Выберите правильное определение массива дисков рейд 1

Обновлено: 21.11.2024

Steadfast предоставляет выделенные серверы с конфигурациями RAID уже не менее десяти лет, и хотя технология RAID является широко используемой, ее реализация сильно изменилась с появлением твердотельных накопителей (SSD). Многие клиенты спрашивали нас о RAID, о том, что это такое, как он влияет на них и как они могут добиться максимальной надежности и производительности, не забывая при этом о своих финансовых результатах. Итак, я решил взглянуть на сообщения в блогах, которые мы делали в прошлом, и выпустить обновленную версию, включающую современные достижения. Если у вас остались вопросы, свяжитесь с нами.

Что такое RAID?

RAID означает избыточный массив недорогих дисков. Это означает, что RAID — это способ логического объединения нескольких дисков в один массив. Идея состоит в том, что эти диски, работающие вместе, будут иметь скорость и/или надежность более дорогого диска. Теперь конкретная скорость и надежность, которые вы получите от RAID, зависят от типа используемого RAID.

Краткий обзор вращающихся дисков и твердотельных накопителей

Вращающиеся диски, механические жесткие диски или жесткие диски (HDD) обычно выбираются в ситуациях, когда такие потребности, как скорость и производительность, отстают от стоимости. Из-за физических ограничений и механической природы многих быстро движущихся частей, содержащихся в них, жесткие диски также имеют относительно высокую частоту отказов по сравнению с твердотельными накопителями. RAID предназначен для решения обеих этих проблем, в зависимости от используемого типа RAID. Как правило, у механического жесткого диска вероятность выхода из строя составляет 2,5% каждый год его эксплуатации. Это было доказано многочисленными отчетами, и ни один конкретный производитель или модель не имеет резкого отклонения от этого показателя в 2,5%. Короче говоря, если вы цените свои данные, вам потребуется внедрить некоторую методологию, чтобы защитить их от сбоя диска.

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

Какие существуют типы RAID?

RAID 0 (чередование)

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

Редко возникает ситуация, когда вам следует использовать RAID 0 в серверной среде. Вы можете использовать его для кеша или других целей, где важна скорость, а надежность/потеря данных вообще не имеют значения. Но он не должен использоваться ни для чего другого, кроме этого. Например, при годовой частоте отказов дисков 2,5 %, если у вас есть массив RAID 0 из 6 дисков, вы увеличиваете годовой риск потери данных почти до 13,5 %.

RAID 1 (зеркалирование)

Хотя RAID 1 допускает гораздо более сложную конфигурацию, почти в каждом случае использования RAID 1 у вас есть пара идентичных дисков, которые одинаково зеркалируют/копируют данные на всех дисках в массиве. Смысл RAID 1 прежде всего в избыточности. Если вы полностью потеряете диск, вы все равно сможете работать с дополнительным диском.

В случае отказа одного из дисков вы можете заменить неисправный диск практически без простоя. RAID 1 также дает дополнительное преимущество в виде повышенной производительности чтения, поскольку данные можно считывать с любого диска в массиве. Недостатком является то, что у вас будет немного более высокая задержка записи. Поскольку данные необходимо записывать на оба диска в массиве, у вас будет доступная емкость только одного диска, а вам понадобятся два диска.

RAID 5/6 (чередование + распределенная четность)

RAID 5 требует использования не менее 3 дисков (RAID 6 требует не менее 4 дисков). Он использует идею RAID 0 и распределяет данные по нескольким дискам для повышения производительности. Но это 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. Короче говоря, с RAID 5 вы можете потерять один диск, а с RAID 6 вы можете потерять два диска и при этом сохранить свои операции и данные.

RAID 5 и 6 значительно улучшат 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 вычислять данные четности и записывать их на все диски.RAID 5 и RAID 6 часто являются хорошими вариантами для стандартных веб-серверов, файловых серверов и других систем общего назначения, где большинство транзакций читаются, и обеспечивают 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 повысить скорость и избыточность.

RAID 5 или RAID 6 — не лучший выбор для среды с интенсивными операциями записи, такой как сервер базы данных, так как это, скорее всего, снизит общую производительность.

Стоит отметить, что в ситуации с RAID 5 или RAID 6, если вы потеряете диск, вы серьезно пожертвуете производительностью, чтобы сохранить работоспособность вашей среды. После замены вышедшего из строя диска данные необходимо будет восстановить на основе информации о четности. Это займет значительную часть общей производительности массива. Время восстановления увеличивается с каждым годом по мере того, как диски становятся все больше и больше.

RAID 10 (зеркалирование + чередование)

RAID 10 требует как минимум 4 диска и представляет собой комбинацию RAID 1 (зеркалирование) и RAID 0 (чередование). Это даст вам как повышенную скорость, так и избыточность. Часто это рекомендуемый уровень RAID, если вы ищете скорость, но все еще нуждаетесь в избыточности. В конфигурации с четырьмя дисками два зеркальных диска содержат половину чередующихся данных, а еще два зеркально отражают другую половину данных. Это означает, что вы можете потерять любой отдельный диск, а затем, возможно, даже второй диск без потери данных. Как и в случае с RAID 1, у вас будет емкость только половины дисков, но вы увидите улучшенную производительность чтения и записи. У вас также будет быстрое время перестроения RAID 1.

Когда 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, при сбое диска, может занять много часов. Этим резервным копиям может быть несколько часов или дней, что может стоить вам всех данных, сохраненных или измененных с момента последнего резервного копирования. RAID позволяет пережить 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 выполнения задач. Использование RAID обеспечит вам дополнительную пропускную способность, позволяя читать и записывать данные с нескольких дисков вместо одного диска. Кроме того, если вы используете аппаратный RAID, карта аппаратного RAID будет включать дополнительную память, которая будет использоваться в качестве кэша, что снизит нагрузку на физическое оборудование и повысит общую производительность.

Примечание. Как правило, мы не рекомендуем использовать аппаратную карту RAID для томов SSD, так как дополнительный кэш не нужен из-за скорости самих SSD.

Какой тип RAID следует использовать?

  • Без RAID — хорошо, если вы можете выдержать несколько часов простоя и/или потери данных из-за восстановления сайта из резервных копий.
  • RAID 0 – хорошо, если данные не важны и могут быть потеряны, но критична производительность (например, с кешем).
  • RAID 1. Подходит, если вы хотите недорого получить дополнительную избыточность данных и/или скорость чтения. (Это хороший базовый уровень для тех, кто хочет увеличить время безотказной работы и повысить производительность резервного копирования.)
  • RAID 5/6. Подходит, если у вас есть веб-серверы, среды с высокой скоростью чтения или чрезвычайно большие массивы хранения в виде единого объекта. Это будет хуже, чем RAID 1 при записи. Если ваша среда интенсивно записывает 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 или аппаратное обеспечение?

Программный RAID

Программный RAID входит в состав 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 будет использовать 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 требуется выделенный контроллер, установленный на сервере. Инженеры Steadfast будут рады предоставить вам рекомендации относительно того, какой аппаратный RAID лучше всего подходит для вас, исходя из того, какую конфигурацию RAID вы хотите иметь. Аппаратная RAID-карта выполняет все функции управления массивами RAID, предоставляя системе логические диски без прослушивания со стороны самой системы.Кроме того, аппаратный RAID может одновременно предоставлять системе множество различных типов конфигураций RAID. Это включает в себя предоставление массива RAID 1 для загрузочного диска и диска приложений и массива RAID-5 для большого массива хранения.

Чего не делает RAID?

  • RAID не обеспечивает 100% безотказной работы. Ничто не может. RAID — это еще один инструмент в наборе инструментов, предназначенный для минимизации простоев и проблем с доступностью. Риск отказа карты RAID по-прежнему существует, хотя он значительно ниже, чем механический отказ жесткого диска.
  • RAID не заменяет резервные копии. Ничто не заменит хорошо спланированное и часто тестируемое резервное копирование!
  • RAID не защитит вас от повреждения данных, человеческих ошибок или проблем с безопасностью. Хотя это может защитить вас от сбоя диска, существует бесчисленное множество причин для хранения резервных копий. Так что не воспринимайте 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 места на диске, вы не можете просто добавить еще один диск в массив. Скорее всего, вам придется начинать с нуля, перестраивая/переформатируя массив. К счастью, инженеры Steadfast готовы помочь вам спроектировать и внедрить любые системы, необходимые для поддержания работы вашего бизнеса.
  • RAID не всегда лучший вариант для виртуализации и отказоустойчивости с высокой доступностью. В таких случаях вам следует обратить внимание на решения SAN, которые также предоставляет компания Steadfast.

Примечание редактора. Этот пост был первоначально опубликован в марте 2010 г. и был полностью переработан и обновлен для обеспечения точности и полноты.

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 и 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.

RAID (избыточный массив независимых дисков) – это технология хранения, объединяющая несколько компонентов дисков в один логический блок, благодаря чему он ведет себя как один диск при подключении к любому другому оборудованию. RAID 1 обеспечивает избыточность за счет зеркалирования, т. е. данные записываются одинаково на два диска.RAID 0 не предлагает избыточности и вместо этого использует чередование, то есть данные распределяются по всем дискам. Это означает, что RAID 0 не обеспечивает отказоустойчивости; если какой-либо из составляющих дисков выходит из строя, блок RAID выходит из строя.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица RAID 0 и RAID 1
RAID 0RAID 1
Ключевая функция Разметка Зеркальное отображение
Разметка Да; данные чередуются (или разделяются) равномерно по всем дискам в конфигурации RAID 0. Нет; данные полностью хранятся на каждом диске.
Зеркальное отображение, избыточность и отказоустойчивость Нет Да< /td>
Производительность Теоретически RAID 0 обеспечивает более высокую скорость чтения и записи по сравнению с RAID 1. RAID 1 предлагает более медленную скорость записи, но может обеспечить такую ​​же производительность чтения, как RAID 0, если контроллер RAID использует мультиплексирование для чтения данных с дисков.
Приложения Где надежность данных менее важна, а важна скорость. Где потеря данных неприемлема, например Архивация данных
Минимальное необходимое количество физических дисков 2 2
Диск четности? Не используется Не используется
Преимущества Скорость: очень быстро читает и пишет; нет накладных расходов на расчет паритета. 100% использование диска. Высокая производительность, даже если запись немного медленнее по сравнению с RAID 0. Отказоустойчивость с простым восстановлением (просто скопируйте содержимое одного диска на другой)
Недостатки Нет избыточности или отказоустойчивости. Если один диск в RAID выходит из строя, все данные теряются. Емкость хранилища фактически сокращается вдвое, поскольку хранятся две копии всех данных. Для восстановления после сбоя необходимо отключить питание RAID, чтобы данные не были доступны во время восстановления.

Организация данных в RAID 0 и RAID 1

RAID 0 предлагает чередование без контроля четности или зеркалирования. Распределение означает, что данные равномерно распределяются между двумя или более дисками. Например, в конфигурации RAID 0 с двумя дисками первый, третий, пятый (и т. д.) блоки данных будут записаны на первый жесткий диск, а второй, четвертый, шестой (и т. д.) блоки будут записывается на второй жесткий диск. Недостатком этого подхода является то, что если хотя бы один из дисков выходит из строя, вся установка RAID 0 дает сбой, поскольку данные становятся невосстановимыми. С технической точки зрения это описывается как отсутствие отказоустойчивости.

Настройка RAID 1 отличается. Нет полос; все данные отражаются на каждом диске. Это приводит к множеству копий данных (избыточность). И если один из дисков выйдет из строя, данные все равно можно будет восстановить, поскольку они не повреждены на втором диске (в большинстве систем RAID 1 используется только 2 диска, хотя в некоторых может использоваться больше), что означает отказоустойчивость RAID 1.

Вот хорошее видео, объясняющее разницу между массивами RAID 0 и RAID 1 (более короткое видео того же человека можно посмотреть здесь на YouTube):

Надежность

RAID 1 обеспечивает более высокую надежность благодаря избыточности; даже если один из дисков выходит из строя, данные все еще доступны на другом. Однако массивы RAID не защищают данные от битовой гнили — постепенного разрушения носителей, которое приводит к переворачиванию случайных битов на жестком диске, что приводит к повреждению данных. Современные файловые системы, такие как ZFS и Btrfs, защищают от гниения битов с помощью контрольной суммы для каждого блока, и их следует использовать тем, кто серьезно относится к защите своих данных в течение нескольких лет:

Распространенно ошибочно полагать, что RAID защищает данные от повреждения, поскольку создает избыточность. Реальность прямо противоположна: традиционный RAID увеличивает вероятность повреждения данных, поскольку он вводит больше физических устройств с большим количеством проблем. От чего вас действительно защищает RAID, так это от потери данных из-за мгновенного отказа диска. Но если диск не настолько любезен, чтобы просто вежливо умереть, а вместо этого начинает читать и/или записывать неверные данные, вы все равно получите эти неверные данные. Контроллер RAID не может узнать, являются ли данные неверными, поскольку четность записывается для каждой полосы, а не для каждого блока. Теоретически (на практике четность не всегда строго проверяется при каждом чтении) контроллер RAID может сообщить вам, что данные в страйпе были повреждены, но у него не было бы возможности узнать, были ли фактические поврежденные данные в любой заданной памяти. диск.

Производительность

Записывает

RAID 0 обеспечивает очень быстрое время записи, поскольку данные разделяются и записываются на несколько дисков параллельно. Запись на устройство RAID 1 выполняется медленнее по сравнению с RAID 0, но примерно так же, как запись на один диск.Это связано с тем, что все данные записываются на два диска, но параллельно.

Читает

Чтение также очень быстрое в RAID 0. В идеальных сценариях скорость передачи массива равна скорости передачи всех дисков, сложенных вместе, и ограничена только скоростью контроллера RAID. Чтение из RAID 1 может обеспечить или не обеспечить такой прирост производительности, в зависимости от RAID-контроллера. «Умные» контроллеры разделяют задачу чтения таким образом, чтобы использовать преимущества избыточности данных и считывать разные блоки с разных дисков. Это обеспечивает прирост производительности, аналогичный RAID 0, но для контроллеров, которые не поддерживают такое мультиплексирование, скорость чтения примерно такая же, как у одного жесткого диска.

Емкость хранилища

Общий объем хранилища, доступный для устройства RAID 0, представляет собой просто сумму объемов хранения отдельных дисков, поскольку избыточность отсутствует. Однако в случае массива RAID 1 происходит репликация данных, что означает, что общая емкость устройства такая же, как у одного жесткого диска.

Приложения

RAID 1 – лучший выбор, если вы беспокоитесь о надежности и хотите избежать потери данных. Типичным примером являются потребности в архивировании данных. RAID 0 — лучший выбор в сценариях, где требуется большой объем высокоскоростного хранилища. Например, захват несжатого HD-видео через HDSDI и запись его прямо на жесткий диск требует очень быстрой записи и большой емкости. Другим примером являются большие базы данных, содержащие журналы или другую информацию с большим объемом операций чтения.

Объединение RAID 0 и RAID 1

Уровни RAID 0 и 1 можно комбинировать для создания конфигурации чередующихся зеркал — RAID 10 — или зеркальных слоев (RAID 01). Они называются вложенными уровнями RAID.

RAID 10 более отказоустойчив, чем RAID 01, поэтому он широко используется; RAID 01 почти никогда не используется, потому что RAID 10 превосходит его при использовании того же количества дисков.

После моей статьи о 4 типах жестких дисков для резервного копирования для Mac несколько читателей задали вопрос о хранилище RAID. Это тип хранилища, который предлагает ряд преимуществ, включая более высокую скорость, лучшую безопасность данных или их комбинацию. Но вам может быть интересно несколько вещей, например, что, черт возьми, такое RAID? Это резервная копия сама по себе? И стоит ли использовать RAID для хранения данных и резервного копирования? Все это хорошие вопросы, которые я проясню, чтобы упростить понимание сложного, чтобы вы могли решить, подходит ли вам RAID.

В этой статье рассказывается, как работает хранилище RAID, а также я расскажу, следует ли вам использовать устройства RAID для ваших данных и резервных копий.

Что такое RAID?

RAID означает «избыточный массив независимых дисков». Это способ хранения данных на нескольких дисках. Существует несколько уровней RAID, каждый из которых имеет свои преимущества. Однако у RAID есть и некоторые недостатки, поэтому важно понимать, что происходит, когда вы копируете данные в массив RAID.

Устройств RAID великое множество. Вы можете получить большие устройства, вмещающие пять дисков, от Drobo и LaCie, которые часто сразу готовы к работе с Mac, а также небольшие устройства с двумя дисками (для уровней RAID 0 и 1; см. ниже) от различных поставщиков. . Сетевые устройства хранения данных (NAS) также могут быть массивами RAID, а большие системы данных, такие как хранилище объектов, используют аналогичную, хотя и более сложную технологию.

При настройке массива RAID вы выбираете, какой уровень RAID вы хотите использовать; это похоже на форматирование диска. На некоторых устройствах и с некоторыми уровнями RAID вы, возможно, сможете изменить это позже, но это может занять много времени, потому что вам придется сначала скопировать все свои данные на другой диск.

Существует множество уровней RAID, но основные из них, которые следует учитывать, следующие:

  • RAID 0: используется пара дисков с «чередованием», когда данные записываются на два диска попеременно. Для грубого упрощения представьте, что блоки данных с нечетными номерами записываются на первый диск, а блоки с четными номерами — на второй диск. Поскольку оба диска вращаются одновременно, данные могут быть записаны намного быстрее, чем на один диск. Вы бы выбрали этот уровень RAID, если вам нужна скорость, но RAID 0 не обеспечивает дополнительной защиты данных.
  • RAID 1: здесь используется «зеркалирование данных», при котором все данные, записываемые в массив, записываются на два диска одновременно.Это обеспечивает избыточность дисков, гарантируя, что в случае отказа одного диска будет доступен второй диск. Вы сможете читать и записывать на второй диск, а также заменять отказавший диск для обеспечения безопасности данных. Хотя это не следует рассматривать как резервную копию, потому что, если вы случайно удалите файл с одного диска, массив удалит его и с другого, это хороший способ убедиться, что у вас всегда есть вторая копия ваших данных, готовая к использованию. С двумя дисками по 4 ТБ RAID 1 дает вам 4 ТБ хранилища.
  • RAID 5: для этой конфигурации требуется как минимум три диска и используется чередование на уровне блоков (как в RAID 0) и распределенная четность. Это означает, что данные записываются таким образом, что в случае повреждения или сбоя одного диска вы все равно сможете восстановить все свои данные. Но вы не получаете всю емкость накопителей из-за этой защиты. Например, если у вас есть три диска по 4 ТБ в блоке, вы получите емкость 8 ТБ с RAID 5. С пятью такими дисками вы получите 16 ТБ. Большинство устройств RAID позволяют выполнять «горячую» замену диска — менять его без перезапуска устройства — и при этом он автоматически «перестраивается», гарантируя, что новый диск займет свое место в массиве.
  • RAID 6: аналогичен RAID 5, но с дополнительным контролем четности или защитой данных. Вам нужно как минимум четыре диска, и вы получаете только 60% их емкости в качестве полезного пространства для хранения (пять дисков по 4 ТБ дают вам 12 ТБ полезного хранилища), но два диска могут выйти из строя без потери данных. Поскольку при использовании RAID 5 существует риск отказа одного диска во время процедуры восстановления, дополнительная избыточность дисков, которую вы получаете от RAID 6, делает ваши данные намного более безопасными.
  • RAID 10. Этот уровень обеспечивает еще большую защиту данных, но за счет хранилища. Например, пять дисков по 4 ТБ дают вам 8 ТБ для хранения.

Многие RAID-массивы позволяют использовать диски разных размеров с RAID 5 или 6. Таким образом, если у вас есть комбинация дисков, скажем, от 2 до 8 ТБ, вы сможете использовать их, хотя процент их доступное пространство будет похоже на то, что я объяснил выше. Чтобы понять это, вы можете проверить калькулятор емкости Synology. Выберите уровень RAID и перетащите размеры дисков, чтобы увидеть, сколько места для хранения вы получите.

У устройств RAID есть программное обеспечение для управления операциями чтения и записи, но важно отметить, что вам также потребуется драйвер или программное обеспечение, установленное на вашем Mac, чтобы вы могли читать их данные. Вы не можете просто подключить RAID-массив к компьютеру и прочитать его данные, а также нельзя вытащить диск из RAID-массива и прочитать его данные.

Вы также можете использовать программный RAID, если операционная система или дополнительное приложение поддерживает эту технологию. macOS поддерживает RAID 0 и 1 (это можно настроить с помощью Дисковой утилиты), а разные версии Linux и Unix предлагают больше уровней RAID. Тем не менее, использование вашего компьютера для управления RAID-массивом означает, что его процессору придется выполнять много работы, поэтому это целесообразно только в том случае, если у вас есть компьютер, на котором только хранятся файлы.

Является ли RAID резервным?

Хотя массивы RAID могут обеспечить улучшенную защиту данных, их дополнительные диски не следует рассматривать как резервные копии. Если ваш основной диск представляет собой массив RAID, вам все равно необходимо создать его резервную копию.

Если у вас есть хранилище объемом, скажем, 12 ТБ в массиве RAID, вы захотите создать его резервную копию на другом устройстве. Это могут быть, например, два стандартных диска емкостью 8 ТБ, где вы выполняете резервное копирование части общего хранилища массива RAID на каждый диск. Массив RAID отображается на вашем Mac как единый том, поэтому любое программное обеспечение для резервного копирования, такое как Intego Personal Backup, может копировать файлы с этих устройств на другие диски.

Следует ли использовать RAID для резервного копирования?

Ваш массив RAID можно использовать для резервного копирования с помощью таких программ, как Intego Personal Backup или Apple Time Machine. Если у вас есть Mac с несколькими подключенными к нему внешними дисками, вы также можете подключить RAID-массив через Thunderbolt или USB 3. Вы можете настроить программное обеспечение для резервного копирования, чтобы оно копировало свои резервные копии в RAID-массив. То же самое относится и к сетевому устройству хранения данных RAID.

Контроль четности данных в RAID обеспечивает дополнительную защиту резервных копий, помимо той, что была бы у вас на одном жестком диске. Худшее, что может случиться, — это отказ диска вашего компьютера, и вы обнаружите, что ваш резервный диск не читается. Используя RAID-массив в качестве цели резервного копирования, вы можете повысить уровень защиты своих резервных копий. Если какой-либо из его дисков выйдет из строя, программное обеспечение устройства предупредит вас, и вы сможете заменить диск, гарантируя, что ваши резервные копии всегда будут надежными.

Поначалу RAID может показаться сложным, особенно потому, что вы не получаете полную емкость ваших дисков при использовании таких уровней, как RAID 5, 6 или 10. Однако, как только вы поймете принцип, вы увидите, что это дополнительное защита может стоить денег. Подумайте об использовании массива RAID в качестве основного внешнего диска или о настройке массива RAID в качестве резервного устройства. В любом случае ваши данные будут в большей безопасности.

Как я могу узнать больше?

Каждую неделю в подкасте Intego Mac эксперты Intego по безопасности для Mac обсуждают последние новости Apple, рассказы о безопасности и конфиденциальности, а также дают практические советы по максимально эффективному использованию устройств Apple. Обязательно следите за подкастом, чтобы не пропустить ни одного выпуска.

Вы также можете подписаться на нашу рассылку по электронной почте и следить за последними новостями безопасности и конфиденциальности Apple в блоге Mac Security Blog. И не забудьте подписаться на Intego в своих любимых социальных сетях: Facebook, Instagram, Twitter и YouTube.

Поделиться:

О Кирке МакЭлхерне

Кирк Макэлхерн пишет о продуктах Apple и многом другом в своем блоге Kirkville. Он является соведущим Intego Mac Podcast, а также нескольких других подкастов, а также регулярно пишет статьи в The Mac Security Blog, TidBITS и нескольких других веб-сайтах и ​​публикациях. Кирк написал более двух десятков книг, в том числе книги Take Control о мультимедийных приложениях Apple, Scrivener и LaunchBar. Следуйте за ним в Твиттере на @mcelhearn. Просмотреть все сообщения Кирка МакЭлхерна → Эта запись была опубликована в разделе Как сделать и помечена как резервное копирование, RAID. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

Читайте также: