RAID

RAID (ראשי תיבות של Redundant Array of Independent Disks, בעבר Redundant Array of Inexpensive Disks) היא שיטה לאיחוד כמה דיסקים קשיחים לדיסק לוגי אחד. איחוד כזה מאפשר גישה במקביל לדיסקים, משפר את המהירות ושומר עותקי מידע יתירים (גיבוי) כדי לשחזר נתונים במקרה תקלה.

השימוש במספר דיסקים כיחידה אחת מאפשר קריאה וכתיבה במקביל, וכך מקצר זמן גישה. למשל, ב־RAID עם שני דיסקים ניתן לפצל כתיבה ארוכה לשתי כתיבות מקבילות, וכך לקצר את הזמן בקירוב.

RAID משפר אמינות בדרכים שונות:
- שכפול: כל המידע נשמר ביותר מעותק אחד על דיסקים נפרדים (mirror). זה מבטיח גיבוי אך צורך נפח כפול.
- זוגיות (parity): שומרים קוד תיקון שנותן אפשרות לשחזר מידע מדיסק שנפגם. למשל ב־RAID שבו יש דיסק זוגיות אחד ניתן לשחזר דיסק אחד שנכשל באמצעות פעולה מתמטית על הנתונים שבדיסקים האחרים. את המונח "זוגיות" מסבירים כאן כבלוק מידע שמאפשר לשחזר בלוק שנעלם.
- מחליף חם (Hot Spare): דיסק נוסף שמחובר אך לא בשימוש. אם דיסק נכשל, המידע משוחזר אליו אוטומטית ללא עצירת המערכת.

מערך של לפחות שני דיסקים שבו המידע מחולק באופן שווה בין הדיסקים (striping). זה משפר ביצועים כי הקריאות והכתיבות מתבצעות במקביל, אך אין שכפול, תקלה בדיסק עלולה לגרום לאובדן כל המידע.

שכפול מלא בין דיסקים (mirror). כל נתון נכתב על כל הדיסקים בו זמנית. מתאים כאשר שרידות המידע חשובה יותר מהנפח הזמין.

שיטה נדירה שבה המידע מחולק סיבית-אחר-סיבית ומשתמשים בקוד המינג לתיקון שגיאות. דורשת מספר דיסקים גדול וסנכרון מלא של הסיבובים.

דיסק אחד מיועד לזוגיות ברמת הבית (בייט). כל קריאה/כתיבה מתבצעת בו־זמנית על כל הדיסקים. זה מייעל העברות גדולות, אך לא מאפשר שימוש רב־משימות על המערך בזמן אמת.

כמו RAID 3, אבל המחולק ברמת הבלוק. כתיבה דורשת עדכון גם של בלוק הזוגיות, מה שיוצר צוואר בקבוק בדיסק זוגיות יחיד.

מידע וזוגיות מפוזרים בין כל הדיסקים. בזכות פיזור הזוגיות אפשר לבצע כתיבות מקביליות ולהתאושש מתקלה של דיסק יחיד.

כמו RAID 5, אך שומר שני בלוקים של תיקון שגיאות (קוד ריד־סולומון). מאפשר התאוששות משני דיסקים שנכשלים בו־זמנית.

שילוב של שתי רמות RAID יחד. דוגמאות נפוצות: RAID 0+1 (קבוצות RAID 0 שמשוכפלות כ־RAID 1) ו־RAID 10 (קבוצות RAID 1 שמחולקות כ־RAID 0). יש גם קומבינציות נוספות כמו RAID 50 ו־RAID 60.

המערך מנוהל על ידי מערכת ההפעלה. זה קיים במערכות רבות, אך צורך זמן מעבד לחישוב מיקומים וזוגיות.

המערך מנוהל על ידי בקר חומרה (כרטיס או רכיב בלוח האם). הבקר מבצע חישובי זוגיות ומפחית עומס מהמעבד.

בקרים מוסיפים זיכרון מטמון כדי לכתוב מהר יותר. כתיבה תחילה לזיכרון המטמון משפרת ביצועים. כדי לא לאבד נתונים כשכבה חשמל נופלת, משתמשים בבטריה לגיבוי או בזיכרון לא נדיף כמו Flash.

פטנט שקשור לשחזור מידע ניתן ב־1978 אצל IBM. השם RAID הוטבע בשנת 1987 על ידי חוקרים באוניברסיטת ברקלי, שבהם הוגדרו רמות ה־RAID הבסיסיות (1, 5).

RAID זו שיטה שמחברת כמה דיסקים קשיחים כדי להראות אותם כדיסק אחד. דיסק קשיח הוא מכשיר ששומר קבצים.

כשהמידע מפוזר על כמה דיסקים, אפשר לקרוא ולכתוב מהר יותר. זה כמו כמה אנשים שמרימים יחד משימה.

יש שלוש דרכים לשמור על מידע:
- שכפול (mirror): מעתיקים את כל הקבצים לדיסק אחר. זה גיבוי.
- זוגיות (parity): שומרים מידע שעוזר לתקן שגיאות אם דיסק נתקלקל.
- מחליף חם (Hot Spare): דיסק נוסף שמוכן להחליף דיסק שבור מיד.

- RAID 0: מחלקים את הקבצים בין הדיסקים. זה מהיר, אבל אין גיבוי.
- RAID 1: עושים העתק של כל קובץ על כמה דיסקים. זה בטוח יותר.
- RAID 5: מפזרים גם את המידע וגם את הזוגיות על כל הדיסקים. אם דיסק אחד קורס, אפשר לשחזר את המידע.
- RAID 6: כמו RAID 5, אבל עם שני בלוקים של תיקון. אפשר לשחזר גם אם שני דיסקים קורסים.

RAID יכול לרוץ כעדכון בתוכנה או על ידי כרטיס חומרה. כרטיס עם זיכרון מטמון יכול לשמור זמנית מידע ולשפר מהירות. הרעיון קיים כבר שנים, והשימוש בשם RAID החל בסוף שנות ה־80 באוניברסיטה בארצות הברית.