RAID – diskinių kaupiklių masyvai

Dabar populiarūs diskiniai kaupikliai, kurių talpa siekia kelis šimtus gigabaitų, o į talpiausią kaupiklį galima įrašyti net 1 TB (terabaitas – 1024 gigabaitai) duomenų. Nors daugumos vartotojų įrenginių talpos poreikis auga lėčiau, nei savo diskų pasiūlymus atnaujina Western Digital, Seagate ir kiti gamintojai, tačiau visada atsiranda tokių, kuriems ir terabaitas yra tik lašas jūroje. Talpių kaupiklių reikia ne tik didelėms korporacijoms, bet ir mažoms įmonėms bei pavieniams asmenis (kiek kartų filmą ar dalį muzikos kolekcijos teko rašyti į CD/DVD ar apskritai ištrinti, pritrūkus vietos?).

Sprendimas akivaizdus: reikia daugiau diskinių kaupiklių. Kad kiekvienas jų nebūtų „atskira respublika“, patogu juos sujungti į masyvą. Tam skirta RAID (Redundant Array of Independent Discs) technologija. Vartotojas perka diskinius kaupiklius (mažiausiai du – iš vieno nėra prasmės kurti masyvo), jungia juos per RAID valdiklį (dažniausiai tai būna arba papildoma PCI plokštė, arba RAID valdiklis, jau integruotas į pagrindinę plokštę (motherboard) ir naudojasi diskų masyvo pranašumais. Čia nekalbėsime nei apie programinės įrangos (software) RAID, nei apie aukštosios klasės (high-end) valdiklius.

Pranašumai

Pagrindinė priežastis, dėl kurios verta naudoti RAID diskų masyvus, – duomenų saugumas. Sugedus terabaito talpos diskiniam kaupikliui (o jie sugenda netinkamiausiu momentu...), visas terabaitas duomenų prarandamas. Sugedus kaupikliui, esančiam RAID diskų masyve, kurio bendra talpa – 1 TB,  ne tik neprarandama duomenų, bet ir galima toliau naudotis kompiuteriu, lyg nieko nebūtų atsitikę.

Talpumas. Diskų masyvu galima sukurti dideles duomenų saugyklas, kurių talpą riboja tik piniginė. Galima pirkti mažiau, bet talpesnių ir brangesnių kaupiklių, arba pigesnių ir mažesnių, bet daugiau.

Sparta. Skaitant duomenis iš vieno disko, sugaištama nemažai laiko. Jei tai daroma atskiromis dalimis iš dviejų diskų, skaitoma dukart sparčiau. O jei diskų ne du, o keturi ar net aštuoni? Kuo daugiau, tuo sparčiau.

Tipų įvairovė

Yra daug skirtingų RAID masyvų tipų: vieni skirti saugiai saugoti duomenis, net sugedus kaupikliui, kiti kuriami atsižvelgiant į spartą, talpą, dar kiti – į mažą kainą. Galima rinktis bet kuriuos variantus: talpus ir pigus nebus saugus, saugus ir talpus nebus pigus, o pigus ir saugus nebus talpus (žr. trikampį). Galima rinktis ir variantą trikampio centre, bet jis nebus nei pigus, nei talpus, nei saugus.
Panagrinėkime dažniausiai naudojamus RAID tipus.

RAID 0

Šio tipo masyve duomenys padalijami ir surašomi į atskirus kaupiklius (mažiausiai į du). Pavyzdžiui, turėdami 4 KB dydžio failą ir keturis masyvo elementus, galite į kiekvieną jų įrašyti po 1 KB. Skaitymo sparta (užuot  iš vieno disko skaičius visus keturis kilobaitus, iš kiekvieno skaitomas tik po vienas ir tai daroma tuo pat metu) ir talpumas (turėdami keturis kaupiklius, pavyzdžiui, po 50 GB, sukursite RAID 0 masyvą, kurio talpa 200 GB) padidėja, tačiau sumažėja duomenų saugumas, mat sugedus vienam kaupikliui sugriūva visas masyvas – dingta ketvirtadalis duomenų, o iš likusio trečdalio dažnai nedaug ką galima atkurti. Todėl kartais juokaujama, kad pavadinime „RAID 0“ skaičius reiškia failų skaičių, kurį pavyks atgauti sugedus kaupikliui. Kiek rimčiau kalbama, jog RAID 0 apskritai turėtų būti vadinamas ne RAID, o labiau AID, nes nėra duomenų dubliavimo – Redundancy...

RAID 1

Tie patys duomenys rašomi į atskirus kaupiklius (mažiausiai į du ir tik į lyginį skaičių kaupiklių), kitaip sakant, dubliuojami. Todėl skaitymo sparta ir  saugumas padidėja, nes sukuriamas dar vienas kaupiklis ar kaupiklių grupė, kurioje yra „veidrodinė“ duomenų kopija. Sugedus kuriam nors iš kaupiklių, masyvas nesugriūva, nes naudojamas likęs veikiantis diskas. Tačiau padidėja kaupiklių skaičius, o tuo pačiu ir kaina, mat jų reikia bent dukart daugiau.

RAID 5

Šio tipo masyvui reikalingi bent trys kaupikliai. Duomenys ne tik padalijami į skirtingus masyvo elementus, bet ir sukuriami kontroliniai duomenys, pagal kuriuos, sugedus vienam kaupikliui, galima atkurti masyve esančią informaciją. Negana to, kontroliniai duomenys įrašomi į tą diską, kuriame nėra atitinkamo failo dalių (žr. pavyzdį). Dėl duomenų saugumo, didelio talpumo koeficiento RAID 5 yra bene populiariausias diskinių kaupiklių masyvo tipas, tačiau jis nemažai kainuoja: kontrolinių duomenų kūrimas, paskirstymas reikalauja atskiro procesoriaus, antraip sulėtėtų kompiuterio darbas.

Pagrindinių tipų principais sukurta daug kitų RAID rūšių. Kai kurios įmonės prekiauja savo RAID tipais. Pavyzdžiui, „Storage Computer Corporation“ teikia RAID 7 masyvų (jungiamų RAID 3 ir RAID 4 pagrindais) priežiūros paslaugas.

Be paprastų „vieno skaičiaus“ RAID tipų,  yra ir sudėtinių, tokių kaip RAID 0+1, RAID 10. Pavyzdžiui, RAID 0+1 yra RAID 0 masyvas (atskiri kaupikliai, kuriems padalyti duomenys) sujungtas į RAID 1 tipo masyvą (visas pirmasis masyvas dubliuojamas), o RAID 10 – atvirkščiai. Tačiau kurti tokio tipo masyvus sudėtinga ir brangu (reikiamai talpai pasiekti reikia labai daug kaupiklių).

RAID: mitas ir tikrovė

Neretai teigiama, jog RAID naudotojai gali nebekurti atsarginių duomenų kopijų, neva masyvas duomenis išsaugos net fiziškai sugadinus diskus. RAID negali pakeisti atsarginių duomenų kopijų, nes jokio tipo masyvas neapsaugotas nuo paties vartotojo, tyčia ar netyčia ištrinančio reikalingus duomenis, arba viruso poveikio.

Ar verta naudoti RAID?

Laikomasi nuomonės, jog paprastiems vartotojams kaupiklių masyvų nereikia – įrangos kaina neatsveria naudojimo pranašumų.
Tačiau nedidelėms ar vidutinėms (didžiosios ir taip naudoja) įmonėms pabandyti reikėtų: kaupikliai pigūs, o duomenys juose – ne. RAID masyvo sukūrimas užtruks, tačiau ne tiek, kiek truktų atkurti duomenis be jo.