RAID (स्वतंत्र डिस्क के निरर्थक सरणी), जिसे मूल रूप से सस्ती डिस्क के निरर्थक सरणी के रूप में जाना जाता है, को पहली बार कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर दा पैटरसन, बर्कले ने कागज में "1988 में सस्ती डिस्क के निरर्थक सरणी का मामला" द्वारा प्रस्तावित किया था। उस पर। समय, बड़ी क्षमता वाले डिस्क महंगे थे, इसलिए RAID का मूल विचार कम लागत पर महंगी बड़ी क्षमता वाले डिस्क के बराबर क्षमता, प्रदर्शन और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए कई छोटी क्षमता और अपेक्षाकृत सस्ती डिस्क को व्यवस्थित रूप से संयोजित करना था। जैसे -जैसे डिस्क की लागत और कीमत में कमी जारी रही, "सस्ती" शब्द अर्थहीन हो गया, और RAID एडवाइजरी बोर्ड (RAB) ने "सस्ती" को "स्वतंत्र" के साथ बदलने का फैसला किया।
छापे के इस डिजाइन विचार को उद्योग द्वारा जल्दी से अपनाया गया था। RAID तकनीक, एक उच्च-प्रदर्शन और उच्च विश्वसनीय भंडारण प्रौद्योगिकी के रूप में, व्यापक रूप से लागू की गई है। RAID मुख्य रूप से RAID को प्राप्त करने के लिए डेटा स्ट्रिपिंग, मिररिंग और डेटा समता प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है, कई उल्लेखनीय लाभ प्रदान करता है। सबसे पहले, यह बड़ी क्षमता प्रदान करता है। कई डिस्क की तुलना में, RAID सिस्टम PB- स्तर के भंडारण तक पहुंच सकते हैं क्योंकि एकल डिस्क अब 1TB से अधिक है, हालांकि उपलब्ध क्षमता अतिरेक ओवरहेड के कारण कुल से कम है, आमतौर पर 50% - 90% से लेकर। दूसरे, उच्च प्रदर्शन डेटा स्ट्रिपिंग के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो एकल-डिस्क प्रदर्शन की अड़चन पर काबू पाने के लिए, डिस्क के पार I/O वितरित करता है। तीसरा, विश्वसनीयता बढ़ाई जाती है। बहु-डिस्क अविश्वसनीयता की सैद्धांतिक चिंता के विपरीत, RAID कई डिस्क विफल होने पर भी डेटा उपलब्धता सुनिश्चित करने के लिए मिररिंग और डेटा समता का उपयोग करता है। अंत में, प्रबंधन को सरल बनाया जाता है। वर्चुअलाइजेशन तकनीक के रूप में, RAID होस्ट सिस्टम के लिए एक तार्किक ड्राइव के रूप में दिखाई देता है, उपयोगकर्ताओं के लिए आसान डेटा संगठन को सक्षम करता है और डायनामिक डिस्क परिवर्तन और स्वचालित डेटा प्रक्रियाओं जैसी सुविधाओं के साथ प्रशासनिक कार्यों को कम करता है। उच्च प्रदर्शन, विश्वसनीयता, दोष सहिष्णुता और स्केलेबिलिटी। इन तीन प्रौद्योगिकियों का उपयोग या संयोजन की रणनीतियों और आर्किटेक्चर के अनुसार, RAID को विभिन्न डेटा अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए विभिन्न स्तरों में विभाजित किया जा सकता है। मूल RAID का स्तर RAID1-RAID5 को दा पैटरसन एट अल द्वारा कागज में परिभाषित किया गया था, और RAID0 और RAID6 को 1988 से विस्तारित किया गया है। हाल के वर्षों में, भंडारण विक्रेताओं ने RAID7, RAID10/01, RAID50 जैसे RAID स्तरों को लगातार पेश किया है। RAID53 और RAID100, लेकिन कोई एकीकृत मानक नहीं है। वर्तमान में, उद्योग-मान्यता प्राप्त मानकों को RAID0-RAID5 है, और RAID2 को छोड़कर चार स्तरों को औद्योगिक मानकों के रूप में निर्धारित किया गया है। वास्तविक अनुप्रयोग क्षेत्र में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला RAID स्तर RAID0, RAID1, RAID3, RAID5, RAID6 और RAID10 हैं।
कार्यान्वयन के दृष्टिकोण से, RAID को मुख्य रूप से तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है: सॉफ्टवेयर RAID, हार्डवेयर RAID और हाइब्रिड RAID। सॉफ्टवेयर RAID के लिए, सभी फ़ंक्शन ऑपरेटिंग सिस्टम और CPU द्वारा पूरा किए जाते हैं, और कोई स्वतंत्र RAID नियंत्रण/प्रसंस्करण चिप और I/O प्रसंस्करण चिप नहीं है, इसलिए दक्षता सबसे कम है। हार्डवेयर RAID एक विशेष RAID नियंत्रण/प्रसंस्करण चिप और I/O प्रसंस्करण चिप के साथ -साथ एक सरणी बफर से सुसज्जित है, और CPU संसाधनों पर कब्जा नहीं करता है, लेकिन लागत बहुत अधिक है। हाइब्रिड RAID में एक RAID नियंत्रण/प्रसंस्करण चिप है, लेकिन एक I/O प्रसंस्करण चिप का अभाव है, और इसे पूरा करने के लिए CPU और ड्राइवर कार्यक्रमों की आवश्यकता है, और इसके प्रदर्शन और लागत सॉफ्टवेयर RAID और हार्डवेयर RAID के बीच हैं।
प्रत्येक RAID स्तर एक कार्यान्वयन विधि और प्रौद्योगिकी का प्रतिनिधित्व करता है, और उच्च और निम्न स्तरों के बीच कोई अंतर नहीं है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, उचित RAID स्तर और विशिष्ट कार्यान्वयन विधि को उपयोगकर्ता डेटा अनुप्रयोगों की विशेषताओं के अनुसार चुना जाना चाहिए, और उपलब्धता, प्रदर्शन और लागत को व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए।
मूलरूप आदर्श
RAID, अर्थात् स्वतंत्र डिस्क के निरर्थक सरणी, आमतौर पर डिस्क सरणी के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। संक्षेप में, RAID एक डिस्क सबसिस्टम है जो कई स्वतंत्र उच्च-प्रदर्शन डिस्क ड्राइव से बना है, जो एकल डिस्क की तुलना में उच्च भंडारण प्रदर्शन और डेटा अतिरेक प्रौद्योगिकी प्रदान करता है। RAID एक बहु-डिस्क प्रबंधन तकनीक है जो मेजबान वातावरण को लागत प्रभावी, उच्च डेटा विश्वसनीयता और उच्च-प्रदर्शन भंडारण प्रदान करती है। SNIA द्वारा RAID की परिभाषा है: एक डिस्क सरणी जिसमें भौतिक भंडारण स्थान के हिस्से का उपयोग शेष स्थान में संग्रहीत उपयोगकर्ता डेटा की निरर्थक जानकारी को रिकॉर्ड करने के लिए किया जाता है। जब कोई डिस्क या एक्सेस पथ विफल हो जाता है, तो उपयोगकर्ता डेटा को फिर से बनाने के लिए निरर्थक जानकारी का उपयोग किया जा सकता है। यद्यपि डिस्क स्ट्रिपिंग RAID की परिभाषा के अनुरूप नहीं है, इसे आमतौर पर RAID (यानी, RAID0) भी कहा जाता है।
RAID का मूल इरादा बड़े सर्वर के लिए उच्च-अंत भंडारण कार्यों और निरर्थक डेटा सुरक्षा प्रदान करना था। पूरे सिस्टम में, RAID को दो या दो से अधिक डिस्क से बना एक स्टोरेज स्पेस के रूप में माना जाता है, और स्टोरेज सिस्टम के I/O प्रदर्शन को कई डिस्क पर डेटा पढ़ने और लिखकर समवर्ती रूप से सुधार किया जाता है। अधिकांश RAID स्तरों में पूर्ण डेटा सत्यापन और सुधार उपाय, और यहां तक कि मिररिंग विधियों में भी होता है, जो सिस्टम की विश्वसनीयता को बहुत बढ़ाता है, और यही वह जगह है जहाँ से "निरर्थक" आता है।
यहाँ हमें JBOD (बस डिस्क का एक समूह) का उल्लेख करने की आवश्यकता है। प्रारंभ में, JBOD का उपयोग समन्वित नियंत्रण प्रदान करने के लिए नियंत्रण सॉफ्टवेयर के बिना एक डिस्क संग्रह का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया गया था, जो कि JBOD से छापे का मुख्य कारक है। वर्तमान में, JBOD अक्सर एक डिस्क संलग्नक को संदर्भित करता है, भले ही यह RAID कार्यक्षमता प्रदान करता हो या नहीं।
RAID के दो प्रमुख उद्देश्य डेटा विश्वसनीयता और I/O प्रदर्शन में सुधार करना है। डिस्क सरणी में, डेटा कई डिस्क के बीच बिखरा हुआ है, लेकिन कंप्यूटर सिस्टम के लिए, यह एक ही डिस्क की तरह दिखता है। अतिरेक को एक ही डेटा को कई डिस्क (आमतौर पर मिररिंग) में लिखकर या सरणी में गणना की गई समता डेटा लिखकर प्राप्त किया जाता है, ताकि एक ही डिस्क विफल होने पर डेटा हानि नहीं होगी। कुछ RAID स्तर अधिक डिस्क को एक ही समय में विफल होने की अनुमति देते हैं, जैसे कि RAID6, जहां एक ही समय में दो डिस्क क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।
इस तरह के अतिरेक तंत्र के तहत, विफल डिस्क को एक नई डिस्क के साथ बदला जा सकता है, और RAID स्वचालित रूप से डेटा स्थिरता और अखंडता सुनिश्चित करने के लिए शेष डिस्क में डेटा और समता डेटा के अनुसार खोए हुए डेटा को स्वचालित रूप से पुनर्निर्माण करेगा। डेटा को छापे में कई अलग -अलग डिस्क पर बिखरा और संग्रहीत किया जाता है, और समवर्ती डेटा रीडिंग और राइटिंग एक ही डिस्क की तुलना में बहुत बेहतर है, इसलिए उच्च एकत्रित I/O बैंडविड्थ प्राप्त किया जा सकता है। बेशक, डिस्क सरणी सभी डिस्क के कुल उपलब्ध भंडारण स्थान को कम करेगी, उच्च विश्वसनीयता और प्रदर्शन के बदले में स्थान का त्याग करेगी। उदाहरण के लिए, RAID1 का भंडारण स्थान उपयोग केवल 50%है, और RAID5 एक डिस्क की भंडारण क्षमता खो देगा, और अंतरिक्ष उपयोग (N-1)/n है।
डिस्क सरणी सिस्टम के निरंतर संचालन को बिना किसी रुकावट के सुनिश्चित कर सकती है जब कुछ डिस्क (एकल या कई, कार्यान्वयन के आधार पर) क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। नई डिस्क में विफल डिस्क के डेटा को फिर से संगठित करने की प्रक्रिया के दौरान, सिस्टम सामान्य रूप से संचालित हो सकता है, लेकिन प्रदर्शन एक निश्चित सीमा तक कम हो जाएगा। डिस्क को जोड़ने या हटाने के दौरान कुछ डिस्क सरणियों को बंद किया जाना चाहिए, जबकि कुछ हॉट स्वैपिंग का समर्थन करते हैं, जिससे डिस्क ड्राइव के प्रतिस्थापन को बंद किए बिना बंद कर दिया जाता है। यह हाई-एंड डिस्क सरणी मुख्य रूप से विश्वसनीयता के लिए उच्च आवश्यकताओं के साथ एप्लिकेशन सिस्टम में उपयोग किया जाता है, और सिस्टम को बंद नहीं किया जा सकता है या शटडाउन समय यथासंभव कम होना चाहिए।
सामान्यतया, RAID डेटा बैकअप को प्रतिस्थापित नहीं कर सकता है। यह गैर-डिस्क विफलताओं, जैसे वायरस, मानव विनाश, आकस्मिक विलोपन आदि के कारण होने वाले डेटा हानि के लिए शक्तिहीन है, इस समय, डेटा हानि ऑपरेटिंग सिस्टम, फाइल सिस्टम, वॉल्यूम मैनेजर या एप्लिकेशन सिस्टम के सापेक्ष है। RAID सिस्टम के लिए, डेटा बरकरार है और कोई नुकसान नहीं हुआ है। इसलिए, डेटा बैकअप, आपदा वसूली और अन्य डेटा सुरक्षा उपाय बहुत आवश्यक हैं, जो डेटा की हानि को रोकने के लिए RAID और विभिन्न स्तरों पर डेटा की सुरक्षा की रक्षा करते हैं।
RAID में तीन प्रमुख अवधारणाएं और प्रौद्योगिकियां हैं: मिररिंग, डेटा स्ट्रिपिंग और डेटा समता। मिररिंग डेटा को कई डिस्क पर कॉपी करें। एक ओर, यह विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है, और दूसरी ओर, यह पढ़ने के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए दो या अधिक प्रतियों से डेटा पढ़ सकता है। जाहिर है, मिररिंग का लेखन प्रदर्शन थोड़ा कम है, और यह सुनिश्चित करने में अधिक समय लगता है कि डेटा को कई डिस्क के लिए सही ढंग से लिखा गया है। डेटा स्ट्रिपिंग कई अलग -अलग डिस्क पर डेटा स्लाइस स्टोर करता है, और कई डेटा स्लाइस एक साथ एक पूर्ण डेटा कॉपी बनाते हैं, जो मिररिंग की कई प्रतियों से अलग है और आमतौर पर प्रदर्शन के विचारों के लिए उपयोग किया जाता है। डेटा स्ट्रिपिंग में एक उच्च समवर्ती ग्रैन्युलैरिटी होती है।
डेटा एक्सेस करते समय, एक ही समय में अलग -अलग डिस्क पर डेटा पढ़ना और लिखना संभव है, इस प्रकार एक बहुत महत्वपूर्ण I/O प्रदर्शन सुधार प्राप्त करना। डेटा समता डेटा त्रुटि का पता लगाने और मरम्मत के लिए निरर्थक डेटा का उपयोग करता है। निरर्थक डेटा की गणना आमतौर पर एल्गोरिदम जैसे हैमिंग कोड और XOR ऑपरेशन द्वारा की जाती है। समता फ़ंक्शन का उपयोग करने से डिस्क सरणी की विश्वसनीयता, मजबूती और गलती सहिष्णुता में बहुत सुधार हो सकता है। हालांकि, डेटा समता को कई स्थानों से डेटा पढ़ने और गणना और तुलना करने की आवश्यकता होती है, जो सिस्टम के प्रदर्शन को प्रभावित करेगा। RAID के विभिन्न स्तर अलग -अलग डेटा विश्वसनीयता, उपलब्धता और I/O प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए उपरोक्त तीन प्रौद्योगिकियों में से एक या अधिक को अपनाते हैं। किस तरह के छापे (यहां तक कि नए स्तर या प्रकार) को डिजाइन करने के लिए या किस तरह के छापे को अपनाने के लिए, सिस्टम आवश्यकताओं को गहराई से समझने और व्यापक रूप से विश्वसनीयता, प्रदर्शन और लागत का मूल्यांकन करने के लिए एक उचित विकल्प बनाना आवश्यक है। एक समझौता विकल्प बनाएं।
छापे के लाभ
- बड़ी क्षमता: यह छापे का एक स्पष्ट लाभ है। यह डिस्क क्षमता का विस्तार करता है, और कई डिस्क से बना छापेमारी प्रणाली में विशाल भंडारण स्थान है। अब एक ही डिस्क की क्षमता 1TB से अधिक तक पहुंच सकती है, इसलिए RAID की भंडारण क्षमता PB स्तर तक पहुंच सकती है, और अधिकांश भंडारण आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है। सामान्यतया, RAID की उपलब्ध क्षमता सभी सदस्य डिस्क की कुल क्षमता से कम है। RAID एल्गोरिदम के विभिन्न स्तरों को एक निश्चित अतिरेक ओवरहेड की आवश्यकता होती है, और विशिष्ट क्षमता ओवरहेड अपनाए गए एल्गोरिथ्म से संबंधित है। यदि RAID एल्गोरिथ्म और क्षमता ज्ञात है, तो RAID की उपलब्ध क्षमता की गणना की जा सकती है। आमतौर पर, RAID की क्षमता का उपयोग 50% और 90% के बीच होता है।
- उच्च प्रदर्शन: RAID का उच्च प्रदर्शन डेटा स्ट्रिपिंग तकनीक से लाभान्वित होता है। एकल डिस्क का I/O प्रदर्शन कंप्यूटर प्रौद्योगिकियों जैसे इंटरफ़ेस और बैंडविड्थ द्वारा सीमित है, और अक्सर सिस्टम प्रदर्शन की अड़चन है। डेटा स्ट्रिपिंग के माध्यम से, RAID प्रत्येक सदस्य डिस्क को डेटा I/O वितरित करता है, इस प्रकार एकत्र I/O प्रदर्शन प्राप्त करता है जो एक ही डिस्क की तुलना में कई गुना अधिक है।
- विश्वसनीयता: उपलब्धता और विश्वसनीयता RAID की एक और महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं। सैद्धांतिक रूप से, कई डिस्क से बनी एक RAID सिस्टम की विश्वसनीयता एक ही डिस्क की तुलना में खराब होनी चाहिए। यहां एक अंतर्निहित धारणा है: एक एकल डिस्क विफलता के कारण पूरे छापे से अनुपलब्ध होंगे। RAID इस धारणा को तोड़ने के लिए मिररिंग और डेटा समता जैसी डेटा अतिरेक प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है। मिररिंग सबसे आदिम अतिरेक तकनीक है, जो डिस्क ड्राइव के एक निश्चित समूह पर डिस्क ड्राइव के एक निश्चित समूह पर डेटा को पूरी तरह से कॉपी करता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि हमेशा डेटा कॉपी उपलब्ध है। मिररिंग के 50% अतिरेक ओवरहेड की तुलना में, डेटा समानता बहुत छोटी है, और यह डेटा को सत्यापित करने और सही करने के लिए समता बेमानी जानकारी का उपयोग करता है। RAID की अतिरेक तकनीक डेटा की उपलब्धता और विश्वसनीयता में बहुत सुधार करती है, और यह सुनिश्चित करती है कि जब कई डिस्क विफल हो जाते हैं, तो डेटा खो नहीं जाएगा और सिस्टम का निरंतर संचालन प्रभावित नहीं होगा।
- ManageAbility: वास्तव में, RAID एक वर्चुअलाइजेशन तकनीक है जो कई भौतिक डिस्क ड्राइव को बड़ी क्षमता वाले तार्किक ड्राइव में वर्चुअलाइज़ करती है। बाहरी होस्ट सिस्टम के लिए, RAID एक एकल, तेज और विश्वसनीय लार्ज-कैपेसिटी डिस्क ड्राइव है। इस तरह, उपयोगकर्ता इस वर्चुअल ड्राइव पर एप्लिकेशन सिस्टम डेटा को व्यवस्थित और संग्रहीत कर सकते हैं। उपयोगकर्ता एप्लिकेशन के नजरिए से, यह स्टोरेज सिस्टम को सरल और उपयोग करने और प्रबंधित करने में आसान बना सकता है। चूंकि RAID ने आंतरिक रूप से बड़ी मात्रा में भंडारण प्रबंधन कार्य पूरा कर लिया है, इसलिए प्रशासक को केवल एक वर्चुअल ड्राइव का प्रबंधन करने की आवश्यकता होती है, जो बहुत सारे प्रबंधन कार्य को बचा सकता है। RAID गतिशील रूप से डिस्क ड्राइव को जोड़ या हटा सकता है और स्वचालित रूप से डेटा सत्यापन और डेटा पुनर्निर्माण कर सकता है, जो प्रबंधन कार्य को बहुत सरल बना सकता है।
सारांश में, RAID अपनी बड़ी क्षमता, उच्च प्रदर्शन, बढ़ी हुई विश्वसनीयता और सरलीकृत प्रबंधन के लिए बाहर खड़ा है। ये फायदे इसे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में एक अपरिहार्य भंडारण समाधान बनाते हैं, जो सहज संचालन और डेटा अखंडता को सुनिश्चित करते हुए आधुनिक कंप्यूटिंग वातावरण की बढ़ती डेटा मांगों को पूरा करते हैं।
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