Обычно создается массив уровня рейда из всех дисков сервера

Обновлено: 21.11.2024

Чтобы понять уровни RAID и хранилище RAID в целом, полезно знать, что «постоянная работа» — это больше, чем маркетинговая реклама для бизнеса: это основное ожидание клиентов. Одной из старейших и до сих пор действующих технологий для обеспечения постоянного состояния является RAID, или «избыточный массив независимых дисков».

Разработчики разработали RAID для повышения избыточности и производительности систем хранения. RAID в основном обслуживает жесткие диски, хотя некоторые твердотельные накопители также используют RAID, особенно в гибридных массивах.

Какие существуют типы RAID?

Администраторы хранилища могут развернуть RAID как аппаратный (плата контроллера или микросхема) или программный (только программный или гибридный).

Аппаратный RAID

Выделенный аппаратный контроллер обеспечивает аппаратные услуги RAID. ИТ-специалисты могут развернуть аппаратный RAID двумя способами: с помощью внешней карты RAID-контроллера или внутреннего RAID-on-Chip.

  • Карта контроллера RAID. Эта вставная карта расширения подключается к слоту материнской платы PCIe или PCI-X. Карта содержит процессор RAID и процессоры ввода-вывода с интерфейсами дисков. Карты дорогие, но, поскольку они не зависят от хоста, все операции RAID переносятся с ЦП на выделенную карту.
  • RAID-on-Chip: один чип на материнской плате объединяет хост-интерфейс, интерфейсы ввода-вывода для жестких дисков, процессор RAID и контроллер памяти.

Программный RAID

Программный RAID предоставляет услуги RAID с хоста. Программный RAID бывает двух видов: чисто программный, работающий под управлением ОС, и гибридный программный, содержащий аппаратный компонент для снижения нагрузки на ЦП.

  • Только программное обеспечение. Программный RAID является наименее дорогим из типов RAID и часто включается в ОС как встроенная функция. Это хост-программное приложение, которое управляет вычислениями RAID для подключенных жестких дисков. Он подключается через HBA или собственный интерфейс ввода-вывода и активируется, когда ОС загружает драйвер RAID.
  • Гибрид. Этот программный RAID использует аппаратный компонент для реализации функций RAID BIOS из RAID BIO на материнской плате или на HBA. Эта технология предлагает уровень избыточной защиты от ошибочного процесса загрузки. Программный RAID загружается из операционной системы, и ошибки загрузки могут повлиять на всю подсистему RAID. Добавление аппаратного компонента RAID BIOS защищает подсистему от ошибок загрузки операционной системы.

Что такое разные уровни RAID?

Будь то аппаратное или программное обеспечение, RAID доступен в различных схемах или уровнях RAID. Наиболее распространенными уровнями являются RAID 0, 1, 5, 6 и 10. RAID 0, 1 и 5 работают как с жесткими дисками, так и с твердотельными накопителями. (Уровни RAID 4 и 6 также работают на обоих носителях, но на практике встречаются редко.)

Рейд 0: Чередование

Требуется как минимум два диска, RAID 0 разделяет файлы и распределяет данные по двум или более дискам, рассматривая чередующиеся диски как один раздел. Поскольку несколько жестких дисков одновременно считывают и записывают части одного и того же файла, пропускная способность, как правило, выше.

RAID 0 не обеспечивает избыточность или отказоустойчивость. Поскольку он обрабатывает несколько дисков как один раздел, в случае сбоя хотя бы одного диска полосатый файл становится нечитаемым. Это не является непреодолимой проблемой в среде потокового видео или компьютерных игр, где производительность имеет наибольшее значение, и исходный файл все еще будет существовать, даже если поток не удастся. Это проблема в средах с высокой доступностью.

RAID 1: зеркалирование

RAID 1 требует для работы не менее двух дисков и обеспечивает избыточность данных и аварийное переключение. Он читает и записывает одни и те же данные на каждый диск. В случае сбоя зеркального диска файл целиком существует на работающем диске. Как только ИТ-специалисты заменят неисправный стол, система RAID автоматически отобразит его на заменяющем диске. RAID 1 также повышает скорость чтения.

Это занимает больше полезной емкости на дисках, но является экономичным процессом аварийного переключения на серверах приложений.

Рейд 5: Чередование с контролем четности

Этот уровень RAID распределяет чередование и контроль четности на уровне блоков. Четность — это необработанные двоичные данные. Система RAID вычисляет свои значения для создания блока четности, который система использует для восстановления чередующихся данных с неисправного диска. Большинство систем RAID с функциями контроля четности хранят блоки контроля четности на дисках в массиве. (Некоторые системы RAID выделяют диск для вычислений четности, но это бывает редко.)

RAID 5 хранит блоки четности на чередующихся дисках.Каждая полоса имеет свой собственный выделенный блок контроля четности. RAID 5 выдерживает потерю одного диска в массиве.

RAID 5 сочетает в себе производительность RAID 0 с избыточностью RAID 1, но для этого требуется много места для хранения — около одной трети полезной емкости.

Этот уровень повышает производительность записи, поскольку все диски в массиве одновременно обслуживают запросы на запись. Однако общая производительность диска может пострадать от увеличения записи, так как даже незначительные изменения в полосах требуют нескольких шагов и перерасчетов.

RAID 6: Чередование с двойной четностью

Этот уровень RAID работает как RAID 5 с распределенной четностью и чередованием. Основное операционное отличие RAID 6 заключается в том, что в массиве RAID 6 имеется как минимум четыре диска, и система хранит дополнительный блок четности на каждом столе. Это позволяет реализовать конфигурацию, в которой два диска могут выйти из строя до того, как массив станет недоступен. Его основной вариант использования или серверы приложений и большие массивы хранения.

RAID 10: чередование и зеркалирование

Для RAID 10 требуется как минимум четыре диска в массиве. Он чередует диски для повышения производительности и зеркалирует для избыточности. В массиве из четырех дисков система чередует данные на двух дисках. Оставшиеся два диска отражают чередующиеся диски, каждый из которых хранит половину данных.

Этот уровень RAID предназначен для сред, требующих как высокой безопасности данных, так и высокой производительности, таких как базы данных с большим количеством транзакций, в которых хранится конфиденциальная информация. Это самый дорогой из уровней RAID с меньшей полезной емкостью и высокой стоимостью системы.

Твердотельный RAID-массив

Твердотельные накопители могут использовать традиционные системы RAID. Однако повышение производительности RAID не ускоряет работу твердотельных накопителей, которые уже значительно быстрее жестких дисков.

Чтобы повысить ценность функций RAID, некоторые поставщики твердотельных накопителей разработали собственные функции RAID для массивов all-flash, включая Pure Storage RAID-3D и Dell XtremIO Data Protection. Они не только обеспечивают избыточность данных в AFA, но и повышают производительность SSD RAID, сокращая количество операций ввода-вывода, необходимых для обновления полос.

Другие типы RAID

  • RAID 2 — это исходный уровень RAID, но сегодня он используется редко. Это технология чередования, которая чередует на уровне битов, а не на уровне блоков, и использует сложный тип кода исправления ошибок, который заменяет контроль четности. Raid 2 обычно ограничивается обслуживанием одиночных запросов, а его код исправления ошибок намного сложнее, чем технология контроля четности.
  • RAID 3 применяется редко. Он использует чередование на уровне байтов и контроль четности и сохраняет расчеты четности на выделенном диске. Как и RAID 2, он обычно не может обслуживать несколько запросов одновременно. Это не влияет на производительность больших последовательных операций чтения и записи, но замедляет рабочие нагрузки с произвольным доступом.
  • RAID 4 распределяет данные на уровне блоков и, как и RAID 5, выделяет диск для контроля четности. Чередование обеспечивает высокую производительность при случайном чтении. Но поскольку RAID 4 должен записывать все данные четности на один диск, производительность произвольной записи снижается.

Выбирая, какой уровень RAID использовать, помните, что даже самое лучшее решение RAID не может заменить резервное копирование. RAID защищает доступность и избыточность данных, но не распознает и не исправляет повреждение файлов, ошибки записи или взлом. ИТ-отдел всегда должен создавать резервные копии и хранить данные в отдельной системе, в идеале удаленной.

При этом RAID по-прежнему полезен, если в центрах обработки данных есть жесткие диски. А поскольку только сопоставимые твердотельные накопители составляют лишь от 20 до 25% носителей современных центров обработки данных, жесткие диски никуда не денутся в течение достаточно долгого времени. Защитите их.

RAID (избыточный массив независимых дисков) – это система, состоящая из нескольких дисков для хранения данных. Они связаны друг с другом для предотвращения потери данных и/или повышения производительности. Наличие нескольких дисков позволяет использовать различные методы, такие как чередование дисков, зеркальное отображение дисков и контроль четности.

В этой статье вы узнаете о типах RAID, их плюсах и минусах, а также вариантах их использования.

Уровни и типы RAID

Уровни RAID сгруппированы в следующие категории:

  • Стандартные уровни RAID
  • Нестандартные уровни RAID
  • Вложенные/гибридные уровни RAID

Кроме того, вы можете выбрать способ реализации RAID в вашей системе. Поэтому вы можете выбирать между аппаратным RAID, программным RAID и встроенным RAID.

В следующем списке описаны стандартные уровни RAID (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6), а также популярные нестандартные и гибридные варианты (RAID 10).

RAID 0: Чередование

RAID 0, также известный как чередующийся набор или чередующийся том, требует как минимум двух дисков. Диски объединяются в один большой том, где данные хранятся равномерно по количеству дисков в массиве.

Этот процесс называется чередованием дисков и включает разделение данных на блоки и их одновременную/последовательную запись на несколько дисков. Настройка чередующихся дисков в виде одного раздела повышает производительность, поскольку несколько дисков одновременно выполняют операции чтения и записи. Поэтому RAID 0 обычно применяется для повышения скорости и эффективности.

Важно отметить, что если массив состоит из дисков разного размера, каждый из них будет ограничен наименьшим размером диска в настройке. Это означает, что массив, состоящий из двух дисков, где один на 320 ГБ, а другой на 120 ГБ, фактически имеет емкость 2 x 120 ГБ (или всего 240 ГБ).

Некоторые реализации позволяют использовать оставшиеся 200 ГБ для других целей. Кроме того, разработчики могут реализовать несколько контроллеров (или даже по одному на диск) для повышения производительности.

RAID 0 — это наиболее доступный тип резервной дисковой конфигурации, который относительно легко настроить. Тем не менее, он не включает в свой состав никакой избыточности, отказоустойчивости или партии. Следовательно, проблемы на любом из дисков массива могут привести к полной потере данных. Вот почему его следует использовать только для некритических хранилищ, таких как временные файлы, резервные копии которых находятся в другом месте.

Преимущества RAID 0

  • Экономичный и простой в реализации.
  • Увеличена производительность чтения и записи.
  • Никаких накладных расходов (использование общей емкости).

Недостатки RAID 0

  • Не обеспечивает отказоустойчивость или избыточность.

Когда следует использовать Raid 0

RAID 0 используется, когда производительность является приоритетом, а надежность — нет. Если вы хотите максимально использовать свои диски и не боитесь потери данных, выберите RAID 0.

С другой стороны, такая конфигурация не обязательно должна быть ненадежной. Вы можете настроить чередование дисков в своей системе вместе с другим массивом RAID, который обеспечивает защиту данных и избыточность.

RAID 1: зеркалирование

RAID 1 — это массив, состоящий как минимум из двух дисков, на каждом из которых хранятся одни и те же данные для обеспечения избыточности. Наиболее распространенное использование RAID 1 — это создание зеркальной пары, состоящей из двух дисков, в которой содержимое первого диска зеркально отображается на втором. Вот почему такая конфигурация также называется зеркалированием.

В отличие от RAID 0, где упор делается исключительно на скорость и производительность, основной целью RAID 1 является обеспечение избыточности. Он устраняет возможность потери данных и простоев, заменяя неисправный диск его репликой.

В такой конфигурации том массива равен размеру самого маленького диска и работает до тех пор, пока работает один диск. Помимо надежности, зеркалирование повышает производительность чтения, поскольку запрос может быть обработан любым из дисков в массиве. С другой стороны, производительность записи остается такой же, как у одного диска, и равна самому медленному диску в конфигурации.

Преимущества RAID 1

  • Увеличение скорости чтения.
  • Обеспечивает избыточность и отказоустойчивость.
  • Простота настройки и простота использования.

Недостатки RAID 1

  • Использует только половину емкости хранилища.
  • Дороже (требуется в два раза больше драйверов).
  • Для замены вышедшего из строя диска требуется выключение компьютера.

Когда следует использовать Raid 1

RAID 1 используется для критически важных хранилищ, требующих минимального риска потери данных. Системы бухгалтерского учета часто выбирают RAID 1, так как они работают с критически важными данными и требуют высокой надежности.

Он также подходит для небольших серверов с двумя дисками, а также если вы ищете простую конфигурацию, которую можно легко настроить (даже дома).

Raid 2: Чередование на уровне битов с четностью выделенного кода Хэмминга

RAID 2 сегодня редко используется на практике. Он сочетает в себе чередование на уровне битов с проверкой ошибок и исправлением информации.Для этой реализации RAID требуется две группы дисков — одна для записи данных, а другая для записи кодов исправления ошибок. RAID 2 также требует специального контроллера для синхронного вращения всех дисков.

Вместо блоков данных RAID 2 распределяет данные по битам на нескольких дисках. Кроме того, он использует коррекцию ошибок при гудении (ECC) и сохраняет эту информацию на резервном диске.

Массив вычисляет исправление кода ошибки на лету. При записи данных он записывает их на диск данных и записывает код на резервный диск. С другой стороны, при чтении данных с диска он также считывает данные с резервного диска, чтобы проверить данные и при необходимости внести исправления.

Преимущества RAID 2

  • Надежность.
  • Возможность исправления сохраненной информации.

Недостатки RAID 2

  • Дорого.
  • Сложно реализовать.
  • Для ECC требуются целые диски.

Когда следует использовать Raid 2

RAID 2 сегодня не является общепринятой практикой, так как большинство его функций теперь доступны на современных жестких дисках. Из-за своей стоимости и требований к реализации этот уровень RAID так и не стал популярным среди разработчиков.

Raid 3: Чередование на уровне битов с выделенной четностью

Как и RAID 2, RAID 3 редко используется на практике. В этой реализации RAID используется чередование на уровне битов и выделенный диск четности. Из-за этого требуется как минимум три диска, два из которых используются для хранения полос данных, а один — для контроля четности.

Для обеспечения синхронного вращения RAID 3 также нуждается в специальном контроллере. Благодаря своей конфигурации и синхронизированному вращению дисков он обеспечивает более высокую производительность при последовательных операциях, чем при случайных операциях чтения/записи.

Преимущества RAID 3

  • Хорошая пропускная способность при передаче больших объемов данных.
  • Высокая эффективность при последовательных операциях.
  • Отказоустойчивость диска.

Недостатки RAID 3

  • Не подходит для передачи небольших файлов.
  • Сложно реализовать.
  • Сложно настроить как программный RAID.

Когда следует использовать Raid 3

RAID 3 сегодня редко используется. Его функции полезны для ограниченного числа случаев использования, требующих высокой скорости передачи данных для длинных последовательных операций чтения и записи (например, при редактировании и производстве видео).

Raid 4: Чередование на уровне блоков с выделенной четностью

RAID 4 — еще один непопулярный стандартный уровень RAID. Он состоит из чередования данных на уровне блоков между двумя или более независимыми дисками и выделенным диском четности.

Для реализации требуется как минимум три диска: два для хранения полос данных и один, предназначенный для хранения четности и обеспечения избыточности. Поскольку каждый диск независим и нет синхронного вращения, нет необходимости в контроллере.

Конфигурация RAID 4 подвержена узким местам при хранении битов четности для каждого блока данных на одном диске. Такие системные узкие места сильно влияют на производительность системы.

Преимущества RAID 4

  • Операции быстрого чтения.
  • Низкие затраты на хранение.
  • Одновременные запросы ввода-вывода.

Недостатки RAID 4

  • Узкие места, сильно влияющие на общую производительность.
  • Медленные операции записи.
  • Избыточность теряется, если диск контроля четности выходит из строя.

Когда следует использовать Raid 4

Учитывая конфигурацию, RAID 4 лучше всего работает в случаях, требующих последовательного чтения и записи данных в больших файлах. Тем не менее, как и в случае с RAID 3, в большинстве решений вместо RAID 4 используется RAID 5.

Рейд 5: Чередование с контролем четности

RAID 5 считается наиболее безопасной и распространенной реализацией RAID. Он сочетает в себе чередование и контроль четности для обеспечения быстрой и надежной настройки. Такая конфигурация дает пользователю удобство использования хранилища, как в случае с RAID 1, и эффективность производительности, как у RAID 0.

Этот уровень RAID состоит как минимум из трех жестких дисков (максимум 16). Данные разбиваются на полосы данных и распределяются по разным дискам в массиве. Это обеспечивает высокую производительность благодаря быстрым транзакциям чтения данных, которые могут выполняться одновременно разными дисками в массиве.

Биты четности равномерно распределяются по всем дискам после сохранения каждой последовательности данных. Эта функция гарантирует, что у вас все еще будет доступ к данным из битов четности в случае отказа диска. Таким образом, RAID 5 обеспечивает избыточность с помощью битов четности вместо зеркального отображения.

Преимущества RAID 5

  • Высокая производительность и емкость.
  • Высокая и надежная скорость чтения.
  • Допускает отказ одного диска.

Недостатки RAID 5

  • Больше времени восстановления.
  • Использует половину емкости хранилища (из-за четности).
  • Если выходит из строя более одного диска, данные теряются.
  • Сложнее реализовать.

Когда следует использовать Raid 5

RAID 5 часто используется для файловых серверов и серверов приложений из-за его высокой эффективности и оптимизированного хранилища. Кроме того, это лучшее и экономичное решение, если приоритетным является непрерывный доступ к данным и/или вам требуется установить операционную систему на массив.

Рейд 6: Чередование с двойной четностью

RAID 6 — это массив, аналогичный RAID 5, но с добавлением функции двойной четности. По этой причине его также называют RAID с двойной четностью.

Для этой установки требуется как минимум четыре диска. Настройка похожа на RAID 5, но включает два дополнительных блока контроля четности, распределенных по всему диску. Поэтому он использует чередование на уровне блоков для распределения данных по массиву и сохраняет два блока четности для каждого блока данных.

Расщепление на уровне блоков с двумя блоками четности допускает два сбоя диска, прежде чем будут потеряны какие-либо данные. Это означает, что в случае отказа двух дисков RAID все равно может восстановить необходимые данные.

Его производительность зависит от того, как реализован массив, а также от общего количества дисков. Операции записи выполняются медленнее по сравнению с другими конфигурациями из-за функции двойной четности.

Преимущества RAID 6

  • Высокая устойчивость к ошибкам и отказам дисков.
  • Эффективность хранения (при использовании более четырех дисков).
  • Операции быстрого чтения.

Недостатки RAID 6

  • Время восстановления может занять до 24 часов.
  • Низкая скорость записи.
  • Сложно реализовать.
  • Дороже.

Когда следует использовать Raid 6

RAID 6 – это хорошее решение для критически важных приложений, в которых недопустима потеря данных. Поэтому его часто используют для управления данными в оборонном секторе, здравоохранении и банковском деле.

Рейд 10: Зеркалирование с чередованием

RAID 10 является частью группы, называемой вложенной или гибридной RAID, что означает комбинацию двух разных уровней RAID. В случае RAID 10 массив сочетает зеркалирование уровня 1 и чередование уровня 0. Этот массив RAID также известен как RAID 1+0.

RAID 10 использует логическое зеркальное отображение для записи одних и тех же данных на два или более дисков для обеспечения избыточности. Если один диск выходит из строя, на другом диске сохраняется зеркальное отображение данных. Кроме того, массив использует чередование на уровне блоков для распределения блоков данных по разным дискам. Это повышает производительность и скорость чтения и записи, поскольку доступ к данным осуществляется одновременно с нескольких дисков.

Для реализации такой конфигурации массиву требуется не менее четырех дисков, а также дисковый контроллер.

Преимущества RAID 10

  • Высокая производительность.
  • Высокая отказоустойчивость.
  • Быстрые операции чтения и записи.
  • Быстрое время восстановления.

Недостатки RAID 10

  • Ограниченная масштабируемость.
  • Дорого (по сравнению с другими уровнями RAID).
  • Использует половину дискового пространства.
  • Сложнее настроить.

Когда следует использовать Raid 10

RAID 10 часто используется в случаях, когда требуется хранение больших объемов данных, быстрое чтение и запись, а также высокая отказоустойчивость. Соответственно, этот уровень RAID часто применяется для серверов электронной почты, серверов веб-хостинга и баз данных.

Нестандартный RAID

Упомянутые выше уровни RAID считаются стандартными или часто используемыми реализациями RAID. Однако существует множество способов создания избыточных массивов независимых дисков.

Соответственно, многие проекты и компании с открытым исходным кодом создали свои собственные конфигурации, соответствующие их потребностям. В результате существует множество нестандартных реализаций RAID, например:

  • RAID-DP
  • Linux MD RAID 10
  • RAID-Z
  • Расширитель Диска
  • Декластерный RAID

Вложенный (гибридный) RAID

Вы можете комбинировать два или более стандартных уровня RAID, чтобы обеспечить лучшую производительность и избыточность. Такие комбинации называются вложенными (или гибридными) уровнями RAID.

Реализации Hybrid RAID названы в честь уровней RAID, которые они включают. В большинстве случаев они включают два числа, где их порядок представляет собой схему слоев.

К популярным уровням гибридного RAID относятся:

  • RAID 01 (чередование и зеркалирование; также известное как «зеркало чередования»)
  • RAID 03 (чередование на уровне байтов и выделенная четность)
  • RAID 10 (зеркалирование дисков и прямое чередование на уровне блоков)
  • RAID 50 (распределенная четность и прямое чередование на уровне блоков)
  • RAID 60 (двойная четность и прямое чередование на уровне блоков)
  • RAID 100 (полоса RAID 10)

Типы реализации RAID

Есть три способа использования RAID, отличающиеся местом обработки.

Аппаратный RAID

При установке оборудования вы вставляете карту RAID-контроллера в быстрый слот PCI-Express на материнской плате и подключаете ее к дискам. Также доступны корпуса внешних дисков RAID со встроенной картой контроллера.

Программный RAID

Для установки программного обеспечения вы подключаете диски напрямую к компьютеру без использования RAID-контроллера. В этом случае вы управляете дисками с помощью служебной программы в операционной системе.

Прошивка/RAID на основе драйверов

RAID на основе встроенного ПО (также известный как RAID на основе драйверов) — это системы RAID, которые часто хранятся непосредственно на материнской плате. Все его операции выполняются центральным процессором компьютера, а не выделенным процессором.

Примечание. Если вы настраиваете аппаратный RAID, вам следует рассмотреть возможность установки MegaCLI для управления и связи с RAID-контроллерами.

RAID — это полезный и практичный способ повысить производительность сервера и предотвратить потерю данных. Решение о том, какая установка лучше всего подходит для вашего бизнеса, во многом зависит от ваших приоритетов. Изучите все варианты и получите все преимущества этого мощного инструмента и метода.

Независимо от того, хотите ли вы оптимизировать производительность сервера или защититься от полной потери данных в сетевом хранилище, вам нужен RAID. Но какой уровень правильный? Вот руководство для новичков в области хранения данных.

Если вы когда-либо задумывались о покупке устройства или сервера NAS, особенно для малого бизнеса, вы, несомненно, сталкивались с термином "RAID". RAID означает избыточный массив недорогих (или иногда «независимых») дисков. Как правило, система с поддержкой RAID использует два или более жестких диска для повышения производительности или обеспечения определенного уровня отказоустойчивости машины — обычно NAS или сервера. Отказоустойчивость просто означает создание сети безопасности для неисправного оборудования, гарантируя, что машина с неисправным компонентом, обычно жестким диском, все еще может работать. Отказоустойчивость сокращает перерывы в работе, а также снижает вероятность потери данных.

Способ настройки отказоустойчивости зависит от установленного уровня RAID. Уровни RAID зависят от того, сколько дисков у вас есть в устройстве хранения, насколько критично аварийное переключение и восстановление диска для ваших потребностей в данных и насколько важно максимизировать производительность. Для бизнеса, как правило, важнее сохранить данные в неприкосновенности в случае сбоя оборудования, чем, например, для домашнего пользователя. Разные уровни RAID представляют разные конфигурации, предназначенные для обеспечения разного баланса между оптимизацией производительности и защитой данных.

Обзор RAID

RAID традиционно применяется в компаниях и организациях, где отказоустойчивость диска и оптимизированная производительность являются обязательными, а не роскошью. Серверы и NAS в бизнес-центрах обработки данных обычно имеют RAID-контроллер — часть оборудования, которая управляет массивом дисков. Эти системы оснащены несколькими дисками SSD или SATA, в зависимости от конфигурации RAID. Из-за возросших потребностей потребителей в хранении домашние устройства NAS также поддерживают RAID. Домашние, профессиональные и малые корпоративные NAS все чаще поставляются с двумя или более отсеками для жестких дисков, чтобы пользователи могли использовать возможности RAID точно так же, как предприятия.

Программный RAID означает, что вы можете настроить RAID без необходимости в специальном аппаратном RAID-контроллере. Возможность RAID заложена в операционной системе. Функция дисковых пространств Windows 8 и Windows 7 (версии Pro и Ultimate) имеют встроенную поддержку RAID. Вы можете настроить один диск с двумя разделами: один для загрузки, а другой для хранения данных и зеркального отображения раздела данных.

Этот тип RAID доступен и в других операционных системах, включая OS X Server, Linux и Windows Servers. Поскольку этот тип RAID уже входит в состав ОС, его цена не может быть ниже.Программный RAID также может включать в себя виртуальные RAID-решения, предлагаемые такими поставщиками, как Dot Hill, для предоставления мощных хост-адаптеров виртуального RAID. Однако это решение больше подходит для корпоративных сетей.

Какой RAID мне подходит?

Как уже упоминалось, существует несколько уровней RAID, и тот, который вы выберете, зависит от того, используете ли вы RAID для повышения производительности или отказоустойчивости (или и того, и другого). Также имеет значение, используете ли вы аппаратный или программный RAID, потому что программный RAID поддерживает меньше уровней, чем аппаратный RAID. В случае с аппаратным RAID тип используемого контроллера также имеет значение. Различные контроллеры поддерживают разные уровни RAID, а также определяют типы дисков, которые можно использовать в массиве: SAS, SATA или SSD.

Вот краткий обзор конкретных уровней RAID:

Рекомендовано нашими редакторами

RAID 0 используется для повышения производительности сервера. Это также известно как «расщепление диска». В RAID 0 данные записываются на несколько дисков. Это означает, что работа, которую выполняет компьютер, выполняется несколькими дисками, а не одним, что повышает производительность, поскольку несколько дисков считывают и записывают данные, улучшая дисковый ввод-вывод. Требуется минимум два диска. И программный, и аппаратный RAID поддерживают RAID 0, как и большинство контроллеров. Минус в том, что нет отказоустойчивости. Если один диск выйдет из строя, это повлияет на весь массив и увеличит вероятность потери или повреждения данных.

RAID 1 — это отказоустойчивая конфигурация, известная как «зеркалирование диска». С RAID 1 данные копируются без проблем и одновременно с одного диска на другой, создавая реплику или зеркало. Если один диск сгорит, другой может продолжать работать. Это самый простой и относительно недорогой способ реализовать отказоустойчивость.

Недостаток заключается в том, что RAID 1 немного снижает производительность. RAID 1 может быть реализован как программно, так и аппаратно. Для аппаратной реализации RAID 1 требуется как минимум два диска. Программный RAID 1 вместо двух физических дисков позволяет зеркалировать данные между томами на одном диске. Еще один момент, о котором следует помнить, заключается в том, что RAID 1 сокращает общую емкость диска вдвое: если сервер с двумя дисками по 1 ТБ настроен с RAID 1, общая емкость хранилища будет составлять 1 ТБ, а не 2 ТБ.

RAID 5 — наиболее распространенная конфигурация RAID для бизнес-серверов и корпоративных NAS-устройств. Этот уровень RAID обеспечивает лучшую производительность, чем зеркалирование, а также отказоустойчивость. В RAID 5 данные и четность (дополнительные данные, используемые для восстановления) распределяются по трем или более дискам. Если диск получает ошибку или начинает выходить из строя, данные воссоздаются из этого распределенного блока данных и контроля четности — плавно и автоматически. По сути, система по-прежнему работает, даже когда один диск выходит из строя, и до тех пор, пока вы не сможете заменить отказавший диск. Еще одним преимуществом RAID 5 является то, что многие диски NAS и серверов могут быть «горячезаменяемыми», что означает, что в случае сбоя диска в массиве этот диск можно заменить новым диском без выключения сервера или NAS и без прерывать пользователей, которые могут обращаться к серверу или NAS. Это отличное решение для обеспечения отказоустойчивости, поскольку при выходе из строя дисков (а они рано или поздно выйдут из строя) данные могут быть перестроены на новые диски по мере замены вышедших из строя дисков. Недостатком RAID 5 является снижение производительности серверов, которые выполняют много операций записи. Например, при использовании RAID 5 на сервере с базой данных, к которой в течение рабочего дня обращается множество сотрудников, может быть заметное отставание.

RAID 6 также часто используется на предприятиях. Он идентичен RAID 5, за исключением того, что это еще более надежное решение, поскольку оно использует на один блок контроля четности больше, чем RAID 5. У вас может выйти из строя два диска, но система все равно будет работать.

RAID 10 представляет собой комбинацию RAID 1 и 0 и часто обозначается как RAID 1+0. Он сочетает зеркалирование RAID 1 с чередованием RAID 0. Это уровень RAID, который обеспечивает наилучшую производительность, но также является дорогостоящим, поскольку требует в два раза больше дисков, чем другие уровни RAID, минимум четыре. Этот уровень RAID идеально подходит для интенсивно используемых серверов баз данных или любого сервера, выполняющего множество операций записи. RAID 10 может быть реализован как аппаратно, так и программно, но, по общему мнению, многие преимущества производительности теряются при использовании программного RAID 10.

И еще больше уровней RAID

Описанные выше уровни обычно используются в устройствах NAS для дома и малого бизнеса, но существует несколько других уровней RAID, включая 2, 3, 4, 7 и 0+1. Однако на самом деле это всего лишь варианты уже упомянутых основных конфигураций RAID, и они используются для конкретных случаев. Вот несколько кратких описаний каждого из них:

RAID 2 похож на RAID 5, но вместо чередования дисков с использованием четности чередование происходит на уровне битов.RAID 2 развертывается редко, поскольку затраты на внедрение обычно непомерно высоки (для типичной установки требуется 10 дисков) и снижает производительность некоторых операций дискового ввода-вывода.

RAID 3 также похож на RAID 5, за исключением того, что для этого решения требуется выделенный диск контроля четности. RAID 3 используется редко, за исключением наиболее специализированных баз данных или сред обработки, которые могут извлечь из этого пользу.

RAID 4 — это конфигурация, в которой чередование дисков происходит на уровне байтов, а не на уровне битов, как в RAID 3.

RAID 7 — это частный уровень RAID, принадлежащий ныне несуществующей Storage Computer Corporation.

RAID 0+1 часто заменяют RAID 10 (то есть RAID 1+0), но это не одно и то же. RAID 0+1 — это зеркальный массив с сегментами, которые представляют собой массивы RAID 0. Он реализован в определенных инфраструктурах, требующих высокой производительности, но не высокого уровня масштабируемости.

Для большинства предприятий малого и среднего бизнеса RAID 0, 1, 5 и в некоторых случаях 10 достаточны для обеспечения хорошей отказоустойчивости и производительности. Для большинства домашних пользователей RAID 5 может оказаться излишним, но зеркальное отображение RAID 1 обеспечивает приличную отказоустойчивость.

Важно помнить, что RAID не является резервным копированием и не заменяет стратегию резервного копирования, желательно автоматизированную. Резервное копирование на устройство RAID вполне может быть частью такой стратегии. Владение устройством с поддержкой RAID, которое вы используете в качестве основного сервера или устройства хранения, — нет. RAID может быть отличным способом оптимизации производительности NAS и сервера и быстрого восстановления после сбоя оборудования, но это только часть общего решения аварийного восстановления.

чтобы наши главные новости доставлялись вам на почту каждое утро.","first_published_at":"2021-09-30T21:30:40.000000Z","published_at":"2022-03-17T13:15:15.000000Z" ,"last_published_at":"2022-03-17T13:15:11.000000Z","created_at":null,"updated_at":"2022-03-17T13:15:15.000000Z">)" x-show="showEmailSignUp( )" >

Скачай наши лучшие истории!

Подпишитесь на раздел "Что нового сейчас", чтобы каждое утро получать наши главные новости в свой почтовый ящик.

Этот информационный бюллетень может содержать рекламу, предложения или партнерские ссылки. Подписка на информационный бюллетень означает ваше согласие с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки на информационные бюллетени в любое время.

Энтони Хеддингс

Энтони Хеддингс
Писатель

Энтони Хеддингс (Anthony Heddings) – штатный облачный инженер LifeSavvy Media, технический писатель, программист и эксперт по платформе Amazon AWS. Он написал сотни статей для How-To Geek и CloudSavvy IT, которые были прочитаны миллионы раз. Подробнее.

Эля Ватель/Shutterstock

RAID, или «избыточный массив недорогих дисков», представляет собой процесс параллельного объединения нескольких жестких дисков или твердотельных накопителей в один логический том, что делает массив более устойчивым к сбоям дисков. Существует много видов RAID, и мы обсудим, какой из них вам следует выбрать.

Что такое RAID?

Допустим, у вас есть два жестких диска по 1 ТБ. На обычном ПК вы, вероятно, просто подключите их оба и получите 2 ТБ полезного пространства для работы. Однако в серверной среде на самом деле лучше взять второй диск и использовать его в качестве резервного, сформировав RAID-массив. Это можно сделать в режиме реального времени с помощью контроллера RAID, который подключается к дискам и управляет массивом RAID за вас. Существует также программный RAID, но большинство серверов поставляются с выделенным RAID-контроллером.

Без RAID нет избыточности, однако на самом деле это не главная проблема. Данные никогда не должны быть потеряны с хорошей стратегией резервного копирования, но если вы потеряете диск, этот сервер может столкнуться с серьезными простоями во время восстановления. Это неприемлемо в серверной среде и намного хуже, чем временная потеря данных.

Массивы RAID можно перестраивать, не теряя при этом работоспособности, а в случае отказа одного диска вам не придется восстанавливать данные из резервных копий. Это основное преимущество RAID-массивов. Серверы рассчитаны на то, чтобы никогда не выходить из строя, даже во многих случаях для обслуживания — вы можете буквально отключить диск от рабочего веб-сервера, и он будет продолжать пыхтеть, хотя и с более низкой производительностью.

Во многих отношениях RAID намного лучше, чем один большой диск. Один большой диск емкостью 8 ТБ не так устойчив, как пять дисков емкостью 2 ТБ, сконфигурированных в RAID 5. Вам будет сложно найти сервер, на котором установлен только один диск.

RAID лучше всего работает с идентичными дисками. Он может работать с различными дисками, но обычно вы будете ограничены скоростью и пространством самого медленного и самого маленького диска, что делает его неоптимальным.

Все это обсуждение применимо только в том случае, если вы сами управляете сервером, например домашним NAS, содержащим много жестких дисков; в этом случае очень важен тип RAID, который вы выберете. Если вы арендуете виртуальные серверы у AWS или у любого другого поставщика, RAID обычно настраивается для вас хостинговой компанией, поскольку этот уровень контроля абстрагируется от вас.

Примечание перед тем, как мы начнем: цифры, используемые для обозначения разных уровней RAID, на самом деле ничего не значат. RAID 5 не в пять раз лучше, чем RAID 1. Существуют и другие странные уровни RAID, такие как RAID 2, 3 и 4, но они не используются на практике и не стоят объяснения.

Википедия

Технически это не конфигурация RAID, но об этом стоит упомянуть. Технически JBOD расшифровывается как «Joint Batch Of Disks», но вы можете назвать это «просто набором дисков», так как в основном это и есть. JBOD просто объединяет диски в один большой диск. Это не дает никакого повышения производительности и не имеет избыточности, но ему совершенно все равно, какие диски в него вставлены.

Многие RAID-контроллеры предлагают режим JBOD. Вам, вероятно, не следует его использовать, если только вы не получили кучу дисков разного размера и не хотите связать их вместе.

RAID 0

Данные в RAID 0 распределяются по нескольким дискам чередованием; например, если вы хотите прочитать файл из массива RAID, вы будете читать с нескольких дисков параллельно, что делает RAID 0 намного быстрее, чем любой одиночный диск.

Однако зеркалирование, контроль четности и другие механизмы резервирования отсутствуют, поэтому в случае сбоя одного диска вы теряете все данные всего массива. По этой причине RAID 0 используется, когда скорость имеет значение, избыточность не требуется.

В некотором смысле RAID 0 очень похож на полное отсутствие RAID. Это дает вам преимущество наличия всех дисков в одном большом томе, а также гораздо более высокую скорость доступа. Однако сбой одного диска может привести к катастрофическим последствиям для данных в массиве, поэтому вам никогда не следует запускать RAID 0 без решения для резервного копирования, если только данные не должны быть на 100 % эфемерными.

RAID 0 также максимально увеличивает емкость, так как пространство не используется для резервирования. Если у вас есть два диска по 1 ТБ, размер массива будет 2 ТБ. Однако RAID 0 ограничен наименьшим размером диска из массива — если вы попытаетесь объединить в RAID 0 диск емкостью 2 ТБ с диском емкостью 1 ТБ, у вас будет только 2 ТБ пространства, а 1 ТБ будет полностью потрачен впустую.

RAID 0 с твердотельными накопителями является распространенным явлением и является более разумным, учитывая более низкую частоту отказов твердотельных накопителей. Это обычная установка для высокопроизводительных настольных систем, поскольку скорость имеет большее значение, чем избыточность.

RAID 1

RAID 1 — это еще один базовый тип RAID. Подобно RAID 0, он использует два или более дисков, но вместо того, чтобы распределять данные по ним, данные зеркалируются с первого диска на второй (и любые дополнительные диски в массиве). Если у вас есть два диска, один из них будет использоваться исключительно как своего рода резервное копирование в реальном времени, при этом общая емкость вашего хранилища будет уменьшена вдвое. Если один из дисков выйдет из строя, вы сможете продолжить чтение с другого диска и перестроить массив, заменив неисправный диск.

Это дает некоторые преимущества в производительности чтения, поскольку можно использовать два диска, но, поскольку он считывает одни и те же данные с каждого диска, часто не так хорош, как RAID 0. Производительность записи будет ограничена скоростью диска. самый медленный диск.

RAID 1 – единственный практичный выбор, если у вас два диска и вы не можете допустить, чтобы из-за сбоя диска ваши данные были уничтожены. Однако это не самый эффективный вариант, так как вы сокращаете объем хранилища вдвое, и, следовательно, он будет стоить в два раза дороже, чем сопоставимый одиночный диск.

Однако избыточность в настройках сервера стоит гораздо больше, чем цена одного диска. Если вам просто нужна базовая настройка диска, используйте простой массив RAID 1. Большинство RAID-контроллеров по умолчанию используют RAID 1 при подключении двух дисков.

RAID 5

Начиная с RAID 5 все становится интереснее. Вместо дублирования данных, как в RAID 1, в RAID 5 используется гораздо более эффективный метод — контроль четности.

Четность – это форма проверки ошибок, похожая на хеш, но гораздо более простая. Он обычно используется, чтобы убедиться, что сетевой трафик не искажается в проводах. По сути, скажем, у вас есть 7 бит данных, которые вы хотите отправить кому-то, и вы хотите убедиться, что они дойдут туда в целости и сохранности.Если бы что-то перевернулось в передаче, у них не было бы возможности узнать. Решение состоит в том, чтобы подсчитать все положительные биты; Если имеется четное количество единиц, четность будет равна 0 . Если единиц нечетное, четность будет равна 1. Вы добавляете это к отправляемым данным, и когда человек на другом конце получает их, он сам вычисляет четность. Если произошла ошибка и бит был перевернут (даже сам бит четности), другой человек узнает об этом и запросит повторную отправку данных. Конечно, если в одной передаче две ошибки, эта система дает сбой, но это не так часто.

Вместо хранения копий данных (что было бы похоже на отправку сообщения дважды) RAID 5 просто сохраняет бит четности. Вы можете представить это как RAID 0 с избыточностью — для этого требуется как минимум три диска. Все диски, кроме одного, используются как обычный массив RAID 0, но последний диск используется для контроля четности. Если один из дисков выходит из строя, вы можете выполнить вычисление четности в обратном порядке, чтобы восстановить все данные на любом из дисков (хотя это длительная и трудоемкая операция).

На практике в RAID 5 не используется выделенный диск для контроля четности, так как биты контроля четности быстрее распределяются по всем дискам, но вы можете думать об этом таким образом, когда рассчитываете, сколько места даст массив RAID 5. ты. По сути, добавьте все свои диски, кроме одного, и вот сколько места у вас будет. RAID 5 обеспечивает более эффективное использование пространства за счет большего количества дисков: три диска обеспечивают эффективность 66 %, а 10 дисков — эффективность 90 %. Это значительно снижает затраты по сравнению с RAID 1.

Однако RAID 5 не лишен недостатков. Поскольку контроль четности необходимо вычислять всякий раз, когда на диск выполняется запись, производительность записи снижается. Проблема усугубляется, если принять во внимание тот факт, что переключение одного бита в одном диске требует чтения всех дисков, чтобы пересчитать четность для этого блока. На практике, если RAID 0 обеспечивает масштабирование производительности с n дисками, RAID 5 дает n - 1 производительность для операций записи. Однако с достаточно большим массивом проблема не так уж серьезна.

Кроме того, независимо от того, сколько у вас дисков, вы можете пережить только один сбой диска. Это не кажется серьезной проблемой, поскольку сбои случаются редко, и вы вряд ли столкнетесь с двумя из них одновременно, но восстановление массива может быть очень интенсивным на ваших дисках — вы в основном читаете каждый бит данных. от каждого, в то время, когда они наиболее уязвимы. Поэтому, если один из них выйдет из строя, есть большая вероятность того, что другой диск также может выйти из строя.

RAID 5 должен быть вашим выбором, если у вас три диска, так как RAID 1 будет пустой тратой места. Если у вас 4 диска, это, вероятно, лучший вариант, но вам также доступны два других варианта из этого списка.

RAID 6

RAID 6 похож на RAID 5, за исключением того, что «диск четности» зеркально отражен. Это позволяет вашему массиву пережить два сбоя диска. Однако производительность записи хуже при n - 2 , и у вас, конечно, будет меньше места.

На самом деле больше нечего сказать об этом. Если у вас есть большой массив дисков (6, 8 или более), вы можете рассмотреть возможность использования RAID 6 из-за его дополнительной избыточности. RAID 6 сам по себе выполняет первую часть стратегии резервного копирования 3-2-1 — храните не менее трех копий ваших данных с двумя резервными копиями на разных носителях, по крайней мере одна из которых находится за пределами офиса. RAID 6 может пережить отказ двух дисков, что делает его функционально таким же, как RAID 1 с тремя дисками (за вычетом времени восстановления).

На практике в RAID 6 почти никогда не происходит полный сбой массива, особенно если вы добавите в уравнение дополнительные диски четности. Благодаря этому, в сочетании с резервным копированием и копированием в других центрах обработки данных, такие службы архивации, как AWS Glacier и Backblaze, достигают надежности 99,999999999 %.

RAID 10 (1+0)

RAID 10 технически является разновидностью вложенного RAID, который сам по себе является сложной вещью. По сути, если у вас четыре диска и вы не хотите использовать RAID 5 или 6, единственными другими вариантами являются RAID 0 и 1, у которых есть свои проблемы. Вместо этого вы разделяете эти диски пополам, создаете два массива RAID 1, а затем берете эти массивы и используете их для создания одного большого массива RAID 0. Для RAID 10 требуется как минимум четыре диска, а также требуется четное общее количество дисков.

Это дает вам все преимущества RAID 1 и RAID 0 без многих недостатков: высокая скорость чтения, высокая скорость записи, высокая избыточность и простота перестроения, при этом вы по-прежнему можете использовать половину общего пространства всех ваших дисков. . RAID 10 на самом деле более отказоустойчив, чем RAID 1.На приведенной выше диаграмме Диск 1 и Диск 3 могут выйти из строя, а массив все равно можно будет полностью восстановить (хотя в случае сбоя и Диска 0, и Диска 1 восстановить этот массив будет невозможно).

RAID 10 — очень распространенный уровень RAID для серверов. Он очень быстрый и может пережить как минимум один сбой диска. Единственная реальная проблема — это цена, так как вы по-прежнему платите вдвое больше за хранение копий всех своих данных, но для общих рабочих нагрузок RAID 10 превосходит почти все остальные конфигурации RAID по скорости, уступая только RAID 0 по пропускной способности.

RAID 50/60

RAID 50/60 — это, по сути, два массива RAID 5 или 6 в RAID 0. Это повышает производительность так же, как RAID 10, и, что наиболее важно, повышает производительность записи, поскольку чтение с других дисков при вычислении четности выполняется быстрее.

Для этого требуется как минимум шесть дисков (восемь в случае RAID 60), а поскольку существуют отдельные массивы RAID 5, вам потребуются дополнительные диски с контролем четности, что сделает его менее эффективным с точки зрения использования места, но немного более отказоустойчивым. В целом, RAID 50 — это более производительная версия RAID 5.

  • › Как установить и настроить ZFS в Ubuntu
  • › Как развернуть веб-сервер Caddy с помощью Docker
  • › Как развернуть сервер GitLab с помощью Docker
  • › Как добавлять, заменять и удалять теги изображений Docker
  • › Как использовать Docker для упаковки приложений CLI
  • › Что нового в TypeScript 4.6?
  • › CloudFoundry или Kubernetes: какую облачную платформу выбрать?

Читайте также: