Содержание
Изучаем теорию
RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это виртуальный массив из нескольких физических дисков, который операционная система видит как единый дисковый раздел. Данная технология чаще всего применяется в NAS-серверах — готовых хранилищах данных для быстрого доступа к ним разными пользователями в рамках локальной сети или через интернет. Впрочем, ничто не мешает превратить в NAS обычный ПК.
Существует добрый десяток разновидностей RAID-массивов, но мы рассмотрим только самые распространенные и подходящие среднестатистическому пользователю:
- RAID 0 — повышение скорости путем параллельной записи разбитой на блоки информации. Может состоять из двух и более дисков, соответственно скорость повышается кратно количеству дисков. Вместе с этим повышается риск потери всех данных в случае поломки хотя бы одного диска.
- RAID 1 — так называемый «зеркальный» массив из двух и более дисков. Данные дублируются на каждый диск, благодаря чему в случае поломки одного из них всегда остается хотя бы одна полная резервная копия. Чем больше дисков, тем надежнее хранение. Впрочем, даже двух дисков уже достаточно, чтобы минимизировать риск потери данных.
- RAID 2, 3, 4 и 5 — частичное резервирование данных на основе нескольких отличающихся алгоритмов работы. Например, два диска доступны для записи данных, а третий хранит резервную копию самых свежих файлов.
- RAID 10 и RAID 01 — быстрый массив из зеркальных массивов и наоборот зеркальный массив из быстрых массивов.
Лучше всего создавать RAID-массив из специализированных жестких дисков, разработанных для NAS-хранилищ. Они тихие, довольно-таки быстрые, рассчитанные на круглосуточную работу и имеют продленную гарантию. В этой статье мы будем создавать RAID на примере двух именно таких 4-терабайтных HDD Seagate IronWolf. Прежде чем перейти от теории к практике, расскажем кратенько об IronWolf.
+4 фото Seagate IronWolf ST4000VN008 4 ТБ Высокая скорость последовательного чтения и записи, тихий, хорошо подходит для создания RAID-массивов, гарантия 3 года. На роль основного системного диска лучше выбрать Barracuda или FireCuda. Цена от 7 934 до 10 880 р.
Andpro.ru | 9016 р. | В магазин |
Citilink.ru | 8890 р. | В магазин |
Impulsteh.ru | 7934 р. | В магазин |
Sbermegamarket.ru | 8420 р. | В магазин |
Onlinetrade.ru | 9800 р. | В магазин |
Cравнить цены 46→
Seagate IronWolf — серия жестких дисков де-юре для NAS-хранилищ. Но де-факто отлично подходит на роль второго тихого и вместительного диска, дополняющего быстрый, но мелкий SSD. В отличие от серии Seagate BarraCuda Compute ST2000DM008 2 ТБ 256/7200 Цена от 3 560 до 5 345 р. , существует только в декстопном 3.5-дюймовом форм-факторе.
При низкой скорости вращения 5900 об/мин, 4-терабайтный IronWolf, благодаря высокой плотности магнитных пластин (в простонародье называемых «блинами»), демонстрирует скорость последовательного чтения и записи 180 МБ/с. А это уже уровень 1 или 2-терабайтных дисков на 7200 об/мин, которые шумнее и горячее, из-за чего хуже подходят для круглосуточной работы и долгосрочного хранения важных данных.
Объем ОЗУ-кеша 4-ТБ версии IronWolf равняется 64 МБ. Используется он для ускоренной обработки мелких файлов (хотя 64 МБ — это не такие уж и мелкие файлы, например типичная MP3-песня весит до 10 МБ). Самый же большой буфер среди дисков Seagate у модели Seagate FireCuda ST2000DX002 2 ТБ — целых 8 ГБ SSD-кеша, причем на основе износоустойчивой MLC-памяти (два бита на ячейку).
В итоге, Seagate IronWolf — тихий и при этом на удивление быстрый жесткий диск, который подходит практически для любых задач (NAS-сервер, второй диск рабочего или игрового ПК), кроме разве что установки операционной системы (для этой цели лучше выбрать Barracuda или FireCuda). Объем IronWolf может варьировать от 1 до 14 ТБ, гарантия же — строго 3 года. Также существует подсерия Seagate IronWolf Pro ST4000NE0025 4 ТБ Up to 24-bay c расширенной до 5 лет гарантией.
Другие популярные жесткие диски Seagate Seagate BarraCuda Compute[ST2000DM008] от 3 560 р. Seagate BarraCuda Compute[ST1000DM010] от 2 740 р. Seagate IronWolf[ST4000VN008] от 7 934 р. Seagate Exos X18[ST18000NM000J] от 28 554 р. Seagate SkyHawk[ST4000VX007] от 7 650 р. Seagate BarraCuda Pro Compute 2.5″[ST1000LM049] от 3 542 р. Seagate BarraCuda Compute 2.5″[ST1000LM048] от 2 750 р. Seagate SkyHawk[ST2000VX008] от 4 640 р. Seagate BarraCuda Compute[ST8000DM004] от 13 840 р. Seagate IronWolf[ST8000VN004] от 15 400 р. Seagate IronWolf[ST2000VN004] от 4 850 р. Seagate BarraCuda Compute[ST4000DM004] от 6 180 р. Seagate Expansion STKM[5000400] от 7 730 р. Seagate One Touch HDD[STKC5000400] от 7 400 р. Seagate BarraCuda Compute[ST500DM009] от 1 999 р. Seagate SkyHawk[ST1000VX005] от 2 990 р. Seagate Exos X16[ST16000NM001G] от 26 382 р. Seagate BarraCuda Compute 2.5″[ST2000LM015] от 5 050 р. Seagate Backup Plus Hub[STEL10000400] от 15 600 р. Seagate Expansion STKM[2000400] от 4 280 р.
Приступаем к практике
Создать RAID можно как программно (средствами операционной системы), так и аппаратно (с помощью драйверов чипсета материнский платы). Первый вариант проще и быстрее в настройке, но только второй позволяет установить на массив операционную систему.
Начнем с программного RAID в среде Windows 10. Для него даже не обязательна материнка с поддерживающим RAID чипсетом. Достаточно из меню «Пуск» запустить конфигурационное приложение «Управление дисками». Затем нажмите правую кнопку мыши на одном из дисков, из которых будет создаваться массив, и выберите «Создать чередующийся том» (что подразумевает быстрый RAID 0) или «Создать зеркальный том» (надежный RAID 1). Если данные пункты меню не активны, то примените действие «Преобразовать в GPT-диск» к каждому из накопителей (обязательно для HDD объемом больше 2 ТБ).
Затем приложение «Управление дисками» попросит выбрать другие диски, которые будут входить в состав RAID, после чего автоматически создаст массив, который сразу же будет готов к работе.
Измерить прирост скорости до и после создания RAID 0 можно, например, с помощью приложения Crystal Disk Mark. Двукратного повышения быстродействия в случае программного массива, к сожалению, не будет — прибавка составит порядка 60 – 80 процентов.
Получить 100-процентную прибавку скорости, а также установить операционную систему на массив, можно лишь с помощью аппаратной версии RAID. Кроме того, только так можно создать массивы RAID 2, 3, 4 и 5. Поддерживают данную технологию материнки на всех более-менее современных чипсетах AMD, а также старших чипсетах Intel (Z-серия).
Для начала нужно в меню BIOS (вызывается при включении ПК нажатием клавиши Delete) сменить режим работы SATA-контроллера с AHCI или Native/Legacy на RAID, и нажать F10, чтобы сохранить изменения. Теперь при включении ПК первым делом будет несколько секунд предлагаться зайти в настройки RAID-контроллера по нажатию Ctrl+R (комбинация клавиш может отличаться, но она будет обязательно указана).
В появившемся меню необходимо сперва удалить существующие разделы на дисках, и только затем из полностью пустых создать желаемый тип RAID. Теперь на аппаратный массив можно установить операционную систему. В случае Windows может потребоваться предварительно записать на установочную USB-флешку помимо образа ОС еще и драйвера RAID-контроллера для вашего чипсета (доступны на официальном сайте производителя материнской платы).
Выводы
Создать RAID-массив сложно в теории, но относительно легко на практике. Надеемся наша статья-инструкция поможет вам в этом. Само собой разумеется, технология RAID полезна сравнительно узкому кругу пользователей ПК. По достоинству оценят ее прежде всего профессиональные фотографы и видеомонтажеры, которым нужно сохранить в целостность терабайты рабочих материалов (зеркальный RAID 1). Тогда как быстрый RAID 0 понравится заядлым геймерам и компьютерным энтузиастам, которые хотят выжать из своего ПК максимум производительности (удвоить скорость HDD — это действительно круто).
Материнские платы с RAID контроллером ASRock B460M Pro4 от 7 590 р. Asus TUF GAMING B450-PLUS II от 6 121 р. Gigabyte B550 AORUS ELITE V2 от 11 399 р. ASRock B450M Pro4-F от 4 920 р. MSI MPG Z490 GAMING PLUS от 12 590 р. ASRock B450 Pro4 от 12 999 р. Gigabyte B450 AORUS Elite V2 от 7 199 р. Gigabyte Z690 AORUS MASTER от 36 820 р. Gigabyte B550 AORUS PRO V2 от 12 000 р. Asus PRIME B460M-A от 8 781 р. ASRock H470M-HDV от 4 870 р. Gigabyte B550 AORUS PRO AC от 12 178 р. Asus ROG STRIX Z690-A GAMING WIFI D4 от 30 258 р. MSI Z490-A PRO от 11 800 р. Asus TUF Gaming Z590-PLUS WIFI от 18 059 р. Asus ROG CROSSHAIR VIII Dark Hero от 36 799 р. Gigabyte B550 AORUS PRO AX от 14 254 р. Asus ROG Strix X570-E Gaming от 24 990 р. Gigabyte Z690 GAMING X DDR4 от 18 670 р. Gigabyte Z590 GAMING X от 11 973 р.
Что такое RAID?
RAID (redundant array of independent disks) — это технология, состоящий из нескольких дисков для хранения данных. Накопители связаны друг с другом, чтобы повысить надежность и производительность. В основном используются жесткие диски, но существует тенденция также использовать SSD накопители.
В этой статье вы узнаете о уровнях RAID массивов, плюсах и минусах каждого уровня, а также о различиях между аппаратным RAID массивом и программным.
Уровни RAID
В зависимости от конкретной ситуации существует пять распространенных RAID массива:
RAID 0
RAID 0 также называется чередованием дисков. Этот метод включает равномерное разделение данных между двумя или более устройствами хранения (HDD или SSD). Цель состоит в том, чтобы повысить производительность, так как такая организация данных позволяет быстрее читать и записывать файлы.
RAID 0 является наиболее доступным типом и его довольно легко настроить. Однако такой массив не является отказоустойчивым, и его не следует использовать для критически важных данных. Проблемы на любом из дисков могут привести к полной потере данных в массиве.
Преимущества RAID 0:
- Повышенная производительность чтения и записи
- Использование полной мощности накопителей
- Легко реализуется
Недостатки RAID 0:
- Нет отказоустойчивости
RAID 1
RAID 1 (зеркальное отображение диска) является отказоустойчивым, поскольку он дублирует данные путем одновременной записи на два устройства хранения. Следовательно, каждый диск имеет точную копию на другом диске.
Наличие конфигурации RAID 1 обеспечивает защиту от потери данных. Если проблема возникает с одним диском, контроллер использует зеркальный диск для восстановления данных и непрерывной работы. Также увеличивает производительность, поскольку позволяет системам одновременно читать с обоих дисков. Тем не менее, запись занимает больше времени, поскольку данные дублируются на несколько дисков.
Преимущества RAID 1:
- Повышенная скорость чтения
- Отказоустойчивость
- Легко реализовать
Недостатки RAID 1:
- Используется только половина емкости хранилища
RAID 5
RAID 5 использует чередование дисков и четность, что делает его наиболее популярным вариантом.
Raid 5 требует как минимум трех (3) дисков, на которых данные чередуются, но не дублируются. В качестве защиты от выхода из строя одного из диска он использует четность, распределенную по всем дискам, для восстановления данных при необходимости.
RAID 5 обеспечивает высокую производительность и надежность. Является наиболее распространенным и безопасным RAID массивом, чтения данных выполняются очень быстро, но запись данных несколько медленнее.
Преимущества RAID 5:
- Быстрое чтения
- Единый доступ ко всем данным
- Отказоустойчивость
Недостатки RAID 5:
- Требуется больше времени для восстановления данных
- Сложнее реализовать
RAID 10
RAID 10 сочетает в себе RAID 0 и RAID 1 как минимум с четырьмя дисками.
В RAID 10 два диска чередуются и зеркально отражаются на двух других дисках, создавая единый массив. Такая конфигурация выигрывает высокой производительностью (RAID 0) и отказоустойчивостью (RAID 1).
В случае отказа диска RAID 10 обеспечивает быстрое восстановление благодаря избыточности данных. Однако это имеет свою цену. Этот метод более дорогой и сложный в настройке по сравнению с другими RAID. Кроме того, он фактически использует половину своей емкости хранения.
Преимущества RAID 10:
- Высокая производительность
- Отказоустойчивость
- Быстрое время восстановления
Недостатки RAID 10:
- Дорого (требуется больше места для хранения)
- Ограниченная масштабируемость
Разница между аппаратным RAID-ом и программным
Есть два способа использования RAID: аппаратный и программный. Если обработка RAID происходит на внешнем ЦП, это аппаратная настройка RAID массива с использованием RAID контроллера. Если обработка происходит в центральном процессоре хост-сервера, это программный RAID.
Например:
- При настройке аппаратного RAID-массива вы вставляете карту RAID-контроллера в быстрый слот PCI-Express на материнской плате и подключаете ее к дискам.
- Для настройки программного RAID-массива без использования RAID-контроллера. В этом случае вы управляете дисками с помощью служебной программы в операционной системе.
Все уровни RAID, кроме RAID 0, обеспечивают защиту от сбоя одного диска. Для надежности все равно необходимо создавать резервные копии данных, хранящихся в массиве RAID.
В высоконагруженных производственных серверах жесткие диски и SSD подключены не по отдельности, а объединены в специальные массивы, внутри которых данные физически хранятся на нескольких дисках одновременно, что обеспечивает лучшую сохранность данных при выходе дисков из строя, а также увеличивает скорость записи, так как данные можно записывать не на один диск, а сразу на несколько обходя ограничение скорости каждого диска. Такие массивы называются RAID.
Аббревиатура RAID расшифровывается как Redundant Array of Inexpensive Disks. С помощью этой технологии вы можете превратить несколько реальных жестких дисков в один виртуальный диск с увеличенным объемом и скоростью передачи данных. Но объем полученного диска и параметры его работы уже зависят от выбранного режима работы RAID. Доступны такие режимы:
- RAID 0 – позволяет увеличить скорость записи. Все диски массива будут использоваться для записи данных, поэтому их скорости будут складываться. Например, если у вас есть три диска объемом 512 Гб и скоростью записи 200 Мб в секунду, то объединив их в RAID 0 вы получите виртуальный диск объемом 1,5 Тб и максимальной скоростью записи 600 Мб в секунду.
- RAID 1 – этот режим увеличивает сохранность данных. Во время записи одни и те же данные пишутся параллельно на подключённые диски. В результате у вас будет несколько копий одних и тех же данных. Если один из дисков массива выйдет из строя, система продолжит работать, так как данные есть ещё и на другом диске. Например, если вы объедините два диска по 1 Тб в RAID 1, то получите один виртуальный диск с объемом 1 Тб.
- RAID 10 – объединяет в себе два предыдущих варианта. Он может состоять как минимум из четырех дисков. В таком случае сначала создаются два массива RAID 1, а поверх них создается массив RAID 0 для увеличения производительности.
Конечно, существуют и другие режимы работы, но эти самые популярные. В сегодняшней статье мы рассмотрим как создать программный RAID уровней 0 и 1.
Для управления программными RAID массивами в Linux используется утилита mdadm. Для того чтобы установить её в Ubuntu или Debian выполните такую команду:
Для установки утилиты в CentOS/Fedora/RedHat необходимо выполнить:
Посмотреть список дисков, подключённых к системе можно с помощью команды lsblk:
В этой статье я покажу как объединить три диска в RAID на примере дисков /dev/sda, /dev/sdb и /dev/sdc. Сначала необходимо определиться стоит ли размещать RAID непосредственно на диски или на разделы. Лучше выбрать разделы, так как это дает больше гибкости и безопасности. Во первых, операционная система может перезаписать суперблок RAID если он размещён прямо на диске. Во вторых, если вы выделяете весь диск под RAID, то у вас могут возникнуть проблемы при замене диска. Диски одинакового объема, обычно, немного отличаются у разных производителей. Поэтому для замены вам придется искать точно такой же диск с точно таким же реальным объемом. Если же у вас будет раздел, вы просто сможете создать раздел нужного объема.
Сначала нужно создать таблицу разделов на всех выбранных дисках:
Если на диске уже существует таблица разделов программа предупредит о том, что создание новой сотрёт все данные с диска. После создания таблицы разделов следует создать по разделу на каждом диске. Например, создадим разделы размером 460 гигабайт. Для этого можно воспользоваться той же командой parted:
Теперь диски готовы к размещению на них RAID:
Для создания RAID массива надо выполнить команду mdadm с опцией –create, указать режим работы массива, количество дисков и сами диски. Синтаксис команды такой:
$ sudo mdadm –create /dev/имя_массива –level=режим_работы –raid-devices=количество_устройств список устройств
Например:
После выполнения этой команды вы увидите раздел raid в lsblk. С этим разделом можно работать как с любым обычным разделом в вашей системе.
Давайте для примера отформатируем полученный раздел в файловую систему Ext4, смонтируем и попробуем записывать туда файлы:
Затем можно тестировать скорость с помощью dd:
Как видите, при записи 5 Гб данных мы получаем скорость 400 Мб/сек, это уже на уровне обычного SSD.
Найти информацию обо всех созданных в системе RAID массивах вы можете в файле /proc/mdstat:
Именно так можно посмотреть RAID Linux. Посмотреть более детальную информацию о массиве /dev/md0 можно с помощью самой утилиты mdadm:
Здесь в том числе отображается состояние RAID Linux. Посмотреть детальную информацию о каждом устройстве, которое входит в RAID можно с помощью опции –examine:
В принципе, уже сейчас RAID массив работает и продолжит работать после перезагрузки, потому что mdadm просканирует все диски, найдёт метаданные массива и построит его. Но неизвестно какое имя программа присвоит полученному массиву и неизвестно все ли параметры будут восстановлены верно. Поэтому конфигурацию массива лучше сохранить. Для этого используйте такую команду:
Затем нужно пересоздать initramfs с поддержкой этого массива:
С полученным массивом можно обращаться как с обычным разделом диска. Например, для того чтобы автоматически монтировать его в систему добавьте такую строчку в /etc/fstab:
/dev/md0 /mnt/ ext4 defaults 0 0
На этом создание raid массива linux завершено.
Если вы не выполните предыдущий пункт и перезагрузите компьютер, то можете получить RAID массив с именем md127 вместо md0, такое имя также может быть присвоено второму RAID массиву. Для того чтобы переименовать массив, его придется пересобрать. Для этого сначала остановите существующий массив:
Затем выполните команду переименования. Синтаксис у неё такой:
$ sudo mdadm –assemble –update=name –name=номер /dev/md_номер список устройств
Например:
После этого следует повторить предыдущий шаг для уже правильного сохранения RAID устройства.
Если вы не хотите чтобы ваши диски и дальше были объединены в RAID, его можно удалить. Для этого выполните такую команду:
Она удалит все метаданные с дисков /dev/md0. Дальше останется только удалить или закомментировать секцию данного RAID массива в /etc/mdadm/mdadm.conf
Теперь вы знаете как создать raid linux на примере RAID 0. Давайте ещё разберемся с RAID 1. Для создания RAID 1 используется такая же команда как и для RAID 0, но указывается другой уровень работы массива:
Затем вы можете убедится что RAID создан посмотрев информацию о нём:
Ну и с помощью lsblk можно оценить размер устройства:
Как и ожидалось, размер не увеличился, поскольку копии данных будут записываться на все три диска. Теперь давайте посмотрим на скорость:
Скорость записи данных такая же как и у одного диска. Это цена сохранности данных. Если вы отключите один из дисков, то все данные всё равно будут вам доступны.
–>
В новой статье я опишу как можно создать массив RAID0 из дисков в Windows. Я буду делать на примере Hyper-V Server 2019. В ней крайне урезанный GUI поэтому делать будем все в консоли. Рассмотрим как происходит настройка RAID0 в Windows.
RAID0 — это дисковый массив с чередованием и без отказоустойчивости. Поэтому если данные для вас критичны, лучше использовать другой тип RAID массива.
Состав дисков
У меня в системе 4 HDD. Один диск размером 111 Гб используется под систему. Остальные 3 диска по 232 Гб каждый объединим в массив RAID0. Работать с дисками будем с помощью встроенное утилиты diskpart. Запустим cmd или powershell и введем команду diskpart.
Увидеть все подключенные диски можно командой
list disk
В приведенной выше таблице можно увидеть номер диска, статус подключения, размер и тип диска. Столбец Dyn указывает является ли диск динамическим.
Динамические диски
Подключив диск к компьютеру он получает статус Базовый. Для создания массива нам необходимо его конвертировать в Динамический. Не ошибитесь в выборе дисков, иначе потеряете информацию. И для информации если кто-то не знает, данные на дисках при создании массива не сохранятся.
Выберем первый диск
select disk 1
Конвертируем выбранный диск в динамический
convert dynamic
Выведем список дисков
list disk
Конвертация прошла успешно и Disk 1 стал динамическим, о чем говорит * в столбце Dyn
Операцию конвертации необходимо провести с каждым диском используемым для создания массива.
После всех операций снова выполним list disk и убедимся что все диски из массива динамические.
Создание массива RAID0
Перейдем к созданию массива RAID0 из динамических дисков.
create volume stripe disk=1,2,3
Разберем возможные параметры:
- stripe — тип массива. Это тот же RAID0
- disk — перечисляем диски добавляемые в массив
- size — размер массива. Я не указывал, потому что буду использовать весь доступный размер.
Проверим созданный массив
list volume
Volume 3 и есть наш массив из трех дисков общим объёмом 698 Гб
Однако, процесс еще не завершен. Для работы с диском необходимо создать файловую систему. Я выбрал классическую для Windows это NTFS.
Выберем нужный массив
select volume 3
Запустим процесс создания файловой системы
Format FS=NTFS Label=RAID0
После окончания форматирования присвоим новому диску букву
Assign Letter=E
Процесс создания массива RAID0 завершен. Давайте выведем список разделов и убедимся в этом
list volume
На картинке видно что создан дисковый массив Volume 0 с меткой RAID0. Файловая система NTFS и тип массива Stripe. Все как нам нужно. Можно заходить на диск E и использовать его под свои задачи.
Настройка RAID0 в Windows возможна также через консоль Disk Management. Но в моем случае на Hyper-V сервере использовать ее нет возможности.
Предлагаю к просмотру видео по настройке. Вживую оно всегда нагляднее 🙂
Хотите отблагодарить автора статьи? Это даст ему дополнительный стимул к написанию новых статей.
Поделиться: 28 января 2021 3 804 Время чтения ≈ 12 минут
Содержание:
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:
- СentOS и Red Hat:
yum install mdadm
- Ubuntu и Debian:
apt-get install mdadm
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
- Скачать по ссылке MegaRAID Storage Manager.
- Распаковать скачанный архив.
- Запустить установщик «setup.exe».
- Нажать кнопку инсталляции «Install».
- Принять условия лицензионного соглашения и нажать «Next».
- Выбрать пункт «All users» («Для всех пользователей») и нажать «Next».
- Указать путь для установки и нажать «Next».
- Выбрать тип инсталляции — «Полный» («Complete») или «Выборочный» («Custom») и нажать «Next».
- Запустить процесс установки с учетом введенных параметров, нажав «Install».
- Завершить инсталляцию — кнопка «Finish».
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.
Оцените материал: [Всего голосов: 0 Средний: 0/5]
Читайте также:
Чек-листы проверки работы сайта: на неделю, месяц, квартал, год
Причины и способы борьбы с чрезмерной нагрузкой на сервер
Зачем нужен VPN — 10 причин использовать виртуальную частную сеть
Цифровые технологии в бизнесе — что использовать для борьбы с кризисом
Настройка 301 редиректа в файле .htaccess и другими способами
Что такое удаленный рабочий стол
Сейчас читают:
- Технология VPN — определение, принципы использования и способы организации
- Отличие DOS-атаки от DDOS-атаки
- Полезные советы по выбору хостинга для сайта
ли со статьей или есть что добавить?