Назначение RAID-массива
Помимо того, что RAID превращает несколько дисков в единый накопитель, он также помогает при резервном копировании и повышает отказоустойчивость системы. Среди основных преимуществ отметим:
- Увеличение объема — создание кластера большей емкости. Из пары HDD по 6 ТБ можно получить один на 12 ТБ соответственно;
- Повышение быстродействия — пропускная способность дисков увеличивается пропорционально количество накопителей;
- Отказоустойчивость — в качестве резервного накопителя выделяется одно или несколько устройств. Данные записываются на 2/4/6/8 дисков одновременно, поэтому при выходе одного из строя информация сохранится на оставшихся.
Но есть у такого подхода и недостатки. Во-первых, вы усложняете систему дополнительными контроллерами. Во-вторых, для RAID необходимо не менее 2 идентичных по объему и характеристикам диска, что также влечет за собой дополнительные расходы.
Стоит ли оно того? Конечно. Потому как информация, хранящаяся на HDD/SSD, нередко превышает стоимость дисков в десятки, а то и сотни раз. Поэтому лишняя подстраховка не повредит.
Условия внедрения
Не все устройства поддерживают внедрение RAID из коробки. Материнская плата должна быть программно заточена под технологию на уровне BIOS (раздел SATA Configuration — RAID). В отдельных случаях этого удается добиться перепрошивкой UEFI, но не всегда.
Выйти из положения можно и другим способом — поставить аппаратный контроллер с соответствующим драйвером от производителя. В большинство операционных систем он инсталлируется автоматически, но для достижения лучших показателей лучше инсталлировать проприетарный, под конкретную модель платы.
Основные понятия о RAID
Технология параллельного хранения базируется на нескольких столпах, без понимания которых вы попросту не сможете создать полноценный кластер, который будет стабильно работать в течение долгого времени.
Давайте уточним, какими понятиями оперирует технология RAID:
- Массив — объединение нескольких физических или виртуальных дисков в
мегазордаодин большой накопитель с возможностью применения единых настроек управления и форматирования. - Зеркалирование — один из вариантов повышения надежности при сохранности данных. Информация на одном из исходных дисков «отзеркаливается» на второй, входящий в массив.
- Дуплекс — один из типов зеркалирования, в котором задействовано вдвое больше накопителей, чем в первом варианте.
- Чередование — увеличение быстродействия и производительности за счет блочной записи информации на диски (50% на один и 50% на второй, например).
- Четность — технология, объединяющая зеркалирование и чередование.
Понимая этот базис, можно переходить к более сложным вещам.
Типы RAID-массивов
Условно массивы можно разделить на 3 основных вида:
-
Программные (Software) — самые простые и распространенные решения для домашнего использования. Реже — в малом бизнесе. Массив создается средствами встроенных возможностей операционной системы, а за обработку данных отвечает ЦП. Вариант медленный и слабый, поскольку пользователь полностью зависит от особенностей ОС. Также снижается общая производительность и общий уровень безопасности хранения.
-
Аппаратные (Hardware) — создаются на основе отдельного контроллера. Последний располагает собственным процессором и кэш-памятью, а потому полностью разгружает CPU и позволяет использовать большое количество HDD/SSD для создания полноценного RAID. Метод затратный, но крайне эффективный на длительной дистанции.
-
Интегрированный (RAID-on-chip, fake-RAID) — комбинация программных и аппаратных методов зеркалирования. Для реализации системы используют дополнительный чип, впаянный в материнскую плату и контактирующий с процессором напрямую. Компромиссный вариант для тех, кому мало возможностей софтверного решения, но платить за хардверное пока не готовы.
Из этого следует логичный вывод — аппаратные решения самые надежные. Вы не зависите ни от ОС, ни от скачков напряжения на материнской плате. Информация всегда будет надежно защищена, что критически важно для работы.
Уровни RAID-массивов
Наверняка об этот параметр спотыкался ни один начинающий системный администратор. Оно и понятно, без практики практически невозможно понять, какой из уровней будет оптимален под ваше количество накопителей.
Здесь речь пойдет о методах формирования, размещении информации, алгоритмах распределения и не только. В целом, если отбросить условности, индустрия знает лишь 2 базовых принципа: RAID 0 и RAID 1. Остальное — производные на базе.
RAID 0 (Чередование — Striping)
Уровень основан на разделении информации по блокам с одновременной записью разных блоков по разным дискам. Технология значительно повышает скорость чтения и записи, при этом пользователь может использовать суммарный объем всех накопителей. Недостаток один — отказоустойчивость стремится к нулю, т.е. восстановить поврежденный HDD/SSD будет уже невозможно.
А потому для строительства RAID 0 рекомендуют брать только надежные диски корпоративного сегмента.
Плюсы:
- Ощутимый прирост скорости, который напрямую зависит от общего количества носителей в системе. Например, если один диск работает на скорости 150 МБ/с, то пара обеспечит 300 МБ/с и т.д.
- Использование всего объема без резервирования. 4 диска по 4 ТБ обеспечат 16 ТБ пространства.
Минусы:
- Периодические проблемы с отказоустойчивостью, из-за чего в некоторых операциях возможна отмена при чтении/записи данных;
- При поломке диска восстановить данные уже не получится, как бы вы не пытались.
RAID 0 популярен в приложениях для скоростного обмена информацией, а также для хранения временных файлах с быстрым к ним доступом. Желательно, чтобы важность данных была не критичной.
RAID 1 (зеркалирование — Mirror)
Этот метод основан уже на полном дублировании данных на несколько носителей.
Принцип крутой и железобетонный в плане надежности, но при использовании двух дисков емкостью в 2 ТБ вы получаете лишь один рабочий. Второй становится невидим для системы — только для RAID-контроллера. Никаких преимуществ в скорости процесс также не предоставляет, зато отказоустойчивость повышается в несколько раз. Если один из HDD/SSD приказал долго жить, полный его слепок находится на втором носителе.
Процессы записи, удаления и копирования происходят параллельно. Из этого проистекает один нюанс: информация, стертая с одного HDD, автоматически исчезает и на втором.
Плюсы:
- первоклассная надежность хранения;
- простота реализации уровня;
- высокая производительность на чтение;
- для организации RAID необходимо всего 2 идентичных диска.
Минусы:
- относительно низкая производительность в целом;
- емкость делится пополам, при этом второй накопитель фактически простаивает;
- для замены неисправного устройства требуется отключить ПК/сервер.
RAID 1 отлично зарекомендовал себя в системах, где требуется высокая надежность хранения, будь то архивы, бекапы, отчеты.
RAID 5 (чередование с четностью)
Эта технология считается одной из наиболее распространенной и безопасной, поскольку работает на принципах четности и чередования. Для создания пятого Рейда необходимо иметь не менее 3 дисков. Максимальный объем — 16 накопителей соответственно.
Во время записи данные разделяются по блокам, при этом действует особое условие: на один из дисков, именуемый блоком четности (Parity Drive/PD) пишется информация под дальнейшее восстановления. На случай, если что-то пошло не так по вине пользователя, или морального устаревания накопителей в целом.
Удобство RAID 5 в том, что его можно реализовать как аппаратно, так и программно, используя соответствующие утилиты, поставляемые вместе с ОС. Однако любой толковый специалист скажет, что хардверный вариант куда безопаснее.
Плюсы:
- Увеличение скорости линейного чтения, поскольку данные берутся сразу с нескольких потоков массива;
- Информация не потеряется, если из строя вышел один, и даже несколько дисков;
- При замене одного из накопителей, данные восстановятся автоматически из-за особенностей алгоритма работы RAID.
Минусы:
- Изредка случаются отказы дисков;
- Процесс восстановления данных крайне нетороплив. Слепок с HDD на 4 ТБ, к примеру, будет переписываться около суток. Но лучше так, чем вообще без резерва;
- Требуется не менее 3 накопителей, чтобы завести массив.
RAID 5 объединяет в себе преимущества уровней 1 и 0, поскольку при работе увеличивается скорость и надежность процессе сохранения данных. Крайне часто разработку внедряют при создании файловых серверов.
RAID 6 (чередование с двойной четностью)
Во многом эта технология дублирует особенности RAID 5, однако данные для восстановления копируются сразу на два резервных носителя.
Второй диск четности является, по сути, дублирующим звеном, чтобы наверняка. Принцип его работы основан на коде Рида-Соломона, а потому второй накопитель маркируют как Q или RS.
Благодаря такому принципу владелец сервера может безболезненно перенести безвременную кончину сразу пары HDD/SSD. Вот только для реализации RAID 6 потребуется уже 4 диска.
Плюсы:
- Достойная скорость считывания и линейной записи данных;
- В экстренных случаях система может пережить выход двух накопителей одновременно.
Минусы:
- Общая скорость работы на 20% ниже, чему RAID 5;
- Присутствует вероятность отказа одного из дисков, пусть и минимальная;
- Восстановление информации занимает неприлично много времени, при этом сервер простаивает;
- Требуется не менее 4 дисков для реализации блока.
Сфера использования RAID 6 — те же файловые серверы и крупные базы данных. Другое дело, что из-за более высокой надежности этому способу хранения можно доверить более важную информацию в больших объемах.
Комбинированные уровни RAID
Индустрия знает и другие образцы построения массивов. Их также называют вариативными, поскольку в основе использованы преимущества некоторых базовых уровней RAID.
Среди таких:
- RAID 10 (1+0);
- RAID 50 (5+0);
- RAID 60 (6+0).
О них также стоит упомянуть
RAID 10
Эта технология сочетает в себе преимущества RAID 1 и RAID 0 в режиме виртуализации, что обеспечивает высокую скорость восстановления, отличную надежность и быстродействие.
Однако подход чреват высокой стоимостью реализацией, да и под «зеркало» придется отдать половину накопителей.
RAID 50/60
Эта конфигурация берет все плюсы RAID 5 (четность) и RAID 0 (чередование), чтобы повысить производительность без снижения показателей защиты. Но только в том случае, если у вас есть 6 дисков и более.
Организация RAID позволяет пережить поломку до 4 дисков, если они висят в отдельном массиве RAID 5.
Недостаток — требования к контроллеру.
В RAID 60 принцип тот же, только надежность еще выше за счет дублирования «страхующих» дисков.
Итоги
Технология RAID в полной мере позволяет раскрыть такой параметр, как «сохранность» данных не в ущерб быстродействию путем объединения нескольких физических томов в один логический модуль. При этом вырастает отказоустойчивость и повышается пропускная способность.
Хотите получить подробную информацию об организации хранения? Задавайте вопросы консультантам компании Маркет.Марвел и получайте квалифицированные ответы в любое время. Также мы предложим необходимое оборудование, поддерживающее RAID и показывающее лучшие результаты при организации массива.
