▷ Рейд 0, 1, 5, 10, 01, 100, 50: объяснение всех типов

Конечно, мы все слышали о конфигурации дисков в RAID и связали ее с крупными компаниями, где первостепенное значение имеет необходимость реплицирования и доступности данных. Но сегодня практически все наши материнские платы для настольных ПК имеют возможность создавать собственные RAID-массивы.

Указатель содержания

Сегодня мы увидим, что такое технология RAID, которая, помимо того, что является брендом высокоэффективного средства против комаров, также связана с технологиями из мира вычислительной техники. Мы увидим, из чего состоит его работа и что мы можем сделать с ним и его различными конфигурациями. В нем наши механические жесткие диски или твердотельные накопители будут в центре внимания, какими бы они ни были, что позволяет нам хранить огромное количество информации благодаря накопителям объемом более 10 ТБ, которые мы в настоящее время можем найти.

Возможно, вы также слышали об облачном хранилище и его преимуществах по сравнению с хранилищем в нашей собственной команде, но правда в том, что оно более ориентировано на бизнес. Они платят определенную цену за обслуживание такого типа, которое предоставляется через Интернет и удаленные серверы, которые имеют передовые системы безопасности и собственные конфигурации RAID с большой избыточностью данных.

Что такое технология RAID?

Термин RAID происходит от «избыточного массива независимых дисков» или, по-испански, от избыточного массива независимых дисков. По его названию у нас уже есть хорошее представление о том, что собирается делать эта технология. Что является не чем иным, как созданием системы хранения данных с использованием нескольких единиц хранения, среди которых данные распределяются или реплицируются. Этими запоминающими устройствами могут быть механические или жесткие диски, SSD или твердотельные накопители.

Технология RAID делится на конфигурации, называемые уровнями, благодаря которым мы можем получить различные результаты с точки зрения возможностей хранения информации. В практических целях мы будем рассматривать RAID как единое хранилище данных, как если бы это был один логический диск, хотя в нем есть несколько физически независимых жестких дисков.

Конечная цель RAID - предложить пользователю большую емкость хранения, избыточность данных, чтобы избежать их потери и обеспечить более высокую скорость чтения и записи данных, чем если бы у нас был только жесткий диск. Очевидно, что эти функции будут независимо улучшены в зависимости от того, какой уровень RAID мы хотим реализовать.

Еще одним преимуществом использования RAID является то, что мы можем использовать старые жесткие диски, которые у нас есть дома, и что мы можем подключаться через интерфейс SATA к нашей материнской плате. Таким образом, с помощью недорогих устройств мы сможем смонтировать систему хранения, где наши данные будут защищены от сбоев.

Где используются RAID

Как правило, RAID-системы используются компаниями в течение многих лет из-за особой важности их данных и необходимости сохранять их и обеспечивать их избыточность. Они имеют один или несколько серверов, специально предназначенных для управления этим хранилищем информации, с оборудованием, специально предназначенным для этого использования, и с защитным экраном от внешних угроз, которые предотвращают неоправданный доступ к ним. Как правило, эти хранилища используют идентичные жесткие диски по производительности и технологии производства для оптимальной масштабируемости.

Но сегодня почти все из нас смогут использовать систему RAID, если у нас будет относительно новая материнская плата и с набором микросхем, который реализует этот тип внутренних инструкций. Нам понадобится только несколько дисков, подключенных к нашему базовому тюку, чтобы начать настройку RAID из Linux, Mac или Windows.

Если наша команда не внедрит эту технологию, нам потребуется контроллер RAID для управления хранилищем напрямую с аппаратного обеспечения, хотя в этом случае система будет подвержена сбоям этого контроллера, чего, например, не произойдет, если мы будем управлять им с помощью программного обеспечения.

Что RAID может и не может сделать

Мы уже знаем, что такое RAID и где его можно использовать, но теперь мы должны знать, какие преимущества мы получим, внедрив такую ​​систему, и какие другие вещи мы не сможем с ним сделать. Таким образом, мы не впадем в ошибку, предполагая, что вещи на самом деле не такие.

Преимущества RAID

• Высокая отказоустойчивость: с помощью RAID мы можем получить гораздо лучшую отказоустойчивость, чем если бы у нас был только жесткий диск. Это будет обусловлено принятыми нами конфигурациями RAID, поскольку некоторые из них ориентированы на обеспечение избыточности, а другие просто для достижения скорости доступа. Повышение производительности чтения и записи. Как и в предыдущем случае, существуют системы, направленные на повышение производительности путем разделения блоков данных на несколько блоков, чтобы они работали параллельно. Возможность объединения двух предыдущих свойств: уровни RAID можно комбинировать, как мы увидим ниже. Таким образом, мы можем воспользоваться скоростью доступа одних и избыточностью данных других. Хорошая масштабируемость и емкость хранилища: еще одно преимущество заключается в том, что они, как правило, легко масштабируемые системы, в зависимости от выбранной нами конфигурации. Кроме того, мы можем использовать диски разной природы, архитектуры, емкости и возраста.

Что RAID не может сделать

• RAID не является средством защиты данных: RAID будет реплицировать данные, а не защищать их, это две совершенно разные концепции. Тот же ущерб будет нанесен вирусом на отдельном жестком диске, как если бы он вошел в RAID. Если у нас нет системы безопасности, которая защищает ее, данные будут в равной степени раскрыты. Лучшая скорость доступа не гарантируется: есть конфигурации, которые мы можем создать сами, но не все приложения или игры способны хорошо работать на RAID. Много раз мы не собираемся получать прибыль, используя два жестких диска вместо одного для хранения данных разделенным способом.

Недостатки RAID

• RAID не гарантирует восстановление после аварии: как мы знаем, существуют приложения, которые могут восстанавливать файлы с поврежденного жесткого диска. Для RAID вам нужны разные и более специфичные драйверы, которые не обязательно совместимы с этими приложениями. Таким образом, в случае сбоя цепочки или нескольких дисков у нас могут быть невосстановимые данные. Миграция данных более сложна: клонировать диск с одной операционной системой довольно просто, но сделать это с полным RAID на другую гораздо сложнее, если у нас нет нужных инструментов. Вот почему миграция файлов из одной системы в другую для ее обновления иногда является непреодолимой задачей. Высокая начальная стоимость: реализовать RAID с двумя дисками просто, но если нам нужны более сложные и избыточные наборы, все усложняется. Чем больше дисков, тем выше стоимость и чем сложнее система, тем больше нам потребуется.

Какие уровни RAID есть

Сегодня мы можем найти довольно много типов RAID, хотя они будут разделены на стандартные RAID, вложенные уровни и собственные уровни. Наиболее часто используемые для частных пользователей и малых предприятий, конечно же, являются стандартными и вложенными уровнями, поскольку большинство высокопроизводительного оборудования имеют возможность делать это без установки чего-либо дополнительного.

Наоборот, проприетарные уровни используются только самими создателями или продающими эту услугу. Это варианты тех, которые считаются основными, и мы не считаем, что их объяснение необходимо.

Давайте посмотрим, из чего состоит каждый из них.

RAID 0

Первый RAID, который у нас есть, называется Level 0 или разделенным множеством. В этом случае у нас нет избыточности данных, поскольку функция этого уровня состоит в том, чтобы распределять данные, которые хранятся, между различными жесткими дисками, подключенными к компьютеру.

Целью реализации RAID 0 является обеспечение хорошей скорости доступа к данным, хранящимся на жестких дисках, поскольку информация на них равномерно распределяется для одновременного доступа к большему количеству данных, когда их диски работают параллельно., RAID 0 не имеет информации о четности или избыточности данных, поэтому, если один из дисков хранения сломается, мы потеряем все данные внутри него, если мы не создадим внешние резервные копии этой конфигурации.

Чтобы выполнить RAID 0, мы должны обратить внимание на размер жестких дисков, которые его составляют. В этом случае это будет самый маленький жесткий диск, который определяет добавленное пространство в RAID. Если у нас есть жесткий диск емкостью 1 ТБ и еще 500 ГБ в конфигурации, размер функционального набора будет равен 1 ТБ, с учетом жесткого диска 500 ГБ и еще 500 ГБ с диска 1 ТБ. Вот почему идеальным было бы использовать жесткие диски одинакового размера, чтобы можно было использовать все доступное пространство в заданном наборе.

RAID 1

Эта конфигурация также называется зеркалированием или « зеркалированием » и является одной из наиболее часто используемых для обеспечения избыточности данных и хорошей отказоустойчивости. В этом случае мы создаем магазин с дублирующейся информацией на двух жестких дисках или двух наборах жестких дисков. Когда мы храним данные, они немедленно реплицируются в зеркальном блоке, чтобы в них дважды хранились одинаковые данные.

В глазах операционной системы у нас есть только одна единица хранения, к которой мы получаем доступ для чтения данных внутри. Но в случае неудачи данные будут автоматически найдены на реплицированном диске. Также интересно увеличить скорость чтения данных, поскольку мы можем считывать информацию одновременно с двух зеркальных блоков.

RAID 2

Этот уровень RAID мало используется, поскольку он в основном основан на создании распределенного хранилища на нескольких дисках на битовом уровне. В свою очередь, код ошибки создается из этого распределения данных и хранится в единицах, предназначенных исключительно для этой цели. Таким образом, все диски в хранилище можно контролировать и синхронизировать для чтения и записи данных. Поскольку диски в настоящее время уже содержат систему обнаружения ошибок, эта конфигурация является контрпродуктивной и используется система контроля четности.

RAID 3

Этот параметр также в настоящее время не используется. Он состоит из разделения данных на уровне байтов на различные блоки, составляющие RAID, за исключением одного, где хранится информация о четности, чтобы иметь возможность присоединяться к этим данным при их чтении. Таким образом, каждый сохраненный байт имеет дополнительный бит четности для идентификации ошибок и восстановления данных в случае потери диска.

Преимущество этой конфигурации состоит в том, что данные разделены на несколько дисков, и доступ к информации очень быстрый, как и параллельные диски. Для настройки этого типа RAID вам нужно как минимум 3 жестких диска.

RAID 4

Речь идет также о хранении данных в блоках, разделенных между дисками в хранилище, оставляя один из них для хранения битов четности. Принципиальное отличие от RAID 3 состоит в том, что если мы потеряем диск, данные могут быть восстановлены в режиме реального времени благодаря вычисленным битам четности. Он предназначен для хранения больших файлов без избыточности, но запись данных происходит медленнее именно из-за необходимости выполнять этот расчет четности каждый раз, когда что-то записывается.

RAID 5

Также называется паритетной распределенной системой. Этот используется сегодня чаще, чем уровни 2, 3 и 4, особенно на устройствах NAS. В этом случае информация хранится в виде блоков, которые распределяются между жесткими дисками, составляющими RAID. Но также генерируется блок контроля четности, чтобы обеспечить избыточность и возможность восстановить информацию в случае повреждения жесткого диска. Этот блок контроля четности будет храниться в другом модуле по сравнению с блоками данных, которые участвуют в вычисленном блоке, таким образом, информация о четности будет храниться на другом диске, из которого задействованы блоки данных.

В этом случае нам также потребуется как минимум три блока хранения, чтобы обеспечить избыточность данных с четностью, и сбой допускается только для одного блока за раз. В случае разбиения двух одновременно мы потеряем информацию о четности и хотя бы один из задействованных блоков данных. Существует вариант RAID 5E, в который вставляется запасной жесткий диск, чтобы минимизировать время восстановления данных в случае сбоя одного из основных.

RAID 6

RAID в основном является расширением RAID 5, в котором добавлен еще один блок контроля четности, чтобы получить в общей сложности два. Информационные блоки будут снова разделены на разные блоки, и блоки четности также будут сохранены в двух разных единицах. Таким образом, система будет устойчива к сбоям до двух устройств хранения, но, следовательно, нам потребуется до четырех дисков для формирования RAID 6E. В этом случае также существует вариант RAID 6e с той же целью, что и у RAID 5E.

Вложенные уровни RAID

Мы оставили 6 основных уровней RAID, чтобы войти во вложенные уровни. Как мы можем предположить, эти уровни в основном представляют собой системы, которые имеют основной уровень RAID, но в свою очередь содержат другие подуровни, которые работают в другой конфигурации.

Таким образом, существуют различные уровни RAID, которые способны одновременно выполнять функции базовых уровней и, таким образом, могут сочетать, например, способность читать быстрее с RAID 0 и избыточность RAID 1.

Давайте посмотрим, какие из них наиболее используются сегодня.

RAID 0 + 1

Его также можно найти под именем RAID 01 или зеркало раздела. Он в основном состоит из основного уровня типа RAID 1, который выполняет функции репликации данных, найденных на первом подуровне в секунду. В свою очередь, будет RAID 0 подуровня, который будет выполнять свои собственные функции, то есть хранить данные распределенным образом среди подразделений, которые в нем находятся.

Таким образом, у нас есть главный уровень, который выполняет функцию зеркала, и подуровни, которые выполняют функцию разделения данных. Таким образом, при сбое жесткого диска данные будут отлично сохранены в другом зеркале RAID 0.

Недостатком этой системы является масштабируемость: когда мы добавляем дополнительный диск на один подуровень, нам также придется делать то же самое на другом. Кроме того, отказоустойчивость позволит нам разбивать разные диски на каждом подуровне или разбивать два диска на одном и том же подуровне, но не в других комбинациях, поскольку мы будем терять данные.

RAID 1 + 0

Ну, теперь мы были бы в обратном случае, это также называется RAID 10 или зеркальное разделение. Теперь у нас будет основной уровень типа 0, который делит сохраненные данные между различными подуровнями. В то же время у нас будет несколько подуровней типа 1, которые будут отвечать за репликацию данных на жестких дисках, которые у них внутри.

В этом случае отказоустойчивость позволит нам разбить все диски на одном подуровне, кроме одного, и потребуется, чтобы хотя бы один исправный диск оставался на каждом из подуровней, чтобы не потерять информацию.

RAID 50

Разумеется, таким образом мы можем потратить некоторое время на создание возможных комбинаций RAID, в которых более замысловаты для достижения максимальной избыточности, надежности и скорости. Мы также увидим RAID 50, который является основным уровнем RAID 0, который разделяет данные с подуровней, настроенных как RAID 5, с соответствующими тремя жесткими дисками.

В каждом блоке RAID 5 у нас будет ряд данных с соответствующей четностью. В этом случае жесткий диск может выйти из строя в каждом RAID 5, и это обеспечит целостность данных, но если они выйдут из строя больше, мы потеряем данные, хранящиеся там.

RAID 100 и RAID 101

Но не только у нас может быть двухуровневое дерево, но и три, и это в случае RAID 100 или 1 + 0 + 0. Он состоит из двух подуровней RAID 1 + 0, разделенных по очереди на основной уровень также в RAID 0.

Таким же образом мы можем иметь RAID 1 + 0 + 1, состоящий из нескольких подуровней RAID 1 + 0, отражаемых RAID 1 в качестве основного. Его скорость доступа и избыточность очень хороши, и они обеспечивают хорошую отказоустойчивость, хотя объем используемого диска значительный по сравнению с доступным пространством.

Ну, это все о технологии RAID и ее приложений и функций. Теперь мы оставляем вам несколько уроков, которые также будут вам полезны

Мы надеемся, что эта информация была полезна для вас, чтобы лучше понять, что такое система хранения RAID. Если у вас есть какие-либо вопросы или предложения, пожалуйста, оставьте их в поле для комментариев.