Raid массив это тест

Обновлено: 17.05.2024

Технология RAID позволяет хранить одну и ту же информацию в разных точках — на нескольких установленных дисках. Это нужно для того, чтобы защитить данные при отказе конкретного накопителя и расширить постоянную память. RAID (Redundant Array of Independent Disks) переводится с английского как «избыточный массив независимых дисков».

Существуют различные уровни рэйд-массивов, на каждом из которых информация на диски записывается по-разному. Все варианты имеют свои преимущества и недостатки. Пользователь, применяя технологию, преследует свои цели. Кому-то нужно создать из нескольких дисков огромное хранилище. Другой желает дублировать информацию на 2 накопителя, третий — совместить оба варианта. В статье расскажем об уровнях рэйд-массивов, а также плюсах и минусах применения технологии.

Для чего используют рэйд-массивы

По данной технологии данные размещают на нескольких накопителях определенным образом — зеркальным либо чередующим (или совмещают оба метода). Первый способ копирует одинаковые сведения на несколько дисков, а второй равномерно распределяет информацию по ним. Это повышает бесперебойность работы, общую производительность и объем памяти. В результате отказ дисков происходит реже и уменьшается вероятность потери личных файлов.

Многие пользователи, когда слышат, что рэйд-массив защищает информацию, расслабляются и не принимают никаких мер по сохранности сведений. На самом деле технология бессильна в этом плане. Если вам (или хакерам) захочется изменить либо удалить пользовательские данные, то RAID нисколько не поможет и не помешает.

Как работает RAID массив

Рэйд-массив работает следующим образом. Особый контроллер создает логическую структуру LUN, которую операционная система распознает как обычный диск, где можно работать привычным образом. Этот же контроллер защищает целостность всего рэйд-массива при отказе одного или нескольких накопителей. Система продолжает видеть один и тот же логический диск и работать с ним. К сохранности файлов либо пользовательских данных RAID отношения не имеет. Чтобы защитить информацию, администратор должен применить другие средства (антивирусы, резервирование и т. д.).

Важно! В рэйд-массиве нужно использовать диски одинаковой емкости, иначе они будут функционировать по размеру наименьшего. Избыточный объем других накопителей будет недоступен.

Как управлять RAID массивом

Дисками в массиве управляет RAID-контроллер. Он выступает в роли посредника между операционной системой и физическими накопителями данных. Использование контроллера повышает общую производительность и защиту компьютера от взлома. Устройство может быть аппаратным либо программным. В первом случае для управления используется карта контроллера, устанавливаемая в материнскую плату. Во втором случае — специальная утилита в составе ОС. Хотя программный контроллер служит тем же целям, что и аппаратный, он заметно ограничивает функционал рэйд-массива и снижает производительность компьютера.

Уровни RAID массивов

В ИТ-сфере применяют классификацию рэйд-массивов по уровням, в зависимости от которых определяют область применения накопителей. Раньше использовали уровни от 0 до 5. Сейчас количество вариантов расширили и разбили на категории: стандарт, вложение и нестандарт. Благодаря такой классификации IT-специалисты быстро понимают, с чем работают в данный момент.

Стандарт

К стандартным относятся 7 уровней — от 0 до 6. Подробнее о каждом из них ниже.

RAID 0

Рэйд-массив 0 уровня работает по принципу чередования. Данные поочередно записываются на каждый диск, благодаря чему увеличивается производительность системы. Массив можно составить из неограниченного количества накопителей. Главное условие — у всех дисков должна быть одинаковая скорость, иначе работа системы будет определяться самым медленным устройством.

Но равномерное распределение данных по всем накопителям может сыграть злую роль. Если хоть один диск выйдет из строя, то запуск программы может не произойти. Поэтому необходимо чаще делать бэкапы данных.

RAID 1

Рэйд-массив 1 уровня работает по принципу зеркалирования. Диски, входящие в конфигурацию (минимум 2), дублируют данные друг друга. Принцип чередования здесь не допускается. Скорость чтения увеличивается за счет одновременного считывания информации с обоих дисков, темп записи не меняется. Такая конфигурация очень надежная, т. к. при выходе из строя одного накопителя его «зеркало» продолжает работать, но дорогая — для хранения информации требуется как минимум вдвое больше оборудования.

RAID 2

RAID 2 больше не используют (предпочтительнее применять RAID 3). Построен он по принципу рэйд-массива 0 уровня, но отличается тем, что некоторые накопители содержат сведения о поиске и исправлении ошибок (обладают ECC-памятью) и применяют особый код Hamming для восстановления работоспособности.

RAID 3

Рэйд-массив 3 уровня работает по принципу чередования. На одном из дисков хранятся сведения о четности. Это позволяет распределить данные по остальным накопителям равномерно. Все диски одновременно работают с вводом-выводом информации, что увеличивает производительность системы. Но пользовательское устройство при этом может быть только одно. К тому же маленькие файлы в такой конфигурации передаются недостаточно быстро.

RAID 4

RAID 4 работает так же по принципу чередования. Главное отличие от рэйд-массива 3 уровня заключается в том, что разработчики решили проблему медленной передачи маленьких файлов разделением данных на блоки (вместо байтов). Основным минусом теперь выступает небольшая скорость записи информации.

RAID 5

В RAID 5 уровня данные о четности чередуются на каждом накопителе. Благодаря этому массив работает даже при отказе одного из дисков. Считывание и запись сразу с нескольких накопителей повышает производительность системы, но из-за интенсивности операций требуется много времени на восстановление поврежденных данных. Рэйд-массиву 5 уровня для функционирования достаточно трех дисков, но полноценная деятельность предполагает установку хотя бы пяти устройств.

RAID 6

RAID 6 использует дополнительную схему четности. Это гарантирует работу массива, даже если откажут одновременно два накопителя. В результате RAID 6 более надежен, чем 5, но стоит дороже. К тому же скорость записи заметно снижена.

Вложение

Некоторые уровни называют Nested — вложенными. Принцип данной технологии заключается в сочетании различных рэйд-уровней в одном массиве.

RAID 10 (1+0)

RAID 10 — сочетание уровней 1 и 0. Более производительный и дорогой, чем рэйд-массив 1 уровня.

RAID 01 (0+1)

RAID 01 построен почти так же, как и рэйд-массив 10 уровня. Но, если в первом случае информацию сначала зеркалируют, а потом чередуют, то во втором все с точностью до наоборот.

RAID 03 (0+3)

RAID 03 можно назвать и рэйд-массивом 53, т. к. в схеме работы этих сочетаний разницы нет. Вначале диски комбинируют по принципу чередования, а затем — по технологии RAID 3. Такое сочетание более производительно, чем одиночные массивы, но вместе с этим и дороже.

RAID 50 (5+0)

Считается идеальной комбинацией. Часть дисков, объединенная по принципу RAID 5, чередуется с другим звеном накопителей по технологии RAID 0. Массив становится более производительным, и данные все так же надежно защищены.

Нестандарт

Эти уровни обычные пользователи применяют редко. Компании разрабатывают их под свои конкретные нужды. Но сказать о них стоит для полноты картины.

RAID 7

Основа этой комбинации — рэйд-уровни 3 и 4. В конфигурацию добавлена операционная система, служащая контроллером. Она кэширует данные по высокоскоростной шине, что повышает производительность по сравнению с отдельными рэйд-массивами.

Adaptive RAID

В адаптивном массиве контроллер сам выбирает способ хранения на накопителях данных о четности — RAID 3 или RAID 5. Определяющую роль играет способность каждого из уровней работать с конкретным видом информации.

Linux MD RAID 10

Продукт Linux. Данная технология позволяет создать различные виды рэйд-массивов — от обычных RAID 0, 1, 4, 5 и 6 до комбинированных и нестандартных.

Преимущества использования рэйд-массивов

Технология обладает следующими преимуществами:

Экономия финансов. Правильная комбинация нескольких недорогих накопителей предоставит большое пространство для хранения файлов.
Производительность. Рэйд-массив значительно повышает скорость записи и чтения файлов по сравнению с использованием одного жесткого диска.
Надежность. Наличие большого хранилища, организованного определенным образом, сводит к минимуму возможность повреждения нужной информации.
Отказоустойчивость. Технология зеркалирования позволяет не переживать по поводу выхода из строя одного диска — информация в целости сохранится на другом.

Недостатки технологии

К недостаткам использования рэйд-массивов относится высокая стоимость их комбинированных вариантов. А полный отказ одного диска через время может спровоцировать цепную реакцию, в результате которой выйдут из строя все накопители. К тому же некоторые рэйд-уровни способны сохранять работоспособность только в случае, если «наступит смерть» не более одного диска. Остальные накопители будут находиться под угрозой выхода из строя до момента замены неработающего устройства.

Развитие рэйд-массивов

Аналитики считают, что технология устаревает. На замену ей приходят варианты, которые надежнее защищают информацию и устраняют уязвимости рэйд-массивов. К тому же продолжают набирать популярность SSD — твердотельные накопители. В них нет движущихся частей, как в жестких дисках HDD, поэтому они мало подвержены износу. Но что мешает составить рэйд-массив из SSD?

Сегодня на рынке представлено огромное разнообразие накопителей. Но ни один вариант пока еще не способен «подвинуть с пьедестала» гигантское хранилище информации — рэйд-массив.

Заключение

В статье мы рассказали о том, что такое RAID массивы, для чего их используют и как ими управляют. Вы узнали о многочисленных комбинациях накопителей и о плюсах и минусах каждого варианта. Если вам необходимо обеспечить быстродействие и надежность работы компьютерного оборудования, обратитесь в компанию «АйТи Спектр». Специалисты выяснят ваши потребности, порекомендуют, подберут и настроят отказоустойчивую систему обработки и хранения информации.

в этом разделе описаны задачи, которые необходимо выполнить перед тестированием контроллера SATA с помощью Windows Hardware Lab Kit (Windows хлк).

Требования к оборудованию

Для тестирования контроллера SATA требуется следующее оборудование. Если тестовое устройство предлагает другие функции, может потребоваться дополнительное оборудование. чтобы определить, применяются ли дополнительные требования к оборудованию, см. описание теста для каждого теста, отображаемого для устройства в Windows хлк Studio.

За исключением тестового компьютера и контроллера тестирования, у всех устройств, участвующих в тестировании, уже должен быть логотип.

Один тестовый компьютер. тестовый компьютер должен соответствовать требованиям Windows хлк. дополнительные сведения см. в разделе Windows хлк предварительные требования.

Если контроллер SATA поддерживает RAID, применяются следующие требования.

Два идентичных RAID-контроллера SATA (тестовые устройства), если только тестовое устройство не является интегрированным контроллером.

Один жесткий диск SATA для каждого канала, который поддерживает это тестовое устройство. Если требуются два контроллера, дважды необходимое количество жестких дисков. Каждый жесткий диск должен составлять не менее 40 гигабайт (ГБ).

Один адаптер моста PCI-to-PCI, если не применяются следующие условия.

RAID-контроллеры не могут помещаться в адаптеры моста PCI. Это может произойти, если контроллеры являются интегрированными контроллерами или контроллеры могут соответствовать только специально разработанным слотам.

Контроллер RAID разрабатывается и продается только для систем, которые не могут принимать полноразмерные адаптеры моста PCI-PCI, например серверы колонок.

Вы можете разместить один из RAID-контроллеров в слоте шины PCI, который уже находится за мостом PCI.

Один оптический диск.

Если контроллер SATA не поддерживает RAID, применяются следующие требования.

Один контроллер SATA (тестовое устройство)

Два жестких диска SATA емкостью не менее 40 ГБ

Один загрузочный контроллер и жесткий диск размером не менее 36 ГБ, если тестовое устройство не поддерживает загрузку.

Чтобы сертифицировать продукт для использования на серверах, тестовый компьютер должен поддерживать четыре процессора и не менее 1 ГБ ОЗУ. Эти возможности системы необходимы для тестирования функции перераспределения, состояния D3 и нескольких процессорных групп для устройства и драйвера. Вам не нужен компьютер, на котором на самом деле установлено более 64 процессоров для тестирования устройства. Кроме того, перед тестированием серверные системы, используемые для тестирования устройств или драйверов, должны установить Server Core. дополнительные сведения см. в разделе параметры установки Windows Server.

Если для тестирования устройств используется пул тестовых компьютеров, по крайней мере один компьютер в пуле должен содержать четыре процессора и не менее 1 ГБ ОЗУ. Кроме того, этот компьютер должен содержать устройство и драйвер, которые требуется протестировать. Если драйвер одинаков на всех компьютерах в пуле, система создает расписание для выполнения на всех тестовых компьютерах.

для тестов, которые не включают в себя драйвер для тестирования, например тесты жесткого диска, планировщик Windows хлк ограничивает тесты, проверяющие возможности перераспределения, состояния D3 и нескольких групп процессоров для запуска на тестовом компьютере по умолчанию. Необходимо вручную настроить этот компьютер для нескольких групп процессоров. Компьютер по умолчанию — первый тестовый компьютер в списке. Специалисты по тестированию должны убедиться, что первый тестовый компьютер в списке соответствует минимальным требованиям к оборудованию.

За исключением драйверов виртуализации по абзацам (как определено в документе « политики вхкп и процессы »), вы не можете использовать какую-либо форму виртуализации при тестировании физических устройств и связанных с ними драйверов для сертификации сервера или подписи. Все продукты виртуализации не поддерживают базовую функциональность, необходимую для передачи тестов, связанных с несколькими группами процессоров, управлением питанием устройств, функциональностью устройств PCI и другими тестами.

Параметр "несколько групп процессоров" необходимо задать значение размера группы процессоров для тестирования комплекта испытательного набора оборудования Windows Server 2008 R2 и более поздних версий драйверов устройств для сертификации. Это выполняется путем запуска BCDEdit в окне командной строки с повышенными привилегиями с помощью параметра/Set.

Ниже приведены команды для добавления параметров группы и перезапуска.

Ниже приведены команды для удаления параметров группы и перезагрузки.

Параметр целостности кода

функция безопасности на основе виртуализации (VBS) Windows Server 2016 должна быть включена сначала с помощью диспетчер сервера.

После того, как это произошло, необходимо создать и задать следующий раздел реестра:

Требования к программному обеспечению

Для тестирования контроллера SATA требуется следующее программное обеспечение:

Драйверы для тестового устройства.

последние Windows фильтры или обновления хлк.

Windows файлов символов. Они доступны на веб-сайте файлы символов.

текущий выпуск комплекта драйверов Windows (WDK).

Конфигурация тестового компьютера

Существует три возможные конфигурации для тестирования контроллеров SATA.

Если тестовое устройство является контроллером надстройки, поддерживающим RAID, используйте конфигурацию тестирования RAID-контроллера надстройки.

Если тестовое устройство является интегрированным контроллером, поддерживающим RAID, используйте встроенную конфигурацию тестирования RAID-контроллера.

Если тестовое устройство не поддерживает RAID, используйте конфигурацию тестирования, не относящуюся к RAID-контроллеру.

Перед тестированием контроллера SATA в любом из трех сценариев использования убедитесь, что тестовый компьютер находится в состоянии Готово. Если для теста требуется задать параметры перед его запуском, откроется диалоговое окно для этого теста. Дополнительные сведения см. в разделе с конкретным тестом.

для некоторых Windows тестов хлк требуется вмешательство пользователя. При выполнении тестов для отправки рекомендуется выполнять автоматические тесты в блоке отдельно от ручных тестов. Это предотвращает прерывание выполнения автоматического теста ручным тестом.

Конфигурация теста RAID-контроллера надстройки

Чтобы настроить тестовый компьютер для тестирования контроллера SATA как надстройки RAID-контроллера, выполните следующие действия.

После выключения тестового компьютера выполните следующие действия сборки:

Установите контроллер с поддержкой загрузки (а не тестовое устройство) и жесткий диск, если тестовые устройства не поддерживают загрузку.

Установите один контроллер тестирования (контроллер 1).

Установите мост PCI-PCI, если не применяются следующие условия.

Вы можете разместить один из RAID-контроллеров в слоте шины PCI, который уже находится за мостом PCI.

Установите второй дубликат контроллера тестирования (контроллер 2) в карточке моста PCI-to-PCI (или в мост PCI, если плата моста не требуется).

Подключите диски к тестовым устройствам в соответствии со следующей таблицей.

Один жесткий диск SATA на каждом поддерживаемом канале

Подключите оптический диск к системе, если он еще не подключен.

Включите тестовый компьютер.

Настройте системную BIOS для поддержки состояния S3.

Создайте RAID-массив размером 1 60 ГБ в массивах контроллеров 1 и 2 60-ГБ на контроллере 2. Массив RAID на контроллере 1 является RAID-массивом 1, а RAID-массивами на контроллере 2 — RAID-массивом 2 и RAID 3.

RAID (Redundant Array of Independent Disks или «избыточный массив независимых дисков») — метод виртуализации, позволяющий объединять несколько дисков в единый логический том, имеющий лучшие характеристики. Чтобы описать, чем RAID может быть полезен на практике, рассмотрим теоретические основы, классификацию и особенности использования данной технологии.

Для чего применяется RAID

RAID позволяет превратить несколько дисковых накопителей в один большой и быстрый диск. Его можно использовать в качестве хранилища данных с функцией автоматического резервного копирования или настроить как системный диск повышенной отказоустойчивости.

У технологии RAID-массивов существуют и минусы. Платой за быстродействие и надежность становится усложнение системы, а также необходимость закупать дополнительное оборудование. Однако эта цена невелика по сравнению с потенциальными убытками, которые может понести пользователь при потере информации или внезапной поломке накопителя.

Преимущества технологии

Увеличенный объем. Первоначальное назначение RAID — получение диска большей емкости.
Повышение быстродействия системы через параллельное подключение в массив нескольких физических дисков.
Отказоустойчивость и надежность хранения данных обеспечиваются выделением на цели резервирования отдельного устройства. При повреждении одного из дисков RAID-массива информация не будет утеряна.

Условие применения

Технологию можно использовать не во всех случаях. Для этого требуется ее аппаратная и программная поддержка. BIOS должен содержать настройку вида «SATA Configuration: RAID». Если же ее по каким-либо причинам нет, то необходимо «перепрошить» базовую систему ввода-вывода.

В случае, когда поддержка RAID программным методом невозможна, нужно подключить дополнительное устройство — RAID-контроллер и установить соответствующий драйвер. В последних версиях ОС Linux (Ubuntu 20.04, POP-OS 20.04 и т. д.) драйвер для включения режима RAID инсталлируется автоматически.

Основные понятия

В основе функционирования RAID-массивов лежит несколько базовых терминов, без которых нельзя понять принципы работы этой технологии.

Массив — объединение нескольких физических или виртуальных накопителей в один большой диск с возможностью единой настройки, форматирования и управления.
Метод зеркалирования — способ повысить надежность хранения информации через создание копии исходного диска на другом носителе, входящем в массив.
Дуплекс — один из методов зеркалирования, в котором используется вдвое большее количество накопителей для создания копий.
Чередование — увеличение производительности диска, благодаря блочной разбивке данных при записи.
Четность — технология, сочетающая в себе чередование и зеркалирование.

Типы RAID-массивов

Программный (software RAID) — самый бюджетный и распространенный вариант. Дисковые массивы создаются в самой операционной системе посредством специальных утилит. Обработкой данных занимается центральный процессор. Основной недостаток — зависимость от предустановленной системы, которая приводит к существенному понижению быстродействия и безопасности хранения информации.
Аппаратный (hardware RAID) — создается на основе отдельного устройства (RAID-контроллера), которое имеет собственные специализированный микропроцессор и кеш-память. При этом нагрузка на микропроцессор практически отсутствует. Это наиболее затратный метод реализации, характеризующийся надежностью, высокой скоростью записи и чтения.
Интегрированный аппаратный (fake RAID, RAID-on-Chip) — комбинация программного и аппаратного способов. Реализована в виде дополнительного микрочипа, который встраивается в материнскую плату и работает совместно с центральным процессором. Эта технология быстрее программной, но не отличается надежностью хранения информации.

Классификация RAID по уровням

Основные отличия между конфигурациями или уровнями RAID заключаются в методах формирования и размещения данных, а также в алгоритмах распределения информации на носителях. Базовые типы RAID-массивов — RAID 0 и RAID 1. Остальные уровни считаются их производными, сочетающими в себе достоинства той или иной базовой модели.

RAID 0

Технология виртуализации RAID 0 называется striping («чередование»). Для ее реализации применяется от 2 до 4 накопителей, которые совместно выполняют процедуру «чтения/записи».

При записи информация разделяется на блоки, которые одновременно сохраняются на накопители. Первый блок — на один, второй — на другой жесткий диск и так далее. Производительность массива возрастает прямо пропорционально количеству накопителей в системе. То есть, 4 диска будут работать в 2 раза быстрее, чем два.

Однако, такая конфигурация RAID-массива чревата потерей данных, что уменьшает безопасность хранения информации. Это объясняется структурой каждого файла. Последний состоит из определенной последовательности блоков (байт), поскольку каждый из них записывается на разные диски и происходит «нарушение» его целостности. Если один накопитель выходит из строя, то блок «теряется». При этом получается «битый» файл, который практически невозможно восстановить.

Достоинства

Дисковый RAID-массив уровня 0 обеспечивает ощутимый прирост скорости, который прямо пропорционально зависит от кратности количества накопителей.
Использование всего дискового объема, т. е. при установке четырех дисков по 2 ТБ общий объем RAID-массива будет равен 2*4=8 ТБ.

Недостатки

Нарушение отказоустойчивости. Иногда возможен отказ в операциях чтения или записи.
При выходе из строя одного накопителя информация полностью теряется.

Использование

Применяется в приложениях для скоростного обмена информацией, в хранилищах временных файлов. Также RAID 0 нужен для систем, использующих некритичные по важности массивы данных.

RAID 1

Технология RAID 1 называется мirroring («зеркалирование»). Она подразумевает использование от 2 до 4 накопителей. Однако при этом теряется половина объема дисков, поскольку это пространство используется резервированием данных.

Простыми словами, если RAID-система состоит из 2 жестких дисков, то при выходе одного из них информация не потеряется полностью, поскольку один накопитель является точной копией другого.

Достоинства

Надежность хранения информации.
Простота реализации.
Высокая производительность при выполнении операции чтения.
Минимальная комплектация составляет всего 2 жестких диска.

Недостатки

Низкая производительность.
Емкость RAID-массива делится на 2, что обусловлено резервированием информации.
Замена неисправного накопителя требует полное отключение системы.

Использование

Уровень RAID 1 необходимо применять для увеличения надежности хранения информации на серверах.

RAID 5

Технология RAID 5 («чередование с чётностью») считается наиболее распространенной и безопасной. Для подобной конфигурации необходимо минимум 3 диска, а максимальное допустимое количество — 16.

При записи информации происходит разделение на блоки данных, но с одним условием — на один из дисков, называемый блок «чётность данных» (Parity Drive, PD), происходит запись информации для восстановления. Этот подход позволяет спасти данные при повреждении одного из накопителей.

RAID 5 может реализовываться программным методом при помощи специальных утилит, но IT-специалисты рекомендуют все же отдать предпочтение аппаратному способу.

Достоинства

Увеличена скорость чтения за счет одновременной обработки данных с нескольких независимых потоков от дисков массива.
Информация не «потеряется» при повреждении одного накопителя.
При замене неисправного диска происходит автоматическое восстановление информации.

Недостатки

Иногда происходят отказы дисков.
Если объем поврежденного накопителя 4 ТБ и более, при замене его на идентичный диск, восстановление может занять более одного дня.
Если диск «чётности» вышел из строя при выполнении процедуры восстановления, то информация будет окончательно утеряна.
Минимальное количество накопителей — 3.

Использование

Технология виртуализации 5 уровня (RAID 5) прекрасно подойдет для безопасного хранения данных, но при этом не будет утрачена производительность. Очень часто ее используют файловые серверы.

RAID 6

Технология виртуализации 6 уровня («чередование с двойной чётностью») похожа на RAID 5. Отличие состоит в записи информации для восстановления на два диска. Первый — блок «чётность данных» (PD) используются в архитектуре RAID 5 для резервного хранения данных. Второй диск «чётности» дублирует работу первого. Его работа основана на коде Рида-Соломона (Reed-Solomon), поэтому диск часто имеет краткое обозначение — RS или Q.

Благодаря использованию принципа двойной чётности, система может перенести без потерь информации отказ сразу двух жестких дисков. Однако для создания RAID 6 потребуется минимум четыре накопителя.

Достоинства

Высокая скорость считывания и записи данных.
Поддержка двух, одновременно вышедших из строя накопителей.

Недостатки

Время на операцию записи на 20% больше, чем для RAID 5.
Минимальная вероятность отказа дисков.
Восстановление после сбоя занимает много времени.
Для реализации необходимо 4 накопителя.

Использование

RAID 6 является более надежной конфигурацией, чем RAID пятого уровня. Она часто применяется на файловых серверах, где используются большие объемы данных.

RAID 10

Технология виртуализации 10 — «гибрид» RAID нулевого и первого уровней, сочетающая в себе все их преимущества.

Достоинства

Высокая скорость восстановления данных.
Высокая надежность.
Быстродействие.

Недостатки

Дороговизна реализации.
Емкость, уходящая на зеркалирование, эквивалентна 50 % от всего объема дисков.

Использование

Гибридная технология RAID 10 используется в тех же случаях, что и RAID 0 и RAID 1.

Утилиты для создания

В операционной системе Windows есть встроенная утилита для создания RAID. Однако она поддерживает только RAID-массивы первого. Поэтому для более сложных операций, а также для платформ на базе Unix/Linux требуется установка стороннего ПО.

Перед выбором соответствующей конфигурации RAID-массива, специалисты рекомендуют сохранить информацию на отдельный носитель. При создании или удалении RAID-системы данные на дисках уничтожаются.

Mdadm

Для операционных систем на основе Linux рекомендуется использовать штатную утилиту «mdadm», которую необходимо предварительно установить через терминал.

Основные возможности

Создание и сброс RAID-массивов.
Монтирование файловых систем.
Сохранение топологии массива.
Удаление отдельных элементов из RAID.

Установка

Для инсталляции утилиты требуется ввести в терминале следующие команды:

При этом в систему будет инсталлирована утилита, а также необходимый набор библиотек.

MegaRAID Storage Manager (MSM)

Бесплатное приложение от Microsoft, разработанное с целью обеспечения гибкого управления RAID-системами в ОС Windows.

Основные возможности

Просмотр состояния RAID-контроллера.
Создание RAID-массивов различных уровней.
Удаление элементов из массива.
Графический интерфейс.
Монтирование файловых систем.

Установка

Заключение

Использование RAID-массивов позволяет реализовать повышенние потенциала нескольких дисковых накопителей за счет их объединения. В частности, растет производительность и надежность хранения информации. Однако эффективность работы массива будет сильно зависеть от того, каким способом он создан. Оптимальным является аппаратный метод на базе отдельного RAID-контроллера, но его организация потребует больших финансовых вложений.

Помимо способа реализации для работы RAID важна конфигурация массивов, которая делится на несколько базовых уровней. Оптимальным уровнем считается RAID-10, поскольку он обеспечивает не только высокую скорость обработки данных, но и их сохранность.

Виртуальный сервер от Eternalhost — надежная площадка для современного веб-ресурса! Быстрые NVMe диски, реальная защита от DDoS, техподдержка 24/7.

В системах хранения данных критически важны сохранность и время восстановления в случае сбоя. Свою ценность, а в некоторых задачах и более высокую, имеет скорость работы накопителей. Использование RAID-массивов в различных конфигурациях — это поиск компромисса между перечисленными параметрами.

RAID — это технология объединения двух и более накопителей в единый логический элемент с целью повышения производительности и (или) отказоустойчивости отдельно взятого элемента массива.

RAID-массивы классифицируются по следующим параметрам:

по исполнению RAID контроллера;
по типам поддерживаемых интерфейсов накопителей;
по поддерживаемым уровням RAID.

RAID-контроллеры: аппаратные и не очень

По исполнению контроллеры делятся на программные и аппаратные. Программные реализуются непосредственно средствами операционной системы или на уровне материнской платы. Последние также известны как интегрированные, а также Fake-RAID. Они работают быстрее чисто софтверных решений за счет специального чипа для управления массивом. Недавно публиковался текст о развертывании таких технологий. Дополнительной железки при этом никакой нет и в любом случае будут использоваться ресурсы вычислительной машины.

Аппаратные RAID-контроллеры выполняются в форм-факторе платы PCIe либо в составе внешнего автономного устройства — дискового массива.

Они имеют на борту собственные процессор, память, BIOS и специальный интерфейс для конфигурации. Платы PCIe также комплектуются дополнительными модулями, сохраняющими данные, если произойдет сбой в электропитании: BBU с Li-Ion аккумулятором и ZMCP на базе суперконденсатора.

Оба модуля позволяют сделать сэйв содержимого кэша. После восстановления работы эти данные будут немедленно записаны на диск. Дисковый массив, будучи автономным, располагает собственными блоком питания и системой охлаждения.

Накопители подключаются к плате либо кабелями напрямую, либо через платы расширения. Автономные дисковые массивы содержат все накопители внутри себя, а наружу смотрит все тот же интерфейс PCIe (есть и другие варианты, например, USB 3.2 и Thunderbolt 3). Кстати, известный вид дисковых массивов — сетевое хранилище данных (NAS).

Что можно подключать к RAID-контроллеру

Следующий важный параметр, по которому различаются RAID-массивы, это поддержка интерфейсов накопителей. Не будем тревожить склеп с IDE-дисками, а констатируем, что по большому счету применяются три типа: SATA, SAS и NVMe. SAS — удел серверов, а вот остальные применяются повсеместно.

Есть программные и аппаратные RAID-контроллеры, которые умеют управлять массивом дисков с одним из интерфейсов. В формате PCIe есть и такие платы, которые реализуют режим Tri-Mode, позволяющий работать со смешанным составом накопителей.

Уровни RAID

Разобравшись с основными конструктивными особенностями RAID-контроллеров, перейдем к главной характеристике — поддержке уровней RAID. В подавляющим большинстве контроллеры работают с уровнями 0, 1, 1E, 10, 5, 5EE, 50, 6, 60. Другие занесены в красную книгу и на практике встречаются редко. Простейшие программные контроллеры позволяют создать RAID 0 и 1. Более продвинутые добавляют RAID 10 и 5. В аппаратных, как правило, такой перечень минимален, и многие платы поддерживают весь спектр уровней. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Несколько важных нюансов для понимания эффективных объема и быстродействия, получаемых в результате объединения в массив:

при использовании накопителей разного объема контроллер «обрезает» объем каждого из них до наименьшего из используемых. Если у вас есть много дисков 4 ТБ и один 2 ТБ, то в массиве все диски будут восприниматься как 2 ТБ;
при использовании накопителей с разными скоростями ввода/вывода и задержками, то операции доступа будут осуществляться с наихудшими из всех параметров. Другими словами, самым быстрым дискам придется ждать, пока отработает самый медленный.

RAID 0

Единственный массив, который не совсем оправдывает название, поскольку не обладает избыточностью. При этом скорость и эффективный объем максимальны. Данные разбиваются на одинаковые блоки, равномерно записываемые на все диски по очереди. Эти блоки называются страйпами, отсюда и сам RAID 0 часто именуют страйпом. Считывание данных также происходит параллельно. Здесь конечно же есть свое но.

Дело в том, что прирост производительности не прямо пропорционален количеству дисков (как хотелось бы). В силу специфики накопителей, особенно механических, выигрыш в конфигурации RAID 0 хорошо заметен только на операциях последовательного чтения. Другими словами, при работе с большими файлами. Типичная область применения — игры, видеомонтаж и рендеринг. При условии, что регулярно производится резервирование на сторонние накопители. Наряду с этим при случайном доступе к файлам разница с отдельно взятым диском уже не так ощутима. Более позитивная картина наблюдается в случае твердотельных накопителей, но они и так удовлетворяют большинству запросов по быстродействию.

В общем, в современных реалиях RAID 0 далеко не всегда оправдает свое применение, а основная задача RAID-массива все же в повышении надежности хранения данных.

Обратная сторона медали за скорость как раз в отсутствии избыточности, что означает нулевую отказоустойчивость. В случае сбоя хотя бы одного из элементов массива, восстановление всего содержимого практически невозможно.

RAID 1

RAID 1, известный как «зеркало», представляет собой другую крайность. Он максимально избыточен — в нем производится 100 % дублирование данных. Этот процесс «съедает» ровно половину объема массива. Число дисков в нем, соответственно, четное. Позволяет увеличить скорость чтения, но синхронная скорость записи в некоторых случаях падает. При отказе одного из дисков работа автоматически продолжается с дублером. Если доступна функция горячей замены дисков, то восстановление штатного режима происходит без остановки. RAID 1 идеален для чувствительных данных.

RAID 5

Состоит минимум из трех накопителей, при этом доступный объем уменьшается на один. Данные записываются в страйпы на все диски кроме одного, на котором размещается контрольная сумма этой части данных. Запись этого блока также чередуется между всеми накопителями, распределяя равномерную нагрузку. Если их больше четырех, то скорость чтения будет выше чем в RAID 1, но запись будет осуществляться медленнее. Контрольные суммы позволяют достать информацию в случае выхода из строя одного из элементов. Сама операция восстановления вызывает повышенную нагрузку на оставшиеся диски. Значительно падает производительность и риск утери всех данных в случае отказа еще одного диска. Желательно иметь опцию горячей замены для оперативного возвращения в нормальный режим работы.

Со всеми плюсами и минусами эти три уровня наиболее распространены и просты в развертывании.

RAID 6

Развитие RAID 5 по части надежности, позволяющее пережить потерю двух дисков. В данной конфигурации в каждом проходе пишется две независимые контрольные суммы на два накопителя. Требуется минимум четыре диска, из которых два уйдет на описанный алгоритм повышения отказоустойчивости. При этом скорость записи будет еще ниже, чем у RAID 5.

Следующие уровни — производные и комбинации перечисленных.

RAID 10

Неплохо было бы объединить достоинства RAID 0 (производительность) и RAID 1 (отказоустойчивость)? Встречайте RAID 10: страйп и зеркало, два в одном. Но и недостатки не забудьте — по-прежнему половина объема уходит на резерв. А что делать, за надежность приходится платить. В этом плане менее экономичен, чем RAID 5 И RAID 6, но более прост в восстановлении после сбоя.

RAID 50

По похожей схеме получаем RAID 50. Здесь уже страйпы не зеркалируются, а распределяются по двум и более массивам RAID 5. Требуется от шести дисков, скорость чтения значительно увеличивается. Кроме того, нивелируется и слабое место RAID 5 и RAID 6 — низкая скорость записи. Отрицательная сторона опять лежит в плоскости экономики. Из эффективного объема выпадают два диска, как и RAID 6, при этом массив выдержит потерю только одного.

RAID 60

Данный гибрид RAID 0 и RAID 6 призван решить проблему производительности последнего. Отказоустойчивость остается на том же уровне, как и часть объема накопителей, отводимая на реализацию алгоритмов контроля целостности данных. Дисков для такого удовольствия понадобится как минимум восемь.

RAID 1E

Еще одна вариация совмещения алгоритмов зеркалирования и чередования данных. Записанные на одной итерации страйпы повторно записываются на следующей, но в обратном порядке. Таким образом в RAID 1E можно использовать три диска. Массив останется тем же зеркалом с эффективным объемом, равным половине от исходного.

RAID 5EE

Один из вариантов использования RAID 5 с резервным диском. Отличается тем, что этот диск не простаивает до выхода из строя одного из элементов массива, а используется наряду с другими. На каждой итерации помимо страйпов данными и контрольной суммой записывается резервный блок. Сделано это для ускорения процесса сборки массива в случае нештатной ситуации. Платой за такую опцию становится второй диск, исключаемый из эффективного объема RAID 5EE.

В таблице ниже приведены сравнительные характеристики рассмотренных уровней RAID.

Не забудем и про массив с незатейливым названием JBOD (дословно переводится как «просто связка дисков»). Строго говоря, он не является RAID-массивом. Это объединенные в один несколько дисков без дополнительной функциональности. Позволяет развернуть логический диск с объемом, который недоступен в рамках одного накопителя. Такой диск полезен для перемещения файлов больших размеров в несколько терабайт.

Вместо заключения напомним самое главное правило для всех, кто хранит данные в RAID-массиве: RAID-массив ≠ бэкап! Регулярно делайте резервные копии данных на независимые носители и да пребудет с вами сила.

Читайте также: