RAID (Redundant Array of Independent Disks)

Yazan :Şadi Evren ŞEKER

Bilgisayar bilimlerinde, depolama yönetimi (storage management) için kullanılan yöntem standardıdır. Kaynaklarda redudant array of independent disks ( fazladan bağımsız disk dizisi ) şeklinde geçtiği gibi , redundant array of inexpensive disks ( ucuz disklerin fazlalık dizisi) olarak da geçmektedir.

Kısaca bu standart çeşitli seviyelerde verinin fazladan bir kopyasının tutulması ile birlikte herhangi bir problem durumunda veri kaybını engellemeyi hedefler.

RAID – 0’dan RAID – 6’ya kadar seviyeleri bulunmaktadır. Bu yazıda en çok kullanılan RAID0, RAID1 , RAID3 , RAID5 ve RAID6 seviyeleri açıklanacak ayrıca RAID10 ve RAID01 yapıları gösterilecektir. Geriye kalan RAID2 ve RAID4 seviyeleri güncel hayatta çok kullanılmadığı için bu yazı kapsamı dışında bırakılmıştır.

RAID0

Bu seviyede veriler birden fazla diske (klasik tanımımızda en az 2 disk olarak geçer) dağıtılmaktadır. Buradaki amaç, veriye erişim süresini kısaltmak ve bir problem, bir müşkülat halinde verinin tamamının kaybını engellemektir. Bu seviyede, müşkülat durumunda veri kaybı muhtemeldir.

Yukarıdaki şekilde görüldüğü üzere iki ayrı diske iki ayrı veri dağıtılmıştır. A verisi iki parçaya bölünmüş ve bir kısmı 1. Diske diğer kısmı ise ikinci diske yazılmıştır. Disklerden birisinin kaybedilmesi durumunda hiçbir bilgi tamamen kaybedilmez. Ayrıca A verisinin okunması durumunda iki disk paralel olarak çalışarak veriyi daha hızlı okuyabilir.

RAID0 seviyesine kaynaklarda izli veya çizgili disk anlamına gelen striped disk ismi verilmektedir. Ayrıca bazı kaynaklarda RAID0, klasik raid seviyelendirmesi içerisinde sayılmaz. Bunun sebebi herhangi bir şekilde fazladan tutulan (raid kelimesinin açılımında redundant – fazladan olduğunu hatırlayınız) disk bulunmamaktadır. Verilerin tutulması için gereken en az seviyede disk harcanmış olunur.

RAID1

Bu seviye literatürde aynalama (mirroring) olarak geçer. Burada ifade edilmek istenen, bir diskteki her şeyin bir yansımasını (bir kopyasını) ikinci bir diskte tutmaktır. Dolayısıyla disklerden birisine bir şey olması durumunda diğerine bulunan kopya sayesinde veri kurtulabilir. Bu yöntem hız açısından bir avantaj sağlamaz, sebebi disklerin ikisinin paralel olarak aynı veriyi yazmaları ve okunurken tek bir diskten okunmasıdır. Verinin korunması açısından da raid teknolojileri arasındaki en maliyetli yöntemdir çünkü aktif olarak kullanılan depolama alanının 2 misli yer işgal edilir. Örneğin 100GB veri saklamak için aslında 200GB alan işgali söz konusudur.

Yukarıdaki şekilde görüldüğü üzere iki disk de birbirinin kopyasıdır.

RAID3

Bu seviyeden sonraki RAID yöntemlerinde verinin çiftlik kontrolünden (parity check) istifade edilerek ilave bir disk bu verinin saklanması için kullanılır.

Yukarıdaki şekilde görüldüğü üzere 4 diskten bir tanesi bu kontrol bitlerini tutmakta (parity) ve dolayısıyla normalde kullanılan veriye ilave bir disk gerekmektedir. Yukarıdaki gösterime benzer bir kurulumda disklerden birisinin bozulması veya bu diskteki verinin kaybedilmesi halinde diğer 3 diskte bu diskte bulunan veri geri üretilebilir.

Hız açısından bu kurulum incelendiğinde de verinin 3 ayrı disk üzerine paralel olarak yazılması veya okunması, şimdiye kadar olan seviyelere göre belirgin bir hız artışı sağlar. Ne yazık ki bir dezavantajı partiy bitlerinin yazıldığı 4. Diske de veri yazılıyor/okunuyor olmasıdır ve bu da ilave veri iletişimi ve vakit kaybı anlamına gelir. Yine de bu zaman kaybı şimdiye kadar olan diğer yöntemlere göre göz ardı edilebilir seviyededir.

RAID3 kurulumu için en az 3 disk gerekmektedir. Bu durumda 2 disk veriyi tutmakta ve 3. Disk kontrol amaçlı kullanılmaktadır. O halde 2/3 = %66 oranında alan aktif veri saklamak için kullanılır denilebilir. Ancak kontrol diskine ilave 5 disk kullanılması durumunda bu aktif alan 5/6 = %86 gibi bir orana çıkmaktadır.

RAID 5

Bu seviye, raid 3 benzeri bir şekilde verinin parity kontrolünü çıkarmakta ve ilave bir diskte tutmaktadır. Ancak verinin kendisini ve parity biti farklı disklere dağıtmaktadır. Bu yüzden herhangi bir diskte problem olması durumunda sistem kendisini kurtarana ve bu problemli diski düzeltene kadar çalışmada aksama olur.

Şekilde görüldüğü üzere her disk, farklı bir bilginin parity kontrolünü tutmakta dolayısıyla disklerden birisinde bir müşkülat olması durumunda diğerlerindeki veri veya parity ile bu sorunlu disk kurtulabilmektedir. Bu yöntemde tek diskin kaybedilmesi durumunda veri kurtarılabilirken ikinci bir disk kaybedilirse veri kaybı oluşur.

RAID6

Şimdiye kadar olan yöntemlerden farklı olarak parity bitlerin iki kopyası tutulur. Bu durum aşağıdaki resimde gösterilmiştir:

Bu yeni dizilimin kazandırdığı avantaj, iki diskin birden kaybedilmesi durumunda verinin kurtarılabilmesidir.

RAID 10 ve RAID 01

Bu iki raid yapısı, aynalama (mirroring) kullanırken bir ağaç yapısına benzer dağılım izler. Örneğin 4 diski aynalamak istiyorsak toplamda 8 disk olacaktır ve bu 8 diskin nasıl dağılabileceği aşağıdaki iki örnekte gösterilmiştir:

Yukarıdaki gösterilen raid01 yapısıdır ve diskler önce raid0 yapısına göre raidlenmiş ardından da 1 yapısına göre aynalanmıştır. Yani yukarıda anlatılan raid 0 yapısı hatırlanacak olursa, veriler diskler üzerinde dağıtılmıştır. Ardından raid 1 yapısı ile bu yapılar kopyalanmıştır ve iki kopyası tutulmaktadır. Diğer bir deyişle disk3 ve disk4 arasında raid 0 ve disk 3 ve disk 1 arasında raid 1 uygulanmıştır.

Bu uygulama tersten uygulanırsa aşağıdaki şekilde bir görüntü çıkar:

Bu yeni yapıda ise diskler önce kendi aralarında raid 1 ile aynalanıp (mirroring) ardında raid 0 ile bu aynalanmış gruplar bağlanır.

RAID 01 ve RAID 10 kurulumları karmaşıklığı arttırmasına karşılık yüksek miktardaki disk yönetiminde tercih edilmektedir.