RAID (Redundant Array of Independent Disks) – це технологія, яка використовується для підвищення продуктивності та/або надійності зберігання даних. Абревіатура розшифровується як «надлишковий масив незалежних дисків». Система RAID складається з двох або більше дисків, що працюють паралельно. 3 лип. 2023р.

Що таке RAID простими словами?

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks – надлишковий масив незалежних (самостійних) дисків) – технологія віртуалізації даних для об'єднання кількох фізичних дискових пристроїв у логічний модуль для підвищення відмовостійкості та (або) продуктивності.

Що таке RAID у мережі?

Що таке RAID? RAID – це абревіатура від « надлишкового масиву недорогих дисків ». У буквальному значенні це зберігання інформації на масиві щодо недорогих жорстких дисків (HDD). Зазвичай це вважається "технологією, яка поєднує кілька таких недорогих жорстких дисків в один жорсткий диск".

Що таке статус RAID?

Стан справ. Відображає загальний стан RAID-масиву . Використання дискового простору. Відображає загальний розмір дискового простору, скільки дискового простору використовується і скільки вільного дискового простору.

Вікіпедія
RAID – Вікіпедія

RAID

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks) — технологія віртуалізації даних, яка об'єднує кілька дисків у логічний елемент для надійності збереження інформації та підвищення продуктивності накопичувачів.

Дисковий масив — це набір дискових пристроїв, які працюють разом, щоб підвищити швидкість і/або надійність системи вводу/виводу.Цим набором пристроїв керує особливий RAID-контролер (контролер масиву), який забезпечує функції розміщення даних масивом; а для решти всієї системи дозволяє представляти весь масив, як один логічний пристрій вводу/виводу. Завдяки паралельному виконанню операцій читання та запису на кількох дисках, масив забезпечує підвищену швидкість обміну порівняно з одним великим диском.

Масиві також можуть забезпечувати надійне зберігання даних, для того, щоб дані не були втрачені в разі виходу з ладу одного з дисків. Залежно від рівня RAID, проводиться або дублювання або рівномірне розподілення даних на дисках.

Зміст

Рівні RAID [ред. | ред. код]

Каліфорнійський університет у Берклі определив такі рівні RAID, що були прийняті, як стандарт де-факто. Кожен із чотирьох основних рівнів RAID використовує унікальний метод запису даних на диски, і тому всі рівні забезпечують різні переваги. Рівні RAID 1,3 та 5 забезпечують дублювання даних або зберігання бітів парності; і тому дозволяють поновити інформацію в разі збою одного з дисків.

RAID рівня 0 [ред. | ред. код]

Технологія RAID 0 також відома як розподіл даних (англ. data striping). Із застосуванням цієї технології інформація розбивається на шматки (фіксовані обсяги даних, які зазвичай називаються блоками). Ці шматки записуються на диски та читаються з них паралельно. З погляду швидкодії це означає дві основні переваги:

• підвищується пропускна спроможність послідовного вводу/виводу завдяки одночасному завантаженню кількох жорстких дисків.
• знижується латентність випадкового доступу; декілька запитів до різних невеликих сегментів інформації можуть виконуватися одночасно.

• рівень RAID 0 призначений виключно для підвищення швидкодії, і не забезпечує надійності збереження даних. Тому будь-які дискові збої вимагають відновлення інформації з резервних носіїв.

RAID рівня 1 [ред. | ред. код]

Технологія RAID 1 також відома як віддзеркалення диска (англ. disk mirroring). У цьому випадку копії шкірного шматка інформації зберігаються на окремому диску; або кожен (використовуваний) диск має «двійника», який зберігає точну копію цього диска. Якщо відбувається збій одного з основних дисків, то він замінюється своїм «двійником». Продуктивність довільного читання може бути покращена, якщо для читання інформації використовуватиметься той із «двійників», головка якого розташована ближче до необхідного блоку.

Година запису може бути трохи більшою, ніж для одного диска, залежно від стратегії запису: запис на два диски може проводитися або в паралель (для швидкості), або строго послідовно (для надійності).

Рівень RAID 1 добре підходить для випадків, які вимагають високої надійності, низької затримки під час читання, а також якщо не потрібна мінімізація вартості. RAID 1 забезпечує надмірність зберігання інформації, але в будь-якому випадку слід підтримувати резервну копію даних, оскільки це єдиний спосіб відновити випадково видалені файли або директорії.

RAID рівнів 2 і 3 [ред. | ред. код]

Технологія RAID рівнів 2 та 3 передбачає паралельну («в унісон») роботу всіх дисків. Ця архітектура вимагає зберігання бітів парності для кожного елемента інформації, що розподіляється по дисках. Відмінність RAID 3 від RAID 2 полягає тільки в тому, що RAID 2 використовує для зберігання бітів парності кілька дисків, тоді як RAID 3 використовує тільки один. RAID 2 використовується дуже рідко.

Якщо відбувається збій одного диска з даними, то система може відновити його вміст за вмістом інших дисків з даними та диска з інформацією парності.

Продуктивність у цьому випадку дуже велика для великих обсягів інформації, але може бути дуже скромною для малих обсягів, оскільки неможливе читання кількох невеликих сегментів інформації, що перекривається.

RAID рівнів 4 і 5 [ред. | ред. код]

RAID 4 виправляє деякі недоліки технології RAID 3 шляхом використання великих сегментів інформації, що розподіляються по всіх дисках, за винятком диска з інформацією парності. При цьому для невеликих обсягів інформації використовується тільки диск, на якому розміщена потрібна інформація. Це означає, що можливе одночасного виконання кількох запитів на читання. Проте запити на запис породжують блокування під час запису інформації парності. RAID 4 використовується дуже рідко.

Технологія RAID 5 дуже схожа на RAID 4, але усуває пов'язані з нею блокування. Відмінність полягає в тому, що інформація про парність розподіляється по всіх дисках масиву. В цьому випадку можливі як одночасні операції читання, так і запису.

Ця технологія добре підходить для випадків, коли працюють із невеликими обсягами даних, наприклад, для систем обробки транзакцій. Мінімальна кількість дисків для реалізації RAID 5 – 3.

RAID рівня 6 [ред. | ред. код]

RAID 6 – схожий на RAID 5, але має вищу ступінь надійності – два диски контролю парності (використовується для захисту від підвійних несправностей). Забезпечує працездатність після одночасного виходу з ладу двох дисків – захист від кратної відмови.Зазвичай використання RAID-6 викликає приблизно 10-15% падіння продуктивності дискової групи, порівняно з RAID 5, що викликано великим обсягом обробки для контролера (необхідність розраховувати другу контрольну суму, а також читати та перезаписувати більше дискових блоків під час запису шкірного блоку).

Порівняння рівнів RAID [ред. | ред. код]

на холостому ході і не перевіряється

на холостому ході і не перевіряється

* N — кількість дисків у масиві, S — об'єм найменшого диска.
** Інформація не загубиться, якщо вийдуть з ладу диски в межах різних зеркал.
*** Інформація не загубиться, якщо вийде з ладу однакова кількість дисків у різних stripe'ах.
**** Інформація не втратиться, якщо з ладу вийдуть диски в межах одного зеркала.

Комбіновані та додаткові рівні RAID [ред. | ред. код]

• RAID Levels 0+1 (Рівень 0+1): Комбінація RAID 0 та RAID 1. Цей рівень забезпечує надмірність за рахунок дзеркалювання.
• RAID Levels 10 (Рівень 10): Комбінує (об'єднує) RAID 0 та RAID 1, тобто дзеркалювання групи дисководів, об'єднаних у RAID 0 для забезпечення максимальної швидкодії. Цей рівень забезпечує надмірність за рахунок зеркального відображення.
• RAID Levels 30 (Уровень 30): Комбінує (об'єднує) RAID 0 та RAID 3, тобто використовують контрольну суму для групи дисководів, об'єднаних у RAID 0 для забезпечення максимальної швидкодії. Інформація про парність може використовуватись для відновлення даних.
• RAID Levels 50 (Рівень 50): Комбінує (об'єднує) RAID 0 і RAID 5, тобто використовують переміщувану контрольну суму для групи дисководів, об'єднаних у RAID 0 для забезпечення максимальної швидкодії. Інформація про парність може використовуватись для відновлення даних.

Нестандартні рівні RAID [ред. | ред. код]

RAID 7 [ред. | ред. код]

RAID 7 – Зареєстрована торгова марка компанії Storage Computer Corporation, не є окремим рівнем RAID. Структура масиву така: на n -1 дисках зберігаються дані , один диск використовується для складання блоків парності. Запис на диски кешується з використанням оперативної пам'яті, сам масив вимагає обов'язкового ДБЖ (джерела безперебійного живлення). У разі перебоїв із живленням відбувається пошкодження даних.

RAID 7.3 [ред. | ред. код]

RAID 7.3 – рівень чергування блоків з потрійним розподілом парності , розроблений та запатентований компанією RAIDIX . Аналог RAID 6, але має вищий ступінь надійності – розраховуються 3 контрольні суми за різними алгоритмами, під контрольні суми виділяється ємність трьох дисків. Таким чином, масиви рівня RAID 7.3 можуть витримати повну відмову трьох дисків в одній групі.

RAID-DP [ред. | ред. код]

Існує модифікація RAID-6 компанії NetApp – RAID-DP. Відмінність від традиційного масиву полягає у виділенні під контрольні суми двох окремих дисків. Завдяки взаємодії RAID-DP і файлової системи WAFL (усі операції запису послідовні і проводяться на вільне місце) зникає падіння продуктивності як у порівнянні з RAID-5, так і в порівнянні з RAID-6.

Hybrid RAID [ред. | ред. код]

«Hybrid RAID» – це деякі з звичайних рівнів RAID, але в поєднанні з додатковим ПЗ та SSD-дисками, які використовують як кеш для читання. В результаті продуктивність системи підвищується, оскільки SSD мають значно кращі швидкісні характеристики в порівнянні з HDD.

У Hybrid RAID операції зчитування виконуються з більш швидкого твердотельного накопичувача, а операції запису з метою виконання резервування виробляються як на твердотільних накопичувачах, так і на жорстких дисках.

Hybrid RAID ідеально підходить для додатків із даними нижнього рівня, таких як інтернет-шлюз, файловий сервер або віртуальна обчислювальна машина.

Matrix [ред. | ред. код]

Matrix RAID – це технологія, реалізована фірмою Intel у південних мостах своїх чіпсетів, починаючи з ICH6R. Ця технологія не є новим рівнем RAID (і її аналог існує в апаратних RAID-контролерах високого рівня), вона дозволяє, використовуючи невелику кількість дисків, організувати на різних розділах цих дисків одночасно кілька масивів рівня RAID 1, RAID 0 та RAID 5. за порівняно невеликі гроші забезпечити для одних даних підвищену надійність, а для інших – високу продуктивність.

Заявлена ​​підтримка технології Matrix RAID у наступних контролерах SCSI:

• Intel 82801GR/GH SATA RAID Controller,
• Intel 82801GHM SATA RAID Controller,
• Intel ESB2 SATA RAID Controller,
• Intel 82801R/DO/DH SATA RAID Controller,
• Intel 82801HEM SATA RAID Controller,
• Intel 82801IR/IO SATA RAID Controller.

Пізніше Intel повідомила про перейменування технології Matrix RAID в Intel Rapid Storage Technology (Intel RST).

Подальший розвиток ідеї RAID [ред. | ред. код]

Ідея RAID-масивів – в об'єднанні дисків, кожен з яких розглядається як набір секторів, і в результаті драйвер файлової системи "бачить" як би єдиний диск і працює з ним, не звертаючи уваги на його внутрішні структури.Однак, можна домогтися істотного підвищення продуктивності та надійності дискової системи, якщо драйвер файлової системи буде «знати» про те, що працює не з одним диском, а з набором дисків.

Більше того, при руйнуванні будь-якого диска у складі RAID-0 вся інформація в масиві виявиться втраченою. Але якщо драйвер файлової системи розмістив кожен файл на одному диску, і при цьому правильно організована структура директорій, то при руйнуванні будь-якого з дисків будуть втрачені тільки файли, що знаходилися на цьому диску, а файли, що знаходяться на збережених дисках, залишатимуться доступними . Схожа ідея підвищення надійності реалізована в масивах JBOD.

Розміщення файлів за принципом «кожний файл повністю знаходиться на одному диску» складним/неоднозначним чином впливає на продуктивність дискової системи. Для дрібних файлів латентність (година позиціонування головки над потрібним треком + година очікування приходу потрібного сектора під головку) важливіше, ніж година власне читання/запису, тому якщо невеликий файл повністю знаходиться на одному диску, доступ до нього буде швидше, ніж якщо він розділений на два диски (структура RAID-масивів така, що невеликий файл не може опинитися на трьох і більше дисках). Для великих файлів розміщення строго на одному диску може виявитися гіршим, ніж розміщення на декількох дисках, однак це проявиться тільки якщо обмін даними виробляється великими блоками, або якщо до файлу робиться багато дрібних звернень в асинхронному режимі, що дозволяє працювати відразу зі всіма дисками, на яких розміщень цей файл.

Цікаві факти [ред. | ред. код]

Посилання [ред. | ред. код]

• RAID-масив: що і до чого.[Архівовано 14 вересня 2015 року у Wayback Machine.]

Типи RAID масивів, переваги та недоліки

RAID (Redundant Array of Independent Disks) — це технологія, яка використовується для підвищення продуктивності та/або надійності зберігання даних. Абревіатура розшифровується як «надлишковий масив незалежних дисків».

Система RAID складається з двох або більше дисків, які працюють паралельно. Це можуть бути жорсткі диски, але останнім часом існує тенденція використовувати технологію SSD (твердотільні накопичувачі). Існують різні рівні RAID, кожен із яких оптимізований для конкретної ситуації. Вони не стандартизовані галузевою групою чи комітетом зі стандартизації. Це пояснює, чому компанії іноді вигадують свої унікальні номери та реалізації.

Читайте також: Типи RAID-контролерів Dell PowerEdge (PERC)

У цій статті розглядаються такі рівні RAID:

RAID 0 – чергування

RAID 1 – Дзеркаловання

RAID 5 – чергування з парністю

RAID 6 – чергування з подвійною парністю

RAID 10 – суміщення дзеркалювання та чергування

Програмне забезпечення для виконання функцій RAID та керування дисками може бути розташоване на окремій платі контролера (апаратний контролер RAID) або може бути драйвером. Деякі версії Windows, такі як Windows Server 2012 та Mac OS X, включають функціональність програмного RAID. Апаратні RAID-контролери коштують дорожче за чисте програмне забезпечення, але вони також пропонують кращу продуктивність, особливо з RAID 5 і 6.

RAID-системи можуть використовуватися з кількома інтерфейсами, включаючи SCSI, IDE, SATA або FC (Оптоволоконний канал). Існують системи, які використовують диски SATA для внутрішнього використання, але мають FireWire або SCSI-інтерфейс для хост-системи

Іноді диски у системі зберігання визначаються як JBOD, що означає «просто набір дисків». Це означає, що ці диски не використовують певний рівень RAID та діють як автономні диски. Це часто робиться для дисків, які містять файли підкачки або дані спулінгу.

Нижче наведено огляд найпопулярніших рівнів RAID:

Рівень RAID 0 – Чергування

В системі RAID 0 Дані поділяються на блоки, які записуються на всі диски в масиві. При одночасному використанні кількох дисків (щонайменше 2) це забезпечує чудову продуктивність вводу-виводу. Цю продуктивність можна збільшити, використовуючи кілька контролерів, в ідеалі один контролер на диск.

Переваги

• RAID 0 забезпечує високу продуктивність як у операціях читання, і записи. Немає жодних накладних витрат, викликаних контролем парності.
• Використовується весь обсяг пам'яті, накладних видатків немає.
• Технологія проста у реалізації.

• RAID 0 не стійкий до відмов.
• У разі збою одного диска, всі дані в масиві RAID 0 будуть втрачені.
• Він повинен використовуватися для критично важливих систем.

Найкраще застосування:

RAID 0 ідеально підходить для некритичного зберігання даних, які повинні зчитуватися/записуватися з високою швидкістю, наприклад, на ретуш зображень або станції відеомонтажу.

Якщо ви хочете використовувати RAID 0 виключно для об'єднання ємності сховищ в одному томі, розгляньте можливість підключення одного диска до папки іншого диска.Це підтримується в Linux, OS X, а також Windows і має ту перевагу, що збій одного диска не впливає на дані другого або SSD-диска.

Рівень RAID 1 – Дзеркальне відображення

Дані зберігаються двічі, записуючи їх як диск даних (чи набір дисків із даними), і на дзеркальний диск (чи набір дисків). У разі збою диска контролер використовує диск даних або дзеркальний диск відновлення даних і продовжує роботу. Вам потрібно щонайменше 2 диски для масиву RAID 1.

Переваги

• RAID 1 пропонує відмінну швидкість читання та швидкість запису, порівнянну з одиночним диском.
• У разі збою диска дані не потрібно перебудовувати, їх потрібно скопіювати на новий диск.
• RAID 1 – дуже проста технологія.

• Основним недоліком є ​​те, що ефективна ємність сховища становить лише половину загальної ємності диска, оскільки всі дані записуються двічі.
• Програмні рішення RAID 1 завжди допускають гарячу заміну несправного диска. Це означає, що несправний диск можна замінити лише після вимкнення комп'ютера, до якого він підключений.
• Для серверів, які використовуються одночасно багатьма людьми, це може бути неприйнятним. Такі системи зазвичай використовують апаратні контролери, які підтримують гарячу заміну.

Ідеальне використання

RAID-1 ідеально підходить для критично важливих сховищ, наприклад облікових систем. Він також підходить для невеликих серверів, у яких будуть використовуватися лише два диски з даними.

RAID рівень 5

RAID 5 є найпоширенішим безпечним рівнем RAID. Потрібно щонайменше 3 диски, але може працювати до 16. Блоки даних розподіляються по дисках, і одному диску записується контрольна сума парності всіх даних блоку.Дані про парність не записуються на фіксований диск, вони поширюються попри всі диски, як показано нижче. Використовуючи дані контролю парності, комп'ютер може перерахувати дані одного з інших блоків даних, якщо ці дані не будуть доступні. Це означає, що масив RAID 5 може протистояти відмови одного диска без втрати даних або доступу до них. Хоча RAID 5 можна реалізувати програмно, рекомендується апаратний контролер. Часто додаткова кеш-пам'ять використовується на цих контролерах для покращення продуктивності запису.

Переваги

• Транзакції читання даних дуже швидкі, у той час як транзакції запису даних дещо повільніше (через парність, яка має бути розрахована).
• У разі збою диска ви маєте доступ до всіх даних, навіть якщо несправний диск замінюється, а контролер сховища відновлює дані на новому диску.

• Відмовлення дисків впливають на пропускну здатність, хоча це все ще допустимо.
• Це складна розробка. Якщо один із дисків у масиві, що використовує диски 4 ТБ, виходить з ладу та замінюється, відновлення даних (час відновлення) може зайняти день або більше, залежно від навантаження на масив та швидкості контролера. Якщо інший диск вийде з експлуатації протягом цього часу, дані будуть втрачені назавжди.

Ідеальне використання

RAID 5 – це хороша універсальна система, яка поєднує в собі ефективне сховище з чудовою безпекою та гідною продуктивністю. Він ідеально підходить для файлових серверів та серверів програм з обмеженою кількістю дисків з даними.

Рівень RAID 6 – Чергування з подвійною парністю

RAID 6 схожий на RAID 5, але дані парності записуються на два диски.Це означає, що для нього потрібно як мінімум 4 диски і він може витримати 2 диски, які вмирають одночасно. Імовірність поломки двох дисків в той самий момент, звичайно, дуже мала. Проте, якщо диск в системах RAID 5 вмирає і замінюється новим, для відновлення заміненого диска потрібно годинник або навіть більше дня. Якщо в цей час вмирає інший диск, ви все одно втрачаєте свої дані. При використанні RAID 6 масив RAID переживе навіть цей другий збій.

Переваги

• Як і RAID 5, операції читання даних виконуються дуже швидко.
• Якщо два диски вийдуть з ладу, у вас все одно буде доступ до всіх даних, навіть якщо диски, що вийшли з ладу, замінюються. Таким чином, RAID 6 безпечніший, ніж RAID 5.

• Операції запису даних виконуються повільніше за RAID 5 через додаткові дані про парність, які необхідно розрахувати. Продуктивність запису теоретично може бути на 20% нижче.
• Відмовлення дисків впливають на пропускну здатність, хоча це все ще допустимо.
• Це складна розробка. Відновлення масиву, в якому вийшов з ладу один диск, може тривати багато часу.

Ідеальне використання

RAID 6 – це хороша універсальна система, яка поєднує в собі ефективне сховище з чудовою безпекою та гідною продуктивністю. Це краще, ніж RAID 5 на файлових серверах та серверах додатків, які використовують багато великих дисків для зберігання даних.

RAID рівень 10 – об'єднання RAID 1 та RAID 0

Можна об'єднати переваги (і недоліки) RAID 0 та RAID 1 в одній системі. Це вкладена чи гібридна конфігурація RAID.Він забезпечує безпеку шляхом дзеркального відображення всіх даних на вторинних дисках, в той же час використовуючи розподіл кожного набору дисків для прискорення передачі даних.

Переваги

Якщо щось йде не так з одним з дисків у конфігурації RAID 10, час відновлення дуже швидкий, оскільки все, що потрібно, – це скопіювати всі дані з дзеркала, що вижив, на новий диск. Це може зайняти лише 30 хвилин для дисків ємністю 1 ТБ.

Половина ємності зберігання йде на дзеркало, тому в порівнянні з великими масивами RAID 5 або RAID 6 це дорогий спосіб забезпечення надмірності.

Як щодо рівнів RAID 2, 3, 4 та 7?

Ці рівні існують, але вони не є спільними (RAID 3 по суті схожий на RAID 5, але дані парності завжди записуються на той самий диск). Ця стаття описує лише загальну класифікацію RAID-систем, і відображає загальні відомості про технологію об'єднання накопичувачів.

RAID не замінить резервну копію!

Усі рівні RAID, крім RAID 0, забезпечують захист від збою одного диска. Система RAID 6 продовжить роботу навіть при виході з ладу одночасно 2 дисків. Для повної безпеки вам все одно необхідно виконати резервне копіювання даних із RAID.

• Ця резервна копія стане в нагоді, якщо всі диски вийдуть з ладу одночасно через стрибок потужності.
• Це захист від крадіжки системи зберігання.
• Резервні копії можуть зберігатися поза серверною кімнатою або ЦОДом, в іншому місці. Це може стати в нагоді у разі надзвичайної події, масштабного системного збою, пожежі тощо.
• Найбільш важливою причиною резервного копіювання кількох поколінь є помилка користувача. Якщо хтось випадково видаляє деякі важливі дані, і це залишається непоміченим протягом кількох годин, днів або тижнів, гарний набір резервних копій гарантує, що ви все одно зможете зберегти ці файли.