фигура 1). Независимо от скоростта, която предлага, това е най-несигурната конфигурация, защото не се осигурява замяна на хард дискове. Нужният минимум за тази технология е два HDD с възможност за използване на цялото пространство на тези дискове5) .

RAID 1 използва технологията дублиране (mirroring), при която се копира цялата информация на два диска. В този случай не се постига висока скорост при запис и четене, но за сметка на това осигурява по-добра сигурност на информацията6) . За разлика от RAID 0 тук съществува възможност за загуба на един от хард дисковете. Минимумът от дискове, нужен за този вариант, е два, като разполагаемото пространство е N/2, където N е броят на използваемите дискове (фигура 2).

RAID 1+0 е хибриден модел, при който се изпращат данните към контролера, като те се разпределят последователно върху две от устройствата и едновременно с това се извършва дублиране на информацията от тях върху останалите два диска. Ниво RAID 1+0 се препоръчва за организация на данните при файловите сървъри и сървъри, хостващи уебстраници, нуждаещи се от широка лента на предаване и сравнително голяма защита на данните4) .Това е рядко използвана конфигурация, защото е скъпа сама по себе си. Нужният минимум е четири хард диска, разполагаемо пространството N/2 и необходимост от заменяемост за развален диск. На фигура 3 е представена нагледно конфигурация RAID 1+0.

RAID 5 е конфигурация, състояща се от минимум три диска. В този случай информацията се разделя между всичките дискове, като на всеки от хард дисковете има частично копие на цялата информация (фигура 4).

Ако един от дисковете се развали, с по-мощта на ниво RAID 5 той може да бъде възстановен от останалите в масива. Тази конфигурация се характеризира с: разполагаемото пространство – (N-1), висока производителност, бавна скорост на записа (заради дистрибуцията и копирането по всички хардове). Разрешеният брой дискове за губене при тази технология е един. RAID 5 е подходящ за бази от данни7) .

RAID 6 е по-сложен вариант на предшественика си RAID 5, тъй като се осигурява двойно копиране на информацията. Тази технология (фигура 5) осигурява използването на по-голям брой хард дискове, като се задава възможност за загуба на два хард диска вместо един. RAID 6 осигурява допълнителна сигурност, като при загуба на информация тази конфигурация осигурява разполагаемото (N-2) пространство.

В сравнение с RAID 10 и RAID 5 технологията RAID 6 осигурява най-малка производителност. Независимо от факта, че при нормални условия скоростта на четене за всички тези нива е почти еднаква, продължителността на записа силно се различава8) . В случая на RAID 6 с двоен контрол на четността това не е задължително изискване, но когато броят на твърдите дискове в системата RAID не е просто число, е необходимо да се измени методът на изчисляване на четността за вертикалната лента, така че да се поддържат всички възможни размери на групата. Това води до допълнително усложнение на алгоритмите и още по-негативно влияние върху производителността. Реализацията P+Q RAID 6 не налага никакви ограничения по отношение размера на групите и подобно на технологията RAID 5 поддържа добавяне на отделни дискове (n+2).

Global Spare Drive – когато един от драйверите, които са включени в масива се развали, този диск идва на негово място и започва автоматично да се изгражда. Може да имаме повече от един GSD, но само един ще бъде готов да се стартира при нужда, докато другите стоят пасивно и чакат ръчно да бъдат настроени като основен GSD9) .

Заключение

RAID, като технология за виртуализация на оперативната памет, комбинира няколко хард диска едновременно в една логическа единица. Изграждането и работата на софтуерен RAID масив се осъществява с помощта на операционната система. Чрез него добавяме един слой на абстракция, който обединява два или повече диска. Технологията позволява информацията да се пише/чете от единия диск в масива и огледално да се репликира на другия, като при проблем с диск той може да се замени с нов, без това да доведе до загуба на информация.

Изборът на масив зависи от нуждата за сигурност на данните. Предимствата на използването на RAID масив са:

– минимизиране на риска от загуба на информация, подобрена работа на сървъра и процесите;

– сигурност и надеждност на информация и използваните услуги и онлайн проекти.

На основата на направения анализ в доклада могат да се формулират следните изводи.

– RAID 1 и RAID 0 предлагат основни и прости решения за сигурност или скорост. Тези технологии са подходящи за компютрите в домакинството, когато е ценна информация на съответния потребител и той иска да я задържи за дълго време (стари семейни снимки, клипове от сватби и кръщенета), за хората (геймърите), които искат максимална скорост при четене и запис, при условие че данните на дисковете са заменими.

– RAID 5 и RAID 6 са предпочитани от бизнеса, защото имат огромни и разнообразни бази от данни, без които не биха могли правилно да функционират и да се развиват успешно.

NOTES/БЕЛЕЖКИ

1. Авторът е студент във Висшето училище по телекомуникации и пощи. Консултант при разработване на настоящия текст е гл. ас. д-р. инж. Екатерина Оцетова-Дудин, катедра „Информационни технологии“, Факултет по телекомуникации и мениджмънт, Висше училище по телекомуникации и пощи. E-mail: е.dudin@utp.bg

2. https://www.icn.bg/bg/help/article-802/

3. Преимущества и недостатъци на RAID 6 //Networkworld България, бр. 5, стр.12 – 18, (2007 г.)

4. Тоджаров Хр., RAID технология. http://tuj.asenevtsi.com/CA/CA099.htm

5. http://citforum.ck.ua/hardware/data/raid/.

6. http://technologies-bg.blogspot.bg/p/raid-ide-sata.html

7. https://tscomputersblog.wordpress.com/polezni-temi-za-komputri/vidove-raidmasivi/

8. http://www.computer-museum.ru/technlgy/raid.htm

9. http://citforum.ck.ua/hardware/data/raid/.

ЛИТЕРАТУРА

Raphaеl, H. & Roland, M. (2016). The Debian Administrator‘s Handbook. USA: Freexian SARL.