Типы RAID массивов, преимущества и недостатки

RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это технология, которая используется для повышения производительности и/или надежности хранения данных. Аббревиатура расшифровывается как «избыточный массив независимых дисков».

Система RAID состоит из двух или более дисков, работающих параллельно. Это могут быть жесткие диски, но в последнее время существует тенденция использовать технологию SSD (твердотельные накопители). Существуют разные уровни RAID, каждый из которых оптимизирован для конкретной ситуации. Они не стандартизированы отраслевой группой или комитетом по стандартизации. Это объясняет, почему компании иногда придумывают свои уникальные номера и реализации.

Читайте также: Типы RAID-контроллеров Dell PowerEdge (PERC)

В этой статье рассматриваются следующие уровни RAID:

RAID 0 — чередование

RAID 1 — зеркалирование

RAID 5 — чередование с четностью

RAID 6 — чередование с двойной четностью

RAID 10 — совмещение зеркалирования и чередования

Программное обеспечение для выполнения функций RAID и управления дисками может быть расположено на отдельной плате контроллера (аппаратный контроллер RAID) или просто может быть драйвером. Некоторые версии Windows, такие как Windows Server 2012, а также Mac OS X, включают функциональность программного RAID. Аппаратные RAID-контроллеры стоят дороже, чем чистое программное обеспечение, но они также предлагают лучшую производительность, особенно с RAID 5 и 6.

RAID-системы могут использоваться с несколькими интерфейсами, включая SCSI, IDE, SATA или FC (оптоволоконный канал). Существуют системы, которые используют диски SATA для внутреннего использования, но имеют FireWire или SCSI-интерфейс для хост-системы.

Иногда диски в системе хранения определяются как JBOD, что означает «просто набор дисков».  Это означает, что эти диски не используют определенный уровень RAID и действуют как автономные диски.  Это часто делается для дисков, которые содержат файлы подкачки или данные спулинга.

Ниже приведен обзор самых популярных уровней RAID:

Уровень RAID 0 — Чередование

В системе RAID 0 данные разделяются на блоки, которые записываются на все диски в массиве. При одновременном использовании нескольких дисков (как минимум 2) это обеспечивает превосходную производительность ввода-вывода.  Эту производительность можно повысить, используя несколько контроллеров, в идеале один контроллер на диск.

Преимущества

• RAID 0 обеспечивает высокую производительность как в операциях чтения, так и записи.  Нет никаких накладных расходов, вызванных контролем четности.
• Используется весь объем памяти, накладных расходов нет.
• Технология проста в реализации.

Недостатки

• RAID 0 не отказоустойчив. 
• В случае сбоя одного диска все данные в массиве RAID 0 будут потеряны. 
• Он не должен использоваться для критически важных систем.

Лучшее применение:

RAID 0 идеально подходит для некритического хранения данных, которые должны считываться/записываться с высокой скоростью, например, на ретушь изображений или на станции видеомонтажа.

Если вы хотите использовать RAID 0 исключительно для объединения емкости хранилищ в одном томе, рассмотрите возможность подключения одного диска в путь к папке другого диска. Это поддерживается в Linux, OS X, а также Windows и имеет то преимущество, что сбой одного диска не влияет на данные второго диска или SSD-диска. 

Уровень RAID 1 — Зеркальное отображение

Данные хранятся дважды, записывая их как на диск данных (или набор дисков с данными), так и на зеркальный диск (или набор дисков).  В случае сбоя диска контроллер использует диск данных или зеркальный диск для восстановления данных и продолжает работу.  Вам нужно как минимум 2 диска для массива RAID 1.

 

Преимущества

• RAID 1 предлагает отличную скорость чтения и скорость записи, сопоставимую с одиночным диском.
• В случае сбоя диска данные не нужно перестраивать, их просто нужно скопировать на новый диск.
• RAID 1 — очень простая технология.

Недостатки

• Основным недостатком является то, что эффективная емкость хранилища составляет только половину от общей емкости диска, поскольку все данные записываются дважды.
• Программные решения RAID 1 не всегда допускают горячую замену неисправного диска. Это означает, что неисправный диск можно заменить только после выключения компьютера, к которому он подключен. 
• Для серверов, которые используются одновременно многими людьми, это может быть неприемлемо. Такие системы обычно используют аппаратные контроллеры, которые поддерживают горячую замену.

Идеальное использование

RAID-1 идеально подходит для критически важных хранилищ, например, для учетных систем. Он также подходит для небольших серверов, в которых будут использоваться только два диска с данными.

RAID уровень 5

RAID 5 является наиболее распространенным безопасным уровнем RAID.  Требуется как минимум 3 диска, но может работать до 16. Блоки данных распределяются по дискам, и на одном диске записывается контрольная сумма четности всех данных блока.  Данные о четности не записываются на фиксированный диск, они распространяются на все диски, как показано на рисунке ниже.  Используя данные контроля четности, компьютер может пересчитать данные одного из других блоков данных, если эти данные больше не будут доступны.  Это означает, что массив RAID 5 может противостоять отказу одного диска без потери данных или доступа к ним.  Хотя RAID 5 может быть реализован программно, рекомендуется аппаратный контроллер.  Часто дополнительная кеш-память используется на этих контроллерах для улучшения производительности записи.

 

Преимущества

• Транзакции чтения данных очень быстрые, в то время как транзакции записи данных несколько медленнее (из-за четности, которая должна быть рассчитана).
• В случае сбоя диска у вас по-прежнему есть доступ ко всем данным, даже если неисправный диск заменяется, а контроллер хранилища восстанавливает данные на новом диске.

Недостатки

•  Отказы дисков влияют на пропускную способность, хотя это все еще допустимо.
•  Это сложная технология. Если один из дисков в массиве, использующий диски 4 ТБ, выходит из строя и заменяется, восстановление данных (время восстановления) может занять день или более, в зависимости от нагрузки на массив и скорости контроллера. Если другой диск выйдет из строя в течение этого времени, данные будут потеряны навсегда.

Идеальное использование

RAID 5 — это хорошая универсальная система, которая сочетает в себе эффективное хранилище с превосходной безопасностью и достойной производительностью. Он идеально подходит для файловых серверов и серверов приложений с ограниченным количеством дисков с данными.

 

Уровень RAID 6 — Чередование с двойной четностью

RAID 6 похож на RAID 5, но данные о четности записываются на два диска. Это означает, что для него требуется как минимум 4 диска и он может выдержать 2 диска, умирающих одновременно. Вероятность поломки двух дисков в один и тот же момент, конечно, очень мала. Тем не менее, если диск в системах RAID 5 умирает и заменяется новым, для восстановления замененного диска требуются часы или даже больше дня. Если в это время умирает другой диск, вы все равно теряете все свои данные. При использовании RAID 6 массив RAID переживет даже этот второй сбой.

 

Преимущества

• Как и в RAID 5, операции чтения данных выполняются очень быстро.
• Если два диска выйдут из строя, у вас все равно будет доступ ко всем данным, даже если вышедшие из строя диски заменяются. Таким образом, RAID 6 более безопасен, чем RAID 5.

Недостатки

• Операции записи данных выполняются медленнее RAID 5 из-за дополнительных данных о четности, которые необходимо рассчитать. Производительность записи теоретичски может быть на 20% ниже.
• Отказы дисков влияют на пропускную способность, хотя это все еще допустимо.
• Это сложная технология. Восстановление массива, в котором вышел из строя один диск, может занять много времени.

Идеальное использование

RAID 6 — это хорошая универсальная система, которая сочетает в себе эффективное хранилище с превосходной безопасностью и достойной производительностью. Это предпочтительнее, чем RAID 5 на файловых серверах и серверах приложений, которые используют много больших дисков для хранения данных.

RAID уровень 10 — объединение RAID 1 и RAID 0

Можно объединить преимущества (и недостатки) RAID 0 и RAID 1 в одной системе. Это вложенная или гибридная конфигурация RAID. Он обеспечивает безопасность путем зеркального отображения всех данных на вторичных дисках, в то же время используя распределение по каждому набору дисков для ускорения передачи данных.

 

Преимущества

Если что-то идет не так с одним из дисков в конфигурации RAID 10, время восстановления очень быстрое, поскольку все, что нужно, — это скопировать все данные с выжившего зеркала на новый диск. Это может занять всего 30 минут для дисков емкостью 1 ТБ.

Недостатки

Половина емкости хранения уходит на зеркалирование, поэтому по сравнению с большими массивами RAID 5 или RAID 6 это дорогой способ обеспечения избыточности.

Как насчет уровней RAID 2, 3, 4 и 7?

Эти уровни существуют, но они не являются общими (RAID 3 по сути похож на RAID 5, но данные четности всегда записываются на один и тот же диск). В этой статье описывается лишь общая классификация RAID-систем, и отображает общие сведения о технологии объединения накопителей.

RAID не заменит резервную копию!

Все уровни RAID, кроме RAID 0, обеспечивают защиту от сбоя одного диска. Система RAID 6 продолжит работу, даже при выходе из строя одновременно 2 дисков. Для полной безопасности вам все равно необходимо выполнить резервное копирование данных из системы RAID.

• Эта резервная копия пригодится, если все диски выйдут из строя одновременно из-за скачка мощности.
• Это защита от кражи системы хранения.
• Резервные копии могут храниться вне серверной комнаты или ЦОД, в другом месте. Это может пригодиться в случае чрезвычайного происшествия, масштабного системного сбоя, пожара и т.д.
• Наиболее важной причиной резервного копирования данных нескольких поколений является ошибка пользователя. Если кто-то случайно удаляет некоторые важные данные, и это остается незамеченным в течение нескольких часов, дней или недель, хороший набор резервных копий гарантирует, что вы все равно сможете сохранить эти файлы.

RAID-массив — что это такое? 🛢Основные виды

28 января 2021

Системное администрирование

2 347

Время чтения ≈ 12 минут

Содержание:

RAID (Redundant Array of Independent Disks или «избыточный массив независимых дисков») —  метод виртуализации, позволяющий объединять несколько дисков в единый логический том, имеющий лучшие характеристики.  Чтобы описать, чем RAID может быть полезен на практике, рассмотрим теоретические основы, классификацию и особенности использования данной технологии.

Для чего применяется RAID

RAID позволяет превратить несколько дисковых накопителей в один большой и быстрый диск. Его можно использовать в качестве хранилища данных с функцией автоматического резервного копирования или настроить как системный диск повышенной отказоустойчивости.

У технологии RAID-массивов существуют и минусы. Платой за быстродействие и надежность становится усложнение системы, а также необходимость закупать дополнительное оборудование. Однако эта цена невелика по сравнению с потенциальными убытками, которые может понести пользователь при потере информации или внезапной поломке накопителя.

Преимущества технологии

1. Увеличенный объем. Первоначальное назначение RAID — получение диска большей емкости.
2. Повышение быстродействия системы через параллельное подключение в массив нескольких физических дисков.
3. Отказоустойчивость и надежность хранения данных обеспечиваются выделением на цели резервирования отдельного устройства. При повреждении одного из дисков RAID-массива информация не будет утеряна.

Условие применения

Технологию можно использовать не во всех случаях. Для этого требуется ее аппаратная и программная поддержка. BIOS должен содержать настройку вида «SATA Configuration: RAID». Если же ее по каким-либо причинам нет, то необходимо «перепрошить» базовую систему ввода-вывода.

В случае, когда поддержка RAID программным методом невозможна, нужно подключить дополнительное устройство — RAID-контроллер и установить соответствующий драйвер. В последних версиях ОС Linux (Ubuntu 20.04, POP-OS 20.04 и т. д.) драйвер для включения режима RAID инсталлируется автоматически.

Основные понятия

В основе функционирования RAID-массивов лежит несколько базовых терминов, без которых нельзя понять принципы работы этой технологии.

1. Массив — объединение нескольких физических или виртуальных накопителей в один большой диск с возможностью единой настройки, форматирования и управления.
2. Метод зеркалирования — способ повысить надежность хранения информации через создание копии исходного диска на другом носителе, входящем в массив.
3. Дуплекс — один из методов зеркалирования, в котором используется вдвое большее количество накопителей для создания копий.
4. Чередование — увеличение производительности диска, благодаря блочной разбивке данных при записи.
5. Четность — технология, сочетающая в себе чередование и зеркалирование.

Типы RAID-массивов

1. Программный (software RAID) — самый бюджетный и распространенный вариант. Дисковые массивы создаются в самой операционной системе посредством специальных утилит. Обработкой данных занимается центральный процессор.  Основной недостаток — зависимость от предустановленной системы, которая приводит к существенному понижению быстродействия и безопасности хранения информации.
2. Аппаратный (hardware RAID) — создается на основе отдельного устройства (RAID-контроллера), которое имеет собственные специализированный микропроцессор и кеш-память. При этом нагрузка на микропроцессор практически отсутствует. Это наиболее затратный метод реализации, характеризующийся надежностью, высокой скоростью записи и чтения.
3. Интегрированный аппаратный (fake RAID, RAID-on-Chip) — комбинация программного и аппаратного способов. Реализована в виде дополнительного микрочипа, который встраивается в материнскую плату и работает совместно с центральным процессором. Эта технология быстрее программной, но не отличается надежностью хранения информации.

Классификация RAID по уровням

Основные отличия между конфигурациями или уровнями RAID заключаются в методах формирования и размещения данных, а также в алгоритмах распределения информации на носителях. Базовые типы RAID-массивов — RAID 0 и RAID 1. Остальные уровни считаются их производными, сочетающими в себе достоинства той или иной базовой модели.

RAID 0

Технология виртуализации RAID 0 называется striping («чередование»). Для ее реализации применяется от 2 до 4 накопителей, которые совместно выполняют процедуру «чтения/записи».

При записи информация разделяется на блоки, которые одновременно сохраняются на накопители. Первый блок — на один, второй — на другой жесткий диск и так далее. Производительность массива возрастает прямо пропорционально количеству накопителей в системе. То есть, 4 диска будут работать в 2 раза быстрее, чем два.

Однако, такая конфигурация RAID-массива чревата потерей данных, что уменьшает безопасность хранения информации. Это объясняется структурой каждого файла. Последний состоит из определенной последовательности блоков (байт), поскольку каждый из них записывается на разные диски и происходит «нарушение» его целостности. Если один накопитель выходит из строя, то блок «теряется». При этом получается «битый» файл, который практически невозможно восстановить.

Достоинства

• Дисковый RAID-массив уровня 0 обеспечивает ощутимый прирост скорости, который прямо пропорционально зависит от кратности количества накопителей.
• Использование всего дискового объема, т. е. при установке четырех дисков по 2 ТБ общий объем RAID-массива будет равен 2*4=8 ТБ.

Недостатки

• Нарушение отказоустойчивости. Иногда возможен отказ в операциях чтения или записи.
• При выходе из строя одного накопителя информация полностью теряется.

Использование

Применяется в приложениях для скоростного обмена информацией, в хранилищах временных файлов. Также RAID 0 нужен для систем, использующих некритичные по важности массивы данных.

RAID 1

Технология RAID 1 называется мirroring («зеркалирование»). Она подразумевает использование от 2 до 4 накопителей. Однако при этом теряется половина объема дисков, поскольку это пространство используется резервированием данных.

Простыми словами, если RAID-система состоит из 2 жестких дисков, то при выходе одного из них информация не потеряется полностью, поскольку один накопитель является точной копией другого.

Достоинства

• Надежность хранения информации.
• Простота реализации.
• Высокая производительность при выполнении операции чтения.
• Минимальная комплектация составляет всего 2 жестких диска.

Недостатки

• Низкая производительность.
• Емкость RAID-массива делится на 2, что обусловлено резервированием информации.
• Замена неисправного накопителя требует полное отключение системы.

Использование

Уровень RAID 1 необходимо применять для увеличения надежности хранения информации на серверах.

RAID 5

Технология RAID 5 («чередование с чётностью») считается наиболее распространенной и безопасной. Для подобной конфигурации необходимо минимум 3 диска, а максимальное допустимое количество — 16.

При записи информации происходит разделение на блоки данных, но с одним условием — на один из дисков, называемый блок «чётность данных» (Parity Drive, PD), происходит запись информации для восстановления. Этот подход позволяет спасти данные при повреждении одного из накопителей.

RAID 5 может реализовываться программным методом при помощи специальных утилит, но IT-специалисты рекомендуют все же отдать предпочтение аппаратному способу.

Достоинства

• Увеличена скорость чтения за счет одновременной обработки данных с нескольких независимых потоков от дисков массива.
• Информация не «потеряется» при повреждении одного накопителя.
• При замене неисправного диска происходит автоматическое восстановление информации.

Недостатки

1. Иногда происходят отказы дисков.
2. Если объем поврежденного накопителя 4 ТБ и более, при замене его на идентичный диск, восстановление может занять более одного дня.
3. Если диск «чётности» вышел из строя при выполнении процедуры восстановления, то информация будет окончательно утеряна.
4. Минимальное количество накопителей — 3.

Использование

Технология виртуализации 5 уровня (RAID 5) прекрасно подойдет для безопасного хранения данных, но при этом не будет утрачена производительность. Очень часто ее используют файловые серверы.

RAID 6

Технология виртуализации 6 уровня («чередование с двойной чётностью») похожа на RAID 5. Отличие состоит в записи информации для восстановления на два диска. Первый — блок «чётность данных» (PD) используются в архитектуре RAID 5 для резервного хранения данных. Второй диск «чётности» дублирует работу первого. Его работа основана на коде Рида-Соломона (Reed-Solomon), поэтому диск часто имеет краткое обозначение — RS или Q.

Благодаря использованию принципа двойной чётности, система может перенести без потерь информации отказ сразу двух жестких дисков. Однако для создания RAID 6 потребуется минимум четыре накопителя.

Достоинства

• Высокая скорость считывания и записи данных.
• Поддержка двух, одновременно вышедших из строя накопителей.

Недостатки

• Время на операцию записи на 20% больше, чем для RAID 5.
• Минимальная вероятность отказа дисков.
• Восстановление после сбоя занимает много времени.
• Для реализации необходимо 4 накопителя.

Использование

RAID 6 является более надежной конфигурацией, чем RAID пятого уровня. Она часто применяется на файловых серверах, где используются большие объемы данных.

RAID 10

Технология виртуализации 10 — «гибрид» RAID нулевого и первого уровней, сочетающая в себе все их преимущества.

Достоинства

• Высокая скорость восстановления данных.
• Высокая надежность.
• Быстродействие.

Недостатки

• Дороговизна реализации.
• Емкость, уходящая на зеркалирование, эквивалентна 50 % от всего объема дисков.

Использование

Гибридная технология RAID 10 используется в тех же случаях, что и RAID 0 и RAID 1.

Утилиты для создания

В операционной системе Windows есть встроенная утилита для создания RAID. Однако она поддерживает только RAID-массивы первого. Поэтому для более сложных операций, а также для платформ на базе Unix/Linux требуется установка стороннего ПО.

Перед выбором соответствующей конфигурации RAID-массива, специалисты рекомендуют сохранить информацию на отдельный носитель. При создании или удалении RAID-системы данные на дисках уничтожаются.

Mdadm

Для операционных систем на основе Linux рекомендуется использовать штатную утилиту «mdadm», которую необходимо предварительно установить через терминал.

Основные возможности

• Создание и сброс RAID-массивов.
• Монтирование файловых систем.
• Сохранение топологии массива.
• Удаление отдельных элементов из RAID.

Установка

Для инсталляции утилиты требуется ввести в терминале следующие команды:

• СentOS и Red Hat:

  yum install mdadm

• Ubuntu и Debian:

  apt-get install mdadm

При этом в систему будет инсталлирована утилита, а также необходимый набор библиотек.

MegaRAID Storage Manager (MSM)

Бесплатное приложение от Microsoft, разработанное с целью обеспечения гибкого управления RAID-системами в ОС Windows.

Основные возможности

• Просмотр состояния RAID-контроллера.
• Создание RAID-массивов различных уровней.
• Удаление элементов из массива.
• Графический интерфейс.
• Монтирование файловых систем.

Установка

1. Скачать по ссылке  MegaRAID Storage Manager.
   
2. Распаковать скачанный архив.
3. Запустить установщик «setup.exe».
   
4. Нажать кнопку инсталляции «Install».
   
5. Принять условия лицензионного соглашения и нажать «Next».
   
6. Выбрать пункт «All users» («Для всех пользователей») и нажать «Next».
   
7. Указать путь для установки и нажать «Next».
   
8. Выбрать тип инсталляции — «Полный» («Complete») или «Выборочный» («Custom») и нажать «Next».
   
9. Запустить процесс установки с учетом введенных параметров, нажав «Install».
   
10. Завершить инсталляцию — кнопка «Finish».
    

Заключение

Использование RAID-массивов позволяет реализовать повышенние потенциала нескольких дисковых накопителей за счет их объединения. В частности, растет производительность и надежность хранения информации. Однако эффективность работы массива будет сильно зависеть от того, каким способом он создан. Оптимальным является аппаратный метод на базе отдельного RAID-контроллера, но его организация потребует больших финансовых вложений.

Помимо способа реализации для работы RAID важна конфигурация массивов, которая делится на несколько базовых уровней. Оптимальным уровнем считается RAID-10, поскольку он обеспечивает не только высокую скорость обработки данных, но и их сохранность.

Виртуальный сервер от Eternalhost — надежная площадка для современного веб-ресурса! Быстрые NVMe диски, реальная защита от DDoS, техподдержка 24/7.

Оцените материал:

[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]

RAID-массив. Варианты RAID-массивов. Восстановление массива RAID-0 stripe

Введение

Пословицу «Пока гром не грянет, мужик не перекрестится» знает почти каждый. Жизненная она: пока та или иная проблема не коснется юзера вплотную, тот о ней даже не задумается. Умер блок питания и прихватил с собой пару-тройку девайсов — пользователь бросается искать статьи соответствующей тематики о вкусном и здоровом питании. Сгорел или начал глючить от перегрева процессор — в «Избранном» появляется пара-тройка ссылок на развесистые ветки форумов, на которых обсуждают охлаждение CPU.

С жесткими дисками та же история: как только очередной винт, хрустнув на прощание головками, покидает наш бренный мир, обладатель ПК начинает суетиться, чтобы обеспечить улучшение жизненных условий накопителя. Но даже самый навороченный кулер не может гарантировать диску долгую и счастливую жизнь. На срок службы накопителя влияет много факторов: и брак на производстве, и случайный пинок корпуса ногой (особенно если кузов стоит где-нибудь на полу), и пыль, прошедшая сквозь фильтры, и высоковольтная помеха, посланная блоком питания… Выход один — резервное копирование информации, а если требуется бэкап на ходу, то самое время строить RAID-массив, благо сегодня почти каждая материнка обладает каким-нибудь RAID-контроллером.

На этом месте мы остановимся и сделаем краткий экскурс в историю и теорию RAID-массивов. Сама аббревиатура RAID расшифровывается как Redundant Array of Independent Disks (избыточный массив независимых дисков). Раньше вместо independent употребляли inexpensive (недорогой), но со временем это определение потеряло актуальность: недорогими стали почти все дисковые накопители.

История RAID началась в 1987 году, когда появилась на свет статья «Корпус для избыточных массивов из дешевых дисков (RAID)», подписанная товарищами Петерсоном, Гибсоном и Катцем. В заметке была описана технология объединения нескольких обычных дисков в массив для получения более быстрого и надежного накопителя. Также авторы материала рассказывали читателям о нескольких типах массивов — от RAID-1 до RAID-5. Впоследствии к описанным почти двадцать лет назад массивам прибавился RAID-массив нулевого уровня, и он обрел популярность. Так что же представляют собой все эти RAID-x? В чем их суть? Почему они называются избыточными? В этом мы и постараемся разобраться.

Если говорить очень простым языком, то RAID — это такая штука, которая позволяет операционной системе не знать, сколько дисков установлено в компьютере. Объединение хардов в RAID-массив — процесс, прямо противоположный разбиению единого пространства на логические диски: мы формирует один логический накопитель на основе нескольких физических. Для того чтобы сделать это, нам потребуется или соответствующий софт (об этом варианте мы даже говорить не будем — ненужная это вещь), или RAID-контроллер, встроенный в материнку, или отдельный, вставляемый в слот PCI либо PCI Express. Именно контроллер объединяет диски в массив, а операционная система работает уже не с HDD, а с контроллером, который ей ничего ненужного не сообщает. А вот вариантов объединения нескольких дисков в один существует великое множество, точнее, около десяти.

Какими бывают RAID?

Самый простой из них — JBOD (Just a Bunch of Disks). Два винчестера склеены в один последовательно, информация записывается сначала на один, а затем на другой диск без разбиения ее на куски и блоки. Из двух накопителей по 200 Гбайт мы делаем один на 400 Гбайт, работающий практически с той же, а в реальности с чуть меньшей скоростью, что и каждый из двух дисков.

JBOD является частным случаем массива нулевого уровня, RAID-0. Встречается также другой вариант названия массивов этого уровня — stripe (полоска), полное наименование — Striped Disk Array without Fault Tolerance. Этот вариант тоже предполагает объединение n дисков в один с объемом, увеличенным в n раз, но диски объединяются не последовательно, а параллельно, и информация на них записывается блоками (объем блока задает пользователь при формировании RAID-массива).

То есть в случае, если на два накопителя, входящие в массив RAID-0, нужно записать последовательность цифр 123456, контроллер разделит эту цепочку на две части — 123 и 456 — и первую запишет на один диск, а вторую — на другой. Каждый диск может передавать данные… ну, пусть со скоростью 50 Мбайт/с, а суммарная скорость двух дисков, данные с которых берутся параллельно, составляет 100 Мбайт/c. Таким образом, скорость работы с данными должна увеличиться в n раз (реально, конечно, рост скорости меньше, так как потери на поиск данных и на передачу их по шине никто не отменял). Но этот прирост дается не просто так: при поломке хотя бы одного диска информация со всего массива теряется.

RAID-массив нулевого уровня. Данные разбиваются на блоки и раскидываются по дискам. Контроля четности и резервирования нет.

То есть никакой избыточности и никакого резервирования нет и в помине. Считать этот массив RAID-массивом можно лишь условно, тем не менее он очень популярен. Мало кто задумывается о надежности, ее ведь никак не измеришь бенчмарками, зато все понимают язык мегабайт в секунду. Это не плохо и не хорошо, просто такое явление есть. Ниже мы поговорим о том, как и рыбку съесть, и надежность сохранить. Восстановление RAID-0 после сбоя

Кстати, дополнительный минус stripe-массива заключается в его непереносимости. Я не имею в виду то, что он плохо переносит какие-то отдельные виды пищи или, к примеру, хозяев. На это ему наплевать, но перенести куда-то сам массив — это целая проблема. Даже если притащить к другу оба диска и драйверы контроллера в придачу, не факт, что они определятся как один массив и данными удастся воспользоваться. Более того, известны случаи, когда простое подключение (без записи чего-либо!) stripe-дисков к «неродному» (отличному от того, на котором формировался массив) контроллеру приводило к порче информации в массиве. Не знаем, насколько эта проблема актуальна сейчас, с появлением современных контроллеров, но все же советуем быть аккуратнее.

RAID-массив первого уровня из четырех дисков. Диски разбиты на пары, на накопителях внутри пары хранятся одинаковые данные.

Первый по-настоящему «избыточный» массив (и первый появившийся на свет RAID) — RAID-1. Его второе название — mirror (зеркало) — объясняет принцип работы: все отведенные под массив диски разбиваются на пары, а информация считывается и записывается сразу на оба диска. Получается, что у каждого из дисков в массиве есть точная копия. В такой системе возрастает не только надежность хранения данных, но и скорость их чтения (читать можно сразу с двух винчестеров), хотя скорость записи остается такой же, как и у одного накопителя.

Как можно догадаться, объем такого массива будет равен половине суммы объемов всех входящих в него винчестеров. Минус такого решения — хардов нужно в два раза больше. Но зато надежность этого массива реально даже не равна двойной надежности одиночного диска, а намного выше этого значения. Выход из строя двух винчестеров в течение… ну, скажем, суток маловероятен, если в дело не вмешался, к примеру, блок питания. В то же время любой здравомыслящий человек, увидев, что один диск в паре вышел из строя, тут же его заменит, и даже если сразу после этого отдаст концы второй диск, информация никуда не денется.

Как видите, и у RAID-0, и у RAID-1 есть свои недостатки. А как бы от них избавиться? Если у вас есть минимум четыре винчестера, вы можете создать конфигурацию RAID 0+1. Для этого массивы RAID-1 объединяются в массив RAID-0. Или наоборот, иногда создают массив RAID-1 из нескольких массивов RAID-0 (на выходе получится RAID-10, единственное преимущество которого — меньшее время восстановления данных при выходе одного диска из строя).

Надежность такой конфигурации из четырех винчестеров равна надежности массива RAID-1, а скорость фактически такая же, как у RAID-0 (реально она, скорее всего, будет чуть ниже из-за ограниченных возможностей контроллера). При этом одновременный выход из строя двух дисков не всегда означает полную потерю информации: это произойдет лишь в случае, если сломаются диски, содержащие одни и те же данные, что маловероятно. То есть если четыре диска разбиты на пары 1-2 и 3-4 и пары объединены в массив RAID-0, то лишь одновременная поломка дисков 1 и 2 или 3 и 4 приведет к потере данных, в то время как в случае безвременной кончины первого и третьего, второго и четвертого, первого и четвертого или второго и третьего винчестеров данные останутся в целости и сохранности.

Однако главный недостаток RAID-10 — высокая стоимость дисков. Все-таки цену четырех (минимум!) винчестеров маленькой не назовешь, особенно если реально нам доступен объем лишь двух из них (о надежности и о том, сколько она стоит, как мы уже говорили, мало кто думает). Большая (100%-я) избыточность хранения данных дает о себе знать. Все это привело к тому, что в последнее время популярность приобрел вариант массива под названием RAID-5. Для его реализации необходимо три диска. Помимо самой информации, контроллер складирует на накопителях массива еще и блоки контроля четности.

Не будем вдаваться в подробности работы алгоритма контроля четности, скажем только, что он позволяет в случае потери информации на одном из дисков восстановить ее, используя данные четности и живые данные с других дисков. Блок четности имеет объем одного физического диска и равномерно распределяется по всем винчестерам системы так, что потеря любого диска позволяет восстановить информацию с него с помощью блока четности, находящегося на другом диске массива. Информация же разбивается на большие блоки и записывается на диски поочередно, то есть по принципу 12-34-56 в случае с трехдисковым массивом.

Соответственно, общий объем такого массива — это объем всех дисков минус емкость одного из них. Восстановление данных, разумеется, происходит не мгновенно, но зато такая система имеет высокую производительность и запас надежности при минимальной стоимости (для массива объемом 1000 Гбайт нужно шесть дисков по 200 Гбайт). Впрочем, производительность такого массива все равно будет ниже скорости stripe-системы: при каждой операции записи контроллеру нужно обновлять еще и индекс четности.

RAID-0, RAID-1 и RAID 0+1, иногда еще RAID-5 — этими уровнями чаще всего исчерпываются возможности десктопных RAID-контроллеров. Более высокие уровни доступны лишь сложным системам, основой для которых служат SCSI-винчестеры. Однако счастливые обладатели SATA-контроллеров с поддержкой Matrix RAID (такие контроллеры встроены в южные мосты ICH6R и ICH7R от компании Intel) могут воспользоваться преимуществами массивов RAID-0 и RAID-1, имея всего два диска, а те, у кого есть плата с ICH7R, могут объединить RAID-5 и RAID-0, если у них есть четыре одинаковых накопителя.

Как это реализуется на практике? Разберем более простой случай с RAID-0 и RAID-1. Допустим, вы купили два харда по 400 Гбайт. Вы разбиваете каждый из накопителей на логические диски объемом 100 Гбайт и 300 Гбайт. После этого с помощью зашитой в BIOS утилиты Intel Application Accelerator RAID Option ROM вы объединяете 100-гигабайтные разделы в stripe-массив (RAID-0), а 300-гигабайтные — в массив Mirror (RAID-1). Теперь на быстрый диск объемом 200 Гбайт можно складывать, скажем, игрушки, видеоматериал и другие данные, требующие высокой скорости дисковой подсистемы и притом не очень важные (то есть те, о потере которых вы не будете очень сильно жалеть), а на зеркалируемый 300-гигабайтный диск вы перемещаете рабочие документы, архив почты, служебный софт и другие жизненно необходимые файлы. При выходе из строя одного диска вы лишаетесь того, что было размещено на массиве stripe, но данные, размещенные вами на втором логическом диске, дублируются на оставшемся накопителе.

Объединение уровней RAID-5 и RAID-0 подразумевает то, что часть объема четырех дисков отведена под быстрый stripe-массив, а другая часть (пусть это будут 300 Гбайт на каждом диске) приходится на блоки данных и блоки четности, то есть вы получаете один сверхбыстрый диск объемом 400 Гбайт (4 х 100 Гбайт) и один надежный, но менее быстрый массив объемом 900 Гбайт 4 х 300 Гбайт минус 300 Гбайт на блоки четности.

Как видите, технология эта крайне перспективна, и будет неплохо, если ее поддержат другие производители чипсетов и контроллеров. Очень уж заманчиво иметь на двух дисках массивы разных уровней, быстрые и надежные.

Вот, пожалуй, и все виды RAID-массивов, которые применяются в домашних системах. Однако в жизни вам могут встретиться RAID-2, 3, 4, 6 и 7. Так что давайте все-таки посмотрим, что это за уровни такие.

RAID-2. В массива такого типа диски делятся на две группы — для данных и для кодов коррекции ошибок, причем если данные хранятся на n дисках, то для складирования кодов коррекции необходимо n-1 дисков. Данные записываются на соответствующие винчестеры так же, как и в RAID-0, они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков, предназначенных для хранения информации. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо винчестера из строя возможно восстановление информации. Метод Хемминга давно применяется в памяти типа ECC и позволяет на лету исправлять мелкие однобитовые ошибки, если они вдруг возникнут, а если ошибочно будут переданы два бита, это будет обнаружено опять-таки с помощью систем контроля четности. Впрочем, держать ради этого громоздкую структуру из почти двойного количества дисков никому не хотелось, и этот вид массива не получил распространения.

Структура массива RAID-3 такова: в массиве из n дисков данные разбиваются на блоки размером 1 байт и распределяются по n-1 дискам, а еще один диск используется для хранения блоков четности. В RAID-2 для этой цели стояло n-1 дисков, но большая часть информации на этих дисках использовалась только для коррекции ошибок на лету, а для простого восстановления в случае поломки диска достаточно меньшего ее количества, хватает и одного выделенного винчестера.

RAID третьего уровня с отдельным диском для хранения информации о четности. Резервирования нет, но данные восстановить можно.

Соответственно, отличия RAID-3 от RAID-2 очевидны: невозможность коррекции ошибок на лету и меньшая избыточность. Преимущества таковы: скорость чтения и записи данных высока, а для создания массива требуется совсем немного дисков, всего три. Но массив этого типа хорош только для однозадачной работы с большими файлами, так как наблюдаются проблемы со скоростью при частых запросах данных небольшого объема.

Массив пятого уровня отличается от RAID-3 тем, что блоки четности равномерно разбросаны по всем дискам массива.

RAID-4 похож на RAID-3, но отличается от него тем, что данные разбиваются на блоки, а не на байты. Таким образом, удалось «победить» проблему низкой скорости передачи данных небольшого объема. Запись же производится медленно из-за того, что четность для блока генерируется при записи и записывается на единственный диск. Используются массивы такого типа очень редко.

RAID-6 — это тот же самый RAID-5, но теперь на каждом из дисков массива хранятся два блока четности. Таким образом, при выходе двух дисков из строя информация все еще может быть восстановлена. Разумеется, повышение надежности привело к уменьшению полезного объема дисков и к увеличению минимального их количества: теперь при наличии n дисков в массиве общий объем, доступный для записи данных, будет равен объему одного диска, умноженному на n-2. Необходимость вычисления сразу двух контрольных сумм определяет второй недостаток, унаследованный RAID-6 от RAID-5, — низкую скорость записи данных.

RAID-7 — зарегистрированная марка компании Storage Computer Corporation. Структура массива такова: на n-1 дисках хранятся данные, один диск используется для складирования блоков четности. Но добавилось несколько важных деталей, призванных ликвидировать главный недостаток массивов такого типа: кэш данных и быстрый контроллер, заведующий обработкой запросов. Это позволило снизить количество обращений к дискам для вычисления контрольной суммы данных. В результате удалось значительно повысить скорость обработки данных (кое-где в пять и более раз).

Массив уровня RAID 0+1, или конструкция из двух массивов RAID-1, объединенных в RAID-0. Надежно, быстро, дорого.

Прибавились и новые недостатки: очень высокая стоимость реализации такого массива, сложность его обслуживания, необходимость в бесперебойнике для предотвращения потери данных в кэш-памяти при перебоях питания. Массив такого типа вы вряд ли встретите, а если вдруг где увидите его, пишите нам, мы тоже с удовольствием на него посмотрим.

Создание массива

Надеюсь, с выбором типа массива вы уже справились. Если на вашей плате есть RAID-контроллер, вам ничего, кроме нужного количества дисков и драйверов этого самого контроллера, не понадобится. Кстати, имейте в виду: есть смысл объединять в массивы только диски одинакового объема, причем лучше одной модели. С дисками разного объема может отказаться работать контроллер, и, скорее всего, вы сможете задействовать лишь часть большого диска, равную по объему меньшему из дисков. Кроме того, даже скорость stripe-массива будет определяться скоростью самого медленного из дисков. И мой вам совет: не пытайтесь сделать RAID-массив загрузочным. Это возможно, но в случае возникновения каких-либо сбоев в системе вам придется нелегко, так как восстановление работоспособности будет сильно затруднено. Кроме того, опасно размещать несколько систем на таком массиве: почти все программы, отвечающие за выбор ОС, убивают информацию из служебных областей винчестера и, соответственно, портят массив. Лучше выбрать иную схему: один диск — загрузочный, а остальные объединены в массив.

Matrix RAID в действии. Часть объема дисков используется массивом RAID-0, оставшуюся часть пространства забирает массив RAID-1.

Каждый RAID-массив начинается с BIOS RAID-контроллера. Иногда (только в случае с интегрированными контроллерами, да и то не всегда) он встроен в основной BIOS материнки, иногда расположен отдельно и активируется после прохождения самотестирования, но в любом случае вам туда надо. Именно в BIOS задаются нужные параметры массива, а также размеры блоков данных, используемые винчестеры и так далее. После того как вы все это определите, достаточно будет сохранить параметры, выйти из BIOS и вернуться в операционную систему.

Там обязательно нужно установить драйверы контроллера (как правило, дискета с ними прилагается к материнке или к самому контроллеру, но они могут быть записаны на диск с другими драйверами и служебным софтом), перезагрузиться, и все, массив готов к работе. Можете разбивать его на логические диски, форматировать и заполнять данными. Помните только о том, что RAID не панацея. Он спасет вас от потери данных при гибели винчестера и минимизирует последствия такого исхода, но не спасет от скачков напряжения в сети и сбоев некачественного блока питания, который убивает оба диска сразу, без оглядки на их «массивность».

Пренебрежительное отношение к качественному питанию и температурному режиму дисков может существенно сократить срок жизни HDD, бывает, все диски массива выходят из строя, а все данные оказываются безвозвратно потерянными. В частности, современные винчестеры (в особенности IBM и Hitachi) очень чувствительны к каналу +12 В и не любят даже малейшего изменения напряжения на нем, так что перед закупкой всего оборудования, необходимого для построения массива, стоит проверить соответствующие напряжения и при необходимости включить новый БП в список покупок.

Питание жестких дисков, равно как и всех остальных комплектующих, от второго блока питания, на первый взгляд, реализуется просто, но в такой схеме питания немало подводных камней, и нужно сто раз подумать, прежде чем решиться на такой шаг. С охлаждением все проще: необходимо лишь обеспечить обдув всех винчестеров, плюс не ставьте их вплотную друг к другу. Простые правила, но, к сожалению, соблюдают их не все. И случаи, когда оба диска в массиве умирают одновременно, нередки.

Кроме того, RAID не отменяет необходимости регулярно изготавливать резервные копии данных. Зеркалирование зеркалированием, но если вы случайно испортите или сотрете файлы, второй диск вам никак не поможет. Так что делайте бэкап всякий раз, когда вы можете его делать. Это правило действует вне зависимости от наличия RAID-массивов внутри ПК.

Так что, are you RAIDy? Да? Отлично! Только в погоне за объемом и скоростью не забудьте другую пословицу: «Заставь дурака Богу молиться, он и лоб расшибет». Крепких вам дисков и надежных контроллеров!

Ценовая выгода шумного RAID

RAID — это хорошо даже без оглядки на деньги. Но давайте посчитаем цену простейшего stripe-массива объемом 400 Гбайт. Два диска Seagate Barracuda SATA 7200.8 по 200 Гбайт каждый обойдутся вам примерно в $230. RAID-контроллеры встроены в большинство материнских плат, то бишь мы получаем их бесплатно.

В то же время 400-гигабайтный диск той же модели стоит $280. Разница — $50, и на эти деньги можно приобрести мощный блок питания, который вам, несомненно, понадобится. Я уж не говорю о том, что производительность составного «диска» при более низкой цене будет почти вдвое выше производительности одного винчестера.

Проведем теперь подсчет, ориентируясь на общий объем 250 Гбайт. Дисков по 125 Гбайт не существует, так что возьмем два винчестера по 120 Гбайт. Цена каждого диска — $90, цена одного 250-гигабайтного винчестера — $130. Что ж, при таких объемах за производительность приходится платить. А если взять 300-гигабайтный массив? Два диска по 160 Гбайт — примерно $200, один на 300 Гбайт — $170… Опять не то. Получается, что выгоден RAID только при использовании дисков очень большого объема.

преимущества и недостатки RAID массивов 0,1,5,10

Что такое RAID?

RAID (redundant array of independent disks) — это технология, состоящий из нескольких дисков для хранения данных. Накопители связаны друг с другом, чтобы повысить надежность и производительность. В основном используются жесткие диски, но существует тенденция также использовать SSD накопители.

В этой статье вы узнаете о уровнях RAID массивов, плюсах и минусах каждого уровня, а также о различиях между аппаратным RAID массивом и программным.

Уровни RAID

В зависимости от конкретной ситуации существует пять распространенных RAID массива:

RAID 0

RAID 0 также называется чередованием дисков. Этот метод включает равномерное разделение данных между двумя или более устройствами хранения (HDD или SSD). Цель состоит в том, чтобы повысить производительность, так как такая организация данных позволяет быстрее читать и записывать файлы.

RAID 0 является наиболее доступным типом и его довольно легко настроить. Однако такой массив не является отказоустойчивым, и его не следует использовать для критически важных данных. Проблемы на любом из дисков могут привести к полной потере данных в массиве.

Преимущества RAID 0:

• Повышенная производительность чтения и записи
• Использование полной мощности накопителей
• Легко реализуется

Недостатки RAID 0:

• Нет отказоустойчивости

RAID 1

RAID 1 (зеркальное отображение диска) является отказоустойчивым, поскольку он дублирует данные путем одновременной записи на два устройства хранения. Следовательно, каждый диск имеет точную копию на другом диске.

Наличие конфигурации RAID 1 обеспечивает защиту от потери данных. Если проблема возникает с одним диском, контроллер использует зеркальный диск для восстановления данных и непрерывной работы. Также увеличивает производительность, поскольку позволяет системам одновременно читать с обоих дисков. Тем не менее, запись занимает больше времени, поскольку данные дублируются на несколько дисков.

Преимущества RAID 1:

• Повышенная скорость чтения
• Отказоустойчивость
• Легко реализовать

Недостатки RAID 1:

• Используется только половина емкости хранилища

RAID 5

RAID 5 использует чередование дисков и четность, что делает его наиболее популярным вариантом.

Raid 5 требует как минимум трех (3) дисков, на которых данные чередуются, но не дублируются. В качестве защиты от выхода из строя одного из диска он использует четность, распределенную по всем дискам, для восстановления данных при необходимости.

RAID 5 обеспечивает высокую производительность и надежность. Является наиболее распространенным и безопасным RAID массивом, чтения данных выполняются очень быстро, но запись данных несколько медленнее.

Преимущества RAID 5:

• Быстрое чтения
• Единый доступ ко всем данным
• Отказоустойчивость

Недостатки RAID 5:

• Требуется больше времени для восстановления данных
• Сложнее реализовать

RAID 10

RAID 10 сочетает в себе RAID 0 и RAID 1 как минимум с четырьмя дисками.

В RAID 10 два диска чередуются и зеркально отражаются на двух других дисках, создавая единый массив. Такая конфигурация выигрывает высокой производительностью (RAID 0) и отказоустойчивостью (RAID 1).

В случае отказа диска RAID 10 обеспечивает быстрое восстановление благодаря избыточности данных. Однако это имеет свою цену. Этот метод более дорогой и сложный в настройке по сравнению с другими RAID. Кроме того, он фактически использует половину своей емкости хранения.

Преимущества RAID 10:

• Высокая производительность
• Отказоустойчивость
• Быстрое время восстановления

Недостатки RAID 10:

• Дорого (требуется больше места для хранения)
• Ограниченная масштабируемость

Разница между аппаратным RAID-ом и программным

Есть два способа использования RAID: аппаратный и программный. Если обработка RAID происходит на внешнем ЦП, это аппаратная настройка RAID массива с использованием RAID контроллера. Если обработка происходит в центральном процессоре хост-сервера, это программный RAID.

Например:

• При настройке аппаратного RAID-массива вы вставляете карту RAID-контроллера в быстрый слот PCI-Express на материнской плате и подключаете ее к дискам.
• Для настройки программного RAID-массива без использования RAID-контроллера. В этом случае вы управляете дисками с помощью служебной программы в операционной системе.

Все уровни RAID, кроме RAID 0, обеспечивают защиту от сбоя одного диска. Для надежности все равно необходимо создавать резервные копии данных, хранящихся в массиве RAID.

4.2 / 5 ( 5 голосов )

Поддерживаемые уровни для RAID-контроллеры Intel®

Эти контроллеры Поддержка избыточный массив независимых дисков (RAID) уровней 0, 1, 5, 6, 10, 50 и 60. Ниже приведено краткое описание этих типов RAID. Вы можете найти дополнительные подробности в IT/IR, интегрированное Программное обеспечение Stack 3 Руководство пользователя.

Уровень 0 : Этот уровень, часто называемый чередованием, представляет собой метод сопоставления данных, ориентированный на производительность. Данные, записываемые в массив, делятся на полосы и записываются через диски массива. Эта процедура обеспечивает высокую производительность ввода-вывода при низкой стоимости, но не обеспечивает избыточности.

Уровень 1 : Этот уровень, часто называемый зеркальным отображением, обеспечивает избыточность, записывая идентичные данные каждому диску-члену массива. Уровень 1 работает с двумя дисками, которые могут использовать параллельный доступ для высокой скорости передачи данных при чтении, но чаще работает независимо, чтобы обеспечить высокую скорость операций ввода-вывода. Уровень 1 обеспечивает очень хорошую надежность данных и улучшает производительность для приложений с интенсивным считыванием, но при сравнительно высокой стоимости. Минимальное количество дисков — два.

Уровень 5 : RAID уровня 5 является наиболее распространенным типом RAID. При распределении четности по некоторым или всем дискам-членам массива RAID уровня 5 устраняет узкое место записи, присущее уровню 4. Как и на уровне 4, результатом является Асимметричная производительность, при этом операции чтения значительно превышены. Уровень 5 часто используется с кэшированием обратной записи для уменьшения асимметрии. Так как данные четности должны быть пропущены на каждом диске во время операций чтения, производительность для операций чтения, как правило, значительно ниже, чем в массиве уровня 4. Минимальное количество дисков — три.

Уровень 6 : RAID уровня 6 расширяет RAID 5, добавив блок контроля четности. Поэтому он использует чередование на уровне блоков с двумя блоками четности, распределенными по всем дискам-членам. Цель этого дублирования заключается в повышении отказоустойчивости; RAID 6 может обрабатывать сбой любых двух дисков в массиве, в то время как другие одиночные уровни RAID могут обрабатывать не более одного сбоя. Производительность-мудрый, RAID 6, как правило, немного хуже, чем RAID 5 с точки зрения записи из-за добавленной накладной больше расчетов четности, но может быть немного быстрее в случайных чтений из-за распространения данных на еще один диск. Минимальное количество жестких дисков — три.

Уровень 10 : RAID уровня 10 использует функции уровней 1 и 0. Преимуществом является более быстрый доступ к данным (например, RAID 0) и отказоустойчивость одного диска (например, RAID 1). RAID 10 требует в два раза больше дисков (например, RAID 1), но он предлагает некоторые улучшения производительности за счет чередования, а затем зеркального отображения чередующихся массивов. RAID 10 обшивки блоков данных на каждый массив RAID 1. Каждый массив RAID 1 затем дублирует свои данные на другой диск. Минимальное количество дисков — четыре.

Уровень 50 : Уровень RAID 50 использует функции уровней 5 и 0. RAID 50 включает в себя как четность, так и чередование дисков между несколькими группами дисков. RAID 50 лучше всего реализуется на двух дисковых массивах RAID 5 с данными, чередующихся по обоим массивам. RAID 50 может поддерживать от одного до четырех сбоев дисков при сохранении целостности данных, если каждый неисправный диск находится в другом массиве RAID 5. Минимальное количество дисков — шесть.

Уровень 60 : Уровень RAID 60 использует функции уровней 6 и 0. Массив RAID 60 объединяет прямую чередование блочного уровня RAID 0 с распределенным двойным паритетом RAID 6. То есть массив RAID 0, чередующийся между элементами RAID 6. Виртуальный диск RAID 60 может пережить потерю двух дисков в каждом из наборов RAID 6 без потери данных. Он лучше всего работает с данными, требующими высокой надежности, высокой скоростью запросов, высокой передачей данных и емкостью от среднего до большого. Минимальное количество дисков — восемь.

Массивы дисков в RAID0, RAID1, RAID5, RAID10 и прочих

Логический диск в настольном ПК — это, зачастую, физический диск, разделенный на несколько логических. RAID — это процесс наоборот — несколько физических дисков (на нашем хостинге в подавляющем большинстве это специализированные middle-intensive SSD, корпоративного сегмента) объединяются в 1 логический с помощью специального ПО (программный рейд) или специального оборудования, так называемого контроллера (рейд-контроллера)

Как RAID-массивы формируются. Аппаратный рейд и программный рейд:

1. Аппаратный RAID – формируется с помощью отдельного контроллера с собственным процессором и кэширующей памятью, полностью забирающий на себя выполнение всех дисковых операций. Наиболее затратный, однако, самый производительный и надежный вариант для использования.
2. Программный RAID-массивы — наименее затратный вариант, но и наименее производительный. Массив создается средствами операционной системы, вся нагрузка по обработке данных «ложится на плечи» центрального процессора.
3. Интегрированный аппаратный RAID (еще его часто называют Fake-RAID) — микрочип, установленный на материнскую плату, который берет на себя часть функционала аппаратного RAID-контроллера, работая в паре с центральным процессором. Этот подход работает чуть быстрее, чем программный RAID, но надежность у такого массива оставляет желать лучшего.
   

«Для чего все эти сложности и зачем столько вариантов?» возникает закономерный вопрос. Всё достаточно просто: смысл RAID — обеспечивать более высокую производительность и более высокую стабильность дисковой подсистемы такой сложной инфраструктуры, как выделенный сервер.

Какие бывают уровни RAID

По сути, RAID это связка из нескольких дисковых накопителей, от конфигурации которых зависит скорость работы, безопасность сервера и размещенных на нем данных клиента. Далее приводится список наиболее популярных типов RAID (так называемые «уровни» рейд-массивов) и в конце сравнительная таблица по основным типам. Жирным текстом выделены наиболее популярные (ввиду соотношения цена — достигнутые цели) уровни RAID

1. RAID 0 (Stripping) используют в случае, когда нужно существенно увеличить производительность работы дисковой подсистемы. Данный вид рейд массива хотя и не обеспечивает надежность хранения информации, но широко используется на компьютерных машинах. Суть работы – информация разбивается на блоки, каждый блок записывается на отдельный диск. Данный массив применяется там, где важна скорость передачи больших объемов информации.

2. RAID 1 (Mirrored disk) – данный рейд с высоким уровнем надежности, при котором данные полностью дублируются. В этом случае два диска вмещают одинаковую иформацию, при этом они являются одним логическим диском. Если один из дисков ломается, другой заменяет его, выполняя все функции. Данный рейд повышает скорость уровня чтения информации, потому что функция чтения может происходить одновременно с обеих дисков.

3. RAID 2 – резервирование данных с помощью кода Хэмминга для коррекции ошибок. Данные, которые записываются, формируются на основе слов. Размер слова соответствует количеству дисков для записи информации в рейде. Данный вид массива дает возможность не только исправлять конкретные одиночные ошибки, но и выявлять двойные. Хотя сам по себе рейд является самым избыточным изо всех видов с кодами коррекции. RAID 2 редко используется по сравнению с другими, в связи с плохой обработкой большого количества запросов.

4. RAID 3 – массив отказоустойчивости, который имеет один дополнительный диск, на него записываются данные, к тому же осуществляется параллельный ввод/вывод. Однако, данный рейд менее избыточен по сравнению с предыдущим и имеет высокую производительность. Достоинство RAID 3 – быстрое восстановление информации в случаи сбоев на сервере.

5. RAID 4 в некоторых моментах схож с  RAID 3, но данный рейд имеет большой размер блока записываемых данных. Массив повышает производительность передачи файлов малого объема. Недостаток: не обеспечивается высокая скорость передачи больших файлов, сложность восстановления информации при сбои сервера. Данный массив хорошое решение для файловых серверов, так как информация в них считывается и намного реже записывается.

6. Наиболее распространенный массив RAID 5, для работы которого нужно три и больше дисков. Он использует все диски кроме одного, например, если есть 4 диска, то используются по объему 3. Данный вид массива считается самым экономным. В отличии от RAID 3 имеет большой объем логических блоков для хранения данных, а также позволяет проводить параллельные операции записи. Если из строя выходит один из дисков, данные не теряются, но его следует заменить. Данный рейд используют для многого количества задач, производительность повышают с добавлением дополнительных дисков.

7. RAID 6 — похож на RAID 5, но имеет более высокую степень надёжности — два диска данных и два диска контроля чётности. Основан на кодах Рида — Соломона и обеспечивает работоспособность после одновременного выхода из строя любых двух дисков. Обычно использование RAID-6 вызывает примерно 10-15 % падение производительности дисковой группы, относительно RAID 5, что вызвано бо́льшим объёмом работы для контроллера (более сложный алгоритм расчёта контрольных сумм), а также необходимостью читать и перезаписывать больше дисковых блоков при записи каждого блока
   

8. RAID 10 (1+0) – пример комбинации уровней, который соединил в себе достоинства RAID 1 и RAID 0. По сути, это несколько RAID 0, которые дублируются. Данный массив более шустрый и отказоустойчивый, но все равно требует большей избыточности. Весомый минус массива – высокая стоимость.

9. RAID 50 – комбинация нескольких RAID 5, которые чередуются. Довольно экономичное решение, которое подойдет для средних и больших компаний, массив имеет повышенный параметр отказоустойчивости.

10. Hybrid RAID – сочетание нескольких обычных уровней  RAID, но с использованием дополнительного ПО и SSD дисков, которые используют как кэш для чтения данных. Данная система значительно повышает производительность, благодаря ССД, которые отличаются лучшими характеристиками скорости . Замечательно подходит данный массив для файловых серверов и виртуальных вычислительных машин.

Таблица сравнения уровней RAID

Уровень	Количество дисков	Эффективная ёмкость*	Допустимое количество вышедших из строя дисков	Надёжность	Скорость чтения	Скорость записи	Примечание
RAID 0	от 2	S * N	нет	низкая	высокая	высокая	полная потеря данных при выходе из строя любого из дисков!
RAID 1	от 2	S * N / 2	N/2 дисков	высокая	высокая	средняя	N-я стоимость дискового пространства
RAID 1+0 (10)	от 4, чётное	S * N / 2	от 1 до N/2 дисков**	средняя	высокая	высокая	двойная стоимость дискового пространства
RAID 5	от 3	S * (N − 1)	1 диск	средняя	высокая	средняя	самое распространённое решение
RAID 5+0 (50)	от 6, чётное	S * (N − 2)	от 1 до 2 дисков***	средняя	высокая	высокая
RAID 6	от 4	S * (N − 2)	2 диска	высокая	высокая	низкая	скорость записи в зависимости от реализации(может соответствовать скорости записи RAID 5)
RAID 6+0 (60)	от 8, чётное	S * (N − 4)	от 2 до 4 дисков***	средняя	высокая	средняя

* N — количество дисков в массиве, S — объём наименьшего диска
** Информация не потеряется, если выйдут из строя диски в пределах разных зеркал
*** Информация не потеряется, если выйдет из строя одинаковое кол-во дисков в разных stripe’ах
**** Информация не потеряется, если выйдут из строя диски в пределах одного зеркала
***** Информация потеряется, если одновременно выйдут из строя любые два соседних диска (либо первый с последним), иначе — не потеряется.

RAID-массивы. Оборудование, необходимое для их построения

Основное предназначение дисковых массивов — обеспечивать надежное хранение информации на жестких дисках серверов. Название RAID значит – избыточный массив независимых дисков. Главным принципом работы RAID является массив, который создан из дисковых накопителей сервера, он управляется специальным контроллером и определяется системой как один логический диск.

Уровнями RAID массива называют разные конфигурации его построения, которые отличаются алгоритмом работы и стоимостью оборудования. Уровни массива отвечают за улучшение разных характеристик: за надежность, скорость.

Основные варианты построения RAID

Уровень 0. При помощи контроллера данные поступают параллельно на все диски массива увеличивая скорость их передачи, но при этом снижается надежность.

Уровень 1. Делается зеркальная запись информации на диски, резервный диск дублирует информацию, поступающую на основной. При поломке одного из дисков данные остаются сохранены, этот уровень повышает надежность, но возрастает избыточность.

Уровень 2. На нем применен принцип RAID 0, код Хэмминга исправляющий ошибки. Данные разбиваются на части по 1 биту, число жестких дисков равно битам в слове контрольной суммы. Этот способ имеет недостатки связанные с избыточную.

Уровень 3. Массив N дисков, данные пишутся на один диск, еще один предназначен для записи контрольной информации о четности. При поломке одного из них информация восстанавливается с помощью данных о четности из других дисков. Избыточность здесь небольшая, скорость и надежность высокая.

Уровень 4. На нем применяется принцип RAID3, кроме того, что на нем данные делятся на блоки. Он имеет высокую производительность при запросе, но низкую скорость записи данных.

Уровень 5. Популярный, похожий на 4 и 5 RAID, но контрольная информация о четности распределяется по всем дискам массива. Емкость этого массива равна сумме объемов всех дисков, которые включены в него, минус емкость одного диска.
Уровень 6. Похож на RAID5, но в нем контрольные суммы вычисляются двумя разными способами, а это позволяет сохранить рабочее состояние при поломке двух накопителей. Отказоустойчивость на нем большая, но падает скорость записи.

Уровень 7. Этот массив основан на RAID4, но производитель применил микропроцессор управляемый операционной системой SOS, что заметно повышает скорость передачи информации, однако эта система дорогая и сложная в реализации.

Уровень 10. Совмещает в себе RAID0 и 1, им представлен массив нулевого уровня, его сегментом являются массивы 1 уровня. В этом случае получается высокая производительность, отказоустойчивость.

Уровень 30. Совмещает RAID 0 и 3, сегментами уровня 0 являются массивы с 3-го. Повышается производительность, отказоустойчивость, но стоимость его реализации высока.

Уровень 50. Это совмещение RAID 0 и 5, он имеет те же преимущества и недостатки, что и предыдущий уровень.

 

В комплект оборудования с серверами HP Proliant входит:

• RAID-контроллер от HP Smart Array E200/64 поддерживающий 0, 1 и 10 уровни, 8 портов SAS;
• Контроллер P400/256Mb поддерживающий 0, 10, 5,6 уровни и 8 SAS портов;
• P800/ 512 BBWC поддерживает 0, 10, 5, 6 уровни и 16 портов SAS.

Эта информация поможет ориентироваться в своих потребностях и создать бизнес без лишних затрат и потерь.

RAID уровней 0, 1, 5, 6 и 10 и типы RAID (программные и аппаратные)

Фото: существует множество уровней RAID, на самом деле их так много, что бывает сложно различить различия и преимущества каждого из них. В этом сообщении блога мы обсудим несколько распространенных уровней RAID, подчеркнув их различия и преимущества.

Обновление 05.05.2020 : ознакомьтесь с нашим сообщением в блоге о JBOD и RAID, чтобы узнать больше о RAID и его связи с корпусами JBOD.

При выборе уровня RAID для массива хранения важно учитывать, что вы цените больше всего: скорость, отказоустойчивость или и то, и другое.

В этом сообщении блога мы рассмотрим пять распространенных уровней RAID — RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 и RAID 10, а также то, как на каждом уровне хранятся данные.

И если вас интересует защищенная система хранения, произведенная в США, которая может использовать эти типы RAID, не стесняйтесь написать нам, чтобы узнать больше о том, что мы можем для вас сделать.

Мы также кратко рассмотрим программный RAID vs.аппаратный RAID, а также история самой технологии RAID.

К концу вы должны быть готовы к рок-н-рейду.

Содержание

1. Что такое хранилище RAID?
2. Типы RAID: программный RAID против аппаратного RAID
3. История RAID
4. Что такое RAID 0?
5. Что такое RAID 1?
6. RAID 0 против RAID 1
7. Что такое RAID 5?
8. RAID 5 против RAID 6
9. Что такое RAID 10?
10. Какой RAID лучше?

Фото: Trenton Systems JBOD / JBOF Rugged Storage unit.24 твердотельных накопителя NVME на этом устройстве могут быть настроены на RAID для повышения производительности и большей отказоустойчивости.

Что такое хранилище RAID?

Redundant Array of Independent Disks (RAID) — это технология хранения, которая обеспечивает защиту от потери данных путем объединения двух или более жестких дисков (HDD) или твердотельных накопителей (SSD) в одно связное устройство хранения или массив.

Хранилище

RAID защищает от полной потери данных на диске, повторяя или воссоздавая эти данные и сохраняя их на дополнительном диске или дисках. Этот процесс также известен как избыточность данных.

Полная потеря данных, которая может произойти в случае отказа жесткого диска, может нанести серьезный ущерб предприятиям и организациям, которым требуется частый доступ к хранимой информации для выполнения своих повседневных обязанностей.

График: Последствия отказа жесткого диска в критически важных приложениях

Полная потеря данных может быть особенно разрушительной для критически важных приложений, поскольку потенциальный сбой может привести к финансовым потерям, неодобрению общественности, серьезным травмам и даже смерти.

Благодаря RAID критически важный персонал может продолжать сосредоточиться на выполнении своих основных обязанностей, не беспокоясь о потенциально серьезных последствиях отказа жесткого диска.

Но, как вы увидите, не все уровни хранения RAID защищают от потери данных. Фактически, есть только один, который этого не делает.

Конфигурации, обеспечивающие защиту от потери данных, называются «отказоустойчивыми». Это просто означает, что массив будет продолжать успешно функционировать и предоставлять данные, которые можно восстановить в случае сбоя диска.

Графика: Программный RAID против аппаратного RAID. Значок жесткого диска, сделанный Сурангом на Flaticon

Типы RAID: программный RAID против аппаратного RAID

Внедрение и управление хранилищем RAID могут выполняться с помощью программного RAID, при котором драйвер на компьютере выполняет обработку RAID, или с помощью аппаратного RAID, при котором используется карта контроллера RAID, использующая слот PCI Express материнской платы.

Эффективность программного RAID зависит от вычислительной мощности компьютера.Он не идеален для сложных конфигураций RAID.

Для этих высокопроизводительных конфигураций вам понадобится выделенный RAID-контроллер, единственная цель которого — выполнять обработку RAID.

Обычные пользователи настольных компьютеров могут обойтись программным RAID, поскольку большинство операционных систем, включая Apple и Windows, поддерживают RAID. К тому же программный RAID — более дешевый вариант.

Однако для более крупных и сложных приложений RAID необходимо использовать аппаратный RAID для достижения максимально возможной производительности.

Графика: компьютерные ученые Дэйв Паттерсон, Гарт Гибсон и Рэнди Кац. Этой тройке приписывают создание аббревиатуры RAID и коммерческий интерес к этой технологии. Кредит: Музей истории компьютеров

История RAID

Аббревиатура «RAID» была придумана компьютерными учеными из Калифорнийского университета в Беркли Дэвидом Паттерсоном, Гартом Гибсоном и Рэнди Кацем в их исследовательской статье «Пример использования RAID», представленной на ежегодной конференции Ассоциации особого интереса к вычислительной технике в 1988 году. Группа по управлению данными (SIGMOD).

RAID первоначально означал «избыточный массив недорогих дисков» из-за фактора затрат, изложенного в статье Паттерсона, Гибсона и Каца.

Трио утверждало, что один массив из нескольких недорогих дисков может технически превзойти их более крупный и более дорогой аналог: дисковый накопитель для мэйнфреймов.

Хотя концепция объединения дисков для повышения производительности не была новой, статья трио вызвала коммерческий интерес к RAID.

Несколько уровней RAID были с тех пор стандартизированы Ассоциацией производителей сетей хранения данных (SNIA).

Конфигурации

обычно оцениваются на основе их уровня отказоустойчивости, скорости чтения и записи и емкости хранилища.

Сегодня используется множество уровней RAID, некоторые из которых встречаются редко.

Наиболее распространенными конфигурациями RAID являются RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 и RAID 10.

Графика: конфигурация RAID 0

Что такое RAID 0?

RAID 0, простейшая конструкция хранилища RAID, использует чередование данных, процесс, который разделяет файлы на сегменты для хранения.

Сегменты данных хранятся на одном диске, а также на других дисках в массиве.

Настройка RAID 0 увеличивает скорость чтения и записи диска, поскольку дополнительные диски одновременно вносят вклад в общую рабочую нагрузку чтения / записи массива.

Например, если вы сохраняете файл размером 1 ГБ в конфигурации RAID 0 с двумя дисками, этот файл размером 1 ГБ разделяется на два сегмента по 500 МБ перед записью на каждый диск, что вдвое сокращает время записи.

Время чтения также сокращается вдвое, поскольку получение двух блоков данных по 500 МБ с двух дисков занимает меньше времени, чем получение всего файла размером 1 ГБ с одного диска.

Таким образом, чем больше дисков в массиве RAID 0, тем выше скорость чтения и записи.

Теперь, почему вы можете захотеть использовать конфигурацию диска RAID 0?

RAID 0 отлично подходит для приложений хранения, которым требуется высокая скорость чтения и записи и которые имеют относительно низкий риск полной потери данных.

Идеально подходит для компьютерных геймеров, которые обычно предпочитают более короткое время сохранения и загрузки, а также для фотографов, видеооператоров и музыкальных продюсеров, которые часто сохраняют и загружают большие файлы с помощью программного обеспечения для редактирования.

К сожалению, RAID 0 не обладает избыточностью данных, следовательно, это не отказоустойчивый массив. Если один из дисков в массиве выходит из строя, все данные теряются.

Другими словами, следует избегать RAID 0, как чумы в критически важных приложениях, где полная потеря данных может иметь катастрофические последствия.

Дополнительным плюсом, однако, является то, что пользователи RAID 0 могут использовать всю емкость дисковых накопителей. Итак, если вы используете четыре диска емкостью 1 ТБ в массиве RAID 0, у вас есть доступ к 4 ТБ пространства.

Это не относится к другим распространенным конфигурациям RAID, где дублирующиеся блоки данных создаются для повышения отказоустойчивости и, как следствие, занимают больше места.

Графика: конфигурация RAID 1

Что такое RAID 1?

RAID 1 использует зеркалирование дисков, которое создает копии одного и того же файла для хранения.

В RAID 1 исходный файл хранится на одном диске, а идентичные копии файла хранятся на других дисках в массиве.

В результате RAID 1 создает дисковые накопители, являющиеся зеркальными копиями друг друга.

В отличие от RAID 0, RAID 1 обеспечивает избыточность данных, создавая отказоустойчивый массив.

Итак, в конфигурации RAID 1 с двумя дисками, если один диск выходит из строя, второй диск содержит те же данные, следовательно, данные не были потеряны и могут быть легко восстановлены. В результате была достигнута отказоустойчивость.

Аналогичным образом, в конфигурации RAID 1 с пятью дисками, если три диска выходят из строя, четвертый и пятый диск предоставляют пользователям две полные резервные копии одних и тех же данных.

Чем больше дисков в массиве, тем больше копий файлов создается и, в свою очередь, тем выше степень отказоустойчивости.

RAID 1 полезен для критически важных приложений, где полная потеря жизненно важных, конфиденциальных или секретных данных недопустима.

Врачебные кабинеты, бухгалтерские фирмы, юридические фирмы, банки, полицейские управления, департаменты здравоохранения и другие государственные учреждения могут получить выгоду от конфигурации хранилища RAID 1.

Но даже обычные пользователи могут извлечь выгоду из возможностей клонирования данных RAID 1.

Геймерам, фотографам, видеооператорам и музыкальным продюсерам, каждый из которых, несомненно, выиграет от увеличенной скорости чтения и записи RAID 0, возможно, будет лучше пожертвовать скоростью RAID 0 ради избыточности данных и отказоустойчивости RAID 1.

RAID 0 в сравнении с RAID 1

Выбирая между RAID 0 и RAID 1, пользователи RAID 1 могут быть спокойны, зная, что в случае отказа жесткого диска их файлы будут надежно дублированы.

Данные

RAID 1 не были сегментированы, поэтому в случае отказа диска данные не нужно собирать вместе с отказавшего диска и, следовательно, их можно восстановить.

Однако

RAID 1 не должен заменять обычные резервные копии.

Еще одним недостатком классической конфигурации RAID 1 с двумя дисками является то, что его емкость хранения составляет только половину от общей емкости жесткого диска.

Итак, если вы используете два диска емкостью 2 ТБ для общей емкости хранилища 4 ТБ, вам технически выделяется 2 ТБ пространства, потому что второй диск содержит те же данные, что и первый.

Теперь, если вы добавите диск на 2 ТБ в тот же массив RAID 1, вам по-прежнему будет выделено только 2 ТБ пространства, потому что теперь два других диска по 2 ТБ содержат те же данные, что и первый.

А в массиве RAID 1 с четырьмя дисками, например, с двумя дисками по 2 ТБ и двумя дисками по 4 ТБ, что в сумме составляет 12 ТБ, вам по-прежнему выделяется только 2 ТБ пространства.

Почему? Поскольку, если вы сохраняете 2 ТБ данных в массив, диск 2 ТБ заполняется исходными данными, второй 2 ТБ — копиями этих данных, а два диска по 4 ТБ были заполнены копиями только на половине дисков. ‘полезная емкость памяти.

Итак, в этой настройке у вас будет 6 ТБ, используемых для защиты данных, и 4 ТБ неиспользуемого пространства.

Сравните каждый из этих сценариев с конфигурацией RAID 0, в которой емкость хранилища массива будет эквивалентна общей емкости жесткого диска.

Компромисс для RAID 0 — отказоустойчивость, а для RAID 1 — скорость и эффективность.

Этот RAID-массив может быть довольно сложным, да? Ну вы еще ничего не видели!

Обязательно ознакомьтесь с калькулятором RAID-хранилища Synology, чтобы протестировать различные RAID-массивы и комбинации хранилищ.

Графика: конфигурация RAID 5

Что такое RAID 5?

RAID 5, пожалуй, самая распространенная конфигурация RAID, и в отличие от RAID 0 и RAID 1 для работы требуется как минимум три диска.

RAID 5 использует чередование данных, при котором данные разделяются на сегменты и сохраняются на отдельных дисках в массиве.

Но RAID 5 также использует процесс, называемый четностью, посредством которого создается контрольная сумма всех данных, которая также сохраняется на каждом из дисков в массиве.

Итак, в массиве RAID 5 с четырьмя дисками данные и их контрольные суммы четности будут распределяться по всем четырем дискам для безопасного хранения.

И в случае отказа диска контрольные суммы четности позволяют восстановить сохраненные данные.

Обратной стороной RAID 5 является то, что он может выдержать отказ только одного диска.

К счастью, RAID 5 поддерживает «горячую» замену, то есть один диск можно заменить, а остальные в массиве останутся полностью работоспособными.

К сожалению, если второй диск выходит из строя во время воссоздания данных с первого, все данные в массиве теряются.

Что касается емкости хранения, поскольку для хранения контрольных сумм четности требуется пространство на одном диске, общая емкость хранения массива в конфигурациях RAID 5 уменьшается на один целый диск.

Например, в конфигурации RAID 5 с пятью дисками с пятью дисками по 1 ТБ при общей емкости хранилища 5 ТБ можно использовать только 4 ТБ, поскольку контрольные суммы четности занимают пространство всего одного диска.

Аналогичным образом, в конфигурации RAID 5 с восемью дисками с восемью дисками по 2 ТБ, для общей емкости хранения 16 ТБ можно использовать только 14 ТБ.

RAID 5 превосходит RAID 0 и RAID 1 с точки зрения отказоустойчивости и имеет большую общую емкость хранения, чем массив RAID 1.

Как и RAID 0, скорость чтения RAID 5 высока из-за одновременного вывода каждого диска, но, в отличие от RAID 0, скорость записи RAID 5 страдает из-за избыточного создания контрольных сумм четности.

RAID 5 против RAID 6

RAID 5 и RAID 6 не так уж и отличаются. Оба они используют процессы чередования данных и четности.

Основные различия между двумя конфигурациями заключаются в том, что для работы RAID 6 требуется четыре диска, и в нем используется двойная четность, при которой создается две контрольные суммы вместо одной.

В RAID 6 два диска могут выйти из строя без полной потери данных. Это означает лучшую безопасность, чем у RAID 5, но также означает еще более низкую скорость записи, поскольку необходимо создать одну дополнительную контрольную сумму.

Графика: конфигурация RAID 10

Что такое RAID 10?

RAID 10 использует как чередование данных, так и зеркалирование дисков для обеспечения избыточности данных и, следовательно, высокой степени отказоустойчивости.

RAID 10 иногда называют «RAID 1 + 0», поскольку он объединяет процессы зеркалирования и чередования, имеющиеся в конфигурациях RAID 1 и RAID 0, соответственно.

В конфигурации RAID 10, для которой требуется как минимум четыре диска, данные сегментируются перед копированием на диски в массиве.

Как и в RAID 0, где файл сегментируется и сохраняется на двух отдельных дисках в конфигурации с двумя дисками, в RAID 10 каждый из этих сегментов файла является зеркальным, что требует дополнительного места для хранения.

Стандартная конфигурация RAID 10 с четырьмя дисками может выдержать отказ только одного диска в каждой зеркальной паре дисков.

В противном случае происходит полная потеря данных.

И, как и в стандартной конфигурации RAID 1 с двумя дисками, общая емкость хранения RAID 10 уменьшается вдвое.Таким образом, шесть дисков емкостью 1 ТБ обеспечат вам лишь 3 ТБ полезного пространства.

Действительно, RAID 10 — лучшее из RAID 0 и RAID 1, он может похвастаться высокой скоростью чтения и записи и невероятной отказоустойчивостью.

Конфигурации RAID: процессы и отказоустойчивость
Уровень рейда	Рейд 0	Рейд 1	Рейд 5	Рейд 6	Рейд 10
Процесс	Разделение данных	Зеркальное отображение диска	Чередование + четность	Чередование + двойная четность	Зеркальное отображение + чередование
Допуск	Не отказоустойчивый	Отказоустойчивый	Отказоустойчивый	Отказоустойчивый	Отказоустойчивый

Какой RAID лучше?

Наилучшая конфигурация RAID для вашей системы хранения будет зависеть от того, цените ли вы скорость, избыточность данных или и то, и другое.

Если вы больше всего цените скорость, выберите RAID 0.

Если вы больше всего цените избыточность данных, помните, что следующие конфигурации дисков являются отказоустойчивыми: RAID 1, RAID 5, RAID 6 и RAID 10.

Определите свои цели RAID, рассмотрев следующие сценарии:

Q: Вы крупный бизнес или организация с несколькими серверами и многочисленными сотрудниками, которым нужен постоянный доступ к данным, хранящимся на этих серверах?

A: Выберите RAID 5, RAID 6 или RAID 10 и выберите аппаратный RAID-контроллер.

Q: Вы — малый бизнес или организация, где скорость не так важна, как надлежащее ведение документации?

A: Выберите RAID 1 или RAID 5 и выберите программный драйвер RAID вашей операционной системы.

Q: Являетесь ли вы критически важным бизнесом или организацией, где потеря конфиденциальных, секретных или других жизненно важных данных может привести к головной боли, финансовому краху, серьезным травмам или даже смерти?

A: Выберите RAID 6 или RAID 10 и выберите аппаратный RAID-контроллер.

Q: Вы геймер, фотограф, видеооператор, музыкальный продюсер или другой пользователь, для которого скорость и эффективность важнее отказоустойчивости?

A: Выберите RAID 0 с помощью программного драйвера RAID вашей операционной системы. Но обязательно проводите регулярное резервное копирование.

Заключение

Мы надеемся, что это сообщение в блоге помогло прояснить различия между общими уровнями RAID и понять, как каждый из них может предложить уникальные преимущества для вашей программы или приложения.

Trenton Systems производит настраиваемые защищенные системы хранения данных, которые могут использовать технологию RAID. Эти системы включают в себя наши системы хранения JBOF / JBOD и 5U Rugged Storage.

Мы не только предлагаем защищенные системы хранения с поддержкой RAID, но и проектируем, производим, собираем, интегрируем и поддерживаем эти системы прямо здесь, в Соединенных Штатах. Верно. Мы делаем все это на одном предприятии в США, чтобы предоставить вам высококачественные надежные вычислительные решения, сократить потенциальные угрозы безопасности, поддержать американскую экономику и американские рабочие места, а также предложить сверхбыстрое внутреннее обслуживание и поддержку клиентов.

Trenton Systems создает надежные компьютерные системы, чтобы помочь клиентам во всем мире удовлетворить их потребности в сложных вычислительных системах. Мы проводим максимальные стресс-тесты наших компьютерных систем, гарантируя, что клиенты могут выполнять отраслевые операции с комфортом, эффективно и даже в самых суровых условиях мира. Другими словами, мы делаем упор, поэтому вам не нужно.

Как работает RAID 5? Самое краткое и простое объяснение!

У всех нас мало времени для изучения длинной и сложной информации о теориях RAID, но вам может быть интересно, как работает RAID 5.Мы упростили для вас задачу, предоставив самое короткое и простое объяснение.

RAID 5 — как это работает?

Сначала мы должны напомнить вам определение XOR:

Результат функции XOR равен 1, если оба аргумента различны.

XOR (0, 1) = 1
XOR (1, 0) = 1

Выходной сигнал функции XOR равен 0, если оба аргумента одинаковы.

XOR (0, 0) = 0
XOR (1, 1) = 0

Теперь предположим, что у нас есть 3 диска со следующими битами:

| 101 | 010 | 011 |

И мы вычисляем XOR этих данных и помещаем его на 4 ^{-й диск}

XOR (101, 010, 011) = 100 (XOR (101,010) = 111, а затем XOR (111, 011) = 100

Итак данные на четырех дисках выглядят следующим образом:

| 101 | 010 | 011 | 100 |

Теперь давайте посмотрим, как работает XOR MAGIC.Предположим, второй диск вышел из строя. Когда мы вычисляем XOR, все оставшиеся данные будут присутствовать с отсутствующего диска.

| 101 | 010 | 011 | 100 |

XOR (101, 011, 100) = 010

Вы можете проверить отсутствующие другие диски, и XOR оставшихся данных всегда даст вам именно данные вашего отсутствующего диска.

| 101 | 010 | 011 | 100 |

XOR (101, 010, 100) = 011

То, что работает только для 3-х битных и 4-х дисков, работает для любого количества бит и любого количества дисков.Реальный RAID 5 имеет наиболее распространенный размер полосы 64 КБ (65536 * 8 = 524288 бит)

Таким образом, настоящий механизм XOR должен иметь дело только с 524288 битами, а не с 3 битами, как в нашем упражнении. Вот почему RAID 5 нужен очень эффективный механизм XOR, чтобы быстро его вычислять.

Таким образом, добавляя один диск для контроля четности, вы сможете восстановить недостающие данные в случае сбоя любого диска.

В нашем примере мы объяснили RAID 4, где четность находится на выделенном диске. RAID 5 равномерно распределяет четность между всеми дисками.Распределенная четность обеспечивает небольшое увеличение производительности, но магия XOR остается прежней.

Чтобы узнать больше о RAID 5, перейдите к статье в Википедии.

RAID — Серия. Проверьте:

---

RAID Calculator

Мы знаем, что ваши данные бесценны — посчитайте, сколько дисков вам нужно, чтобы получить их в безопасности!

---

Выбор правильных конфигураций RAID

Выбор правильных конфигураций RAID — какой уровень RAID вам подходит?

»Введение >>
» Что такое RAID? >>
»Аппаратный RAID vs.программный RAID >>
»Как работает RAID? >>
»RAID-совместимые жесткие диски и твердотельные накопители >>
» Гибридный RAID >>
»Кому следует использовать RAID? >>
»Выбор правильного уровня RAID >>
» RAID 0 (чередование) >>
»RAID 1 (зеркальное отображение) >>
» RAID 1E (чередующееся зеркало) >>
»RAID 5 (чередование с контролем четности) >>
»RAID 6 (чередование с двойной четностью) >>
» RAID 10 (чередование и зеркалирование) >>
»RAID 50 (чередующиеся наборы RAID 5) >>
» RAID 60 (чередующиеся наборы RAID 6) >>
»Когда какой уровень RAID использовать >>
»Производительность размера диска >>
» Размер массива в зависимости от размера дисков >>
»Время восстановления и большие массивы RAID >>
» Настройки RAID по умолчанию >>
»SSD и кэш чтения / записи >>
»О Microsemi Adaptec® RAID
» Резюме >>

Введение

Для любой организации, будь то малый бизнес или центр обработки данных, потеря данных означает потерю бизнеса.Существует два распространенных метода защиты этих данных: резервное копирование (защита данных от полного сбоя системы, вирусов, повреждения и т. Д.) И RAID (защита данных от сбоя диска). Оба необходимы для обеспечения безопасности ваших данных.

В этом техническом документе обсуждаются различные типы доступных конфигураций RAID, их использование и способы их внедрения в серверы данных.

ПРИМЕЧАНИЕ. RAID не заменяет регулярное резервное копирование по расписанию. У всех организаций и пользователей всегда должна быть надежная стратегия резервного копирования.

Что такое RAID?

RAID (избыточный массив недорогих дисков) — это структура хранения данных, которая позволяет системному администратору / проектировщику / строителю / пользователю объединить два или более физических запоминающих устройства (жесткие диски, твердотельные накопители или и то, и другое) в логическую единицу (массив), которая воспринимается подключенной системой как один диск.

Есть три основных элемента RAID:

1. Чередование (RAID 0) записывает некоторые данные на один диск, а некоторые данные на другой, сводя к минимуму время доступа для чтения и записи и улучшая производительность ввода-вывода.
2. Mirroring (RAID 1) реплицирует данные на два диска, предотвращая потерю данных в случае сбоя диска.
3. Parity (RAID 5 и 6) обеспечивает отказоустойчивость, проверяя данные на двух дисках и сохраняя результаты на третьем. При замене неисправного диска потерянные данные восстанавливаются с оставшихся дисков.

Эти уровни RAID можно сконфигурировать в виде комбинированных уровней, называемых RAID 10, 50 и 60.

Контроллер RAID обрабатывает объединение дисков в эти различные конфигурации, чтобы максимизировать производительность, емкость, избыточность (безопасность) и стоимость в соответствии с потребностями пользователя.

Аппаратный RAID и программный RAID

RAID может быть аппаратным или программным. Аппаратный RAID находится на плате контроллера PCIe или на встроенном RAID-on-Chip (ROC) материнской плате. Контроллер обрабатывает все функции RAID в собственном аппаратном процессоре и памяти. ЦП сервера не загружен рабочей нагрузкой хранилища, поэтому он может сосредоточиться на обработке требований к программному обеспечению операционной системы и приложений сервера.

Плюсы:	»Лучшая производительность, чем у программного RAID. »Платы контроллера можно легко заменить для замены и обновления.
Минусы:	»Дороже программного RAID.

Программный RAID

полностью работает на ЦП системы главного компьютера.

Плюсы:	»Более низкая стоимость из-за отсутствия выделенного оборудования для RAID.
Минусы:	»Более низкая производительность RAID, поскольку ЦП также поддерживает ОС и приложения.

Как работает RAID?

В программном RAID реализация RAID — это приложение, работающее на хосте. В этом типе RAID используются диски, подключенные к компьютерной системе через встроенный интерфейс ввода-вывода или безпроцессорный адаптер главной шины (HBA). RAID становится активным, как только ОС загружает программное обеспечение драйвера RAID.

В аппаратном RAID контроллер RAID имеет процессор, память и разъемы для нескольких дисков, которые позволяют подключать диски напрямую к контроллеру или размещать их на объединительных платах с возможностью горячей замены.

В обоих случаях система RAID объединяет отдельные диски в один логический диск. ОС обращается с диском как с любым другим диском в компьютере — она ​​не знает разницы между одним диском, подключенным к материнской плате, или массивом RAID, представленным контроллером RAID.

Учитывая преимущества в производительности и гибкости, аппаратный RAID лучше подходит для типичной современной серверной системы.

RAID-совместимые жесткие диски и твердотельные накопители

СХД производители предлагают множество моделей накопителей.Некоторые из них обозначены как «настольные» или «потребительские» диски, а другие — как диски «RAID» или «корпоративные». Есть большая разница: потребительский диск не предназначен для подключения к группе дисков и не подходит для RAID. С другой стороны, RAID-массивы или корпоративные диски предназначены для связи с RAID-контроллером и работают в унисон с другими дисками, образуя стабильный RAID-массив для работы вашего сервера.

С точки зрения RAID жесткие диски и твердотельные накопители различаются только своей производительностью и емкостью.Для RAID-контроллера все они являются дисками, но важно принять во внимание рабочие характеристики RAID-контроллера, чтобы убедиться, что он способен полностью соответствовать производительным возможностям SSD. Большинство современных RAID-контроллеров достаточно быстры, чтобы позволить твердотельным накопителям работать в полную силу, но медленный RAID-контроллер может затруднить передачу данных и отрицательно повлиять на производительность системы.

Гибридный RAID

Hybrid RAID — это решение для хранения данных с резервированием, которое сочетает в себе недорогие жесткие диски SATA или SAS высокой емкости с низкой задержкой, твердотельные накопители с высоким числом операций ввода-вывода в секунду и адаптерную карту RAID с поддержкой твердотельных накопителей (рис. 1).В гибридном RAID операции чтения выполняются с более быстрого SSD, а операции записи происходят как на SSD, так и на HDD в целях резервирования.

Гибридные RAID-массивы

предлагают огромный прирост производительности по сравнению со стандартными массивами жестких дисков при гораздо более низкой стоимости, чем RAID-массивы, состоящие только из твердотельных накопителей. По сравнению с RAID-массивами только с жесткими дисками гибридные массивы ускоряют IOP и сокращают задержку, позволяя любой серверной системе размещать больше пользователей и выполнять больше транзакций в секунду на каждом сервере, что сокращает количество серверов, необходимых для поддержки любой заданной рабочей нагрузки.

Простой взгляд на функциональность гибридного RAID не сразу показывает его общие варианты использования, которые включают создание простых зеркал на рабочих станциях и высокопроизводительные приложения с интенсивным чтением для малого и среднего бизнеса. Гибридный RAID также широко используется в центрах обработки данных для увеличения емкости серверов хранения и обеспечения быстрой загрузки этих серверов. Чтобы узнать больше о гибридном RAID, посетите Hybrid RAID Solutions.

Кому следует использовать RAID?

Любой сервер или высокопроизводительная рабочая станция, а также любая компьютерная система, где требуется постоянное время безотказной работы, являются подходящим кандидатом для RAID.

В какой-то момент жизни сервера по крайней мере один диск выйдет из строя. Без какой-либо формы защиты RAID данные отказавшего диска пришлось бы восстанавливать из резервных копий, вероятно, с потерей некоторых данных и значительного количества времени.

При наличии в системе RAID-контроллера неисправный диск можно просто заменить, и RAID-контроллер автоматически восстановит недостающие данные с остальных дисков на вновь вставленном диске. Это означает, что ваша система может выдержать отказ диска без сложной и долгой задачи восстановления данных из резервных копий.

Выбор правильного уровня RAID

Существует несколько различных конфигураций RAID, называемых «уровнями», например RAID 0, RAID 1, RAID 10 и RAID 5. Хотя их названия мало отличаются, есть большие различия в их характеристиках и в том, где и когда они должны использоваться.

Факторы, которые следует учитывать при выборе правильного уровня RAID, включают:

• Вместимость
• Производительность
• Резервирование (надежность / безопасность)
• Цена

Не существует универсального подхода к RAID, поскольку акцент на одном факторе обычно происходит за счет другого.На некоторых уровнях RAID диски используются для резервирования, что означает, что они не могут использоваться для увеличения емкости. Другие уровни RAID ориентированы на производительность, но не на избыточность. Большой, быстрый массив с высокой степенью резервирования будет дорогостоящим. И наоборот, небольшой резервный массив со средней скоростью не будет стоить дорого, но и близко не будет так быстр, как предыдущий дорогой массив.

Имея это в виду, рассмотрим различные уровни RAID и их соответствие вашим требованиям.

RAID 0 (чередование)

В RAID 0 все диски объединены в один логический диск (рисунок 2).Эта конфигурация обеспечивает низкую стоимость и максимальную производительность, но не обеспечивает защиты данных — отказ одного диска приводит к полной потере данных.

Таким образом, RAID 0 не рекомендуется. По мере того как твердотельные накопители становятся более доступными и увеличиваются в емкости, популярность RAID 0 снижается. Преимущества быстрого доступа для чтения / записи намного перевешиваются угрозой потери всех данных в случае сбоя диска.

Использование: Подходит только для ситуаций, когда данные не являются критически важными, таких как пост-обработка видео / аудио, обработка мультимедийных изображений, САПР, регистрация данных и т. Д.где можно потерять весь диск, потому что данные можно быстро повторно скопировать из источника. Вообще говоря, RAID 0 не рекомендуется.

Плюсы:	»Быстро и недорого. »Доступна вся емкость диска. »Быстрая установка. Несколько жестких дисков, разделяющих загрузку данных, делают его самым быстрым из всех массивов.
Минусы:	»RAID 0 вообще не обеспечивает защиты данных. »При выходе из строя одного диска все данные будут потеряны без возможности восстановления.

RAID 1 (зеркалирование)

RAID 1 поддерживает повторяющиеся наборы всех данных на двух отдельных дисках, отображая только один набор данных в виде логического диска (рисунок 3). RAID 1 — это защита, а не производительность или емкость.

Поскольку каждый диск содержит копии одних и тех же данных, полезная емкость составляет 50% от доступных дисков в наборе RAID.

Использование: Обычно используется только в тех случаях, когда не требуется большой емкости, но пользователь хочет убедиться, что данные можно восстановить на 100% в случае сбоя диска, например, в системах учета, редактировании видео, играх и т. Д.

Плюсы:	»Высокая степень резервирования — каждый диск является копией другого. »При выходе из строя одного диска система продолжает работать в обычном режиме без потери данных.
Минусы:	»Емкость ограничена 50% доступных дисков, а производительность ненамного лучше, чем у одного диска.

ПРИМЕЧАНИЕ. С появлением жестких дисков SATA большой емкости можно получить массив RAID 1 размером приблизительно 8 ТБ, используя два жестких диска по 8 ТБ.Хотя это может обеспечить достаточную емкость для многих серверов малого бизнеса, производительность все равно будет ограничена тем фактом, что в массиве работают только два шпинделя. Поэтому рекомендуется переходить на массивы RAID, которые используют больше вращающихся носителей, когда требуется такая емкость.

RAID 1E (полосовое зеркалирование)

RAID 1E сочетает чередование данных с RAID 0 с зеркалированием данных с RAID 1, предлагая при этом большую производительность, чем RAID 1 (рисунок 4).Данные, записанные в полосе на одном диске, отражаются в полосе на следующем диске в массиве.

Как и в RAID 1, полезная емкость диска в RAID 1E составляет 50% от общей доступной емкости всех дисков в наборе RAID.

Использование: Небольшие серверы, высокопроизводительные рабочие станции и другие среды, не требующие большой емкости, но в которых пользователь хочет убедиться, что данные можно восстановить на 100% в случае сбоя диска.

Плюсы:	»Резервирование с лучшей производительностью и емкостью, чем у RAID 1.Фактически, RAID 1E является зеркалом нечетного количества дисков.
Минусы:	»Стоимость высока, поскольку доступна только половина емкости физических дисков.

ПРИМЕЧАНИЕ. RAID 1E лучше всего подходит для систем с тремя дисками. Для сценариев с четырьмя или более дисками рекомендуется RAID 10.

RAID 5 (чередование с контролем четности)

Являясь наиболее распространенным и лучшим универсальным уровнем RAID, RAID 5 распределяет блоки данных по всем дискам в массиве (от 3 до 32), а также распределяет данные четности по всем дискам (рисунок 5).В случае отказа одного диска система считывает данные четности с рабочих дисков, чтобы восстановить блоки данных, которые были потеряны.

Производительность чтения

RAID 5 сравнима с производительностью чтения RAID 0, но есть штраф за запись, поскольку система должна записать и блок данных, и данные четности до завершения операции.

Для контроля четности RAID требуется емкость одного диска на набор RAID, поэтому полезная емкость всегда будет на один диск меньше, чем общее количество дисков в конфигурации.

Использование: Часто используется на файловых серверах, серверах хранения общего назначения, серверах резервного копирования, потоковой передаче данных и других средах, требующих высокой производительности, но с наилучшим соотношением цены и качества. Не подходит для приложений баз данных из-за низкой производительности произвольной записи.

Плюсы:	»Хорошее соотношение цены и качества и универсальные характеристики.
Минусы:	»Потеряна емкость одного диска. »Может выдержать сбой только одного диска за один раз. »Если сразу два диска выйдут из строя, все данные будут потеряны.

ПРИМЕЧАНИЕ. Настоятельно рекомендуется установить «горячий» резерв с RAID 5, чтобы снизить вероятность сбоя нескольких дисков.

ПРИМЕЧАНИЕ. Хотя твердотельные накопители становятся дешевле, а их улучшенная производительность по сравнению с жесткими дисками делает возможным их использование в массивах RAID 5 для приложений баз данных, общий характер небольших случайных записей в RAID 5 по-прежнему означает, что этот уровень RAID не следует использовать. в системе с большим количеством мелких случайных записей.Вместо этого следует использовать массив без контроля четности, такой как RAID 10.

RAID 6 (чередование с двойной четностью)

В RAID 6 данные распределяются по нескольким дискам, а для хранения и восстановления данных используется двойная четность (рисунок 6). Он похож на RAID 5 по производительности и емкости, но вторая схема четности распределена по разным дискам и, следовательно, обеспечивает чрезвычайно высокую отказоустойчивость и способность выдерживать одновременный отказ двух дисков в массиве.

Для

RAID 6 требуется минимум 4 диска и максимум 32 диска. Полезная емкость всегда на два меньше, чем количество доступных дисков в наборе RAID.

Использование: аналогично RAID 5, включая файловые серверы, серверы общего хранения, серверы резервного копирования и т. Д. Низкая производительность произвольной записи делает RAID 6 непригодным для приложений баз данных.

Плюсы:	»Разумное соотношение цены и качества с хорошими универсальными характеристиками. »Может выдержать отказ двух дисков одновременно или отказ одного диска, а затем сбоя второго диска во время восстановления данных.
Минусы:	»Дороже, чем RAID 5, из-за потери емкости двух дисков до паритета. »Немного медленнее, чем RAID 5 в большинстве приложений.

RAID 10 (чередование и зеркалирование)

RAID 10 (иногда называемый RAID 1 + 0) объединяет RAID 1 и RAID 0, чтобы предложить несколько наборов зеркал, чередующихся вместе (рисунки 7 и 8).RAID 10 предлагает очень хорошую производительность с хорошей защитой данных и без вычислений четности.

RAID 10 требует как минимум четырех дисков, а полезная емкость составляет 50% от доступных дисков. Однако следует отметить, что RAID 10 может использовать более четырех дисков, кратно двум. Каждое зеркало в RAID 10 называется «ветвью» массива. Массив RAID 10, использующий, скажем, восемь дисков (четыре «ножки» с четырьмя дисками в качестве емкости) обеспечит исключительную производительность как в средах с вращающимися носителями, так и в среде твердотельных накопителей, поскольку существует гораздо больше дисков, разделяющих операции чтения и записи на более мелкие блоки на каждом диске. .

Использование: Идеально для серверов баз данных и любой среды с множеством небольших случайных записей данных.

Плюсы:	»Быстро и с резервированием.
Минусы:	»Дорого, потому что требуется четыре диска, чтобы получить емкость двух. »Не подходит для больших объемов из-за ограничений по стоимости. »Не так быстро, как RAID 5, в большинстве потоковых сред.

RAID 50 (чередование с контролем четности)

RAID 50 (иногда называемый RAID 5 + 0) объединяет несколько наборов RAID 5 (чередование с четностью) с RAID 0 (чередование) (рисунки 9 и 10). Преимущества RAID 5 достигаются, в то время как составной RAID 0 позволяет объединить гораздо больше дисков в один логический диск. До одного диска в каждом субмассиве могут выйти из строя без потери данных. Кроме того, время восстановления существенно меньше, чем у одного большого массива RAID 5.

Конфигурация RAID 50 может вместить 6 или более дисков, но должна использоваться только с конфигурациями, содержащими более 16 дисков. Полезная емкость RAID 50 составляет 67–94%, в зависимости от количества дисков с данными в наборе RAID.

Следует отметить, что у вас может быть более двух ветвей в RAID 50. Например, с 24 дисками у вас может быть RAID 50 из двух ветвей по 12 дисков в каждой или RAID 50 из трех ветвей по восемь дисков в каждой. Первый из этих двух массивов будет предлагать большую емкость, так как только два диска теряются из-за четности, но второй массив будет иметь более высокую производительность и гораздо более быстрое восстановление, поскольку только диски в ветви с отказавшим диском участвуют в функции восстановления весь массив.

Использование: Хорошая конфигурация для случаев, когда много дисков должно быть в одном массиве, но емкость слишком велика для RAID 10, например, в серверах очень большой емкости.

Плюсы:	»Приемлемая стоимость по расходу. »Очень хорошая всесторонняя производительность, особенно для потоковой передачи данных, и очень высокая емкость.
Минусы:	»Требуется много дисков. »Емкость одного диска в каждом наборе RAID 5 потеряна для четности. »Немного дороже, чем RAID 5, из-за потери емкости.

RAID 60 (чередование с двойной стороной)

RAID 60 (иногда называемый RAID 6 + 0) объединяет несколько наборов RAID 6 (чередование с двойной четностью) с RAID 0 (чередование) (рисунки 11 и 12). Двойная четность допускает отказ двух дисков в каждом массиве RAID 6, в то время как чередование увеличивает емкость и производительность без добавления дисков в каждый массив RAID 6.

Как и RAID 50, конфигурация RAID 60 может вмещать 8 или более дисков, но должна использоваться только с конфигурациями из более чем 16 дисков. Полезная емкость RAID 60 составляет от 50% до 88%, в зависимости от количества дисков с данными в наборе RAID.

Обратите внимание, что все вышеперечисленные конфигурации с несколькими ветвями, которые возможны с RAID 10 и RAID 50, также возможны с RAID 60. Например, с 36 дисками у вас может быть RAID 60, состоящий из двух ветвей по 18 дисков в каждой, или RAID 60 из трех ножек по 12 дисков в каждой.

Использование: RAID 60 аналогичен RAID 50, но предлагает большую избыточность, что делает его подходящим для серверов очень большой емкости, особенно тех, для которых не требуется резервное копирование (т. Е. Серверы видеонаблюдения, обслуживающие большое количество камер).

Плюсы:	»Может выдерживать отказ двух дисков на каждый массив RAID 6 в наборе, поэтому это очень безопасно. »Очень большой размер и разумное соотношение цены и качества, учитывая, что этот уровень RAID не будет использоваться, если нет большого количества дисков.
Минусы:	»Требуется много дисков. »Немного дороже, чем RAID 50, из-за потери большего количества дисков из-за вычислений четности.

Какой уровень RAID использовать

Мы можем разделить данные на два основных типа: случайные и потоковые. Как указывалось ранее, существует два основных типа RAID-массивов: без четности (RAID 1, 10) и с контролем четности (RAID 5, 6, 50, 60).

Случайные данные обычно имеют небольшой размер (то есть маленькие блоки) с большим количеством небольших операций чтения и записи, составляющих структуру данных. Это типично для данных типа базы данных.

Потоковые данные имеют большой размер и характеризуются такими типами данных, как видео, изображения, общие большие файлы.

Хотя невозможно точно определить использование всех данных сервером, и серверы часто меняют свои модели использования с течением времени, общее практическое правило состоит в том, что случайные данные лучше всего подходят для RAID без контроля четности, в то время как потоковые данные работают лучше всего и является наиболее экономичным на RAID с контролем четности.

Обратите внимание, что можно настроить оба типа RAID на одном контроллере, и даже можно настроить одинаковые типы RAID на одном и том же наборе дисков. Так, если, например, у вас есть восемь дисков по 2 ТБ, вы можете создать RAID 10 размером 1 ТБ для данных типа базы данных и RAID 5 из емкости, оставшейся на дисках для общих данных и / или данных потокового типа ( примерно 12 ТБ). Наличие этих двух разных массивов, охватывающих одни и те же диски, не повлияет на производительность, но ваши данные улучшатся с точки зрения производительности, если они будут расположены на правильном уровне RAID.

Размер привода

Несмотря на то, что жесткие диски становятся больше, они не становятся быстрее — жесткий диск емкостью 1 ТБ и жесткий диск 6 ТБ из одного семейства продуктов будут иметь одинаковые характеристики производительности. Это влияет на построение / восстановление массивов, так как запись всех недостающих данных на новый заменяющий диск может занять много времени.

И наоборот, твердотельные накопители часто имеют большую емкость, поэтому твердотельные накопители емкостью 80 Гбайт и твердотельные накопители емкостью 800 Гбайт из одного и того же семейства продуктов будут иметь совершенно разные характеристики производительности.Это следует тщательно сверить с техническими характеристиками продукта от поставщика накопителя, чтобы убедиться, что вы получаете ту производительность, которую, как вы думаете, вы получаете от своих накопителей.

С жесткими дисками обычно лучше создать массив с большим количеством дисков, чем с меньшим их количеством. RAID 5 из трех жестких дисков по 6 ТБ (емкость 12 ТБ) не будет иметь такой же производительности, как массив RAID 5, состоящий из пяти жестких дисков по 3 ТБ (емкость 12 ТБ).

Однако с твердотельными накопителями желательно достичь требуемой емкости с минимально возможным количеством накопителей за счет использования твердотельных накопителей большей емкости.Они будут иметь более высокую пропускную способность, чем их меньшие аналоги, и обеспечат лучшую производительность системы.

Размер массива и размер дисков

Это малоизвестный факт, что вам не нужно использовать всю емкость диска при создании RAID-массива. Например, при создании массива RAID в BIOS контроллера контроллер покажет вам максимально возможный размер массива на основе дисков, выбранных для его создания.

В процессе создания вы можете изменить размер массива на меньший.Неиспользуемое пространство на дисках будет доступно для создания дополнительных RAID-массивов.

Хорошим примером этого может быть создание большого сервера и хранение операционной системы и данных на отдельных RAID-массивах. Обычно вы создаете RAID 10 размером, скажем, 200 ГБ для установки вашей ОС, распределенным по всем дискам на сервере. Это потребует минимального объема емкости каждого диска. Затем вы можете создать RAID 5 для общих данных на неиспользуемом пространстве на дисках.

Это дает дополнительное преимущество, заключающееся в обходе ограничений размера диска для загрузочных массивов на серверах без UEFI, поскольку при установке операционной системы ОС будет полагать, что имеет дело только с диском 200 ГБ.

Время восстановления и большие массивы RAID

Чем больше дисков в массиве и чем больше жесткие диски в массиве, тем дольше время восстановления, когда диск выходит из строя, заменяется или срабатывает горячий резерв. Хотя в массиве RAID 5 можно иметь 32 диска. , это становится непрактичным для больших прядильных сред.

Например, RAID 5, состоящий из 32 дисков по 6 ТБ (186 ТБ), будет иметь очень плохое время сборки и восстановления из-за размера, скорости и количества дисков.В этом сценарии было бы целесообразно построить RAID 50 с двумя ножками от этих дисков (емкость 180 ТБ). Когда диск выходит из строя и заменяется, только 16 дисков (15 существующих плюс новый диск) будут задействованы в восстановлении. Это повысит производительность восстановления и снизит влияние на производительность системы во время процесса восстановления.

Обратите внимание, однако, что независимо от того, что вы делаете, когда дело доходит до восстановления массивов с дисками 6 ТБ + SATA, время восстановления увеличится до 24 часов в абсолютно идеальной среде (без нагрузки на сервер).В реальной среде с сильно загруженной системой время восстановления будет еще больше.

Конечно, время восстановления массивов SSD значительно меньше из-за того, что диски меньше, а скорость записи SSD намного выше, чем у их аналогов с вращающимся носителем.

Настройки RAID по умолчанию

При создании массива RAID в BIOS или управляющем программном обеспечении вам будут представлены значения по умолчанию, которые контроллер предлагает для настроек RAID.Самый важный из них — это «размер полосы». Несмотря на то, что для определения наилучшего размера полосы для вашего массива требуется много научных, математических и общих знаний, в подавляющем большинстве случаев лучше всего работают значения по умолчанию, поэтому используйте размер полосы 256 КБ в соответствии с рекомендациями контроллера.

SSD и кэш чтения / записи

В массиве RAID, состоящем только из SSD, отключение кэша чтения и записи в подавляющем большинстве случаев повысит производительность. Однако вам может потребоваться проверить, улучшит ли производительность включение кеша чтения и записи еще больше.Обратите внимание, что можно отключать и включать кэш чтения и записи на лету, не затрагивая или не перенастраивая массив или не перезагружая сервер, поэтому рекомендуется протестировать обе конфигурации.

О Microsemi Adaptec RAID

Хотя многие компании предлагают RAID, не все реализации RAID одинаковы. Благодаря почти 35 годам защиты, ускорения и кондиционирования данных по мере их прохождения по пути ввода-вывода, решения Adaptec от Microsemi предлагают самую надежную защиту данных RAID, доступную на сегодняшний день, включая поддержку уровней RAID: 0, 1, 1E, 5, 6 , 10, 50 и 60, а также Hybrid RAID 1 и 10.

Сводка

Таблица 1 • Сравнение уровней RAID

Функции	RAID 0	RAID 1	RAID 1E	RAID 5	RAID 6	RAID 10	RAID 50	RAID 60
Минимальное количество дисков	2	2	3	3	4	4	6	8
Защита данных	Нет	Отказ одного диска	Отказ одного диска	Отказ одного диска	Отказ двух дисков Сбой до одного диска в каждом подмассиве	Отказ до одного диска в каждом подмассиве	Отказ до одного диска в каждом подмассиве	Отказ до двух дисков в каждом подмассиве
Скорость чтения	Высокая	Средний	Средний	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
Скорость записи	Высокая	Средний	Средний	Средний (зависит от типа данных)	Низкий	Высокая	Средний	Средний
Скорость чтения (пониженная)	Низкий	Высокая	Средний	Средний	Низкий	Высокая	Средний	Низкий
Производительность записи (пониженная)	НЕТ	Средний	Средний	Низкий	Низкий	Высокая	Средний	Низкий
Использование производственных мощностей	100%	50%	50%	67% — 94%	50% — 88%	50%	67% — 94%	67% — 94%
Типичное использование	Некритичные данные, такие как постпродакшн видео / аудио, обработка мультимедийных изображений, САПР, регистрация данных и т. Д.где можно потерять весь диск, потому что данные можно быстро скопировать из источника. ОБЩЕЕ ГОВОРИТ, RAID 0 НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ.	Случаи, когда не требуется большой емкости, но пользователь хочет убедиться, что данные можно восстановить на 100% в случае сбоя диска, например, системы учета, редактирования видео, игр и т. Д.	Небольшие серверы, высокопроизводительные рабочие станции и другие среды, где нет требований к большой емкости, но где пользователь хочет убедиться, что данные можно восстановить на 100% в случае сбоя диска.	Файловые серверы, общие серверы хранения, серверы резервного копирования, потоковые данные и другие среды, требующие хорошей производительности, но с наилучшим соотношением цены и качества. Не подходит для приложений баз данных из-за низкой производительности произвольной записи.	Аналогично RAID 5, включая файловые серверы, серверы общего хранения, серверы резервного копирования и т. Д. Низкая производительность произвольной записи делает RAID 6 непригодным для приложений баз данных.	Идеально подходит для серверов баз данных и любой среды с множеством небольших случайных записей данных.	Хорошая конфигурация для случаев, когда в одном массиве должно быть много дисков, но емкость слишком велика для RAID 10, например, в серверах очень большой емкости.	RAID 60 похож на RAID 50, но предлагает большую избыточность, что делает его подходящим для серверов очень большой емкости, особенно тех, для которых не требуется резервное копирование (например, серверы видеонаблюдения, обслуживающие большое количество камер).
Плюсы	Быстро и недорого. Доступна вся емкость диска.Быстрая установка. Несколько жестких дисков, разделяющих загрузку данных, делают его самым быстрым из всех массивов.	Высокая степень резервирования — каждый диск является копией другого. Если один диск выходит из строя, система продолжает работать в обычном режиме без потери данных.	Избыточный, с лучшей производительностью и емкостью, чем RAID 1. Фактически, RAID 1E является зеркалом нечетного количества дисков.	Хорошее соотношение цены и качества и отличные характеристики.	Разумное соотношение цены и качества с хорошими универсальными характеристиками.Может выдержать отказ двух дисков одновременно или отказ одного диска, а затем сбоя второго диска во время восстановления данных.	Быстро и с резервированием.	Разумная стоимость расхода. Очень хорошая всесторонняя производительность, особенно для потоковой передачи данных, и возможности очень большой емкости.	Может выдерживать отказ двух дисков на каждый массив RAID 6 в наборе, поэтому это очень безопасно. Разумное соотношение цены и качества, учитывая, что этот уровень RAID не будет использоваться, если нет большого количества дисков.
Минусы	RAID 0 вообще не обеспечивает защиты данных. Если один диск выйдет из строя, все данные будут потеряны без возможности восстановления.	Емкость ограничена 50% доступных дисков, а производительность ненамного лучше, чем у одного диска.	Стоимость высока, поскольку доступна только половина емкости физических дисков.	Емкость одного диска потеряна для четности. Может выдержать только отказ одного диска за один раз.Если сразу два диска выходят из строя, все данные теряются.	Дороже, чем RAID 5, из-за потери емкости двух дисков до паритета. Немного медленнее, чем RAID 5 в большинстве приложений.	Дорого, так как требуется четыре диска, чтобы получить емкость двух. Не подходит для больших мощностей из-за ограничений по стоимости. Не так быстро, как RAID 5 в потоковых средах.	Требуется много приводов. Емкость одного диска в каждом наборе RAID 5 теряется до четности. Немного дороже, чем RAID 5, из-за потери емкости.	Требуется много приводов. Немного дороже, чем RAID 50, из-за потери большего количества дисков при расчетах четности.

Таблица 2 • Типы RAID

Типы RAID	На основе программного обеспечения	На основе материнской платы	На основе адаптера
Описание	Включено в ОС, например Windows® и Linux. Все функции RAID обрабатываются центральным процессором, что может серьезно снизить его способность выполнять другие вычисления.	Операции RAID, интенсивно использующие процессор, выгружаются с центрального процессора на процессор RAID, встроенный в материнскую плату.	Операции RAID, интенсивно использующие процессор, выгружаются с центрального процессора на внешний адаптер PCIe. Кэш с обратной записью с резервной батареей может значительно повысить производительность без увеличения риска потери данных.
Типичное использование	Лучше всего использовать для приложений с большими блоками, таких как хранилища данных или потоковое видео.Также там, где у серверов есть доступные циклы ЦП для управления операциями с интенсивным вводом-выводом, которые требуются для определенных уровней RAID.	Недорого.	Лучше всего использовать для небольших блочных приложений, таких как транзакционно-ориентированные базы данных и веб-серверы.
Плюсы	Более низкая стоимость из-за отсутствия оборудования, выделенного для RAID.	Более низкая стоимость, чем RAID на основе адаптера.	Разгружает задачи RAID с хост-системы, обеспечивая лучшую производительность, чем программный RAID.Карты контроллера можно легко заменить для замены и обновления. Можно создать резервную копию данных, чтобы предотвратить потерю в случае сбоя питания.
Минусы	Более низкая производительность RAID, поскольку ЦП также поддерживает ОС и приложения.	Нет возможности обновить или заменить процессор RAID в случае отказа оборудования. Может поддерживать только несколько уровней RAID.	Дороже программного обеспечения и встроенного RAID.

RAID-массивы для фотографий и профессионального видео

Если вы работаете с большими медиафайлами, вам, вероятно, понадобится больше места для хранения, чем может предоставить один диск.Хотя вы можете просто случайно собрать кучу дисков вместе, RAID-массив — лучшая альтернатива, поскольку он использует несколько дисков вместе для увеличения скорости, защиты ваших данных или того и другого. Вы можете настроить свой собственный RAID-массив с помощью программного обеспечения, но массив с аппаратным RAID-контроллером обеспечит лучшую производительность. Кроме того, вы должны стараться использовать жесткие диски того же размера, скорости и даже модели, чтобы ваш RAID-массив мог обеспечить оптимальную производительность. Прочтите, чтобы узнать, какая популярная конфигурация RAID может подойти вам.

RAID 0

Если вам нужна скорость, RAID 0 — это то, что вам нужно. RAID 0 разделяет все диски в массиве вместе, поэтому скорость чтения и записи RAID 0 будет почти такой же, как и общая скорость всех дисков в нем. RAID 0 также работает всего с двумя дисками, поэтому вы сэкономите деньги и место по сравнению с более сложными массивами с 4 отсеками.

Если вы собираетесь использовать RAID 0, вам лучше сделать резервную копию носителя на другом диске, поскольку он не обеспечивает избыточности данных. Это означает, что если вы потеряете один диск в RAID 0, вы потеряете все.Плюс в том, что вы можете использовать все хранилище для обоих дисков. Конфигурации RAID 0 отлично подходят для рабочих дисков, но убедитесь, что вы приложили все усилия и заранее сделаете резервную копию всего.

WD 2-Bay My Book Duo — хорошее место для начала, если вы решили перейти на аппаратный RAID 0. Он поставляется в конфигурациях 4 ТБ, 6 ТБ, 8 ТБ, 12 ТБ, 16 ТБ и 20 ТБ, которые могут поддерживать скорость передачи данных до до 360 МБ / с. Он использует диски WD Red, которые немного медленнее, чем диски WD Black, но более надежны.Кроме того, USB 3.1 Gen 1 по-прежнему достаточно быстр, чтобы не создавать узких мест для массива из 2 дисков. А вот массив с 4 отсеками — это совсем другая история. Для этого вам понадобится как минимум USB 3.1 Gen 2 (10 Гбит / с).

WD My Book Duo 4 ТБ RAID-массив USB 3.0 Type-C с двумя отсеками

Если у вас Mac, вы можете попробовать G-Technology G-RAID 2-Bay Thunderbolt ™ 3 G-RAID, который поставляется в конфигурациях 8 ТБ, 12 ТБ, 16 ТБ, 20 ТБ и 24 ТБ. Оптимизированный для Mac, он имеет аппаратный RAID-контроллер, два порта Thunderbolt 3 и скорость передачи данных до 440 МБ / с.Этот диск работает с компьютерами Mac под управлением macOS Sierra или более поздней версии. У вас старый Mac с Thunderbolt ™ 2? G-Technology 2-Bay Thunderbolt 2 G-RAID может быть лучше. Он также имеет аппаратный RAID-контроллер, два порта Thunderbolt 2, скорость передачи данных до 480 МБ / с и работает на компьютерах Mac под управлением Mac OS X 10.9 Mavericks или новее.

G-Technology G-RAID 8 ТБ RAID-массив Thunderbolt 3 с 2 отсеками

RAID 1

Если вы хотите перестраховаться, RAID 1 — лучший вариант. RAID 1 требует как минимум двух дисков и работает только с четным числом дисков, но полностью отражает половину дисков на другую половину.Это означает, что RAID 1 не будет быстрее и не будет иметь больше места для хранения, чем один диск, но это единственный реальный вариант для полного резервирования данных. Вы должны иметь в виду, что из-за избыточности данных вы теряете половину хранилища в RAID 1. Итак, если у вас двухдисковый RAID 1, он будет зеркалировать один диск на другой. RAID 1 с четырьмя дисками будет зеркально отображать два диска на два других и так далее. RAID 1 — хороший выбор для фотографов, которые хотят создавать резервные копии своих фотографий, но не для видеоредакторов, если у вас нет времени, тонны терпения и большого количества места для хранения.

LaCie 2big Dock 2-Bay RAID Array Thunderbolt ™ 3 поддерживает RAID 0 и 1. Он также имеет два порта Thunderbolt 3 и предварительно отформатирован в HFS + RAID 0 для работы с вашим компьютером Mac прямо из коробки. Он доступен в конфигурациях 8 ТБ, 12 ТБ, 16 ТБ и 20 ТБ.

LaCie 8TB 2big Dock 2-Bay RAID-массив Thunderbolt ™ 3

LaCie Rugged RAID — хороший выбор для работы в полевых условиях. Он имеет аппаратный RAID-контроллер, который поддерживает как RAID 0, так и 1. Он также имеет оранжевый бампер, который защищает его от ударов и падений, а также степень защиты IP54, что делает его водо- и пыленепроницаемым.

LaCie 4 ТБ (2 x 2 ТБ) Rugged RAID

RAID 5 и 6

Популярный среди видеоредакторов, RAID 5 — хороший вариант, если вам нужна скорость, а также некоторая защита от сбоев дисков. В RAID 5 у вас может выйти из строя один диск без потери данных. Он также может обеспечивать скорость, значительно превышающую скорость одного диска или RAID 1, хотя и не такую ​​быструю, как RAID 0. К сожалению, для RAID 5 требуется как минимум три диска. Это означает, что RAID 5 имеет более высокую стоимость входа, чем что-то вроде массива RAID 0.В RAID 5 вы всегда теряете один диск из-за четности. Итак, если у вас есть три диска в RAID 5, вы потеряете 33% вашего хранилища. Однако, если у вас есть четыре диска в RAID 5, вы потеряете только 25% хранилища. Но будьте осторожны. Добавление дополнительных дисков в RAID 5 увеличивает вероятность отказа двух дисков, что приведет к потере всех ваших данных.

RAID 6 похож на RAID 5, но может выдержать еще один сбой диска, в результате чего их общее количество достигает двух. Однако это означает, что для этого также требуется дополнительный диск в качестве минимального требования, поэтому, если вы собираетесь использовать RAID 6, вам понадобится как минимум четыре диска.Таким образом, если вы воспользуетесь минимальным требованием в четыре диска в RAID 6, вы потеряете половину своего хранилища. Было бы 33%, если бы вы пошли шесть дисков, и так далее.

Promise Technology Pegasus3 R4 выпускается в двух вариантах: версия для Mac с 4 отсеками и версия для ПК с 4 отсеками. Как следует из названия продуктов, Mac Edition предварительно настроен для работы с компьютерами Mac «из коробки», в то время как PC Edition предварительно настроен для компьютеров с Windows. Оба варианта предварительно настроены в аппаратном RAID 5, но они также поддерживают RAID 0, 1, 6 и 10.

Promise Technology Pegasus3 R4 Mac Edition, 12 ТБ, 4-дисковый массив Thunderbolt ™ 3 RAID

RAID 50 и 60

RAID 50 (или более точно известный как RAID 5 + 0) сочетает в себе распределенную четность RAID 5 с чередованием RAID 0. Хотя общая скорость чтения и записи зависит от ряда других факторов, RAID 50 обычно обеспечивает более высокую скорость записи. чем RAID 5 сам по себе. Однако есть цена. Для RAID 50 требуется как минимум шесть дисков. Кроме того, по мере увеличения количества дисков в массиве RAID 5 возрастает вероятность того, что вы потеряете все свои данные, если одновременно выйдет из строя более одного диска.В RAID 50 вы можете пережить несколько отказов дисков… до тех пор, пока отказавшие диски находятся в нужных местах. RAID 60 (также более точно известный как RAID 6 + 0) объединяет RAID 6 и RAID 0. Для RAID 60 требуется как минимум восемь дисков.

Хранилище, которое вы теряете в RAID 50 и 60, немного сложнее. Например, если у вас есть 9 дисков в RAID 50, разделенных на 3 отдельных набора, вы потеряете по одному в каждом наборе. Это означает, что у вас будет 6 дисков для хранения, а 3 диска потеряны при проверке четности. Это также означает, что вы потенциально можете потерять 3 диска, если каждый из них находится в другом наборе.Если у вас есть 8 дисков в RAID 60, разделенных на 2 разных набора, вы потеряете 2 диска в каждом наборе.

Areca предлагает 8 отсеков ARC-8050T3. Он поставляется без диска для тех, кто хочет использовать свои собственные жесткие диски. Вы можете настроить его в RAID 50, но он также поддерживает 0, 1, 1E, 5, 6, 10, 30 и 60.

RAID-хранилище Areca ARC-8050T3 Thunderbolt ™ 3 с 8 отсеками

Если вы хотите выложиться на полную, LaCie предлагает 12-Bay 12big с двумя портами Thunderbolt 3. Он доступен в конфигурациях 48 ТБ, 72 ТБ, 96 ТБ и 120 ТБ.Используя Thunderbolt 3, 12big потенциально может иметь скорость записи до 2600 МБ / с и скорость чтения до 1700 МБ / с. 12big поддерживает RAID 0, 1, 5, 6, 10 и 50.

Не рискуйте своими медиафайлами. Используйте RAID 1, 5, 6, 50 или 60, чтобы свести к минимуму вероятность отказа диска. Используйте RAID 0 (после того, как вы уже сделали резервную копию своих данных) для высокой скорости чтения и записи. Используете ли вы конфигурацию RAID, о которой мы еще не упомянули, например RAID 0 + 1 или 10? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Это # HardDriveWeek ! Поделитесь фотографией своего текущего жесткого диска + тег, чтобы получить шанс выиграть новый призовой пакет жесткого диска!

Не забудьте проверить все жесткие диски и решения для хранения данных, доступные в B&H. Щелкните эту ссылку для получения дополнительной информации.

Почти все, что вы должны знать о RAID

Steadfast поставляет выделенные серверы с конфигурациями RAID не менее десяти лет, и, хотя RAID является широко используемой технологией, способ ее реализации сильно изменился с появлением твердотельных накопителей. (SSD).Многие клиенты спрашивали нас о RAID, что это такое, как он влияет на них и как они могут добиться от него максимальной надежности и производительности, не забывая при этом о своей прибыли. Итак, я подумал, что посмотрю на сообщения в блоге, которые мы делали в прошлом, и выпущу обновленную версию, включающую современные достижения. Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам.

Что такое RAID?

RAID — это избыточный массив недорогих дисков. Это означает, что RAID — это способ логически объединить несколько дисков в один массив.Идея состоит в том, что эти диски, работающие вместе, будут иметь скорость и / или надежность более дорогого диска. Теперь точная скорость и надежность, которых вы добьетесь от RAID, зависят от типа используемого RAID.

Краткий обзор вращающихся дисков и твердотельных накопителей

Вращающийся диск, механические жесткие диски или жесткие диски (HDD) обычно выбираются в ситуациях, когда такие требования, как скорость и производительность, уступают по стоимости. Из-за физических ограничений и механической природы многих содержащихся в них высокоскоростных движущихся частей жесткие диски также имеют относительно высокую частоту отказов по сравнению с твердотельными накопителями.RAID призван помочь решить обе эти проблемы, в зависимости от типа RAID, который вы используете. Обычно вероятность отказа механического жесткого диска составляет 2,5% каждый год работы. Это было доказано множеством отчетов, и ни один конкретный производитель или модель не имеет значительных отклонений от этих 2,5%. Короче говоря, если вы цените свои данные, вам нужно будет реализовать некоторую методологию, которая поможет защитить их от сбоя диска.

Твердотельные накопители

обычно выбираются в ситуациях, когда скорость и производительность имеют приоритет по сравнению с соображениями стоимости.Поскольку у них нет движущихся частей, их способность как записывать, так и читать данные на них значительно быстрее, чем на жестких дисках (как минимум в 8-10 раз быстрее). И их частота отказов составляет примерно 0,5% в течение каждого года работы, что значительно снижает риск по сравнению с вращающимся жестким диском.

Из-за резкой разницы между технологиями жестких дисков и твердотельных накопителей важно заявить, что некоторые реализации RAID, которые отлично подходят для жестких дисков, не подходят для твердотельных накопителей, и наоборот.

Какие типы RAID?

RAID 0 (чередование)

RAID 0 берет любое количество дисков и объединяет их в один большой том.Это значительно увеличит скорость, так как вы одновременно читаете и записываете с нескольких дисков. Затем отдельный файл может использовать скорость и емкость всех дисков массива. Обратной стороной RAID 0 является то, что он НЕ является избыточным. Потеря любого отдельного диска приведет к полной потере данных. Этот тип RAID намного менее надежен, чем один диск.

Редко бывает ситуация, когда вам следует использовать RAID 0 в серверной среде. Вы можете использовать его для кеширования или других целей, где важна скорость, а надежность / потеря данных вообще не имеет значения.Но его не следует использовать ни для чего другого. Например, с частотой отказов дисков 2,5% в год, если у вас есть 6-дисковый массив RAID 0, вы увеличиваете свой годовой риск потери данных почти до 13,5%.

RAID 1 (зеркалирование)

Хотя RAID 1 может иметь гораздо более сложную конфигурацию, почти в каждом случае использования RAID 1 у вас есть пара идентичных дисков, которые одинаково зеркалируют / копируют данные одинаково между дисками в массиве. Точка RAID 1 в первую очередь предназначена для резервирования.Если вы полностью потеряете диск, вы все равно сможете продолжить работу с дополнительным диском.

В случае выхода из строя одного из дисков вы можете заменить сломанный диск с минимальным временем простоя или без него. RAID 1 также дает вам дополнительное преимущество в виде повышения производительности чтения, поскольку данные могут быть считаны с любого из дисков в массиве. Недостатком является то, что у вас будет немного большая задержка записи. Поскольку данные должны быть записаны на оба диска в массиве, у вас будет доступная емкость только одного диска, тогда как вам понадобятся два диска.

RAID 5/6 (чередование + распределенная четность)

RAID 5 требует использования как минимум 3 дисков (RAID 6 требует как минимум 4 дисков). Он использует идею RAID 0 и распределяет данные по нескольким дискам для повышения производительности. Но он также добавляет аспект избыточности, распределяя информацию о четности по дискам. В Интернете есть много технических ресурсов, которые могут подробно рассказать о том, как это происходит на самом деле. Но короче говоря, с RAID 5 вы можете потерять один диск, а с RAID 6 вы можете потерять два диска, при этом сохраняя свои операции и данные.

RAID 5 и 6 позволят вам значительно повысить производительность чтения. Но производительность записи во многом зависит от используемого RAID-контроллера. Для RAID 5 или 6 вам наверняка понадобится выделенный аппаратный контроллер. Это связано с необходимостью вычислить данные четности и записать их на все диски. RAID 5 и RAID 6 часто являются хорошими вариантами для стандартных веб-серверов, файловых серверов и других систем общего назначения, в которых выполняется чтение большинства транзакций, и дают вам хорошее соотношение цены и качества.Это связано с тем, что вам нужно приобрести только один дополнительный диск для RAID 5 (или два дополнительных диска для RAID 6), чтобы увеличить скорость и избыточность.

RAID 5 или RAID 6 — не лучший выбор для среды с интенсивной записью, такой как сервер базы данных, поскольку это, вероятно, снизит вашу общую производительность.

Стоит упомянуть, что в случае RAID 5 или RAID 6, если вы потеряете диск, вы серьезно пожертвуете производительностью, чтобы сохранить работоспособность вашей среды. После замены неисправного диска данные необходимо будет восстановить на основе информации о четности.Это займет значительную часть общей производительности массива. Время восстановления с каждым годом становится все больше и больше, поскольку диски становятся все больше и больше.

RAID 10 (зеркалирование + чередование)

RAID 10 требует как минимум 4 дисков и представляет собой комбинацию RAID 1 (зеркальное отображение) и RAID 0 (чередование). Это даст вам как повышенную скорость, так и избыточность. Это часто рекомендуемый уровень RAID, если вам нужна скорость, но при этом требуется избыточность. В конфигурации с четырьмя дисками два зеркальных диска содержат половину данных с чередованием, а два других отражают вторую половину данных.Это означает, что вы можете потерять любой отдельный диск, а затем, возможно, даже второй, без потери данных. Как и в случае с RAID 1, у вас будет только половина дисков, но вы увидите улучшенную производительность чтения и записи. У вас также будет быстрое восстановление RAID 1.

Когда мне следует использовать RAID?

RAID чрезвычайно полезен, если время безотказной работы и доступность важны для вас или вашего бизнеса. Резервные копии помогут застраховать вас от катастрофической потери данных. Но восстановление больших объемов данных, например, в случае сбоя диска, может занять много часов.Эти резервные копии могут быть давностью нескольких часов или дней, что может стоить вам всех данных, сохраненных или измененных с момента последнего резервного копирования. RAID позволяет выдерживать отказ одного или нескольких дисков без потери данных и, во многих случаях, без простоев.

RAID также полезен, если у вас есть проблемы с дисковым вводом-выводом, когда приложения ждут на диске для выполнения задач. Использование RAID обеспечит дополнительную пропускную способность, позволяя читать и записывать данные с нескольких дисков вместо одного.Кроме того, если вы используете аппаратный RAID, аппаратная карта RAID будет включать дополнительную память, которая будет использоваться в качестве кеша, что снизит нагрузку на физическое оборудование и повысит общую производительность.

Примечание. Обычно мы не рекомендуем использовать аппаратную карту RAID для томов SSD, поскольку дополнительный кэш не требуется из-за скорости самих SSD.

Какой тип RAID мне следует использовать?

• Нет RAID — Хорошо, если вы можете выдержать несколько часов простоя и / или потерю данных из-за восстановления сайта из резервных копий.
• RAID 0 — Хорошо, если данные неважны и могут быть потеряны, но производительность имеет решающее значение (например, с кешем).
• RAID 1 — Хорошо, если вы хотите недорого получить дополнительную избыточность данных и / или скорость чтения. (Это хороший базовый уровень для тех, кто хочет добиться высокого времени безотказной работы и повысить производительность резервного копирования.)
• RAID 5/6 — Хорошо, если у вас есть веб-серверы, среды с высокой степенью чтения или чрезвычайно большие массивы хранения в виде единого объекта.При записи это будет хуже, чем у RAID 1. Если в вашей среде много операций записи или вам не нужно больше места, чем разрешено на диске с RAID 1, RAID 1, вероятно, будет более эффективным вариантом.
• RAID 10 — Хорошее универсальное решение, обеспечивающее дополнительную скорость чтения и записи, а также дополнительную избыточность.

Программное обеспечение против оборудования?

Программный RAID Программный RAID

входит в комплект поставки всех выделенных серверов Steadfast.Это означает, что программное обеспечение RAID 1 БЕСПЛАТНО и настоятельно рекомендуется, если вы используете локальное хранилище в системе. Настоятельно рекомендуется, чтобы диски в массиве RAID были одного типа и размера.

Программный RAID-массив использует часть вычислительной мощности системы для управления конфигурацией RAID. Если вы хотите максимизировать производительность системы, например, с конфигурацией RAID 5 или 6, лучше всего использовать аппаратную карту RAID при использовании стандартных жестких дисков.

Аппаратный RAID

Для аппаратного RAID-массива требуется выделенный контроллер, установленный на сервере.Непоколебимые инженеры будут рады предоставить вам рекомендации относительно того, какое оборудование RAID лучше всего подходит для вас, в зависимости от того, какую конфигурацию RAID вы хотите иметь. Аппаратная RAID-карта выполняет все управление массивом (-ами) RAID, предоставляя системе логические диски без подслушивания со стороны самой системы. Кроме того, аппаратный RAID может одновременно предоставлять системе множество различных типов конфигураций RAID. Это включает предоставление массива RAID 1 для загрузочного диска и диска приложений и массива RAID-5 для большого массива хранения.

Чего не делает RAID?

• RAID не означает 100% безотказной работы. Ничего не может. RAID — еще один инструмент в наборе инструментов, призванный помочь свести к минимуму время простоя и проблемы с доступностью. По-прежнему существует риск отказа карты RAID, хотя он значительно ниже, чем отказ механического жесткого диска.
• RAID не заменяет резервные копии. Ничто не может заменить хорошо спланированную и часто тестируемую реализацию резервного копирования!
• RAID не защитит вас от повреждения данных, человеческих ошибок или проблем с безопасностью. Хотя это может защитить вас от сбоя диска, существует множество причин для хранения резервных копий. Так что не принимайте RAID как замену резервным копиям. Если у вас нет резервных копий, вы не готовы рассматривать RAID как вариант.
• RAID не обязательно позволяет динамически увеличивать размер массива. Если вам нужно больше дискового пространства, вы не можете просто добавить еще один диск в массив. Вероятно, вам придется начать с нуля, перестраивая / переформатируя массив.К счастью, инженеры Steadfast готовы помочь вам спроектировать и реализовать любые системы, необходимые для поддержания вашего бизнеса.
• RAID — не всегда лучший вариант для виртуализации и отказоустойчивости. В таких обстоятельствах вам следует обратить внимание на решения SAN, которые также предоставляет компания Steadfast.

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в марте 2010 года и был полностью переработан и обновлен для обеспечения точности и полноты.

Лучший RAID для производительности и избыточности

RAID — это технология хранения данных, которая объединяет несколько компонентов физических дисков в одну логическую единицу.

RAID-массивы

предназначены для двух целей: повышения производительности и избыточности данных. Существует несколько различных конфигураций RAID, которые имеют как положительные, так и отрицательные стороны, поэтому давайте рассмотрим различные RAID-массивы, и какой из них является лучшим с точки зрения производительности и избыточности.

RAID 0

Массивы

RAID 0 включают два или более дисков и обеспечивают чередование данных.Это означает, что данные равномерно распределяются по дискам в разделах одинакового размера. Обратной стороной массивов RAID 0 является то, что они не хранят избыточные данные, а это означает, что они не обеспечивают защиту данных.

RAID 1

Массив

RAID 1 состоит из двух дисков. В этой конфигурации один диск является зеркалом другого, что означает, что на них обоих хранятся одни и те же данные. Достоинством этого массива является повышение производительности, его скорость чтения в 2 раза выше, чем у отдельного диска.Однако это имеет обратную сторону — ограничение емкости до 50% от общего дискового пространства.

RAID 10

Массивы Raid 10 состоят из двух или более массивов RAID 1 одинакового размера. Данные в массиве RAID 10 чередуются и зеркалируются. Это дает вам как повышение производительности, так и защиту данных. Основным недостатком массива RAID 10 является то, что любой сегмент диска ограничен самым маленьким диском в массиве.

RAID 5

Для массивов

RAID 5 требуется не менее трех дисков.Для избыточности в этом массиве используется чередование данных и четность, что также обеспечивает защиту данных и повышение производительности.

Положительным моментом является то, что данные четности представляют собой избыточность с исправлением ошибок, которая предназначена для воссоздания данных в случае отказа диска.

Обратной стороной RAID 5 является то, что размер сегмента диска ограничен самым маленьким диском.

RAID 50

Массивы

RAID 50 состоят как минимум из шести дисков, сконфигурированных как два или более массивов RAID 5. Эта конфигурация чередует хранимые данные и четность на всех дисках в обоих массивах RAID 5.

Положительным моментом этой конфигурации является то, что данные с четностью обеспечивают защиту данных, а чередование обеспечивает повышение производительности. RAID 50 также обеспечивает высокую скорость передачи данных.

Обратной стороной является ограничение на самый маленький диск для размера сегмента.

RAID 6

Массивы

RAID 6 также называют защитой от сбоев двух дисков. Этот массив использует чередование данных и данные четности для избыточности. Что отличает этот массив, так это то, что он включает два независимых набора раздельно чередующихся данных четности.

Плюсы этой установки в том, что вы дополнительно защищены. Массив RAID 6 может восстанавливаться после двух одновременных сбоев дисков. Максимальный размер полосы также зависит от количества дисков в массиве.

Единственным недостатком RAID 6 является то, что дополнительная четность снижает производительность.

RAID 60

RAID 60 аналогичен RAID 50. Основное отличие состоит в том, что RAID 60 требует 8 дисков и содержит два массива RAID 6. Эта конфигурация обеспечивает улучшенную защиту данных, поскольку использует два набора данных четности, а чередование обеспечивает повышение производительности.

Массивы

RAID 60 также обеспечивают высокую скорость передачи данных.

Итак, какой RAID лучше?

Для баланса избыточности, использования дисковых накопителей и производительности отличными вариантами являются RAID 5 или RAID 50. Они обеспечивают избыточность, позволяют использовать самый широкий диапазон дисков и обеспечивают защиту данных, на которую вы можете положиться.

RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 10 с пояснениями на схемах

Рамеш Натараджан 10 августа 2010 г.

RAID — это избыточный массив недорогих (независимых) дисков.

В большинстве ситуаций вы будете использовать один из следующих четырех уровней RAID.

• RAID 0
• RAID 1
• RAID 5
• RAID 10 (также известный как RAID 1 + 0)

Эта статья объясняет основное различие между этими уровнями рейдов вместе с простой для понимания диаграммой.

На всех схемах, указанных ниже:

• A, B, C, D, E и F — представляет блоки
• p1, p2 и p3 — представляет собой четность

УРОВЕНЬ RAID 0

Ниже приведены ключевые моменты, которые следует помнить для уровня RAID 0.

• Минимум 2 диска.
• Отличная производительность (поскольку блоки полосатые).
• Без избыточности (без зеркала, без четности).
• Не используйте это для каких-либо критических систем.

RAID УРОВЕНЬ 1

Ниже приведены ключевые моменты, которые следует помнить для уровня RAID 1.

• Минимум 2 диска.
• Хорошая производительность (без чередования. Без четности).
• Превосходное резервирование (поскольку блоки зеркалируются).

RAID УРОВЕНЬ 5

Ниже приведены ключевые моменты, которые следует помнить для уровня RAID 5.

• Минимум 3 диска.
• Хорошая производительность (поскольку блоки полосатые).
• Хорошее резервирование (распределенная четность).
• Лучший экономичный вариант, обеспечивающий как производительность, так и резервирование. Используйте это для БД, которая сильно ориентирована на чтение. Операции записи будут медленными.