Zhrnutie na Základy informatiky: Úložisko, Premenné, Servery, Databázy

## Úvod Ukladanie dát je základnou súčasťou každého počítačového systému. Tento materiál sa zameriava na fyzickú štruktúru diskov a na technológie diskových polí (RAID). Cieľom je poskytnúť prehľad, zrozumiteľné vysvetlenia a praktické príklady pre študenta, ktorý samostatne dopĺňa vedomosti. ## 1. Fyzická štruktúra disku ### Hlavné komponenty klasického pevného disku (HDD) - **Platne (disky)**: Okrúhle kovové platne, potiahnuté magnetickým povrchom, na ktorom sa ukladajú dáta. - **Čítacie a zapisovacie hlavy**: Pohybujú sa nad povrchom platní a zabezpečujú čítanie a zápis údajov; každá strana platne má svoju hlavu. - **Motor a otáčanie platní**: Platne sa točia rýchlosťou typicky $5400$ až $7200$ ot./min (RPM); v serverových diskoch sú hodnoty vyššie. > Definícia: Stop a sektor > Stopa je súbor sústredených kružníc na platni. Sektor je najmenšia adresovateľná jednotka na disku, bežne $512$ bajtov. ### Stopky a sektory - **Stopa**: koncentrická kružnica na povrchu platne, kde sú uložené bity v rade. - **Sektor**: časť stopy, typicky veľkosť $512$ bajtov alebo $4096$ bajtov (moderné disky). ### SSD (Solid State Drive) - SSD používa pamäťové čipy bez pohyblivých častí. - Výhody oproti HDD: rýchlejšie prístupy, tichý chod, lepšia odolnosť voči otrasom. - Nevýhody: obvykle vyššia cena za gigabajt a obmedzený počet cyklov zápisu pri niektorých typoch pamätí. Fun fact: SSD disky sú výrazne rýchlejšie pri náhodnom čítaní malých súborov v porovnaní s HDD, pretože nemajú mechanické oneskorenia pri presune hlavy. ## 2. Diskové polia (RAID) RAID (Redundant Array of Independent Disks) spája viacero fyzických diskov do jedného logického celku s cieľom zlepšiť výkon, spoľahlivosť alebo kapacitu. > Definícia: RAID > RAID je technológia kombinujúca viac fyzických diskov do jedného logického zväzku na účely zvýšenia rýchlosti, dostupnosti a/alebo redundancie dát. ### Hlavné ciele RAID - Zvýšenie rýchlosti čítania a/alebo zápisu - Ochrana dát pri zlyhaní disku - Zvýšenie dostupnej kapacity (kombinovaním diskov) ### Prehľad bežných úrovní RAID | Typ RAID | Popis | Výhoda | Nevýhoda | |---|---:|---|---| | RAID 0 | Striedavé ukladanie (striping) | Veľká rýchlosť | Žiadna ochrana dát | | RAID 1 | Zrkadlenie (mirroring) | Vysoká bezpečnosť dát | Polovičná kapacita z dôvodu zrkadlenia | | RAID 5 | Rozloženie + parita | Vyváženie medzi výkonom a ochranou | Potrebné min. 3 disky, zápisy pomalšie kvôli parite | | RAID 10 | Kombinácia RAID 1 a 0 | Vysoký výkon aj ochrana | Vyššia cena a potreba viacerých diskov | ### Ako RAID funguje (zjednodušene) 1. RAID 0: Dáta sú rozdelené na bloky a ukladané striedavo medzi disky, napr. bloky A, B, C sa ukladajú do diskov 1, 2, 1... To zvyšuje priepustnosť pri súčasnom čítaní/zápise. 2. RAID 1: Každý disk obsahuje identickú kópiu dát (zrkadlo). Pri zlyhaní jedného disku sú dáta stále dostupné z druhého. 3. RAID 5: Dáta aj kontrolná parita sú rozložené medzi všetky disky; pri zlyhaní jedného disku je možné obnoviť dáta pomocou parity. 4. RAID 10: Najprv sa vytvoria zrkadlá, následne sa medzi tieto zrkadlá aplikuje striping pre rýchlosť. Praktický príklad: Ak potrebujete rýchle uloženie videa a máte dve identické disky, RAID 0 zvýši rýchlosť zápisu, ale pri zlyhaní jedného disku prídete o všetky súbory. Ak potrebujete bezpečnosť, RAID 1 zaistí, že súbory zostanú dostupné, ale získate len polovicu kapacity. ### Kedy zvoliť ktorý RAID - Potrebujete rýchlosť a máte zálohy inde: RAID 0 (na vlastné riziko) - Potrebujete vysokú dostupnosť údajov bez zložitosti: RAID 1 - Chcete kompromis medzi kapacitou a ochranou: RAID 5 (minimálne 3 disky) - Potrebujete kombináciu výkonu a redundancie pre servery: RAID 10 Did you know that RAID nie je náhradou za zálohovanie; chráni pred zlyhaním disku, nie pred náhodným zmazaním alebo korupciou súborov? ## Porovnanie HDD vs SSD | Vlastnosť | HDD | SSD | |---|---:|---:| | Mechanické časti | Áno | Nie | | Rýchlosť prístupu | Nižšia | Vyššia | | Odolnosť voči otrasom | Nižšia |