Hız ve performans için RAID sistemleri

Grafik işleme, masaüstü yayıncılık, dijital baskı vs. gibi hem kapasite hem grafik yoğun çalışanların kapasite ihtiyaçları sürekli artmaktadır ve buna paralel depolama medyalarıda sürekli kapasite yarışındadırlar. Bu yazımızda masaüstü bilgisayar ve sunucu sistemlerinde kapasite ve performans artırımı için Raid sistemi anlatılmaktadır.

RAID Nedir?

RAID, “Redundant Array of independent Disk” yani birbirinden bağımsız disklerin disk performansı yada güvenliği artırıcı konfigurasyon ile beraber kullanılmasıdır. Günümüzde en çok kullanılan RAID 0 (Striping-şeritleme), RAID 1 (Mirroring-aynalama), RAID 5 (Striping with Parity-Pariteli şeritleme), RAID 10 (aynalama ve şeritleme), gibi RAID seviyeleri diskleri farklı biçimde şekillendirerek farklı güvenlik ve performans oluşturmaktadır.

Şekilden anlaşıldığı gibi raid yapısına sahip bir pc de bilgiler birden fazla diske aynı anda paylaştırılarak yazıldığı için hız ve performansı artırır. Ancak bazı raid seçeneklerinde hız ön planda tutulurken bazılarında ise veri güvenliği ön plandadadır. Her ikisindende biraz taviz vererek hem hızlı hem güvenli bir raid yapısıda tercih edilebilir.

Günümüzde disklerin bozulma oranları eskiye nazaran çok azalmış olsada veri güvenliği her zaman birinci planda tutulduğundan disk bozulmalarına karşı mutlaka önlem almak gerekir ve buna göre raid sistemi kurulmalıdır. Çünkü raid sisteminde bir disk bozulunca diğer disklerdeki verilerinde bir anlamı kalmaz. Ancak yedeklemeli çalışan raid sistemleri otomatik kurtarma yapabiliyor. Siz sadece bozuk disk yerine aynısını yerleştiriyorsunuz. Bu işlem için hotswap destekleyen bir sisteminizin olması gerekiyor.

Şimdi raid seviyelerini ve birbirlerinden farklılılarına bir göz atalım.

RAID 0 (striping):en az iki disk ile oluşturulan ve performans artışı sağlayan bir yapıdır. Bilgi bloğu disklere paylaştırılarak yazıldığından yazma ve okuma hız performansı artmaktadır. Ancak bu durumda veri güvenliği bulunmamaktadır. Disklerden biri arızlandığında bütün veriler kaybolacak dolayısı ile sistem kapanacaktır. Kapasite, disklerin toplamıdır. Aynı yapıdaki disklerilerin kullanılması tercih edilmelidir. Ancak farklı diskler kullanıldığında en küçük diskin kapasitesi dikkate alınır. Daha çok CAD/CAM gibi grafik uygulamaları için kullanılmaktadır

Takılan tüm disklerin toplam kapasitesi tek disk olarak kullanılır.Örn:4 adet 500gb kapasiteli disk kullandığınızda
4 x 500gb = 2.0TB kapasite elde edersiniz.Avantajı diğer tüm sistemlere göre Okuma/Yazma
performansı çok yüksektir ancak disk bozulmalarına karşı korumasızdır.

RAID 1 (mirroring): ile bilgi blokları iki diske birden yazılırlar. Burada en az iki disk kullanılabilir. Böylece birbirinin kopyası olan diskler oluşur. Kapasite tek bir disk kapasitesidir. Farklı disk kapasitedeki disklerde en küçük kapasiteli disk referans alınacaktır. Herhangi bir disk arızası durumunda ikinci disk görevi üstlenerek sistemin çalışmasını sağlıyor. Böylece iş akışı durmamış oluyor. Arızalı disk sistem çalışırken çıkartılıp yerine sağlam disk takılır, sistem konfigurasyonu eski haline getirilir. Disk okuma hızı artarken yazma hızı ise yavaş olmaktadır. Disk güvenliğinin en üst seviyede olduğu durumlarda kullanılır.

2 adet aynı kapasitedeki disk ile yapılır,Takılan disk kapasitesinin yarısı kullanılır,
Örn.:2 adet 500gb disk = 1.0 TB/2 = 500mb görür ve bir kopyasını da diğer 500mblık kapasiteye yazar.

RAID 5 (Striping with Parity):Hem hızın hem güvenliğin beraber oluşturulduğu bir yapıdır. En az 3 disk gereklidir. Yandaki örnekte 3 disk RAID 5 oluşturulmuştur. Bir algoritma ile bilgiler disklere sırası ile yazılırken her defasında bir diske yazılan bilgilerin algoritması kaydedilir. Örneğin 1,2,3,4 bilgi blogları olsun bu veriler disklere yazılırken 1. veri 1.diske, 2 veri 2. diske yazıldıktan sonra bu bilgilerin algoritması ise 3. diske yazılmaktadır. Sonra gelen 3. veri bu sefer 3. diske, 4. veri ise 1. diske, 3. ve 4. verilerin algoritması ise 2. diske yazılmaktadır. Bu şekilde devam eden veri yazma işlemi bize RAID 5 sistemindeki herhangi bir diskin arızalanması durumunda sistemin çalılşmaya devam etmesi, arızalı diskin sistem kapanmadan değiştirilmesi ve RAID 5 yapının tekrar oluşturulmasını sağlamaktadır. Burada tek bir disk güvenlik için kullanılmaktadır. Toplam kapasite bir eksik olacaktır.

Takılan 4 adet 500gb kapasiteli diskten bir tanesi RAID-5 yapısı için Parity Disk olarak tutulur,
kalan 3 adet 500gb disk birleşerek 1.5 Terrabayt kapasite elde edilir.

RAID 10 - Mirror/Stripe ( Aynalama /Şeritleme)
RAID 1/0 ise iki ayrı RAID 1 kümesinin RAID 0 ile bilerştirilmesi durumudur. Toplamda 4 disk kullanılmaktadır. Sistem performansı ve güvenliği yüksektir. Buna karşılık iki adet disk veri güvenliği için kullanılmaktadır. Kapasite azalmaktadır.

4 adet aynı kapasitedeki disk ile yapılır,Takılan disk kapasitesinin yarısı kullanılır,
Örn.:4 adet 500gb disk = 2.0 TB/2 = 1.0TB görür ve bir kopyasını da diğer 1.0TB lık kapasiteye yazar.

RAID 5 ve Spare Disk
Takılan 4 adet 500gb kapasiteli diskten 1 tanesi olası arızalara karşı yedek bekletililir.
bir tanesi RAID-5 yapısı için Parity Disk olarak tutulur,
kalan 2 adet 500gb disk birleşerek 1 Terrabayt kapasite elde edilir.

RAID 1/0 ise iki ayrı RAID 1 kümesinin RAID 0 ile bilerştirilmesi durumudur. Toplamda 4 disk kullanılmaktadır. Sistem performansı ve güvenliği yüksektir. Buna karşılık iki adet disk veri güvenliği için kullanılmaktadır. Kapasite azalmaktadır.

RAID 0/5 ise iki ayrı RAID 5 konfigurasyonun RAID 0 (Striping) yapı ile birleştirilip güvenlik ve performans elde edilmesidir. Toplamda en az 6 disk kullanılmaktadır. Burada 2 adet disk veri güvenliği için ayrılmıştır. Her RAID 5 seviyesi için herhangi bir disk güvenliğe ayrılmıştır. Bir RAID 5 kümesinde iki adet diskin birden arızalanması komple sistemin bozulması anlamına gelmektedir. Ancak performans, güvenlik ve disk kullanımı daha iyidir.

Sonuç:
Genel olarak kullanıcı, arızalı disk yerine sağlam disk takıp sistemi kapatmadan RAID konfigurasyonunu tekrar oluşturmaktadır. Tabi sistemde oluşan disk arızasını kullanıcının farkedip bütün işlemleri el ile yapması gerekmektedir. Sistem odasında hiç kimsenin bulunmadığı durumlarda ise sistem güvenliği tehlikeye girmektedir. Bu durumlarda kullanıcının yapması gereken disk değiştirme işlemi, sisteme takılacak fazladan bir disk ve “hotspare” tanımlaması ile daha kolaylaştırılabilir. Daha çok RAID 5 ve mirroring konfigurasyonlarda kullanılması tercih edilmektedir. HotSpare disk, disk arızasında otomatik olarak devreye girerek RAID konfigurasyonunu tekrar oluşturmaktadır. Bu durum ise kullanıcıya rapor olarak bildirilmekte ve kullanıcı daha sonra arızalı diski değitirebilmektedir.
RAID sistemleri daha çok SCSI diskler ile sunucu sistemlerinde kullanılıyordu. SATA diskleri destekleyen raid kontrol kartlarının çıkmasıyla günümüzde İş istasyonu dediğimiz sistemlerde de performans ve güvenlik gerektiren uygulamalar için daha ekonomik olan SATA RAID yapıları da oluşturulmaya başlandı. Kendisi Hot Swap özelliğinde olmayan SATA diskler server sistemlerinde ayrı bir disk kızağına takılarak Hotswap özelliği de kazanabiliyorlar.
Windows 2003 sunucu işletim sistemleri kendi içlerinde sistem performansını ve işlemci gücünü kullanarak yazılım üzerinde RAID yapma yeteneğine sahiptir. Yani ayrıca bir RAID kartı gerekmeksizin, IDE yada SCSI diskler üzerine RAID 0, RAID 1 ve RAID 5 konfgurasyonu oluşturulabilir. Buradaki avantaj RAID kartı maliyetinden kurtulmaktır. Ancak Sistemin genel performansında ise özellikle işlemci gücünde büyük bir düşüş görülecektir.

Kaynaklar :
Grafiksel olarak raid sistemlerini anlatan bir site. http://www.acnc.com/04_01_00.html
Empa Bilgisayar,Mtf Bilgisayar,Penta Bilgisayar,