Разное

Raid что это такое: Что такое RAID массив и для чего он нужен?

Содержание

Что такое RAID массив и для чего он нужен?

Сегодня мы узнаем интересную информацию о том, что такое RAID массив и какую роль эти массивы играют в жизни жестких дисков, да-да, именно в них.

Сами жесткие диски играют довольно важную роль в компьютере, так как, при помощи них мы запускаем систему и храним множество информации на них.

Проходит время и любой жесткий диск может отказать, это могут быть любые неисправности, о которых мы сегодня не говорим.

Я надеюсь, что многие слышали о так называемых raid массивах, которые позволяют не только ускорить работу жестких дисков, но и с в случае чего, спасти важные данные от исчезновения, возможно, навсегда.

Также, данные массивы имеют порядковые номера, чем и отличаются. Каждый выполняет разные функции. Например, есть RAID 0, 1, 2, 3, 4, 5 и т. д. Вот об этих самых массивах мы сегодня и будем говорить, а потом я напишу статью, как использовать некоторые из них.

Что такое RAID массив?

RAID – это технология, которая позволяет объединить несколько устройств, а именно, жестких дисков, в нашем случае идет что-то вроде их связки. Таким образом, мы повышаем надежность хранения данных и скорость чтения/записи. Возможно и что-то одно из этих функций.

Так что, если вы хотите или ускорить свой диск или просто обезопасить информацию зависит лишь от вас. Точнее сказать, зависит от выбора нужной конфигурации «Рейда», эти конфигурации и отмечены порядковыми номерами 1, 2, 3…

Рейды очень полезная функция и я ее рекомендую использовать всем. Например, если использовать 0-вую конфигурацию, то вы ощутите прирост в скорости жесткого диска, все-таки, жестких диск, это почти самое низкоскоростное устройство.

Если вы спросите почему, то тут, я думаю, все ясно. Процессоры с каждым годом становятся все мощнее, их обзаводят и более высокой частотой, большим количеством ядер, и многим другим. То же самое с оперативной памятью и видеокартами. А жесткие диски растут пока что только в объеме, а скорость оборота как была 7200, так и осталась. Конечно есть и более редкие модели. Ситуацию пока что спасают так называемые SSD-диски, которые ускоряют систему в несколько раз.

Допустим, вы заходили построить RAID 1, в этом случае вы получите высокую гарантию защиты ваших данных, так как, они будут дублироваться на другое устройство (диск) и, если один жесткий диск откажет, вся информация останется на другом.

Как видите из примеров, рейды очень важны и полезны, их нужно использовать.

Итак, RAID-массив физически представляет собой связку от двух жестких дисков, подключенных к системной плате, можно и три, и четыре. Кстати говоря, материнская плата тоже должна поддерживать создание RAID-массивов. Подключение жестких дисков проводиться по стандарту, а создание рейдов проходит на программном уровне.

Когда мы программно создали рейд, на глаз особо ничего не изменилось, вы всего лишь поработаете в BIOS, а все остальное как было, так и останется, то есть, заглянув в Мой компьютер, вы увидите все те же подключённые диски.

Чтобы создать массив нужно не так много: материнская плата с поддержкой RAID, два идентичных жестких диска (это важно). Они должны быть одинаковы не только в объеме, но и по кэшу, интерфейсу и т. д. Желательно, чтобы и производитель был один и тот же. Теперь включаем компьютер и заходим в BIOS, там ищем параметр SATA Configuration и ставим на RAID. После перезагрузки компьютера должно появится окно в которой мы увидим информацию о дисках и рейдах. Там мы должны нажать CTRL+I, чтобы начать настройку рейда, то есть, добавлять или удалять из него диски. Потом начнется установка Windows и ее настройка.

ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ! Хочу сказать важную вещь, что при создании рейдов с жестких дисков полностью удаляется вся информация, поэтому, перед их созданием рекомендуется куда-нибудь перенести данные, а потом уже пробовать создавать рейды.  (по некоторой информации к 1-му рейду это не относится, но лучше не рисковать и сохранить данные).

Сколько всего этих рейдов? Их несколько, а именно RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6. Более подробно я расскажу только о двух из них.

  1. RAID 0 – позволяет создавать дисковый массив для того, чтобы увеличить скорость чтения/записи.
  2. RAID 1 – позволяет создавать зеркальные дисковые массивы для защиты данных.

RAID 0, что это такое?

Массив RAID 0, который еще называют «Striping» использует от 2 до 4 жестких дисков, редко больше. Работая совместно, они повышают производительность. Таким образом, данные при таком массиве разбивается на блоки данных, а потом записываются сразу на несколько дисков.

Производительность повышается из-за того, что на один диск записывается один блок данных, на другой диск, другой блок и т. д. Думаю понятно, что 4 диска больше увеличат производительность, чем два. Если говорить о безопасности, то она страдает на всем массиве. Если один из дисков выйдет из строя, то в большинстве случаев, вся информация пропадет безвозвратно.

Дело в том, что в массиве RAID 0 информация располагается на всех дисках, то есть, байты какого-то файла, расположены на нескольких дисках. Поэтому, при выходе из строя одного диска, пропадет и какое-то количество данных, восстановление при этом невозможно.

Из этого следует, что необходимо делать постоянные резервные копии данных на внешние носители.

RAID 1, что это такое?

Массив RAID 1, его еще называют Mirroring – зеркало. Если говорить о недостатке, то в RAID 1 объем одного из жестких дисков вам как-бы «недоступен», потому что, он используется для дублирования первого диска. В RAID 0 это место доступно.

Из преимуществ, как вы, наверное, уже догадались, следует, что массив предоставляет высокую надежность данных, то есть, если выйдет из строя один диск, все данные останутся на втором. Выход из строя сразу двух дисков маловероятен. Такой массив часто используется на серверах, но это не мешает использовать его и на обычных компьютерах.

Если вы выбрали RAID 1, то знайте, что производительность упадет, но если данные вам важны, то используйте данных подход.

RAID 2-6, что это такое?

Сейчас вкратце опишу остальные массивы, так сказать, для общего развития, а все потому, что они не такие популярные, как первые два.

RAID 2 – нужен для массивов, которые используют код Хемминга (не интересовался, что за код). Принцип работы примерно, как в RAID 0, то есть информация также разбивается на блоки и поочередно записываются на диски. Остальные диски используются для хранения кодов коррекции ошибок, при помощи которых, в случае выхода из строя одного из дисков, можно восстановить данные.

Правда, для данного массива лучше использовать 4 диска, что довольно затратно, да и как выяснилось, при использовании стольких дисков, прирост производительности довольно спорный.

RAID 3, 4, 5, 6 – про эти массивы я не буду здесь писать, так как, необходимая информация уже есть на Википедии, если хотите узнать о данных массивах, то читаем.

Какой выбрать RAID массив?

 

Допустим, что вы часто устанавливаете различные программы, игры и копируете много музыки или фильмов, тогда вам рекомендуется к использованию RAID 0.  При выборе жестких дисков будьте внимательные, они должные быть очень надежными, чтобы не потерять информацию. Обязательно делайте резервные копии данных.

Есть важная информация, которая должна быть в целости и сохранности? Тогда на помощь приходит RAID 1. При выборе жестких дисков, также их характеристики должны быть идентичными.

Вывод

Вот мы и разобрали для кого-то новую, а для кого-то старую информацию по RAID-массивам. Надеюсь, что информация для вас окажется полезной. Скоро буду писать о том, как эти массивы создавать.

Что такое RAID-массив | BeginPC.ru

Наверняка большинство пользователей компьютера знают о том, что для долговременного сохранения информации в компьютерных системах используются специальные устройства, называемые жесткими дисками. От их надежности порой зависит очень много, ведь потеря данных в некоторых случаях может иметь катастрофические последствия.

Скорости работы дисков так же имеет большое значение для производительности компьютера, поскольку именно HDD во многих ситуациях являются самой медленной частью системы, тормозящей ее работу. Последние годы развитие жестких дисков в основном сводится к увеличению их емкости, без серьезных изменений в скорости работы. Конечно существуют так называемые твердотельные накопители SSD, однако они довольно дороги и имеют ограниченный ресурс.

Такая ситуация никого не устраивает, поэтому еще в 1987 году была разработана технология Redundant Array of Independent Disks, что в переводе на русский язык звучит как «Избыточный массив независимых дисков», а в сокращенном виде RAID-массив. С ее помощью можно улучшить результаты работы имеющихся в наличие накопителей.

Что такое RAID-массив — это технология виртуализации, объединяющая нескольких независимых жестких дисков в единую логическую структуру для повышения надежности и/или скорости их работы. Увеличение быстродействия дисковой подсистемы по сравнению с одиночным диском происходит благодаря параллельным операциям чтения/записи, а применение избыточности информации повышает надежность ее хранения.

Жесткие диски должны быть полностью одинаковыми, иначе появятся дополнительные сложности. Для операционной системы они будут выглядеть как единый диск. Можно сказать, что это прямо противоположено тому к чему привыкли обычные пользователи компьютера, поскольку мы обычно разбиваем один физический диск на несколько разделов. Такая схема имеет как положительные, так и отрицательные стороны, в основном выражающиеся в дополнительных финансовых затратах.

Что такое массив RAID дисков мы выяснили, давайте разберемся зачем он нужен и какие преимущества может предоставить по сравнению с отдельными накопителями. Существует множество схем взаимодействия между дисками в raid-массиве, которые называются уровнями. Есть 7 основных уровней и различные комбинированные варианты, обозначаемые арабскими цифрами. У каждой схемы работы есть свои сильные и слабые стороны, поэтому она подбирается под конкретную задачу в том числе с учетом финансовой стороны вопроса. Мы кратко рассмотрим несколько наиболее распространенных вариантов.

RAID 0

Дисковый массив состоящий минимум из двух дисков, информация на которые записывается поочередно (принцип чередования). Сначала информация разбивается на одинаковые по длине блоки (обозначим их Аi), которые записываются по очереди на каждый из дисков, составляющих массив. Таким образом, файл может оказаться разделенным на части, которые будут хранится на разных HDD.

К плюсам можно отнести существенное увеличение скорости работы, поскольку обработка информации распараллеливается между несколькими дисками. К тому же вся емкость дисков доступна операционной системе. Если применены два диска емкостью 500 ГБ, то в системе будет виден диск объемом 1 ТБ.

Однако есть и ложка дегтя, теперь сохранность информации зависит от работоспособности не одного диска, а всех дисков входящих в массив. Если мы используем два накопителя, то надежность снижается практически в два раза, поскольку даже в случае проблем только с одним из дисков, мы теряем всю хранящуюся информацию. Что уж говорить о случае, когда накопителей больше двух. Другими словами, повышаем скорость работы, жертвуя надежностью системы. Справедливости ради стоит отметить, что поскольку в данном случае не используется резервирование информации (нет избыточности), то порой RAID 0 вовсе не считают полноценным RAID-массивом.

Данный тип массива будет оптимальным выбором, когда требуется обеспечить высокое быстродействие при ограниченном бюджете, а вопрос надежности хранения информации не имеет принципиального значения. Именно такое сочетание качеств делает RAID 0 интересным для домашних продвинутых пользователей компьютера в некоторых ситуациях.

Причем восстановить информацию в случае сбоя будет гораздо труднее, чем с одиночного жесткого диска. Если информация для вас ценная, то лучше не пытаться восстановить работоспособность самостоятельно, поскольку своими действиями можно усугубить ситуацию или даже полностью уничтожить данные в рейде. Гораздо разумнее будет доверить восстановление профессионалам, например компании Paradise-R. Впрочем это касается RAID-массивов любого уровня.

RAID 1

Самый простой вариант полноценного RAID массива, в котором используется принцип зеркалирования. Вся информация в полном объеме записывается одновременно на каждый из накопителей массива. В данном случае во главу угла ставится надежность, поскольку вся информация имеется на всех дисках и выход одного или даже нескольких дисков из строя не создаст проблем, пока остается хотя бы один работоспособный накопитель.

Конечно скорость работы данный способ не увеличивает, но главным минус в другом. Поставив в компьютер три диска допустим по 500 Гб каждый и объединив их в массив RAID 1 мы в итоге получим в системе один диск на 500 Гб. Здесь за надежность хранения информации приходится расплачиваться дополнительными финансовыми затратами, впрочем, резервирование всегда стоит денег, от этого никуда не денешься.

RAID 3

Все остальные типы RAID-массивов можно считать различными комбинациями двух предыдущих. В данном случае требуется минимум 3 накопителя. Все данные делятся на части меньше сектора и последовательно записываются на диски кроме одного (как в RAID 0), а на оставшийся диск записываются блоки четности (некий аналог RAID 1). С их помощью можно восстановить информацию в случае проблем с одним из дисков с данными.

Таким образом с одной стороны увеличивается скорость работы, а с другой стороны имеется информация для восстановления в случае проблем. На практике хорошо работает только последовательной работы с большими файлами и контрольный диск работает в более нагруженном режиме по сравнению с остальными. Кроме того, объем доступный пользователю равен суммарной емкости накопителей минус один.

RAID 5

Представляет собой дальнейшие развитие идеи, заложенной в типе 3. Разница заключается в том, что хранение контрольных сумм происходит на тех же дисках где и данные. Таким образом все накопители в массиве имеют одинаковую нагрузку и появляется возможность выполнения параллельных операций, что обеспечивает более высокую скорость работы. К недостаткам можно отнести более медленную работу в режиме записи в произвольном порядке по сравнению с RAID 0 (RAID 10).

RAID 6

Представляет собой в целом тот же RAID 5 с основным отличием в том, что контрольные суммы хранятся на двух накопителях, что повышает избыточность. С одной стороны, такая схема более отказоустойчивая, однако за это приходится расплачиваться снижением быстродействия и дополнительными финансовыми затратами.

RAID 10 (1+0)

Идея заключается в комбинации массивов нескольких уровней в единую схему. В данном случае мы имеем RAID 0 в котором в качестве накопителей используются не отдельные диски, а массивы RAID 1. Благодаря этому мы получаем очень высокую скорость работы и при этом высокую надежность без необходимости вычисления контрольных сумм.

В минусы можно записать необходимость минимум 4 HDD для его создания и их всегда должно быть четное число. К тому же для данных будет доступна только половина емкости использованных дисков.

Перечисленных вариантов создания массива RAID дисков вполне достаточно чтобы понять основные принципы их работы, сильные и слабые стороны.

Как создать RAID-массив

Так как же на практике создается рейд из жестких дисков. Есть два способа аппаратный и программный. В случае аппаратной реализации нам потребуется специальный RAID-контролер, который и будет обеспечивать объединение дисков в массив по выбранной схеме, причем он не зависит от операционной системы и для ОС наш массив будет просто одним диском.

Он может быть встроен в некоторые материнские платы, но при этом чаще всего довольно простой и его возможности обычно ограниченны несколькими наиболее распространенными вариантами подключения. Узнать есть ли в материнской плате интегрированный RAID-контролер и какие уровни RAID-массива он поддерживает можно в спецификации материнской платы.

Если встроенный контролер отсутствует или его возможности вас не устраивают, то можно воспользоваться внешним RAID-контролером, который устанавливается в PCI-слот материнской платы. Такой вариант считается самым правильным, но одновременно и самым дорогим, поскольку их стоимость довольно немаленькая.

Впрочем, есть способ «для бедных», позволяющий эмулировать работу RAID-контролера на программном уровне. Другими словами, специальная программа работающая внутри ОС обеспечивает его работу. Однако нужно понимать, что при этом на его работу затрачиваются ресурсы центрального процессорапроцессора и оперативной памяти, что в конечном итоге негативно сказывается на общей производительности компьютера, к тому же сюда нужно прибавить возможные софтовые глюки в ОС, что не добавляет надежности. Поэтому программный вариант рейд-массива рассматривать в серьез не стоит.

Чтобы создать RAID-массив нужно загрузиться в BIOS и выставить в настройках работы дисков режим RAID, сохраняем изменения и выходим из BIOS. В процессе загрузки компьютера появится сообщение с помощью каких клавиш можно попасть в меню настройки RAID-массива (например, CtrlF). Здесь следуя подсказкам системы создаем новый массив и делаем нужные настройки. После этого можно работать с созданным RAID-массивом как с обычным диском.

Будьте внимательны, создание, удаление массивов приводит к удалению всей информации имеющейся на дисках. Так же может потребоваться установка специального драйвера для работы контролера.

Подводя итог, можно сделать некоторые выводы об использовании RAID массивов. Они получили широкое распространение в серверах и компьютерных системах организаций. В тоже время для домашних пользователей компьютера выгоды от их использования не столь очевидны. Ведь придется потратиться на несколько одинаковых дисков, часть из которых будет недоступна для хранения данных. Да и спасти информацию в случае сбоя в работе RAID-массива гораздо труднее и дороже, поскольку вероятно придется обращаться к профессионалам, а это дополнительные расходы.

Может потребоваться более мощный блок питания и/или компьютерный корпус большего размера с хорошим охлаждением. Как видите затраты требуются не маленькие. Возможно более эффективно будет потратиться на один быстрый диск, например SSD, а сохранность информации обеспечивать периодическим созданием копий.

Есть еще один момент в технологии RAID, который нужно понимать. Она страхует только от физического выхода из строя накопителей и не защищает информацию от случайного удаления, вирусов, сбоев в работе контролера, bad-блоков и тому подобного.

Raid массив — что это такое: как работает и зачем нужен?

Опубликовано 18.12.2019 автор — 0 комментариев

Здравствуйте, дорогие читатели моего блога! Сегодня мы разберем понятие RAID массив – что это такое, для чего он нужен и нужен ли персонально вам, какие принципы работы этой технологии.

Что такое RAID massive

Название этой технологии — аббревиатура от Redundant Array of Independent Disks (избыточный массив независимых дисков). Это принцип виртуализации данных, когда несколько устройств под управлением общим контроллером объединяются в один стек для увеличения производительности или безопасности хранения данных.

Появление технологии обусловлено тем, что винчестеры, можно сказать, уперлись в «потолок» возможностей много лет назад. После SATA III пока не изобрели более скоростного интерфейса для подключения жесткого диска, а в плане скорости вращения шпинделя «золотым стандартом» считается 7200 об/мин.

Твердотельные накопители шагнули дальше, но и принцип их работы кардинально отличается. Райд массив же в ряде случаев способен ускорить работу системы, если в этом есть необходимость. Рассмотрим, какие типы дисковых массивов существуют на текущий момент(некоторые из них).

Описание, чем жесткий диск отличается от SSD, вы можете почитать здесь.

RAID 0

Принцип его работы — чередование: информация разделяется на одинаковые по величине блоки, которые записываются поочередно на разных накопителях. Фактически, если использовать 2 винчестера, то производительность системы будет увеличена в 2 раза, так как процессор может считывать с них данные одновременно.

Если винчестеры имеют разные скорости вращения шпинделя, производительность такой сборки высчитывается исходя из скорости самого медленного девайса. Массив эффективно работает независимо от объема каждого из винчестеров: например, диски объемом 500 Гб и 1 Тб прекрасно уживаются рядом.К недостаткам стоит отнести то, что при выходе из строя одного физического накопителя теряются все хранимые на массиве данные. Оставшиеся рабочие устройства можно использовать, но их придется переформатировать.

RAID 1

Дисковые массивы такого типа работают по принципу зеркалирования, то есть они дублируют содержимое друг друга. Зачем сделан такой тип массивов? Конечно же, для сохранения важных данных — например, документации на сервере предприятия. При выходе из строя основного винчестера всегда можно восстановить резервную копию из другого диска в массиве.

Также существуют всяческие комбинации этих двух типов в многодисковых массивах: например, 2 параллельно работающих винчестера дублируют работу 2 других, тоже работающих параллельно.

Практически все современные материнские платы, даже из бюджетного сегмента, оборудованы raid controller, который поддерживает работу дискового массива.

Существует заблуждение, что с RAID лучше справляются процессоры Intel, что не совсем корректно. На самом деле, все зависит не от марки процессора, а от его производительности: какой-нибудь высокочастотный «камень» Extreme Edition обрабатывает информацию существенно быстрее, чем младшие модели.

Поддержка массива почти не зависит от операционной системы: даже в древней Windows XP эта технология уже была реализована. Впрочем, не могу не отметить, что лучше всего себя проявляют серверные ОС семейства Unix, адаптированные для работы в таком режиме.

Итак, подходим к самому главному: а нужен ли RAID среднестатистическому юзеру? Я считаю, что не очень. При сборке системы лучше взять SSD небольшого объема для установки операционной системы и наиболее прожорливых программ, а для всего остального хватит винчестера объемом 2–3 Тб.

Большой выбор винчестеров доступен в этом популярном интернет-магазине. Также рекомендую почитать про рейтинг HDD и о том, как правильно выбрать жесткий диск для компьютера. Буду признателен, если вы расшарите эту публикацию в любой из социальных сетей. До скорой встречи!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.

ЭТО RAID

Когда мы гово­ри­ли о резерв­ном копи­ро­ва­нии, то упо­ми­на­ли про RAID — тех­но­ло­гию хра­не­ния дан­ных, кото­рая защи­ща­ет их от пор­чи или поте­ри. Теперь раз­бе­рём подроб­нее.

Что такое RAID

RAID — это тех­но­ло­гия, с помо­щью кото­рой может быть орга­ни­зо­ва­но хра­не­ние дан­ных на жёст­ких дис­ках. По-простому — это инструк­ция, как хра­нить и читать ваши фай­лы на дис­ках.

Рас­шиф­ро­вы­ва­ет­ся так: Redundant Array of Independent Disks, по-русски — мас­сив неза­ви­си­мых дис­ков с избы­точ­но­стью. Избы­точ­ность — клю­че­вое сло­во.

Чаще все­го эту тех­но­ло­гию при­ме­ня­ют к несколь­ким дис­кам на одном устрой­стве. Напри­мер, у вас может быть сете­вое хра­ни­ли­ще, в кото­рое будут встав­ле­ны четы­ре дис­ка. Эти четы­ре дис­ка соби­ра­ют­ся в RAID-массив и после неко­то­рой ком­пью­тер­ной магии они ста­но­вят­ся более без­опас­ны­ми.

👉 Суть без­опас­но­сти RAID в том, что­бы при полом­ке одно­го из дис­ков дан­ные в целом не постра­да­ли. По край­ней мере, что­бы их мож­но было вос­ста­но­вить.

Как данные не пострадают

На прак­ти­ке это выгля­дит так:

  1. Вы созда­ё­те RAID-массив (напри­мер, в сете­вом хра­ни­ли­ще, но мож­но и внут­ри ком­пью­те­ра)
  2. Про­хо­дит 5 лет, вы спо­кой­но поль­зу­е­тесь мас­си­вом, пише­те на него фай­лы, чита­е­те, всё как все­гда.
  3. Вдруг один из дис­ков выхо­дит из строя. Так быва­ет, пото­му что дис­ки хруп­кие и недол­го­веч­ные.
  4. RAID-массив орёт бла­гим матом и про­сит вста­вить вме­сто сло­мав­ше­го­ся какой-нибудь све­жий диск.
  5. Вы извле­ка­е­те повре­ждён­ный диск, на его место ста­ви­те све­жий.
  6. RAID-массив шур­шит внут­ри себя и вол­шеб­ным обра­зом вос­ста­нав­ли­ва­ет все дан­ные, кото­рые были утра­че­ны из-за полом­ки одно­го из дис­ков.
  7. Через час-другой у вас сно­ва пол­но­стью рабо­то­спо­соб­ный мас­сив, где все дис­ки живы и здо­ро­вы.
  8. Когда через пол­го­да посы­пет­ся дру­гой диск, вы сно­ва встав­ля­е­те в мас­сив све­жий диск на его место, и RAID вос­ста­нав­ли­ва­ет утра­чен­ные дан­ные. Мож­но ска­зать, что ваша фай­ло­вая систе­ма реге­не­ри­ру­ет в слу­чае ава­рии.

За счёт чего

Основ­ной сек­рет — в избы­точ­но­сти хра­не­ния. Это зна­чит, что RAID-массив хра­нит боль­ше дан­ных, чем отправ­ля­ет туда поль­зо­ва­тель.

Напри­мер, вы отпра­ви­ли один файл раз­ме­ром 1 ГБ, но RAID хра­нит этот гига­байт немно­го избы­точ­но, делая несколь­ко фраг­мен­тар­ных копий это­го фай­ла по дру­гим дис­кам. Как бы «раз­ма­зы­ва­ет» дан­ные.

В ито­ге файл может зани­мать не 1 ГБ, а 1,2 ГБ. Вот эти 0,2 ГБ — это та самая избы­точ­ность, бла­го­да­ря кото­рой в слу­чае полом­ки мож­но будет вос­ста­но­вить ваши дан­ные. Чис­ло 0,2 услов­ное — зави­сит от кон­фи­гу­ра­ции мас­си­ва.

Как организованы RAID-массивы

Мы рас­ска­жем об основ­ных схе­мах, кото­рые луч­ше все­го под­хо­дят для нас с вами, и пока­жем, как имен­но они устро­е­ны, что­бы вы смог­ли выбрать для себя луч­ший вари­ант.

Важ­ный момент: луч­ше все­го исполь­зо­вать дис­ки, оди­на­ко­вые по всем харак­те­ри­сти­кам. Иде­аль­но, если мас­сив будет состо­ять из дис­ков одной и той же моде­ли — так не будет про­блем с вос­ста­нов­ле­ни­ем дан­ных.

Для нача­ла про­стой при­мер: когда RAID нет: ×

Цвет­ные линии — это фай­лы на жёст­ком дис­ке. Сей­час все дан­ные хра­нят­ся на одном дис­ке.

Если сло­ма­ет­ся жёст­кий диск — все фай­лы про­па­дут.

RAID0 — объём, скорость, но никакой надёжности

Несмот­ря на сло­во RAID в назва­нии, в нём нет избы­точ­но­сти дан­ных, и если сло­ма­ет­ся один из дис­ков, вы поте­ря­е­те все свои фай­лы. Всё дело в том, что дан­ные в RAID0 никак не резер­ви­ру­ют­ся, а про­сто по оче­ре­ди пишут­ся на два раз­ных дис­ка.

Допу­стим, что у нас есть три фай­ла — обо­зна­чим их крас­ным, синим и зелё­ным. Тогда RAID0 запи­шет их себе в память так:

Каж­дый файл раз­би­ва­ет­ся на кусоч­ки и раз­ма­зы­ва­ет­ся по дис­кам.

В резуль­та­те поль­зо­ва­тель полу­ча­ет боль­шой объ­ём хра­ни­ли­ща — в сум­ме как два дис­ка. Но это не даёт ника­кой надёж­но­сти. Вид­но, что три фай­ла про­сто раз­ма­за­лись по дис­кам и раз­ные части фай­лов лежат на раз­ных дис­ках. Оче­вид­но, что если один их них сло­ма­ет­ся, то у нас оста­нет­ся диск с кучей фраг­мен­тов дан­ных, кото­рые невоз­мож­но вос­ста­но­вить:

Един­ствен­ное, из-за чего это исполь­зу­ют, — ско­рость рабо­ты с дан­ны­ми. Файл делит­ся на несколь­ко частей и пишет­ся одно­вре­мен­но на раз­ные дис­ки — так полу­ча­ет­ся быст­рее, чем писать его цели­ком на один диск.

+ быст­рая ско­рость рабо­ты с фай­ла­ми

+ боль­шой объ­ём хра­ни­ли­ща

— ника­кой надёж­но­сти, малей­шая полом­ка — и вы теря­е­те все дан­ные.

RAID1 — высокая надёжность ценой снижения объёма

В отли­чие от преды­ду­ще­го мас­си­ва, RAID1 прост и надё­жен как ска­ла. Пра­ви­ло про­стое — каж­дый файл запи­сы­ва­ет­ся одно­вре­мен­но на оба дис­ка, в ито­ге у вас полу­ча­ют­ся два оди­на­ко­вых дис­ка, каж­дый из кото­рых хра­нит все ваши дан­ные. Если один сло­ма­ет­ся, то всё оста­нет­ся на вто­ром. Из-за того что дан­ные оди­на­ко­вые, такой метод ещё назы­ва­ют зер­ка­ли­ро­ва­ни­ем.

Оба дис­ка содер­жат одну и ту же инфор­ма­цию.

При полом­ке одно­го дис­ка все дан­ные мож­но сра­зу взять со вто­ро­го.

Но у это­го под­хо­да есть минус — если у вас два дис­ка по 10 тера­байт, то с RAID1 вы полу­чи­те не 20, а 10 тера­байт из-за того, что все дан­ные удва­и­ва­ют­ся. Если дис­ка не два, а три — то утра­и­ва­ют­ся.

С дру­гой сто­ро­ны, это самый про­стой спо­соб орга­ни­зо­вать без­опас­ное хра­не­ние дан­ных.

+ надёж­но

— полез­ный объ­ём — самый малень­кий из всех RAID-массивов, вы полу­ча­е­те толь­ко один объ­ём дис­ка, а не сум­му всех вме­сте.

RAID5 — большой, надёжный, но сложный

Есть ещё один спо­соб обес­пе­чить надёж­ность хра­не­ния дан­ных — запи­сы­вать куда-то допол­ни­тель­ную инфор­ма­цию о фай­ле, кото­рая помо­жет его вос­ста­но­вить. Для это­го тре­бу­ет­ся уже не 2, а 3 жёст­ких дис­ка.

По это­му прин­ци­пу рабо­та­ет RAID5 — каж­дый файл он раз­би­ва­ет на 2 части, кото­рые запи­сы­ва­ет на раз­ные дис­ки, напри­мер, на пер­вый и вто­рой, а допол­ни­тель­ную инфор­ма­цию пишет на тре­тий диск. Для сле­ду­ю­ще­го фай­ла он дела­ет точ­но так же, толь­ко сам файл пишет на вто­рой и тре­тий диск, а допол­ни­тель­ные дан­ные — на пер­вый и так далее для каж­до­го фай­ла.

Пре­ры­ви­стая линия — это допол­ни­тель­ные дан­ные для каж­до­го фай­ла.

Когда один из дис­ков вый­дет из строя, то все фай­лы мож­но вос­ста­но­вить из двух остав­ших­ся по спе­ци­аль­но­му алго­рит­му. Полу­ча­ет­ся, что если у вас есть три дис­ка по 1 тера­бай­ту, то с RAID5 вы полу­чи­те 2 тера­бай­та для хра­не­ния дан­ных, а 1 тера­байт будет исполь­зо­ван систе­мой для дан­ных вос­ста­нов­ле­ния.

Два из трёх — доста­точ­но для вос­ста­нов­ле­ния дан­ных в RAID5.

+ боль­ше места, чем в RAID1

+ надёж­но

— дан­ные хоть и мож­но вос­ста­но­вить без потерь, но сде­лать это гораз­до слож­нее, чем в RAID1

А что есть ещё?

Ещё есть

  • RAID2, где при­ме­ня­ет­ся спе­ци­аль­ный алго­ритм, кото­рый может сам нахо­дить повре­ждён­ные дан­ные, но ему нуж­но мини­мум 7 дис­ков;
  • RAID3 и 4, кото­рые похо­жи на 5, но рабо­та­ют мед­лен­нее;
  • RAID10, где объ­еди­ня­ет­ся RAID1 и RAID0 — это даёт повы­шен­ную ско­рость и надёж­ность, но тре­бу­ет мно­го дис­ков

Но всё это уже экзо­ти­ка и для домаш­не­го при­ме­не­ния под­хо­дит сла­бо. Про­ще все­го купить гото­вый NAS, кото­рый уме­ет сам орга­ни­зо­вать нуж­ный мас­сив, и вам оста­нет­ся толь­ко вста­вить дис­ки. Но если вы буде­те знать, какой RAID-массив исполь­зу­ет­ся в NAS, вам будет лег­че подо­брать тот, кото­рый нужен имен­но вам.

RAID-массив, что это такое, для чего он нужен, виды и отличия

Всем доброго времени суток. Продолжаем погружение в мир компьютерного железа. Всем известно о том, что у компьютера есть жесткий диск, который  можно сравнить с человеческой памятью  — на нем хранится вся информация которая  только есть. Устройства эти с каждым поколением становятся все быстрее и умеют хранить все больше данных.

Но, по прежнему значительная часть этих устройств подвержена риску потери информации. Пока значительная часть жестких дисков в силу своего устройства не умеет  достаточно быстро записывать и считывать записанную информацию.

Скорость передачи данных отражается на производительности всего компьютера. Какой бы мощной не была его начинка — скорость работы диска ограничивает эту мощность. Есть ли способы как то повысить отказоустойчивость и повысить скорость? Да, есть и технологии эти придуманы давно.

Для чего нужны RAID массивы?

Слово «массив» — означает некое скопление однотипных предметов, или информации. Полку с книгами на определенную тематику можно назвать массивом. Старинную картотеку из деревянных ящичков то же.

Идея схожая — взять не один жесткий диск, а два или больше. Используя различные  технологические решения можно добиться увеличения скорости чтения записи на диск, повысить их отказоустойчивость.

Особенно это актуально для серверных систем, систем работающих с большими базами данных, где скорость записи / чтения на диск критически важна. RAID — массивы призваны повысить производительность системы.

При этом хорошо, чтобы система еще  отличалась бы надежностью и отказоустойчивостью. На практике бывает так, что когда один  из дисков отказывает, его меняют,система восттанавливается. Все зависит от того, какую разновидность массива Вы будете использовать.

Многие удивятся, но еще в 1987 году Девид Петерсон со своей командой представил «резервный массив недорогих дисков», наверное потому, что жесткие диски — это в общем то не такое уж дешевые устройства… Так и расшифровывается  сегодня аббревиатура RAID «избыточный массив независимых дисков »

Чем отличаются рейд — массивы друг от друга?

Отличий основных два. Первое отличие — это количество используемых жестких дисков в массиве. Вы покупаете два (или больше дисков) и одновременно подключаете их к компьютеру.

Подключать можно столько — сколько у вас на материнской плате разъемов для подключения. На блок питания компьютера так же стоит обратить внимание. Мощность и количество разъемов питания для подключения возможно придется увеличить.

Исходя из этого уже можно судить о том, какие массивы может поддерживать материнская плата вашего компьютера. Можно говорить о том, что все  мало-мальски современные материнские платы поддерживают использование RAID. А вот ноутбуки — нет, там без вариантов только один жесткий диск.

Второе отличие — это технологии, которые используются при записи чтении данных. Жесткий диск — это магнитный носитель. То есть информация записывается на него так же, как и на  старый магнитофон.

Изменились конечно технологии. У меня в 90-х годах был компьютер «Спектр», там в качестве «жесткого диска» использовалась магнитофонная кассета и  подключенный магнитофон.

Игра была записана на кассету. Перед тем как играть, нужно было для начала кассету «прослушать» — так загружалась игра в этот компьютер. Видел недавно у друга подобную вещь — ZX Spectrum, еще работает. Были времена…

А сегодня уже активно используются массивы из твердотельных жестких дисков. Жесткий диск стал еще «тверже». Принцип их работы — как у большой флешки. Информация записывается не «на пластинку», а в микросхемы устройства.

Скорость передачи данных , чтения и записи в таких устройств итак в разы выше,чем у обычных . И использование их в RAID массиве еще больше увеличивает производительность системы. Но, пока что один такой диск по цене —  как два или три обычных.

Виды и назначение рейд массивов

Продолжим про технологии. Технологии создания массивов тоже различаются. Можно по разному использовать имеющиеся в наличии жесткие диски. Переходим непосредственно к существующим стандартам RAID. Есть базовые стандарты, и  их комбинации. Сегодня расскажу только о базовых.

RAID -0 . Самый доступный и простой вариант, например из двух одинаковых по объему дисков.  Данные записываются путем чередования. Информация разбивается на равные части и затем одна часть  записывается на один диск, следующая часть на другой и так по очереди.

Скорость чтения записи возрастает в нашем случае в два раза. Если дисков в массиве три — то в три раза и т. д. Данные при таком варианте массива не резервируются.

Вероятность потери данных при отказе одного из дисков так же повышается в два раза. У меня есть компьютер с двумя дисками в RAID0. Плюс отдельно  один диск, на который ежедневно скидывается копия системы.  Вот я и решил применить дополнительные средства.

RAID1. В этом варианте можно использовать два или более дисков, которые являются полными копиями друг друга (зеркалом). Здесь скорость записи на диск такая же как обычно, хотя данные эти записываются сразу на все диски параллельно.

В случае отказа одного из дисков система будет работать. После замены отказавшего диска согласно программе на новом диске восстанавливается информация.

Можно построить «зеркало» из трех дисков. Соответственно, вероятность отказа уменьшается втрое, а скорость чтения увеличивается. Но тут мы проигрываем, теряя дисковое пространство —  массив из двух (или трех) дисков получается по объему  как один обычный.

RAID2.  Эта схема мудренее предыдущих, в ней сочетаются принцип RAID -0 (для данных используются как минимум два диска). А на остальных   записываются коды коррекции ошибок, с помощью которых можно восстановить информацию в случае отказа. Причем коррекция ошибок происходит в процессе работы системы. Беда в том, что дисков коррекции нужно довольно много. Параллельной записи нет.

RAID3 Массив можно сделать по минимуму — из трех дисков. Опять же, как в RAID -0 два или больше дисков используется для хранения данных. Причем данные разбиваются на маленькие порции — байты и записываются. Третий диск тоже  используется как контрольный, на него записывается информация о блоках четности.

На этот диск приходится большая нагрузка,  по этой причине он подвержен риску отказа. Скорость считывания данных падает, если работа идет с небольшими файлами  и при многозадачной работе — данные раскиданы маленькими порциями, на считывание их уходит больше времени.

RAID4 отличается от предыдущего только тем , что данные разбиты на блоки данных, а не на байты. Скорость чтения несколько увеличивается. Так же используются контрольные диски, как во 2 и 3 стандартах. Параллельной записи нет.

 

RAID5 Интересная и экономичная комбинация. Нет контрольных дисков. Минимальное количество дисков  — это три. Данные на диски записываются циклично. К примеру, один файл пишется сразу на все диски.

И его контрольная сумма вычисляется и записывается  тоже на все диски по особому алгоритму. В случае повреждения, по контрольным суммам вычисляются недостающие данные и информация восстанавливается с соседних дисков.

При этом обеспечивается высокая скорость чтения и записи, так как эти операции идут параллельно по всем дискам. При увеличении количества дисков повышается отказоустойчивость. Недостаток —  система медленно восстанавливается в случае повреждения. Есть  повышенный риск выхода из строя дисков массива в процессе восстановления данных.

RAID6 отличается от предыдущего варианта наличием контрольных дисков. На два диска данных подключается три контрольных. Запись ведется по особому коду. Повышена надежность, но несколько снижена производительность по сравнению с RAID 5.

 

Итак, слегка пробежавшись по базовым стандартам мы видим, что есть только два «достойных» варианта, это RAID0 и RAID1 Один из них обеспечивает самую высокую скорость, другой — высокую надежность. Остальные базовые стандарты  — это компромиссы между скоростью и надежностью.

И выбирать нужно исходя из потребностей. Основное назначение массивов —  повышение скорости и отказоустойчиовсти в процессе работы.  Есть и распространенные комбинации базовых вариантов. Одной из таких  является стандарт  RAID 1,0.

RAID 1,0 (1+0) Если у Вас есть задумки развернуть к примеру сервер 1с или любой другой сервер баз данных, то комбинация RAID 1,0  то, что надо. Нужно будет использовать как минимум 4 (или восемь) дисков в массиве.

Это дорого, зато оправдывает затраты тем, что обеспечивается высокая скорость чтения записи данных на диски, как в схеме RAID0. На каждый диск с данными есть зеркало, как в схеме  RAID1.

Какие HDD (жесткие диски) можно подключить в RAID

В первую очередь — заведомо исправные. Перед подключением нужно проверить у диска S.M.A.R.T, если есть сомнения. Диски с деградирующей поверхностью подключать ни в коем случае нельзя.

Идеально, когда покупаются новые диски.  Рекомендуют покупать диски одной и той же фирмы, одной и той же марки, чтобы не сильно отличались базовые технические характеристики.

В противном случае может получиться, что нагрузка на один диск больше, чем на другой. Никогда не подключал в RAID диски разной емкости. Предполагаю, что какая-то часть дискового пространства потеряется, и не будет использоваться.

Новые диски могут различаться по энергопотреблению, скорости, объемом буферной памяти и предназначению. Крайне желательно, чтобы все эти показатели были одинаковыми. Может получиться так, что самый слабый диск будет замедлять работу всей связки ввиду более низких характеристик.

В общем, брать новые и одинаковые. Самым продвинутым и дорогим на сегодня вариантом является объединение в RAID массив твердотельных жестких дисков. Если вы собираетесь модернизировать сервер в этом направлении — тут нужно брать специальные серверные  версии таких устройств. Их ресурс значительно выше обычных.

На Линукс так же можно спокойно развернуть RAID, но для этого семейства полезно сначала изучить такие понятия как «псевдо RAID» и «soft-raid» (сильно зависит, на какое железо устанавливается ОС Линукс).

На момент написания статьи ведущим лидером среди производителей SSD (на нашем рынке)  для сервера остается Intel. Цена на их устройства высока, но с качеством не прогадаете. Даже такой производитель как Hitachi пока не может похвастать особым выбором устройств SSD для серверов, по крайней мере у нас.

Автор публикации

не в сети 9 часов


admin

0

Комментарии: 61Публикации: 376Регистрация: 04-09-2015

RAID-массив, что такое, для чего и какие бывают

В этом материале мы рассмотрим такую тему как RAID-массивы, и по-возможности, коснёмся всех его сторон.

Что такое RAID

Аббревиатура RAID расшифровывается как Redundand Array of Independent Disks, что в переводе значит “Избыточный массив независимых дисков”. В общем виде представляет собой несколько физических дисков, которые собраны в один логический для решения определённых задач.

Основная задача – это обеспечение отказоустойчивости. При выходе из строя одного диска система будет продолжать работать на остальных. Для пользователя эта схема абсолютно прозрачна, то есть он видит весь массив дисков как обычный том. Все тонкости обращения с массивом независимых дисков берёт на себя контроллер или специальная программа.

RAID-массивы зародились в сфере серверных решений, ведь именно там отказоустойчивость и скорость работы важна как никогда. Но в настоящее время уже активно внедряются на домашних системах.

Для управления RAID массивом используется специальный контроллер, который может быть исполнен в чипсете на материнской плате, либо в виде отдельной внешней плате.

Типы RAID-массивов.

Здесь я классифицирую RAID-массивы на 2 типа:

Аппаратный – когда всю работу с массивом берёт на себя микросхема, имеющая свой процессор, избавляя от нагрузки главный процессор сервера;

Программный – напротив, всё выполняет главный процессор с помощью специальных программных средств ОС. Этот вариант выгоднее экономически, так как не нужно покупать отдельную RAID-карту, но заметно может нагрузить CPU;

Уровни RAID-массивов.

Уровнем здесь называется метод организации хранения данных. Их достаточно много, но я рассмотрю лишь основные.

RAID 0 (Striped Disk Array without Fault Tolerance)

Его так же называют STRIPE (Страйп). 2 и более физических дисков объединяются в один логический с целью объединения места. Допустим, объединяем в RAID-0 4 диска по 250 GB каждый, на выходе получим один логический в 1 TB ёмкостью. Простая арифметика.

Данные записываются на диски небольшими порциями (страйпами) поочерёдно на каждый из дисков, как видно на диаграмме.

Особенности RAID-0:
  • Плюсы: простота в реализации, высокая производительность.
  • Минусы: отсутствие отказоустойчивости. При использовании этого уровня отказ одного из дисков приведёт к невозможности чтения данных. Надёжность снижена в N раз, где N – количество дисков.

RAID 1 (Mirroring & Duplexing)

Иначе говоря Mirror (Зеркало). В этом случае 2 или более физических дисков объединяются в логический с целью повышения отказоустойчивости. Информация дублируется на каждый диск и в случае выхода из строя одного из них можно продолжать работу с остальными.

Особенности RAID-1:
  • Плюсы: высокая скорость чтения/записи, простота реализации.
  • Минусы: высокая избыточность. Например, имея два диска в 500 GB мы создадим зеркальный RAID-1, и ёмкость логического диска будет так же 500 GB. Получается, что один диск мы просто “теряем”.

Кстати, если вдруг диск сбойнул – важно правильно определить сбойный диск, в противном случае возможно полностью убить данные, если склонировать сбойный НА здоровый. )

RAID 5 (Independent Data Disks with Distributed Parity Blocks)

А это, пожалуй, самый популярный вид RAID-массива, всвязи с экономичностью использования носителей данных. Блоки данных и проверочные суммы циклически пишутся на все диски массива. Если один диск выходит из строя, конечно снизится производительность, но данные не пропадут.

Под проверочными суммами подразумевается результат операции XOR.

Check 1 = Data 1 XOR Data 2 XOR Data 3 XOR Data 4.

Теперь, если вдруг у нас пропадёт 3-ий диск (бдыщ! Взорвался). То получить Data 3 можно так:

Data 3 = Data 1 XOR Data 2 XOR Check 1 XOR Data 4.

Особенности RAID-5.
  • Плюсы: Экономичное использование носителей (объем логического диска будет вычисляться по формуле: (N-1)*SIZE, где N – количество дисков, а SIZE – объем. Также хорошая производительность.
  • Минусы: довольно сложная реализация и процедура восстановления данных.

RAID 1+0 (Very High Reliability with High Perfomance).

Диаграмму рисовать не буду, тут всё очень просто. Делается один RAID-1, второй RAID-1, и эти массивы объединяются в RAID-0.

В такую систему можно объединить только чётное количество дисков, от 4 до 16.

Особенности RAID-1+0.
  • Плюсы: высокая отказоустойчивость и производительность;
  • Минусы: высокая стоимость.

RAID 5+0 (High I/O Rates & Data Transfer Perfomance)

Аналогично предыдущему. Берутся 2 RAID5 и объединяются в RAID 0. Ну я думаю, уже понятно как вычислять (из названия).

  • Из плюсов тут высокая отказоустойчивость и скорость работы.
  • Минус – стоимость.
Уровень RAID-массива Использование диска Минимально дисков Обеспечение отказоустойчивости
RAID-0 100% 1
RAID-1 50% 2 зеркало
RAID 5 67-94% 3 контрольные суммы
RAID 1+0 50% 4 зеркало
RAID 5+0 67-94% 6 контрольные суммы

Важно запомнить, что у каждого из уровня RAID есть свои преимущества и недостатки.

Но не стоит всецело пологаться на RAID-массив. Он поможет если с диском возникнут неполадки, но если вы по ошибке удалите нужный файл или вирус удалит все данные, массив вам не поможет.

Вывод один: RAID – RAID-ом, а про бэкапы забывать никогда нельзя!

Всё, что вы хотели узнать о RAID-контроллерах, но лень было искать

Дисковый массив с нотками ретро.

На плечах RAID-контроллеров лежит ответственная задача — управление дисковой подсистемой, то есть всей информацией, хранимой на сервере. Именно они отвечают за работу дисковых массивов, позволяя повысить производительность сервера или надёжность хранения данных. Поэтому давайте поговорим о RAID-контроллерах, установленных в серверы вендоров «большой тройки», об их возможностях и особенностях.

Что такое RAID-контроллер?

Чаще всего задачи, выполняемые серверами, требуют высокой скорости чтения/записи данных и/или необходимость сохранить данные при выходе из строя самих накопителей. Поэтому установка в сервер единственного диска редко имеет смысл. Этот вариант можно рассматривать, если нагрузка будет совсем небольшой, а сохранность данных не волнует вовсе. Да и объёмы информации, которыми оперируют серверы, часто требуют куда больше пространства для хранения, чем может дать один диск. А чем больше накопителей, тем выше вероятность выхода из строя, особенно при высокой нагрузке.

Проблемы производительности и отказоустойчивости дисковой подсистемы решаются с помощью создания массивов: логических структур, в которые с помощью RAID-контроллера объединяется несколько накопителей — жёстких дисков и SSD. При этом массив выглядит для системы единым пространством для хранения данных.

Существует много видов массивов, отличающихся производительностью, надёжностью хранения данных и минимально необходимым количеством дисков. Выбор конкретного вида зависит от ваших задач и потребностей, а также от возможностей самого RAID-контроллера.

RAID-контроллеры делятся на:

  • Программные. Вся нагрузка по управлению массивом ложится на центральный процессор. Наименее производительное и отказоустойчивое решение.
  • Интегрированные. Встроены в материнскую плату. Отдельный чип выполняет часть задач по управлению, но всё же тоже задействует центральный процессор. Интегрированные контроллеры могут иметь собственную кэш-память. По сравнению с программными, поддерживают больше видов массивов, работают куда быстрее и надёжнее.
  • Аппаратные. Выполнены в виде плат расширения или отдельных устройств, размещаемых вне сервера (внешние, или мостовые контроллеры). Оснащены собственным процессором, выполняющим все необходимые вычисления, и, как правило, кэш-памятью. Модульные контроллеры могут иметь внешние и внутренние порты:
    • Внутренние — предназначены для подключения накопителей, установленных в сам сервер.
    • Внешние — используются для подключения внешних дисковых хранилищ.

Даже если ваш сервер оснащён интегрированным RAID-контроллером, то при необходимости можно будет установить и модульный, если имеющихся возможностей, скорости и надёжности вам будет недостаточно.

Если на борту RAID-контроллера есть кэш-память, то она может использоваться для промежуточного хранения записываемых или считываемых данных. Это позволяет эффективнее управлять операциями ввода/вывода.

Чтобы при сбое питания не потерять данные, находящиеся в кэше, используется два разных подхода:

  • контроллер оснащается собственной батарейкой (BBU — Battery Backup Unit), позволяющей хранить данные в памяти до 3 суток,
  • либо дополнительной флэш-памятью, питаемой от ёмкого конденсатора. При сбое питания в неё выгружает содержимое кэша. А поскольку флэш-память потребляет очень мало энергии, то и данные в ней сохраняются месяцами. Обратите внимание, что флэш-память используется только при сбое питания.

И как только сервер заработает, контроллер первым делом скидывает содержимое кэша на диск. При наличии батарейки можно активировать режим WriteBack: при записи на диск контроллер сообщит об успешном выполнении операции уже в тот момент, когда данные попадут в кэш, а затем в «фоновом» режиме скинет их на диски. Поэтому другие процессы проведут меньше времени в ожидании подтверждения.

Некоторые RAID-контроллеры позволяют увеличить объём кэш-памяти и установить батарейку, если они её не имеют. Чем больше размер кэша контроллера, тем выше производительность RAID-массивов.

RAID-контроллеры в серверах «большой тройки»

Чтобы не превращать статью в археологическое исследование, ограничимся только теми контроллерами, что используются в поколениях серверов начиная с 2009-2010:

HP: Gen7, Gen8, Gen9
Dell: Gen11, Gen12, Gen13
IBM: M3, M4, M5

Дальше идут громоздкие и скучные таблицы.

HP

Dell

IBM

Большинство RAID-контроллеров HP и Dell изначально поддерживают все основные виды массивов. У IBM таких моделей — по пальцам пересчитать, почти в каждом случае придётся устанавливать на контроллер 1-2 дополнительных модуля апгрейда, что не слишком удобно.

Другая интересная особенность RAID-контроллеров IBM — большинство из них применяются в серверах нескольких поколений. У HP и Dell другая склонность — с выпуском нового поколения серверов они обычно выпускают и новое поколение контроллеров.

Как выбрать подходящий контроллер?

Если вы решили апгрейдить сервер и озаботились выбором RAID-контроллера, то в первую очередь исходите из ваших потребностей.

Вам нужна хорошая производительность, но не волнует сохранность данных? Или хочется с небольшими усилиями повысить отказоустойчивость, поступившись скоростью? Понадобился простенький веб-сервер для нужд разработки? Достаточно выбрать недорогой контроллер и создать RAID 0 или 1. Можно даже без кэш-памяти.

При желании сэкономить на накопителях или выжать всю возможную ёмкость из имеющихся, рассмотрите вариант с RAID 5 или 50. Это вполне годное решение для создания архивов. Для таких задач достаточно взять контроллер с поддержкой нужного вида RAID и кэш-памятью среднего объёма.

При создании высокоскоростных и надёжных массивов под базы данных, или больших хранилищ под файловые серверы, нужны производительные контроллеры с большим объёмом кэш-памяти и высокой пропускной способностью. Это тот случай, когда экономия на одном устройстве может свести на нет все ваши усилия.

RAID: определение и значение | Что такое RAID-хранилище?

Главная »СРОК» R »

Кайти Нортон

Сокращение от избыточного массива независимых дисков , RAID — это устройство хранения, в котором используется несколько дисков для обеспечения отказоустойчивости, повышения общей производительности и увеличения емкости хранения в компьютерной системе. В отличие от других старых устройств хранения данных, RAID позволяет пользователям хранить одни и те же данные на нескольких дисках, эффективно снижая затраты и улучшая общую производительность.

RAID не следует путать с резервным копированием данных. Хотя некоторые уровни RAID действительно обеспечивают избыточность, эксперты советуют использовать отдельную систему хранения для резервного копирования и аварийного восстановления.

История RAID

В 1988 году три исследователя из Калифорнийского университета в Беркли — Дэвид Паттерсон, Гарт А. Гибсон и Рэнди Кац — опубликовали статью под названием «Пример использования избыточных массивов недорогих дисков (RAID)», в которой они впервые определили термин RAID. Они предположили, что распределение данных по нескольким дискам может улучшить производительность системы, снизить затраты и снизить энергопотребление, избегая при этом потенциальных проблем с надежностью, присущих использованию недорогих и менее надежных дисков.В документе также были указаны исходные пять уровней RAID, которые использовались до публикации статьи, но никогда официально не идентифицировались по отношению друг к другу.

До появления RAID в большинстве систем использовалась схема, в которой для хранения данных использовался один диск, которая называлась single large financial disk (SLED) . Эти конфигурации были несколько ненадежными из-за их тенденции создавать узкие места ввода / вывода (I / O). Это было результатом их неспособности обрабатывать данные так же быстро, как другие компоненты системы (т.е., сервак) потребовал. Единственный диск также означал, что пользователям необходимо регулярно создавать резервные копии данных на вторичном запоминающем устройстве, иначе они рискуют потерять все в случае отказа SLED.

В свое время технология RAID была почти повсеместной как среди корпоративных устройств хранения, так и во многих высокопроизводительных устройствах потребительского уровня. Некоторые новые (или вновь появляющиеся) технологии, такие как твердотельные накопители (SSD), объединение, стирающее кодирование, просто связка дисков (JBOD) и гипермасштабируемые вычисления, заполняют дыры, созданные многими RAID-массивами, поэтому некоторые аналитики предсказывают снижение технологии RAID, несмотря на ее широкое распространение сегодня.

Промышленная ассоциация сетей хранения данных разработала спецификацию Common RAID Disk Data Format (DDF), чтобы определить, как данные должны распределяться по дискам в устройстве RAID. Это постановление было введено для обеспечения взаимодействия между различными поставщиками RAID.

Как работает RAID

В типичном массиве RAID используется несколько дисков, которые операционная система сервера рассматривает как одно устройство, поэтому он может обеспечить большую емкость хранения, чем один диск. Последовательные данные либо дублируются, либо распределяются по массиву дисков, так что данные (частично или полностью) сохраняются в случае отказа одного диска.Конкретная схема RAID зависит от имеющегося приоритета, будь то надежность, доступность, производительность или масштабируемость. Схемы RAID также называют уровнями.

RAID предлагает возможность чтения или записи на несколько дисков одновременно — с помощью зеркалирования или чередования — для повышения производительности. При чередовании дисков данные распределяются по дискам, а не дублируются. Некоторые данные могут быть потеряны в случае выхода из строя одного диска, но незатронутые диски сохранят свои выделенные данные.И наоборот, зеркальное отображение данных дублирует данные на нескольких дисках, поэтому в случае сбоя на диске можно получить точную копию.

RAID-массив может быть предварительно встроен в оборудование поставщиком хранилища, настроен с помощью RAID-контроллера или настроен с использованием программного RAID и ресурсов сервера. Первый вариант обычно самый дорогой, но и самый мощный; они обычно включают в себя два контроллера RAID и группу дисков в собственном корпусе, поэтому они идеально подходят для корпоративных решений хранения. Программный RAID, с другой стороны, обычно более рентабелен, но зависит от центрального процессора системы и может замедлять работу других приложений.

Стандартные уровни RAID

В устройствах

RAID используется множество различных архитектур, называемых уровнями, в зависимости от желаемого баланса между производительностью и отказоустойчивостью. Уровни RAID описывают, как данные распределяются по дискам. Стандартные уровни RAID включают следующее:

  • Уровень 0 (чередующийся дисковый массив без отказоустойчивости): Уровень 0 обеспечивает чередование данных, но без избыточности. Это улучшает производительность, но не обеспечивает отказоустойчивость, то есть все данные теряются при выходе из строя одного диска.
  • Уровень 1 (зеркалирование и дуплекс): Уровень 1 обеспечивает зеркальное отображение диска. Он предлагает вдвое большую частоту транзакций чтения и такую ​​же скорость транзакций записи, как отдельные диски.
  • Уровень 2 (кодирование с исправлением ошибок): Нетипичная реализация и редко используется. Уровень 2 разбивает данные на битовом уровне, а не на уровне блока.
  • Уровень 3 (четность с чередованием битов): Уровень 3 обеспечивает чередование на уровне байтов с выделенным диском четности. Он не может обслуживать одновременно несколько запросов, поэтому также используется редко.
  • Уровень 4 (выделенный диск с контролем четности): обычно используемая реализация RAID, уровень 4 обеспечивает чередование на уровне блоков (например, уровень 0) с диском четности. Если диск с данными выходит из строя, данные четности используются для создания замещающего диска. Недостатком уровня 4 является то, что диск четности может создавать узкие места при записи.
  • Уровень 5 (распределенная четность с чередованием блоков): Уровень 5 обеспечивает чередование данных на уровне байтов, а также информацию для исправления ошибок чередования.Это приводит к отличной производительности и хорошей отказоустойчивости. Уровень 5 — одна из самых популярных реализаций RAID, запатентованная IBM.
  • Уровень 6 (независимые диски данных с двойной четностью): Уровень 6 обеспечивает чередование на уровне блоков с данными четности, распределенными по всем дискам.
  • Уровень 10 (полоса зеркал): Уровень 10 создает несколько зеркал RAID 1 и зонтичную полосу RAID 0.

Нестандартные уровни RAID

Некоторые устройства используют более одного уровня в гибридной или вложенной структуре, а некоторые поставщики также предлагают нестандартные проприетарные уровни RAID.Примеры нестандартных уровней RAID включают следующее:

  • Уровень 0 + 1 (зеркало полос): на этом уровне создаются две полосы RAID 0 и зонтичное зеркало RAID 1. Уровень 0 + 1 используется как для репликации, так и для обмена данными между дисками.
  • Уровень 7 : Уровень 7 является товарным знаком Storage Computer Corporation, который добавляет кэширование на Уровни 3 или 4.
  • RAID 1E : RAID 1E — это реализация RAID 1 с более чем двумя дисками.Чередование данных сочетается с зеркальным отображением каждой записанной полосы на один из оставшихся дисков в массиве.
  • RAID S : Также называемый Parity RAID, RAID S представляет собой проприетарную RAID-систему с чередованием четности EMC Corporation, используемую в ее системах хранения Symmetrix.




.

Что такое RAID?

RAID, сокращение от « Redundant Array of Independent Disks », представляет собой технологию объединения нескольких жестких дисков в одно устройство хранения.

Хотя жесткие диски (называемые «членами RAID») относительно малы, медленны и ненадежны, результирующий массив может быть большим, быстрым и надежным.
Однако обратите внимание, что в то время как автономные диски жалкие, но дешевые, массив дисков идеален, но дорог.

Существуют разные реализации RAID, называемые Уровни RAID , позволяющие достичь разных целей по разной цене.
Пожалуйста, прочтите справочник по типам RAID, чтобы получить обзор этих реализаций.

RAID может быть реализован либо с помощью специального контроллера (, аппаратный RAID ), либо с помощью драйвера операционной системы (, программный RAID ).

  • Аппаратный RAID начального уровня (встроенный в материнскую плату или дешевую карту RAID) аналогичен по производительности программному RAID.Рассмотрим оборудование RAID начального уровня, если операционная система не поддерживает программный RAID. Наиболее распространенные примеры:
    • Используйте отказоустойчивые массивы (RAID1 или RAID5) в Windows XP или Vista.
    • Загрузите Windows с RAID0 или RAID5 (это невозможно при использовании программного обеспечения даже в выпусках Windows Server).
  • Аппаратные RAID-контроллеры корпоративного уровня многофункциональны, но дороги.
    У них есть определенные функции, недоступные в программных массивах и никогда не реализованные в недорогих контроллерах, такие как кэширование, горячая замена и резервное питание от батареи.Кроме того, определенные уровни RAID, такие как RAID50 и RAID60, могут быть созданы только с помощью высокопроизводительных контроллеров.
  • Программный RAID , реализуемый драйвером операционной системы, является самым дешевым и достаточно универсальным вариантом.
    Большинство современных операционных систем имеют возможность программного RAID

    • Windows использует динамические диски (LDM) для реализации уровней RAID 0, 1 и 5.
      Однако отказоустойчивые RAID1 и RAID5 доступны только в редакциях Windows Server.
    • Linux использует MD-RAID или LVM для программного RAID.

    Однако у программного RAID есть определенные ограничения .

    • Невозможно загрузить операционную систему с программного RAID0 или RAID5.
    • Никакая горячая замена невозможна только с программным обеспечением, без поддержки оборудования. Итак, программные RAID не имеют горячей замены.
  • Попробуйте использовать идентичные диски в RAID — желательно из одной производственной партии с последовательными серийными номерами.Это гарантирует, что микропрограммное обеспечение будет идентичным на всех дисках, что хорошо для производительности.
    Некоторые эксперты говорят, что вместо этого вам следует покупать диски как можно более разнообразные, потому что они обеспокоены коррелированными отказами.
    Фактически, ваша резервная копия должна охватывать коррелированные сбои.
    Если у вас нет резервной копии, вы — сидячая утка, независимо от того, какие жесткие диски вы выбрали.
    RAID не заменяет надлежащую резервную копию.
  • Если возможно, используйте диски, специально предназначенные для использования в RAID,
    как серия Western Digital RE (RAID Edition).У этих дисков есть некоторые функции, которые удобны в RAID, но недоступны для жестких дисков настольных компьютеров.
    Одним из примеров является функция WD TLER (Time Limited Error Recovery), предназначенная для предотвращения выпадения дисков из массива.
    (Технический документ WD о TLER, Adobe PDF).

комментарии от HyperComments

Этот калькулятор RAID был создан командой ReclaiMe с www.ReclaiMe.com.
Ознакомьтесь с другими нашими материалами, если вам интересно

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены. Карта сайта