RAID (रेडंडेंट एरे ऑफ इंडिपेंडेंट डिस्क), जिसे मूल रूप से रेडंडेंट एरे ऑफ सस्ते डिस्क के रूप में जाना जाता है, पहली बार कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के प्रोफेसर डी. ए. पैटरसन द्वारा प्रस्तावित किया गया था,बर्कले 1988 में पेपर "अ केस ऑफ रिडंडेंट सरणी ऑफ सस्ते डिस्क" मेंउस समय, बड़ी क्षमता वाले डिस्क महंगे थे, इसलिए RAID का मूल विचार क्षमता प्राप्त करने के लिए कई छोटी क्षमता वाले और अपेक्षाकृत सस्ते डिस्क को व्यवस्थित रूप से जोड़ना था,कम लागत पर महंगी बड़ी क्षमता वाली डिस्क के बराबर प्रदर्शन और विश्वसनीयताजैसे-जैसे डिस्क की लागत और कीमत में लगातार गिरावट आई, "सस्ते" शब्द का कोई अर्थ नहीं रह गया, और RAID सलाहकार बोर्ड (RAB) ने "सस्ते" को "स्वतंत्र" से बदलने का निर्णय लिया।

RAID का यह डिजाइन विचार उद्योग द्वारा जल्दी से अपनाया गया। RAID तकनीक, एक उच्च प्रदर्शन और अत्यधिक विश्वसनीय भंडारण तकनीक के रूप में व्यापक रूप से लागू की गई है। RAID मुख्य रूप से डेटा स्ट्रिपिंग का उपयोग करता है,उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए दर्पण और डेटा समता प्रौद्योगिकियांइन तीनों प्रौद्योगिकियों के उपयोग या संयोजन की रणनीतियों और वास्तुकला के अनुसार,विभिन्न डेटा अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए RAID को विभिन्न स्तरों में विभाजित किया जा सकता हैमूल RAID स्तर RAID1-RAID5 को डी. ए. पैटरसन और अन्य द्वारा एक पेपर में परिभाषित किया गया था, और RAID0 और RAID6 का विस्तार 1988 के बाद से किया गया है। हाल के वर्षों में,भंडारण विक्रेताओं ने लगातार RAID स्तर जैसे RAID7 को पेश किया है, RAID10/01, RAID50, RAID53 और RAID100, लेकिन कोई एकीकृत मानक नहीं है। वर्तमान में उद्योग द्वारा मान्यता प्राप्त मानक RAID0-RAID5 हैं,और RAID2 को छोड़कर चार स्तरों को औद्योगिक मानकों के रूप में निर्धारित किया गया हैवास्तविक अनुप्रयोग क्षेत्र में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले 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 हैः सॉफ्टवेयर RAID, हार्डवेयर RAID और हाइब्रिड RAID।सभी कार्य ऑपरेटिंग सिस्टम और सीपीयू द्वारा पूरा कर रहे 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 लैस है, और सीपीयू 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 की कमी है, और सीपीयू और ड्राइवर कार्यक्रमों को पूरा करने की आवश्यकता है,और इसके प्रदर्शन और लागत सॉफ्टवेयर RAID और हार्डवेयर RAID के बीच हैं.

प्रत्येक RAID स्तर एक कार्यान्वयन पद्धति और प्रौद्योगिकी का प्रतिनिधित्व करता है, और उच्च और निम्न स्तरों के बीच कोई भेद नहीं है।उपयुक्त RAID स्तर और विशिष्ट कार्यान्वयन विधि का चयन उपयोगकर्ता डेटा अनुप्रयोगों की विशेषताओं के अनुसार किया जाना चाहिए, और उपलब्धता, प्रदर्शन और लागत पर व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए।

मूल सिद्धांत

RAID, अर्थात् रिडंडेंट एरे ऑफ इंडिपेंडेंट डिस्क आमतौर पर डिस्क एरे के रूप में संक्षिप्त है। संक्षेप में, RAID कई स्वतंत्र उच्च प्रदर्शन डिस्क ड्राइव से मिलकर एक डिस्क उपप्रणाली है,जो एकल डिस्क की तुलना में उच्च भंडारण प्रदर्शन और डेटा रिडंडेंसी तकनीक प्रदान करता है. RAID एक मल्टी-डिस्क प्रबंधन तकनीक है जो होस्ट वातावरण को लागत प्रभावी, उच्च डेटा विश्वसनीयता और उच्च प्रदर्शन भंडारण प्रदान करती है। SNIA द्वारा RAID की परिभाषा हैःएक डिस्क सरणी जिसमें भौतिक भंडारण स्थान का एक भाग शेष स्थान में संग्रहीत उपयोगकर्ता डेटा की अतिरंजित जानकारी को रिकॉर्ड करने के लिए उपयोग किया जाता है. जब डिस्क या एक्सेस पथ विफल हो जाता है, तो अतिरेक जानकारी का उपयोग उपयोगकर्ता डेटा को पुनर्निर्माण करने के लिए किया जा सकता है। हालांकि डिस्क स्ट्रिपिंग RAID की परिभाषा के अनुरूप नहीं है,इसे आमतौर पर RAID भी कहा जाता है (i.e, RAID0) ।

RAID का मूल उद्देश्य बड़े सर्वरों के लिए उच्च अंत भंडारण कार्यों और अतिरेक डेटा सुरक्षा प्रदान करना था।RAID को दो या दो से अधिक डिस्क से बनी एक स्टोरेज स्पेस माना जाता है, और स्टोरेज सिस्टम के I/O प्रदर्शन में कई डिस्क पर एक साथ डेटा पढ़ने और लिखने से सुधार होता है। अधिकांश RAID स्तरों में पूर्ण डेटा सत्यापन और सुधार उपाय होते हैं,और यहां तक कि प्रतिबिंबित करने के तरीकों, जो बहुत प्रणाली की विश्वसनीयता में वृद्धि, और यह है जहां से "अनावश्यक" आता है.

यहाँ हमें JBOD (Just a Bunch of Disks) का उल्लेख करने की आवश्यकता है। प्रारंभ में, JBOD का उपयोग समन्वयित नियंत्रण प्रदान करने के लिए नियंत्रण सॉफ्टवेयर के बिना डिस्क संग्रह का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया गया था,जो कि RAID को JBOD से अलग करने वाला मुख्य कारक हैवर्तमान में, JBOD अक्सर एक डिस्क संलग्नक को संदर्भित करता है, चाहे वह RAID कार्यक्षमता प्रदान करता है या नहीं।

RAID के दो मुख्य उद्देश्य डेटा विश्वसनीयता और I/O प्रदर्शन में सुधार करना है। डिस्क सरणी में, डेटा कई डिस्क के बीच बिखरे हुए हैं, लेकिन कंप्यूटर प्रणाली के लिए,यह एक एकल डिस्क की तरह लग रहा हैरिडंडेंसी एक ही डेटा को कई डिस्क (आमतौर पर दर्पण) पर लिखकर प्राप्त की जाती है या गणना की गई समता डेटा को सरणी में लिखकर,ताकि एक एकल डिस्क विफल होने पर डेटा हानि का कारण नहीं होगा. कुछ RAID स्तर एक ही समय में अधिक डिस्क को विफल होने की अनुमति देते हैं, जैसे कि RAID6, जहां दो डिस्क एक ही समय में क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। इस तरह के अतिरेक तंत्र के तहत,विफल डिस्क को एक नई डिस्क के साथ प्रतिस्थापित किया जा सकता है, और RAID स्वचालित रूप से डेटा की स्थिरता और अखंडता सुनिश्चित करने के लिए शेष डिस्क में डेटा और समता डेटा के अनुसार खोए हुए डेटा का पुनर्निर्माण करेगा.डेटा फैला हुआ है और RAID में कई अलग डिस्क पर संग्रहीत किया जाता है, और समवर्ती डेटा पढ़ने और लिखने एक एकल डिस्क की तुलना में बहुत बेहतर है, तो अधिक एकत्रित I / O बैंडविड्थ प्राप्त किया जा सकता है।डिस्क सरणी सभी डिस्क की कुल उपलब्ध भंडारण स्थान को कम करेगाउदाहरण के लिए, RAID1 का स्टोरेज स्पेस उपयोग केवल 50% है, और RAID5 एक डिस्क की स्टोरेज 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 (निष्पादन के आधार पर एकल या कई) क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।विफल डिस्क के डेटा को नई डिस्क पर पुनर्निर्माण की प्रक्रिया के दौरान, सिस्टम सामान्य रूप से काम करना जारी रख सकता है, लेकिन प्रदर्शन कुछ हद तक कम हो जाएगा। डिस्क जोड़ने या हटाने पर कुछ डिस्क सरणी बंद कर दी जानी चाहिए,जबकि कुछ गर्म स्वैपिंग का समर्थन करते हैं, जो डिस्क ड्राइव को बंद किए बिना बदलने की अनुमति देता है। यह उच्च अंत डिस्क सरणी मुख्य रूप से विश्वसनीयता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोग प्रणालियों में उपयोग की जाती है,और सिस्टम को बंद नहीं किया जा सकता है या बंद होने का समय यथासंभव कम होना चाहिए. आम तौर पर बोलते हुए, RAID डेटा बैकअप की जगह नहीं ले सकता है. यह वायरस, मानव विनाश, आकस्मिक हटाने, आदि जैसे गैर-डिस्क विफलताओं के कारण डेटा हानि के लिए शक्तिहीन है। इस समय,डेटा हानि ऑपरेटिंग सिस्टम के सापेक्ष है, फाइल सिस्टम, वॉल्यूम मैनेजर या एप्लिकेशन सिस्टम के लिए, RAID सिस्टम के लिए, डेटा बरकरार है और कोई हानि नहीं हुई है।आपदा वसूली और अन्य डेटा सुरक्षा उपाय बहुत आवश्यक हैं, जो RAID को पूरक करते हैं और डेटा हानि को रोकने के लिए विभिन्न स्तरों पर डेटा की सुरक्षा की रक्षा करते हैं।

RAID में तीन मुख्य अवधारणाएं और प्रौद्योगिकियां हैंः दर्पण, डेटा स्ट्रिपिंग और डेटा समता। दर्पण कई डिस्क में डेटा कॉपी करता है। एक ओर, यह विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है,और दूसरी ओर, यह दो या दो से अधिक प्रतियों से डेटा को एक साथ पढ़ सकता है ताकि पढ़ने के प्रदर्शन में सुधार हो सके। जाहिर है, मिररिंग का लेखन प्रदर्शन थोड़ा कम है,और यह सुनिश्चित करने के लिए अधिक समय लगता है कि डेटा कई डिस्क के लिए सही ढंग से लिखा जाता हैडेटा स्ट्रिपिंग कई अलग-अलग डिस्क पर डेटा स्लाइस स्टोर करता है, और कई डेटा स्लाइस एक साथ एक पूर्ण डेटा कॉपी बनाते हैं,जो दर्पण की कई प्रतियों से अलग है और आमतौर पर प्रदर्शन विचार के लिए प्रयोग किया जाता है. डेटा स्ट्रिपिंग में एक उच्च समवर्ती दानेदारता है. डेटा तक पहुँचने पर, एक ही समय में विभिन्न डिस्क पर डेटा पढ़ना और लिखना संभव है,इस प्रकार एक बहुत ही महत्वपूर्ण I/O प्रदर्शन में सुधार प्राप्तडेटा समता डेटा त्रुटि का पता लगाने और मरम्मत के लिए अतिरेक डेटा का उपयोग करता है। अतिरेक डेटा आमतौर पर हैमिंग कोड और एक्सओआर ऑपरेशन जैसे एल्गोरिदम द्वारा गणना की जाती है।समता फंक्शन का प्रयोग विश्वसनीयता में काफी सुधार कर सकता है, डिस्क सरणी की मजबूती और त्रुटि सहिष्णुता। हालांकि, डेटा समता को कई स्थानों से डेटा पढ़ने और गणना और तुलना करने की आवश्यकता है, जो सिस्टम प्रदर्शन को प्रभावित करेगा।विभिन्न स्तरों के RAID अलग-अलग डेटा विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए उपरोक्त तीन प्रौद्योगिकियों में से एक या अधिक को अपनाते हैं, उपलब्धता और I/O प्रदर्शन के बारे में कि किस प्रकार के RAID (यहां तक कि नए स्तरों या प्रकारों) को डिजाइन करने के लिए या RAID के किस मोड को अपनाने के लिए,यह आवश्यक है कि प्रणाली आवश्यकताओं को गहराई से समझने और विश्वसनीयता का व्यापक रूप से मूल्यांकन करने के आधार पर एक उचित विकल्प बनाया जाए।, प्रदर्शन और लागत एक समझौता विकल्प बनाने के लिए।

RAID के फायदे

• बड़ी क्षमता: यह RAID का एक स्पष्ट लाभ है. यह डिस्क क्षमता का विस्तार करता है, और कई डिस्क से मिलकर RAID प्रणाली में विशाल भंडारण स्थान है. अब एक एकल डिस्क की क्षमता 1TB से अधिक तक पहुंच सकती है,इसलिए RAID की भंडारण क्षमता PB स्तर तक पहुंच सकती हैसामान्य तौर पर, RAID की उपलब्ध क्षमता सभी सदस्य डिस्क की कुल क्षमता से कम है।RAID एल्गोरिदम के विभिन्न स्तरों के लिए एक निश्चित अधिशेष 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 का क्षमता उपयोग 50% से 90% के बीच है।.

• उच्च प्रदर्शन: RAID का उच्च प्रदर्शन डेटा स्ट्रिपिंग तकनीक से लाभान्वित होता है। एकल डिस्क का I/O प्रदर्शन कंप्यूटर प्रौद्योगिकियों जैसे इंटरफेस और बैंडविड्थ द्वारा सीमित है,और अक्सर प्रणाली के प्रदर्शन की बाधा हैडेटा स्ट्रिपिंग के माध्यम से, RAID प्रत्येक सदस्य डिस्क को डेटा I/O वितरित करता है, इस प्रकार एक एकल डिस्क की तुलना में कई गुना अधिक एकत्रित I/O प्रदर्शन प्राप्त करता है।

• विश्वसनीयता: उपलब्धता और विश्वसनीयता RAID की एक और महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं। सैद्धांतिक रूप से, कई डिस्कों से बनी एक RAID प्रणाली की विश्वसनीयता एक एकल डिस्क की तुलना में खराब होनी चाहिए।यहाँ एक निहित धारणा है: एक एकल डिस्क विफलता पूरे RAID के अनुपलब्ध होने का कारण बनेगी। RAID इस धारणा को तोड़ने के लिए डेटा रिडंडेंसी प्रौद्योगिकियों जैसे दर्पण और डेटा समता का उपयोग करता है।मिररिंग सबसे आदिम रिडंडेंसी तकनीक है, जो डिस्क ड्राइव के एक निश्चित समूह पर डेटा को डिस्क ड्राइव के दूसरे समूह में पूरी तरह से कॉपी करता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि हमेशा डेटा की एक प्रति उपलब्ध हो।प्रतिबिंबित करने के 50% अधिभार की तुलना में, डेटा की समता बहुत कम है, और यह सत्यापित करने और डेटा को सही करने के लिए समता अतिरेक जानकारी का उपयोग करता है।RAID की रिडंडेंसी तकनीक डेटा की उपलब्धता और विश्वसनीयता में काफी सुधार करती है, और यह सुनिश्चित करता है कि जब कई डिस्क विफल हो जाते हैं, तो डेटा खो नहीं जाएगा और सिस्टम का निरंतर संचालन प्रभावित नहीं होगा।

• प्रबंधनीयता: वास्तव में, RAID एक वर्चुअलाइजेशन तकनीक है जो कई भौतिक डिस्क ड्राइव को एक बड़ी क्षमता वाली लॉजिकल ड्राइव में वर्चुअलाइज करती है। बाहरी होस्ट सिस्टम के लिए, RAID एक एकल है,तेज़ और विश्वसनीय बड़ी क्षमता वाला डिस्क ड्राइवइस प्रकार, उपयोगकर्ता इस आभासी ड्राइव पर अनुप्रयोग प्रणाली डेटा को व्यवस्थित और संग्रहीत कर सकते हैं। उपयोगकर्ता अनुप्रयोग के दृष्टिकोण से, यह भंडारण प्रणाली को सरल और उपयोग और प्रबंधन में आसान बना सकता है।चूंकि RAID ने आंतरिक रूप से भंडारण प्रबंधन कार्य की एक बड़ी मात्रा को पूरा किया है, व्यवस्थापक को केवल एक ही आभासी ड्राइव का प्रबंधन करने की आवश्यकता है, जो बहुत सारे प्रबंधन कार्य को बचा सकता है।RAID गतिशील रूप से डिस्क ड्राइव जोड़ या हटा सकता है और स्वचालित रूप से डेटा सत्यापन और डेटा पुनर्निर्माण कर सकता है, जो प्रबंधन कार्य को काफी सरल बना सकता है।