Что такое RAID?
RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив недорогих дисков) — это технология, предназначенная для повышения производительности и/или надёжности хранения данных. Система RAID состоит из двух или более накопителей, работающих параллельно. Это могут быть как жёсткие диски, так и SSD — всё чаще данная технология применяется и для них. Существуют различные уровни RAID, оптимизированные под разные задачи. Эти уровни не стандартизированы официальными комитетами или ассоциациями, поэтому производители часто используют собственные обозначения и реализации.
В данной статье рассматриваются следующие уровни RAID:
● RAID 0 – чередование (striping)
● RAID 1 – зеркалирование (mirroring)
● RAID 5 – чередование с чётностью (striping with parity)
● RAID 10 – комбинация зеркалирования и чередования
Распределение данных между накопителями может осуществляться как специальным оборудованием, так и программным способом. Программные решения могут быть встроены в операционную систему, прошивку или драйвера (так называемый «программно-аппаратный RAID»), или полностью реализованы в аппаратном RAID-контроллере.
ПО, управляющее RAID и дисками, может находиться на отдельной контроллерной карте (аппаратный RAID-контроллер) или быть обычным драйвером. Некоторые версии Windows, такие как Windows Server 2012, а также macOS поддерживают программный RAID. Аппаратные контроллеры стоят дороже, но обеспечивают лучшую производительность, особенно в RAID 5 и RAID 6.
Ниже — обзор самых популярных уровней RAID:
В системе RAID 0 данные разбиваются на блоки, которые записываются на все диски массива поочерёдно. Использование нескольких дисков (минимум двух) одновременно обеспечивает высокую производительность ввода-вывода. Эту производительность можно дополнительно увеличить, используя отдельный контроллер на каждый диск.
Преимущества
● RAID 0 обеспечивает отличную производительность как при чтении, так и при записи. Нет затрат на вычисление чётности.
● Полный объём накопителей используется, потерь ёмкости нет.
● Простая реализация.
Недостатки
● RAID 0 не обеспечивает отказоустойчивость. При выходе одного из дисков из строя теряются все данные. Не подходит для критически важных систем.
Идеальное применение
RAID 0 идеален для некритичных данных, требующих высокой скорости чтения/записи, например для станций ретуши изображений или монтажа видео.
Если вы хотите просто объединить объёмы двух дисков, рассмотрите вариант монтирования одного диска в каталог другого.
Данные записываются дважды — на основной и зеркальный диски. При выходе одного из дисков контроллер использует второй для восстановления и продолжает работу. Требуется минимум два диска.
Преимущества
● RAID 1 обеспечивает отличную скорость чтения и скорость записи, сравнимую с одним диском.
● В случае сбоя восстановление просто — данные копируются на новый диск.
● Простая технология.
Недостатки
● Эффективная ёмкость массива — только половина от общего объёма, так как данные дублируются.
● Программный RAID 1 не всегда поддерживает «горячую замену» диска. Часто нужно выключить компьютер для замены. В серверах, доступ к которым нужен круглосуточно, обычно используют аппаратные контроллеры с поддержкой hot-swap.
Идеальное применение
RAID 1 подходит для хранения критически важных данных — например, бухгалтерских систем. Также хорошо подходит для небольших серверов с двумя дисками.
RAID 5 — наиболее распространённый надёжный уровень. Требует минимум 3 и максимум 16 дисков. Данные записываются с чередованием, а контрольная сумма (чётность) блоков размещается на одном из дисков, чередуясь между ними.
Это позволяет при сбое одного диска восстановить утраченные данные на основе чётности. Хотя RAID 5 можно реализовать программно, рекомендуется аппаратный контроллер с кэшем для повышения производительности записи.
Преимущества
● Быстрое чтение, умеренно быстрая запись (из-за расчёта чётности).
● При отказе одного диска данные остаются доступными, даже во время замены и восстановления.
Недостатки
● Производительность снижается при отказе диска, но остаётся приемлемой.
● Сложная технология. При отказе одного 4ТБ-диска восстановление может занять сутки или дольше. Если в этот момент откажет ещё один диск — все данные будут потеряны.
Идеальное применение
RAID 5 — универсальный вариант, сочетающий эффективность хранения, надёжность и производительность. Подходит для файловых и приложенческих серверов с ограниченным числом дисков.
Можно объединить преимущества (и недостатки) RAID 0 и RAID 1 в одной системе — это так называемая гибридная или вложенная конфигурация RAID.
Она обеспечивает безопасность за счёт зеркалирования, а также высокую скорость благодаря чередованию.
Преимущества
● Быстрое восстановление: данные просто копируются с зеркала. Для 1 ТБ — около 30 минут.
● Массив переживёт сбой нескольких дисков, если не выйдет из строя всё зеркало.
Недостатки
● Половина объёма уходит на зеркалирование.
!!! warning "RAID — не замена резервному копированию! Все уровни RAID, кроме RAID 0, защищают от отказа одного диска. Но для полной надёжности необходимо создавать резервные копии."