Типы RAID массивов, преимущества и недостатки

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

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

В этой статье рассматриваются следующие уровни RAID:

RAID 0 - чередование

RAID 1 - зеркалирование

RAID 5 - чередование с четностью

RAID 6 - чередование с двойной четностью

RAID 10 - совмещение зеркалирования и чередования

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

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

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

Ниже приведен обзор самых популярных уровней RAID:

Уровень RAID 0 - Чередование

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

Преимущества

Недостатки

Лучшее применение:

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

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

Уровень RAID 1 - Зеркальное отображение

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

 

Преимущества

Недостатки

Идеальное использование

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

RAID уровень 5

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

 

Преимущества

Недостатки

Идеальное использование

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

 

Уровень RAID 6 - Чередование с двойной четностью

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

 

Преимущества

Недостатки

Идеальное использование

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

RAID уровень 10 - объединение RAID 1 и RAID 0

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

 

Преимущества

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

Недостатки

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

Как насчет уровней RAID 2, 3, 4 и 7?

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

RAID не заменит резервную копию!

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