Типи RAID масивів, переваги і недоліки
RAID (Redundant Array of Independent Disks) - це технологія, яка використовується для підвищення продуктивності і / або надійності зберігання даних. Абревіатура розшифровується як «надлишковий масив незалежних дисків».
Система RAID складається з двох або більше дисків, що працюють паралельно. Це можуть бути жорсткі диски, але останнім часом існує тенденція використовувати технологію SSD (твердотільні накопичувачі). Існують різні рівні RAID, кожен з яких оптимізований для конкретної ситуації. Вони не стандартизовані галузевої групою або комітетом по стандартизації. Це пояснює, чому компанії іноді придумують свої унікальні номери і реалізації.
Читайте також: Типи RAID-контролерів Dell PowerEdge (PERC)
У цій статті розглядаються такі рівні RAID:
RAID 0 - чергування
RAID 1 - віддзеркалення
RAID 5 - чергування з парність
RAID 6 - чергування з подвійною парністю
RAID 10 - поєднання зеркалирования і чергування
Програмне забезпечення для виконання функцій RAID і управління дисками може бути розташоване на окремій платі контролера (апаратний контролер RAID) або просто може бути драйвером. Деякі версії Windows, такі як Windows Server 2012, а також Mac OS X, включають функціональність програмного RAID. Апаратні RAID-контролери коштують дорожче, ніж чисте програмне забезпечення, але вони також пропонують кращу продуктивність, особливо з RAID 5 і 6.
RAID-системи можуть використовуватися з декількома інтерфейсами, включаючи SCSI, IDE, SATA або FC (оптоволоконний канал). Існують системи, які використовують диски SATA для внутрішнього використання, але мають FireWire або SCSI- інтерфейс для хост-системи.
Іноді диски в системі зберігання визначаються як JBOD, що означає «просто набір дисків». Це означає, що ці диски не використовують певний рівень RAID і діють як автономні диски. Це часто робиться для дисків, які містять файли підкачки або дані спулінга.
Нижче наведено огляд найпопулярніших рівнів RAID:
Рівень RAID 0 - Чергування
В системі RAID 0 дані поділяються на блоки, які записуються на всі диски в масиві. При одночасному використанні декількох дисків (як мінімум 2) це забезпечує чудову продуктивність введення-виведення. Цю продуктивність можна підвищити, використовуючи кілька контролерів, в ідеалі один контролер на диск.
переваги
- RAID 0 забезпечує високу продуктивність як в операціях читання, так і запису. Немає ніяких накладних витрат, викликаних контролем парності.
- Використовується весь обсяг пам'яті, накладних витрат немає.
- Технологія проста в реалізації.
недоліки
- RAID 0 НЕ отказоустойчів.
- У разі збою одного диска всі дані в масиві RAID 0 будуть втрачені.
- Він не повинен використовуватися для критично важливих систем.
Краще застосування:
RAID 0 ідеально підходить для некритичного зберігання даних, які повинні зчитуватися / записуватися з високою швидкістю, наприклад, на ретуш зображень або на станції відеомонтажу.
Якщо ви хочете використовувати RAID 0 виключно для об'єднання ємності сховищ в одному томі, розгляньте можливість підключення одного диска в шлях до папки іншого диска. Це підтримується в Linux, OS X, а також Windows і має ту перевагу, що збій одного диска не впливає на дані другого диска або SSD-диска.
Рівень RAID 1 - Дзеркальне відображення
Дані зберігаються двічі, записуючи їх як на диск даних (або набір дисків з даними), так і на дзеркальний диск (або набір дисків). У разі збою диска контролер використовує диск даних або дзеркальний диск для відновлення даних і продовжує роботу. Вам потрібно як мінімум 2 диска для масиву RAID 1.
переваги
- RAID 1 пропонує відмінну швидкість читання і швидкість запису, яку можна порівняти з одиночним диском.
- У разі збою диска дані не потрібно перебудовувати, їх просто потрібно скопіювати на новий диск.
- RAID 1 - дуже проста технологія.
недоліки
- Основним недоліком є те, що ефективна ємність сховища становить лише половину від загальної ємності диска, оскільки всі дані записуються двічі.
- Програмні рішення RAID 1 не завжди допускають гарячу заміну несправного диска. Це означає, що несправний диск можна замінити тільки після виключення комп'ютера, до якого він підключений.
- Для серверів, які використовуються одночасно багатьма людьми, це може бути неприйнятним. Такі системи зазвичай використовують апаратні контролери, які підтримують гарячу заміну.
ідеальне використання
RAID-1 ідеально підходить для критично важливих сховищ, наприклад, для облікових систем. Він також підходить для невеликих серверів, в яких будуть використовуватися тільки два диска з даними.
RAID рівень 5
RAID 5 є найбільш поширеним безпечним рівнем RAID. Потрібно як мінімум 3 диска, але може працювати до 16. Блоки даних розподіляються по дискам, і на одному диску записується контрольна сума парності всіх даних блоку. Дані про парності не заносяться на фіксований диск, вони поширюються на всі диски, як показано на малюнку нижче. Використовуючи дані контролю парності, комп'ютер може перерахувати дані одного з інших блоків даних, якщо ці дані більше не будуть доступні. Це означає, що масив RAID 5 може протистояти відмови одного диска без втрати даних або доступу до них. Хоча RAID 5 може бути реалізований програмно, рекомендується апаратний контролер. Часто додаткова кеш-пам'ять використовується на цих контролерах для поліпшення продуктивності записи.
переваги
- Транзакції читання даних дуже швидкі, в той час як транзакції записи даних дещо повільніше (через парності, яка повинна бути розрахована).
- У разі збою диска у вас як і раніше є доступ до всіх даних, навіть якщо несправний диск замінюється, а контролер сховища відновлює дані на новому диску.
недоліки
- Відмови дисків впливають на пропускну здатність, хоча це все ще допустимо.
- Це складна технологія. Якщо один з дисків в масиві, який використовує диски 4 ТБ, виходить з ладу і замінюється, відновлення даних (час відновлення) може зайняти день або більше, в залежності від навантаження на масив і швидкості контролера. Якщо інший диск вийде з ладу протягом цього часу, дані будуть втрачені назавжди.
ідеальне використання
RAID 5 - це хороша універсальна система, яка поєднує в собі ефективне сховище з чудовою безпекою і гідною продуктивністю. Він ідеально підходить для файлових серверів і серверів додатків з обмеженою кількістю дисків з даними.
Рівень RAID 6 - Чергування з подвійною парністю
RAID 6 схожий на RAID 5, але дані про парності записуються на два диска. Це означає, що для нього потрібно як мінімум 4 диска і він може витримати 2 диска, вмираючих одночасно. Імовірність поломки двох дисків в один і той же момент, звичайно, дуже мала. Проте, якщо диск в системах RAID 5 вмирає і замінюється новим, для відновлення заміненого диска потрібні годинник або навіть більше дня. Якщо в цей час помирає інший диск, ви все одно втрачаєте всі свої дані. При використанні RAID 6 масив RAID переживе навіть цей другий збій.
переваги
- Як і в RAID 5, операції читання даних виконуються дуже швидко.
- Якщо два диска вийдуть з ладу, у вас все одно буде доступ до всіх даних, навіть якщо вийшли з ладу диски замінюються. Таким чином, RAID 6 безпечніший, ніж RAID 5.
недоліки
- Операції запису даних виконуються повільніше RAID 5 через додаткових даних про парності, які необхідно розрахувати. Продуктивність записи теоретічскі може бути на 20% нижче.
- Відмови дисків впливають на пропускну здатність, хоча це все ще допустимо.
- Це складна технологія. Відновлення масиву, в якому вийшов з ладу один диск, може зайняти багато часу.
ідеальне використання
RAID 6 - це хороша універсальна система, яка поєднує в собі ефективне сховище з чудовою безпекою і гідною продуктивністю. Це краще, ніж RAID 5 на файлових серверах і серверах додатків, які використовують багато великих дисків для зберігання даних.
RAID рівень 10 - об'єднання RAID 1 і RAID 0
Можна об'єднати переваги (і недоліки) RAID 0 і RAID 1 в одній системі. Це вкладена або гібридна конфігурація RAID. Він забезпечує безпеку шляхом дзеркального відображення всіх даних на вторинних дисках, в той же час використовуючи розподіл по кожному набору дисків для прискорення передачі даних.
переваги
Якщо щось йде не так з одним з дисків в конфігурації RAID 10, час відновлення дуже швидке, оскільки все, що потрібно, - це скопіювати всі дані з вижив дзеркала на новий диск. Це може зайняти всього 30 хвилин для дисків ємністю 1 ТБ.
недоліки
Половина ємності зберігання йде на віддзеркалення, тому в порівнянні з великими масивами RAID 5 або RAID 6 це дорогий спосіб забезпечення надмірності.
Як щодо рівнів RAID 2, 3, 4 і 7?
Ці рівні існують, але вони не є загальними (RAID 3 по суті схожий на RAID 5, але дані парності завжди записуються на один і той же диск). У цій статті описується лише загальна класифікація RAID-систем, і відображає загальні відомості про технологію об'єднання накопичувачів.
RAID не замінить резервну копію!
Всі рівні RAID, крім RAID 0, забезпечують захист від збою одного диска. Система RAID 6 продовжить роботу, навіть при виході з ладу одночасно 2 дисків. Для повної безпеки вам все одно необхідно виконати резервне копіювання даних з системи RAID.
- Ця резервна копія знадобиться, якщо все диски вийдуть з ладу одночасно через стрибок потужності.
- Це захист від крадіжки системи зберігання.
- Резервні копії можуть зберігатися поза серверної кімнати або ЦОД, в іншому місці. Це може стати в нагоді в разі надзвичайної події, масштабного системного збою, пожежі і т.д.
- Найбільш важливою причиною резервного копіювання даних декількох поколінь є помилка користувача. Якщо хтось випадково видаляє деякі важливі дані, і це залишається непоміченим протягом декількох годин, днів або тижнів, хороший набір резервних копій гарантує, що ви все одно зможете зберегти ці файли.
