RAID – технология хранения данных, позволяющая объединить несколько накопителей данных (например, HDD или же SSD) в один массив с целью увеличить надежность хранения информации, повысить скорость ее чтения и записи, в целом добиться повышения производительности системы.
Основная идея RAID в том, чтобы создать резервирование данных и повысить общую надежность системы хранения, достичь большей производительности за счет параллельных операций. Разные уровни работают по-разному – увеличивают скорость или надежность, либо и то, и другое.
Концепция RAID разработана в конце 1980-х годов, когда стоимость жестких дисков была высокой, а емкость накопителей оставляла желать лучшего. Сегодня RAID-массивы подразделяются на уровни. Все они отличаются друг от друга концепцией и свойствами. Давайте их рассмотрим.
На нулевом уровне достигается повышение скорости обработки информации за счет того, что все они равномерно распределяются по двум или более накопителям. Увы, в таком виде отсутствуют какие-либо меры безопасности, включая резервирование. Из-за этого надежность не на высоте, и по этой же причине не рекомендуется использовать такой формат для критически важных данных.
Логика, следующая: файлы данных подразделяются на отдельные блоки, и каждый из них пишется на все дисковые накопители, включенные в состав массива. В таком случае операции чтения и записи идут параллельно, что особенно полезно для приложений, которые требуют работы с большим объемом данных, таких как видеомонтаж, 3D-моделирование и подобные им операции.
Для создания RAID 0 нужно использовать не менее двух дисковых накопителей. Конечно, можно и больше, и, по сути, их количество ограничивается только возможностями материнской платы и CPU процессора, доступным бюджетом, требованиям к характеристикам сервера и нагрузкой на него.
Массив формата RAID 0 стоит развертывать и поддерживать в тех случаях, когда есть возможность создания резервных копий на регулярной основе, и риск потери данных минимален, или в ситуациях, где данные носят временный характер и могут быть восстановлены из иного источника.
Простой по части реализации, но в то же время надежный вариант, основная задача которого состоит в обеспечении надежного хранения информации благодаря ее дублированию. Каждый диск полностью копирует содержимое другого. Если один из них внезапно выйдет из строя или будет удален из системы, другой или другие продолжат хранить продублированную информацию.
Вопреки распространенному заблуждению, массив первого уровня отнюдь не увеличивает объем хранимых данных, поскольку каждый диск является копией другого. Если вы используете два накопителя по 1 ТБ, эффективный объем хранилища RAID 1 составит всего 1 ТБ, так как вторая половина используется для зеркалирования.
Чтение данных в RAID 1 может быть быстрым, так как система может параллельно обращаться к обоим дискам, что потенциально способно улучшить скорость чтения данных. При этом скорость записи остается точно такой же, как и на одном дисковом накопителе.
Такой формат подходит для ситуаций, когда надежность данных является приоритетной задачей, при этом нет строгих требований к производительности. Вот несколько вариантов использования массива:
После замены неисправного накопителя массив автоматически начнет процесс восстановления данных, копируя их с рабочего диска на новый. Этот процесс обычно происходит в фоновом режиме и не требует остановки работы операционной системы – еще один важный плюс.
В этом случае достигается некий паритет между высокой скоростью доступа к информации, которая хранится на накопителях, и при этом остается достаточно большой уровень надежности хранения.
Пятый уровень использует технику распределенного паритета, которая позволяет быстро и точно восстанавливать доступ к размещенной на накопителях информации в том случае, если один из его элементов выйдет из строя.
Для реализации такого массива в системе должно использоваться не меньше трех накопителей. В этом случае данные дублируются на каждый диск, при этом появляется дополнительный момент – так называемый паритет. Под ним подразумевается математический расчет, на основе которого в случае выхода из строя одного из элементов системы хранения данных происходит восстановление доступа к информации. Высокая надежность достигается именно за счет того, что на каждом диске дублируются не только данные, но и непосредственно паритет, что увеличивает его сохранность.
Интересно и то, что паритеты записываются не на те диски, для которых они были рассчитаны. Это еще одна мера, которая значительно увеличивает шансы на восстановление информации в случае полного выхода какого-либо диска из строя. Благодаря этому в случае нештатной ситуации по цепочке можно будет восстановить данные, хранящиеся на вышедшем из строя диске в системе.
RAID 6 остается одной из наиболее надежных конфигураций, которая гарантирует высокую защиту данных за счет использования двойного паритета. Массив можно рассматривать как расширение RAID 5, в котором применяется дополнительный уровень избыточности для защиты данных.
Массив работает по принципу распределения данных и двух блоков паритета по всем накопителям, представленным в его структуре. Чтобы реализовать такой уровень хранения информации, нужно задействовать как минимум четыре дисковых накопителя. Помимо самих данных, вычисляются два набора паритетных данных, которые записываются на все элементы, содержащиеся в системе.
Если наступит нештатная ситуация, можно будет восстановить утерянный доступ к информации на основе как заранее записанных блоков информации, так и математического расчета для них. Даже если из строя выйдут одновременно два накопителя, это не помешает предотвратить последствия.
Двойной паритет позволяет избежать не такой уж и редкой ситуации, когда массив теряет данные из-за последовательной поломки двух и более накопителей данных подряд. Это в особенности актуально в крупных массивах, где вероятность сбоя повышается из-за большого числа элементов.
Такой уровень также можно встретить под обозначением, которое выглядит как RAID 1+0. По сути, это комбинация принципов работы и преимуществ таких уже известных вам уровней, как нулевой и первый. При этом устранен недостаток нулевого уровня, а именно низкая надежность хранения данных. Позволяет поддерживает высокую производительность и нужный уровень безопасности. Чтобы реализовать массив по данной схеме, требуется подготовить как минимум четыре диска.
RAID 10 организует массив так: сначала создается несколько зеркалированных пар дисков (RAID 1), которые далее объединяются с использованием RAID 0 для распределения данных. Таким образом, каждая пара дисков содержит идентичные копии данных (зеркалирование), а данные разделяются между всеми зеркалами. Именно за счет этого обеспечиваются высокая скорость записи и чтения.
RAID 10 подходит для приложений, где важны одновременно высокая производительность и надежность, например, для серверов баз данных, систем виртуализации и высоконагруженных веб-серверов, где даже кратковременные сбои и потеря ценной информации попросту недопустимы.
Представляет собой комбинированный уровень RAID, который сочетает в себе преимущества RAID 5 и RAID 0. В основе RAID 50 лежит объединение нескольких массивов RAID 5 с последующим применением RAID 0 для равномерного распределения данных. Это позволяет достигать высокой производительности и одновременно обеспечивает защиту данных на уровне распределенного паритета. Для создания массива формата RAID 50 надо задействовать минимум четыре накопителя.
RAID 50 состоит из нескольких групп RAID 5, которые объединяются в массив с использованием RAID 0. То есть данные сначала записываются в несколько подмассивов RAID 5, каждый из которых включает в себя паритет для защиты от сбоя одного диска, а затем применяются операции разделения для объединения этих подмассивов. Благодаря возможности параллельного доступа к данным на всех накопителях гарантируется высокая производительность подобного хранилища.
Комбинированный уровень RAID, сочетающий в себе преимущества RAID 6 и RAID 0. Он объединяет двойной паритет RAID 6 с разделением данных, которое характерно для технологии уровня RAID 0. В конечном итоге это позволяет достигать высокого уровня надежности и производительности. Для создания RAID 60 требуется минимум восемь накопителей, поэтому это решение не из бюджетных.
RAID 60 состоит из нескольких групп RAID 6, объединенных с использованием RAID 0. Сначала данные записываются на подмассивы RAID 6, где создаются два набора паритетных данных для обеспечения защиты от выхода из строя двух накопителей. Затем массивы RAID 6 объединяются по принципу RAID 0. Это дает больше производительности за счет параллельного доступа к данным.
RAID 60 сложен в настройке и обслуживании, нуждается в использовании и настройке мощных RAID-контроллеров для обеспечения необходимых вычислений паритета и управления массивом.
RAID 60 используется в крупных корпоративных системах, где требуется одновременно высокая производительность и надежность, например, для серверных систем, виртуализированных сред и критически важных приложений, требующих минимального риска потери данных даже при сбоях.
Модернизированный вариант хранилища RAID 5, который включает в себя дополнительный диск, выделенный для горячего резерва. Этот накопитель не используется для хранения информации или паритета при нормальной работе, а автоматически вступает в работу в случае выхода одного из основных дисков из строя. В конечном итоге это сильно ускоряет процесс восстановления массива.
RAID 5E работает по тому же принципу, что и RAID 5, распределяя данные и паритет между всеми дисками для обеспечения защиты. Однако RAID 5E дополнительно имеет зарезервированный диск, который остается свободным, пока не произойдет отказ одного из основных накопителей. Когда хранилище выходит из строя, горячий резервный диск используется для восстановления массива.
RAID 5E подходит для систем, где важны надежность и быстрота восстановления массива, таких как серверные приложения и системы хранения данных среднего уровня. Использование выделенного диска под восстановление делает хранилище RAID 5E хорошим выбором для работы в составе сценариев, которые требуют минимального времени простоя и высокой доступности данных.
Программный тип RAID, встроенный в файловую систему ZFS, который напоминает аппаратный RAID 5. Он использует один уровень паритета, это означает, что данные можно восстановить, если один из дисков выйдет из строя. Благодаря интеграции с ZFS RAID Z1 обеспечивает хорошую защиту данных и контроль их целостности.
В случае с этим вариантом сборки массива информация и математический расчет, необходимый для ее восстановления в будущем, распределяются по всем накопителями в составе системы. Это может напоминать вам принцип работы, заложенный в рассмотренный выше RAID 5, и это так и есть. Благодаря такой реализации удается достигнуть баланса производительности, надежности и эффективности использования доступного дискового пространства.
Обычно применяется в системах хранения данных, где не на последнем месте стоят высокая надежность и разумное использование дискового пространства, например, в домашних и небольших офисных NAS-серверах, которые работают с поддержкой файловой системы ZFS. Он особенно удобен, когда нужно защитить данные, но RAID 6 кажется слишком сложным и избыточным решением, что часто происходит, если нужно собрать домашний или офисный сервер.
Еще один тип программного RAID в ZFS, аналогичный аппаратному RAID 6. Он использует два уровня паритета, что позволяет восстанавливать данные, даже если выйдут из строя два диска одновременно. RAID Z2 обеспечивает высокую надежность хранения, поэтому его часто используют в больших системах, включая центры обработки данных.
Данные и два блока паритета распределяются между всеми дисками в составе серверной системы хранения информации, что дает возможность восстановить данные, даже если выйдут из строя два диска одновременно. Это делает его значительно более надежным по сравнению с RAID Z1.
Лучше всего подходит для корпоративных систем и больших NAS-серверов, где требуется защита от множества сбоев. Его предпочитают в случаях, когда важно минимизировать риск одновременного выхода из строя нескольких дисков, например, в корпоративных системах резервного копирования и архивации.
Таким образом, рассмотренные выше Z1 и Z2 уровни по сути своей являются программными аналогами RAID 5 и RAID 6 соответственно. За счет реализации на уровне ПО они более доступные, нежели физические варианты, поэтому более распространены в бытовой и офисной средах, где нет строгих требований к производительности и надежности, и присутствует ограниченный бюджет.
Важно помнить, что использование RAID не заменяет необходимость регулярного резервного копирования. RAID защищает от отказа оборудования, но не от логических ошибок или случайного удаления данных. Для обеспечения максимальной защиты данных рекомендуется использовать RAID в сочетании с регулярными бэкапами, особенно в системах, где потеря данных недопустима.
Выбор правильного уровня RAID поможет обеспечить стабильность и безопасность хранилища данных, максимизировать производительность и минимизировать риски. Независимо от ваших задач, будь то высокопроизводительные рабочие станции, серверы баз данных, или системы архивирования, RAID остается надежным инструментом для достижения поставленных целей.
Мы ценим обратную связь от клиентов. При оформлении заказа вы можете сообщить о своём намерении поделиться впечатлением о работе ServerFlow после получения товара.
* - скидка предоставляется при покупке от 30 000 рублей, в ином случае предусмотрена бесплатная доставка до ПВЗ СДЭК.