Наиболее распространенными дисковыми массивами являются системы избыточных массивов недорогих дисков (redundant arrays of inexpensive disks, RAID). Существуют спецификации многих уровней технологии RAID, определенные консультационным комитетом по RAID.
Так, консультационный комитет по RAID определяет описанный ранее классический расслоенный массив как RAID 0-го уровня (RAID 0 — расслоенный дисковый массив, неустойчивый к отказам). Аналогично, ранее описанный зеркальный дисковый массив обозначается как RAID 1. Далее приводятся все уровни:
RAID 1 (зеркальное отображение и дуплексирование). Схема с избыточностью, в которой применяются два диска одинаковой емкости, содержащие одну и ту же информацию. Каждый диск служит резервной копией другого.
Дублированная информация хранится на обоих дисках. Когда файл запрашивается из массива, контроллер поочередно считывает сектора с каждого диска. В результате время считывания данных уменьшается в два раза. Если каждый дисковод жестких дисков управляется собственным контроллером, такой процесс называют дуплексированием дисков.
RAID 2 (расслоение данных с исправлением ошибок). Эта стратегия используется для чередующейся записи данных на параллельные диски. Биты или блоки данных поочередно распределяются по дискам массива. Скорость, обеспечиваемая благодаря сбору данных с дисков в параллельном формате — наибольшее преимущество системы. В больших массивах целые байты, слова или двойные слова могут записываться и считываться из массива одновременно.
В спецификации RAID 2 несколько дисков используются для реализации функций выявления и исправления ошибок. В зависимости от используемых алгоритмов выявления и исправления ошибок, для хранения избыточных данных применяются большие области массива. Конечно, в этом случае надежность передаваемых в систему данных очень высока и отпадает необходимость в выполнении длительных по времени операций корректирующего считывания при выявлении ошибки. В массивах, используемых с большими системами, для корректировки ошибок могут использоваться от трех до семи дисководов. Однако из-за большой аппаратной избыточности системы RAID 2 в микрокомпьютерных системах обычно не применяются.
Когда массив используется таким образом, обычно задействуются сложные алгоритмы обнаружения и исправления ошибок. Контроллер содержит основанную на используемом алгоритме коррекций схему, которая обнаруживает, локализует и исправляет ошибку, не повторяя передачу каких-либо данных. Такой метод обнаружения и исправления ошибок предельно быстр и эффективен.
Передаваемый в массив блок данных разбивается на части и распределяется по дискам массива. Слово данных содержит уже включенный в него бит четности. Контроллер генерирует бит четности для блока и сохраняет его на диске обнаружения ошибок. Когда контроллер считывает данные из массива, он воссоздает символ проверки наличия ошибок и сравнивает его с записанным на диске обнаружения ошибок. Сравнивая символ проверки наличия ошибок с повторно записанным символом, контроллер может обнаружить ошибку в поле данных и определить, какой бит в этом поле неправилен. Располагая такой информацией, контроллер может исправить этот бит непосредственно после обработки.
При организации RAID 3 (параллельная передача с расслоением битов четности) диски массива работают параллельно, подобно системе RAID 2. Однако для обнаружения и исправления ошибок используется только проверка четности — для этого требуется только один дополнительный диск. В случае ошибки контроллер снова считывает данные из массива, чтобы проверить ошибочные данные. Этот метод исправления ошибок малоэффективен и требует больших затрат времени.
Контроллер RAID 4 (независимые диски данных с общим диском проверки четности) записывает сектора поочередно на диски массива. В результате создается иллюзия использования одного большого диска. В основном, формат RAID 4 используется для организации небольших дисковых массивов, но может применяться и для организации больших массивов. Для контроля над наличием ошибок выделяется только один диск проверки четности. Информация на нем обновляется после считывания дисков данных. В результате для выполнения каждой операции считывания данных требуется выполнение дополнительных действий по записи.
Схема RAID 5 (независимые диски данных с распределенными блоками проверки четности) — это измененная спецификация RAID 4, в которой функция проверки четности может поочередно использовать различные диски. В этой системе функцию проверки наличия и исправления ошибок выполняют все диски. Если один дисковод отказывает, система может восстановить его данные на основе информации о четности, записанной на остальных дисках. Обычно система RAID 5 пользуется наибольшей популярностью, поскольку она может применяться в рамках небольших массивов, обеспечивая при этом высокую степень исправления ошибок.
