Рейдовые уровни объяснены

Если вы когда-нибудь задумывались о приобретении устройства или сервера NAS, особенно для малого бизнеса, вы без сомнения встретили термин «RAID». RAID означает «Резервный массив недорогих (или иногда« независимых ») дисков. В целом, система с поддержкой RAID использует два или более жестких диска для повышения производительности или обеспечения некоторого уровня отказоустойчивости для машины - обычно это NAS или сервер. Отказоустойчивость просто означает обеспечение сети безопасности для неисправного оборудования, гарантируя, что машина с неисправным компонентом, обычно жестким диском, все еще может работать. Отказоустойчивость уменьшает перерывы в производительности, а также снижает вероятность потери данных.

Способ настройки отказоустойчивости зависит от уровня RAID, который вы настроили. Уровни RAID зависят от того, сколько дисков у вас в устройстве хранения данных, насколько критически важен отказоустойчивый диск и восстановление для ваших потребностей в данных, и насколько важно повысить производительность. Как правило, компании считают, что в случае сбоя оборудования более важно сохранить данные нетронутыми, чем, например, домашнему пользователю. Разные уровни RAID представляют разные конфигурации, направленные на обеспечение разного баланса между оптимизацией производительности и защитой данных.

Обзор RAID

RAID традиционно применяется в компаниях и организациях, где отказоустойчивость диска и оптимизированная производительность являются необходимостью, а не предметом роскоши. Серверы и NAS в центрах обработки данных, как правило, имеют контроллер RAID - часть оборудования, которая управляет массивом дисков. Эти системы оснащены несколькими дисками SSD или SATA, в зависимости от конфигурации RAID. Из-за возросших требований потребителей к памяти домашние устройства NAS также поддерживают RAID. Домашние, коммерческие и малые предприятия NAS-системы все чаще поставляются с двумя или более отсеками для дисков, так что пользователи могут использовать возможности RAID, как это делает предприятие.

Программный RAID означает, что вы можете настроить RAID без необходимости выделенного аппаратного контроллера RAID. Возможность RAID присуща операционной системе. Функция «Пространства хранения» в Windows 8 и Windows 7 (версии Pro и Ultimate) имеют встроенную поддержку RAID. Вы можете настроить один диск с двумя разделами: один для загрузки, а другой для хранения данных и зеркального отображения раздела.

Этот тип RAID также доступен в других операционных системах, включая OS X Server, Linux и Windows Servers. Поскольку этот тип RAID уже входит в состав ОС, цена не может быть побеждена. Программный RAID также может включать в себя виртуальные RAID-решения, предлагаемые такими поставщиками, как Dot Hill, для предоставления мощных виртуальных RAID-адаптеров на основе хоста. Однако это решение больше подходит для корпоративных сетей.

Какой RAID мне подходит?

Как уже упоминалось, существует несколько уровней RAID, и тот, который вы выбираете, зависит от того, используете ли вы RAID для повышения производительности или отказоустойчивости (или того и другого). Также важно, есть ли у вас аппаратный или программный RAID, потому что программное обеспечение поддерживает меньше уровней, чем аппаратный RAID. В случае аппаратного RAID, тип контроллера у вас тоже имеет значение. Различные контроллеры поддерживают разные уровни RAID, а также определяют типы дисков, которые вы можете использовать в массиве: SAS, SATA или SSD.

Вот краткое изложение популярных уровней RAID:

• RAID 0 используется для повышения производительности сервера. Это также известно как «чередование дисков». При использовании RAID 0 данные записываются на несколько дисков. Это означает, что работа, выполняемая компьютером, выполняется несколькими дисками, а не одним, что повышает производительность, поскольку несколько дисков считывают и записывают данные, улучшая дисковый ввод-вывод. Требуется минимум два диска. Как программный, так и аппаратный RAID поддерживают RAID 0, как и большинство контроллеров. Недостатком является то, что нет отказоустойчивости. Если один диск выходит из строя, это влияет на весь массив и увеличивает вероятность потери или повреждения данных.

• RAID 1 - это отказоустойчивая конфигурация, известная как «зеркалирование диска». При использовании RAID 1 данные копируются плавно и одновременно с одного диска на другой, создавая реплику или зеркало. Если один диск зажарится, другой может продолжать работать. Это самый простой способ реализовать отказоустойчивость, и это относительно низкая стоимость.

Недостатком является то, что RAID 1 вызывает небольшое снижение производительности. RAID 1 может быть реализован с помощью программного или аппаратного обеспечения. Для реализации оборудования RAID 1 требуется минимум два диска. С программным RAID 1 вместо двух физических дисков данные могут быть отражены между томами на одном диске. Еще один момент, о котором следует помнить: RAID 1 сокращает общую емкость диска пополам: если сервер с двумя дисками емкостью 1 ТБ сконфигурирован с RAID 1, то общая емкость хранения будет 1 ТБ, а не 2 ТБ.

• RAID 5 на сегодняшний день является наиболее распространенной конфигурацией RAID для бизнес-серверов и корпоративных устройств NAS. Этот уровень RAID обеспечивает лучшую производительность, чем зеркалирование, а также отказоустойчивость. В RAID 5 данные и четность (то есть дополнительные данные, используемые для восстановления) распределяются по трем или более дискам. Если диск получает ошибку или начинает выходить из строя, данные воссоздаются из этого распределенного блока данных и контроля четности - бесшовно и автоматически. По сути, система по-прежнему работает, даже если один из дисков не работает, и вы можете заменить неисправный диск. Еще одно преимущество RAID 5 заключается в том, что он позволяет «горячей» замене многих дисков NAS и серверов, что означает, что в случае сбоя диска в массиве этот диск можно заменить новым диском без выключения сервера или NAS и без прерывать пользователей, которые могут получать доступ к серверу или NAS. Это отличное решение для обеспечения отказоустойчивости, потому что, когда диски выходят из строя (и они в конечном итоге будут работать), данные могут быть перестроены на новые диски после замены неисправных дисков. Недостатком RAID 5 является снижение производительности серверов, которые выполняют много операций записи. Например, при использовании RAID 5 на сервере, который имеет базу данных, к которой многие сотрудники обращаются в течение рабочего дня, может возникнуть заметная задержка.

• RAID 6 также часто используется на предприятиях. Он идентичен RAID 5, за исключением того, что это еще более надежное решение, поскольку он использует на один блок четности больше, чем RAID 5. Вы можете иметь два диска, у которых все еще работает система.

• RAID 10 представляет собой комбинацию RAID 1 и 0 и часто обозначается как RAID 1 + 0. Он сочетает в себе зеркалирование RAID 1 с чередованием RAID 0. Это уровень RAID, который обеспечивает наилучшую производительность, но он также дорогостоящий, требующий вдвое больше дисков, чем другие уровни RAID, как минимум для четырех. Это уровень RAID, идеально подходящий для высокоиспользуемых серверов баз данных или любого сервера, который выполняет много операций записи. RAID 10 может быть реализован как аппаратное или программное обеспечение, но общее мнение состоит в том, что многие преимущества в производительности теряются при использовании программного RAID 10.

Другие уровни RAID Существуют другие уровни RAID: 2, 3, 4, 7, 0 + 1… но они на самом деле являются вариантами основных конфигураций RAID, которые уже упоминались, и используются для особых случаев. Вот несколько кратких описаний каждого:

• RAID 2 аналогичен RAID 5, но вместо чередования дисков с использованием четности чередование происходит на уровне битов. RAID 2 развертывается редко, потому что затраты на его внедрение, как правило, непомерно высоки (типичная установка требует 10 дисков) и дают низкую производительность при некоторых операциях дискового ввода-вывода.

• RAID 3 также похож на RAID 5, за исключением того, что для этого решения требуется выделенный диск контроля четности. RAID 3 используется редко, за исключением наиболее специализированных баз данных или сред обработки, которые могут извлечь из этого пользу.

• RAID 4 - это конфигурация, в которой чередование дисков происходит на уровне байтов, а не на уровне битов, как в RAID 3.

• RAID 7 - это собственный уровень RAID, принадлежащий ныне не существующей корпорации Storage Computer Corporation.

• RAID 0 + 1 часто заменяется на RAID 10 (который является RAID 1 + 0), но оба они не совпадают. RAID 0 + 1 - это зеркальный массив с сегментами, которые являются массивами RAID 0. Он реализован в конкретных инфраструктурах, требующих высокой производительности, но не высокого уровня масштабируемости.

Для большинства предприятий малого и среднего бизнеса RAID 0, 1, 5 и в некоторых случаях 10 достаточно для хорошей отказоустойчивости и производительности. Для большинства домашних пользователей RAID 5 может быть излишним, но зеркалирование RAID 1 обеспечивает достойную отказоустойчивость.

Важно помнить, что RAID не является резервным копированием и не заменяет стратегию резервного копирования, предпочтительно автоматическую. Резервное копирование на устройство RAID вполне может быть частью такой стратегии. Владение устройством с поддержкой RAID, которое вы используете в качестве основного сервера или устройства хранения, не является. RAID может быть отличным способом оптимизации производительности NAS и сервера и быстрого восстановления после сбоя оборудования, но это только часть общего решения аварийного восстановления.