RAID (Redundant Array of Independent Disks) – это технология, которая используется для повышения производительности и/или надежности хранения данных. Аббревиатура расшифровывается как "избыточный массив независимых дисков".
Система RAID состоит из двух или более параллельно работающих дисков. Это могут быть жесткие диски, но в последнее время существует тенденция использовать технологию SSD (твердотельные накопители). Существуют разные уровни RAID, каждый из которых оптимизирован для конкретной ситуации. Они не стандартизированы отраслевой группой или комитетом по стандартизации. Это объясняет, почему компании иногда придумывают свои уникальные номера и продажи.
В этой статье рассматриваются следующие уровни RAID:
RAID 0 – дежурство
RAID 1 - отражение
RAID 5 – чередование с четностью
RAID 6 – чередование с двойной четностью
RAID 10 - сочетание отражения и дежурства
Программное обеспечение для выполнения функций RAID и управления дисками может быть расположено на отдельной плате контроллера (аппаратный контроллер RAID) или может быть драйвером. Некоторые версии Windows, такие как Windows Server 2012 и Mac OS X, включают функциональность программного RAID. Аппаратные RAID-контроллеры стоят дороже чистого программного обеспечения, но они также предлагают лучшую производительность, особенно с RAID 5 и 6.
RAID системы могут использоваться с несколькими интерфейсами, включая SCSI, IDE, SATA или FC (оптоволоконный канал). Есть системы, которые используют диски SATA для внутреннего использования, но имеют FireWire или SCSI-интерфейс для хост-системы.
Иногда диски в системе хранения определяются как JBOD, что означает просто набор дисков. Это означает, что эти диски не используют определенный уровень RAID и действуют как автономные диски. Это часто делается для дисков, содержащих файлы подкачки или данные спулинга.
Уровень RAID 0 - Чередование
В системе RAID 0 данные делятся на блоки, записываемые на все диски в массиве. При одновременном использовании нескольких дисков (как минимум 2) это обеспечивает превосходную производительность ввода-вывода. Эту производительность можно повысить, используя несколько контроллеров, в идеале один контроллер на диске.
Преимущества
RAID 0 обеспечивает высокую производительность как в операциях чтения, так и в записи. Нет никаких накладных расходов, вызванных контролем четности.
Используется весь объем памяти, накладных расходов нет.
Технология проста в реализации.
Недостатки
RAID 0 не отказоустойчив.
При сбое одного диска все данные в массиве RAID 0 будут потеряны.
Он не должен использоваться для критически важных систем.
Лучшее применение:
RAID 0 идеально подходит для некритического хранения данных, которые должны считываться/записываться с высокой скоростью, например ретушь изображений или на станции видеомонтажа.
Если вы хотите использовать RAID 0 исключительно для объединения емкости хранилищ в одном томе, рассмотрите возможность подключения одного диска в путь к папке другого диска. Это поддерживается в Linux, OS X и Windows и имеет то преимущество, что сбой одного диска не влияет на данные второго диска или SSD-диска.
Уровень RAID 1 - Зеркальное отображение
Данные хранятся дважды, записывая их как на диск данных (или набор дисков с данными), так и на зеркальный диск (или набор дисков). При сбое диска контроллер использует диск данных или зеркальный диск для восстановления данных и продолжает работу. Вам нужно не менее 2 дисков для массива RAID 1.
Преимущества
RAID 1 предлагает отличную скорость чтения и скорость записи, сопоставимую с одиночным диском.
При сбое диска данные не нужно перестраивать, их просто нужно скопировать на новый диск.
RAID 1 – очень простая технология.
Недостатки
Основным недостатком является то, что эффективная емкость хранилища составляет лишь половину общей емкости диска, поскольку все данные записываются дважды.
Программные решения RAID 1 не всегда допускают горячую замену неисправного диска. Это означает, что неисправный диск можно заменить только после отключения компьютера, к которому он подключен.
Для серверов, используемых одновременно многими людьми, это может быть неприемлемо. Такие системы обычно используют аппаратные контроллеры, поддерживающие горячую замену.
Идеальное использование
RAID-1 идеально подходит для критически важных хранилищ, например для учетных систем. Он также подходит для небольших серверов, где будут использоваться только два диска с данными.
RAID уровень 5
RAID 5 является наиболее распространенным безопасным уровнем RAID. Требуется не менее 3 дисков, но может работать до 16. Блоки данных распределяются по дискам, и на одном диске записывается контрольная сумма четности всех данных блока. Данные о четности не записываются на фиксированный диск, они распространяются на все диски, как показано на рисунке ниже. Используя данные контроля четности, компьютер может перечислить данные одного из других блоков данных, если эти данные больше не будут доступны. Это означает, что массив RAID 5 может противостоять отказу одного диска без потери данных или доступа к ним. Хотя RAID 5 может быть реализован программно, рекомендуется аппаратный контроллер. Часто дополнительная кэш-память используется на этих контроллерах для улучшения производительности записи.
Преимущества
Транзакции чтения данных очень быстры, тогда как транзакции записи данных несколько медленнее (из-за четности, которую нужно рассчитать).
В случае сбоя диска у вас по-прежнему есть доступ ко всем данным, даже если неисправный диск заменяется, а контроллер хранилища восстанавливает данные на новом диске.
Недостатки
Отказы дисков оказывают влияние на пропускную способность, хотя это все еще допустимо.
Это сложная разработка. Если один из дисков в массиве, использующий диски 4 ТБ, выходит из строя и заменяется, восстановление данных (время восстановления) может занять день или больше в зависимости от нагрузки на массив и скорости контроллера. Если другой диск выйдет из строя в течение этого времени, данные будут потеряны навсегда.
Идеальное использование
RAID 5 – это хорошая универсальная система, сочетающая в себе эффективное хранилище с превосходной безопасностью и достойной производительностью. Он идеально подходит для файловых серверов и приложений с ограниченным количеством дисков с данными.
Уровень RAID 6 - Чередование с двойной четностью
RAID 6 похож на RAID 5, но данные о четности записываются на два диска. Это означает, что для него требуется не менее 4 дисков и он может выдержать 2 диска, которые умирают одновременно. Вероятность поломки двух дисков в один и тот же момент, конечно, очень мала. Однако, если диск в системах RAID 5 умирает и заменяется новым, для восстановления замененного диска требуется час или даже больше дня. Если в это время умирает другой диск, вы все равно потеряете все свои данные. При использовании RAID 6 массив RAID переживет даже этот второй сбой.
Преимущества
Как и в RAID 5, операции чтения данных производятся очень быстро.
Если два диска выйдут из строя, у вас все равно будет доступ ко всем данным, даже если вышедшие из строя диски заменяются. Таким образом, RAID 6 безопаснее, чем RAID 5.
Недостатки
Операции записи данных выполняются медленнее RAID 5 из-за дополнительных сведений о четности, которые необходимо рассчитать. Производительность записи теоретически может быть на 20% ниже.
Отказы дисков оказывают влияние на пропускную способность, хотя это все еще допустимо.
Это сложная разработка. Восстановление массива, в котором вышел из строя один диск, может занять много времени.
Идеальное использование
RAID 6 – это хорошая универсальная система, сочетающая в себе эффективное хранилище с превосходной безопасностью и достойной производительностью. Это лучше, чем RAID 5 на файловых серверах и серверах приложений, использующих много больших дисков для хранения данных.
RAID уровень 10 – объединение RAID 1 и RAID 0
Можно объединить преимущества и недостатки RAID 0 и RAID 1 в одной системе. Это вложенная или гибридная конфигурация RAID. Он обеспечивает безопасность путем зеркального отображения всех данных на вторичных дисках, используя одновременно распределение по каждому набору дисков для ускорения передачи данных.
Преимущества
Если что-то идет не так с одним из дисков в конфигурации RAID 10, время восстановления очень быстро, поскольку все, что нужно, - это скопировать все данные из выжившего зеркала на новый диск. Это может занять всего 30 минут для дисков емкостью 1 ТВ.
Недостатки
Половина емкости хранения идет на отражение, поэтому по сравнению с большими массивами RAID 5 или RAID 6 это дорогостоящий способ обеспечения избыточности.
Как насчет уровней RAID 2, 3, 4 и 7?
Эти уровни существуют, но они не являются общими (RAID 3 по существу похож на RAID 5, но данные четности всегда записываются на один и тот же диск). В этой статье описывается только общая классификация RAID-систем и отображаются общие сведения о технологии объединения накопителей.
RAID не заменит резервную копию!
Все уровни RAID, кроме RAID 0, обеспечивают защиту от сбоя одного диска. Система RAID 6 продолжит работу, даже в случае выхода из строя одновременно 2 диска. Для полной безопасности вам все равно необходимо выполнить резервное копирование данных из RAID.
Эта резервная копия пригодится, если все диски выйдут из строя одновременно из-за скачка мощности.
Это защита от воровства системы хранения.
Резервные копии могут храниться вне серверной комнаты или ЦОД, в другом месте. Это может пригодиться в случае чрезвычайного происшествия, масштабного системного сбоя, пожара и т.д.
Важнейшей причиной резервного копирования нескольких поколений является ошибка пользователя. Если кто-нибудь случайно удаляет некоторые важные данные, и это остается незамеченным в течение нескольких часов, дней или недель, хороший набор резервных копий гарантирует, что вы все равно сможете сохранить эти файлы.
Как мы можем помочь?
Компания Server Solutions занимается продажей серверов Dell PowerEdge R760 и Dell PowerEdge R760xs по всей Украине среди наших клиентов малый, средний и крупный бизнес. Если вам или вашему предприятию нужна консультация и покупка качественного серверного оборудования, вам следует обратиться к нам.