RAID-массив защищает данные, повышает производительность и доступность системы хранения. Узнайте о различных типах RAID, плюсах и минусах, а также о том, где они лучше всего работают.
RAID — это распространенный метод защиты данных приложений на жестких дисках и твердотельных накопителях, причем в различных типах RAID уровень защиты уравновешивается ценой. Чем выше уровень защиты, тем выше стоимость. По мере развития систем хранения данных количество уровней RAID увеличивалось.
RAID — это способ объединения отдельных физических дисков в массив RAID. Массив RAID представляет все физические диски как один логический диск на вашем сервере. Такой диск называется логическим номером устройства, или LUN.
Улучшение производительности и доступности RAID-массива позволило сохранить его использование даже после появления новых, альтернативных технологий. Кодирование стирания и твердотельные накопители стали надежными — хотя и более дорогими — альтернативами, а с увеличением емкости хранилища возрастает и вероятность ошибок в массивах RAID. Тем не менее производители систем хранения продолжают поддерживать уровни RAID в своих массивах хранения данных.
Чтобы полностью понять RAID и его преимущества, важно разделить различные уровни RAID и то, что каждый из них делает лучше всего.
RAID 0: Чередование дисков
RAID 1: Зеркалирование дисков
RAID 1+0: Зеркалирование и чередование дисков
RAID 2: Чередование и четность по коду Хэмминга
RAID 3: Диск с контролем четности
RAID 4: Диск с паритетом и чередование на уровне блоков
RAID 5: Чередование дисков с контролем четности
RAID 5+0: Чередование дисков и распределенная четность
RAID 6: Чередование дисков с двойной четностью
Адаптивный RAID: Возможность использования RAID 3 или RAID 5
RAID 7: Нестандартный с кэшированием
RAID-DP: Обеспечивает реализацию RAID 6 с двойной и тройной четностью
Объяснение уровней RAID
Уровни RAID можно разделить на три категории: стандартные, нестандартные и вложенные. Стандартные уровни RAID состоят из основных типов RAID с номерами от 0 до 6. Нестандартный уровень RAID устанавливается в соответствии со стандартами конкретной компании или проекта с открытым исходным кодом. К нестандартным RAID относятся RAID 7, адаптивный RAID, RAID S и Linux md RAID 10. Вложенный RAID относится к комбинациям уровней RAID, например, RAID 10 (RAID 1+0) и RAID 50 (RAID 5+0).
Используемый вами уровень RAID зависит от типа приложения, которое вы запускаете на своем сервере. RAID 0 — самый быстрый, RAID 1 — самый надежный, а RAID 5 — хорошее сочетание обоих. Выбор лучшего RAID-массива для вашей организации может зависеть от требуемого уровня избыточности данных, длительности периода хранения, количества дисков, с которыми вы работаете, а также от того, какое значение вы придаете защите данных по сравнению с оптимизацией производительности.
RAID 0: Чередование дисков
RAID 0 — это простое чередование дисков. Все данные распределяются по частям между всеми SSD или HDD в наборе RAID. RAID 0 обеспечивает высокую производительность, поскольку вы распределяете нагрузку по хранению данных на большее количество физических дисков. RAID 0 не использует проверку четности данных на диске — способ убедиться, что данные успешно записаны при перемещении с одного диска на другой. Поскольку RAID 0 не использует контроль четности, он не обладает избыточностью данных или отказоустойчивостью.
Преимущества. Ключевым преимуществом RAID 0 является производительность. Чередование данных на нескольких дисках обеспечивает большую пропускную способность, чем один диск, увеличивая количество IOPS, доступных для чтения и записи данных. RAID 0 прост в реализации и имеет самую низкую стоимость среди всех типов RAID, поскольку использует дисковое пространство только для хранения данных. Он широко распространен, и поскольку в RAID 0 не производится контроль четности, запись данных на диски RAID 0 не требует больших затрат.
Недостатки. RAID 0 имеет наихудшую защиту данных среди всех уровней RAID. Поскольку RAID 0 не имеет контроля четности, при отказе диска данные на нем становятся недоступными до тех пор, пока их не удастся перезаписать с другого диска.
Лучшее применение. Отсутствие избыточности у RAID 0 означает, что его следует использовать для хранения данных в некритичных приложениях. Он хорошо подходит для приложений, где данные считываются и записываются с высокой скоростью.
RAID 1: Зеркалирование дисков
RAID 1 использует зеркалирование дисков, что означает, что все данные записываются на два отдельных физических диска. По сути, эти диски являются зеркальными отражениями друг друга. Если один диск выходит из строя, данные могут быть получены с другого диска. Для RAID 1 требуется минимум два диска.
Преимущества. Зеркалирование дисков хорошо подходит для операций быстрого чтения. RAID 1 также полезен в ситуациях аварийного восстановления, поскольку обеспечивает мгновенное восстановление после сбоя. Если первичный диск выходит из строя, вторичный, зеркальный диск может взять на себя его функции, поскольку данные, операционная система и прикладное программное обеспечение реплицируются на нем.
Недостатки. Скорость записи ниже, поскольку данные должны быть записаны на диски дважды. Еще одним недостатком RAID 1 является удвоение объема требуемого дискового пространства, поскольку все данные дублируются.
Лучшее применение. RAID 1 хорошо подходит для высокопроизводительных и высокодоступных приложений, включая электронную почту, операционные системы и транзакционные приложения. Возможность мгновенного восстановления после отказа делает его хорошим выбором для критически важных приложений.
RAID 1+0: Зеркалирование и чередование дисков
RAID 1+0, который также называют RAID 10 — это вложенный уровень RAID, сочетающий зеркалирование и чередование дисков. Обычно данные сначала зеркалируются, а затем чередуются. Зеркалирование чередующихся наборов решает ту же задачу, но оно менее отказоустойчиво, чем чередование зеркальных наборов. Для RAID 1+0 требуется минимум четыре физических диска.
Преимущества. RAID 10 обладает преимуществами производительности, обеспечиваемой за счет использования RAID 0. Данные распределяются по двум или более дискам, и несколько головок чтения/записи на дисках могут обращаться к частям данных одновременно, что приводит к ускорению обработки. Благодаря использованию RAID 1 данные RAID 10 полностью защищены. Если исходный диск выходит из строя или становится недоступным, его место занимает зеркальная копия.
Недостатки. При потере диска в группе чередования необходимо получить доступ к данным из другой группы чередования, поскольку группы чередования не имеют проверки четности. По сравнению с RAID 1, RAID 10 полностью дублирует данные, удваивая требуемую емкость для хранения данных. Кроме того, поскольку требуется минимум четыре диска, RAID 10 дороже, чем другие уровни RAID.
Лучшее применение. Избыточность и высокая производительность RAID 10 делают его хорошим выбором для операций, требующих минимального времени простоя. Он также оптимален для приложений с интенсивным вводом-выводом, таких как электронная почта, веб-серверы, базы данных и приложения, которым требуется высокая производительность дисков.
RAID 2: Чередование и проверка четности по коду Хэмминга
RAID 2 осуществляет чередование данных на битовом уровне, и использует код Хэмминга для обеспечения контроля четности и обнаружения ошибок. Четность обеспечивает проверку контрольной суммы данных, записанных на диски. Информация о четности записывается вместе с исходными данными. Сервер, получающий доступ к данным на аппаратном RAID-массиве, никогда не знает, когда один из дисков в RAID-массиве выходит из строя. Когда это происходит, контроллер использует информацию о четности, хранящуюся на уцелевших дисках набора RAID, чтобы воссоздать потерянные данные.
Преимущества. Защита данных является ключевым преимуществом RAID 2. Четность, обеспечиваемая кодом Хэмминга, обеспечивает избыточность данных и отказоустойчивость.
Недостатки. RAID 2 сложнее, чем другие уровни RAID. Он также более дорогостоящий, чем некоторые другие уровни, поскольку требует установки дополнительного дискового накопителя.
Лучшее применение. В наши дни коды Хэмминга уже используются в кодах коррекции ошибок, применяемых в жестких дисках, поэтому RAID 2 больше не используется.
RAID 3: Дисковый массив с выделенным диском чётности
RAID 3 использует диск четности для хранения информации о четности, генерируемой RAID-контроллером, на отдельном диске от дисков с данными вместо чередования с данными, как в RAID 5. Для RAID 3 требуется минимум три физических диска.
Преимущества. RAID 3 обеспечивает высокую пропускную способность, что делает его хорошим выбором для передачи больших объемов данных в массовом порядке.
Недостатки. RAID 3 требует дополнительного диска для контроля четности. Поскольку данные о четности хранятся на отдельном диске, RAID 3 работает плохо, когда поступает много небольших запросов на данные, как, например, в приложении базы данных.
Лучшее применение. RAID 3 хорошо работает с приложениями, которым требуется одна длинная последовательная передача данных, например, видеосерверы.
RAID 4: Дисковый массив с чередованием и выделенным диском чётности
В RAID 4 для защиты данных используется выделенный диск четности, а также чередование дисков на уровне блоков. В RAID 4 количество битов на нескольких дисках суммируется, и полученная сумма сохраняется на отдельном диске четности. Эти сохраненные биты используются для восстановления данных при сбое диска.
Преимущества. Чередование позволяет считывать данные с любого диска. RAID 4 хорошо подходит для последовательного доступа к данным.
Недостатки. Использование выделенного диска четности может вызвать узкие места в производительности при операциях записи, поскольку все записи должны идти на выделенный диск.
Лучшее использование. С появлением таких альтернатив, как RAID 5, RAID 4 используется нечасто.
RAID 5: Чередование дисков с четностью
RAID 5 использует чередование дисков с контролем четности. Как и в других уровнях RAID, использующих чередование, данные распределяются по всем дискам в наборе RAID. Информация о четности, необходимая для восстановления данных в случае отказа диска, также распределяется по диагонали между дисками в наборе RAID. RAID 5 является наиболее распространенным методом RAID, поскольку он обеспечивает хороший баланс между производительностью и доступностью. Для RAID 5 требуется не менее трех физических дисков.
Преимущества. Совместное использование чередования данных и контроля четности не позволяет одному диску стать узким местом. RAID 5 обеспечивает хорошую пропускную способность и производительность, равную RAID 0. Поскольку данные четности распределяются по всем дискам в наборе RAID, RAID 5 является одним из самых надежных типов RAID, обеспечивая избыточность данных и надежность. Диски RAID 5 можно заменять в горячем режиме, что исключает простои.
Недостатки. Скорость записи на диски RAID 5 ниже скорости чтения из-за вычисления данных четности. Этот уровень RAID также страдает от более длительного времени восстановления и потенциальной потери данных, если второй диск выходит из строя во время восстановления. Для RAID 5 также требуется более сложный контроллер, чем для других уровней RAID.
Лучшее применение. RAID 5 является хорошим вариантом для серверов приложений и файловых серверов с ограниченным количеством дисков.
RAID 5+0: Чередование дисков и распределенный контроль четности
RAID 5+0, также известный как RAID 50, является еще одним вложенным уровнем RAID, который сочетает чередование и распределенный контроль четности, чтобы получить преимущества обоих. Для RAID 50 требуется минимум шесть дисков.
Преимущества. RAID 50 обеспечивает более высокую производительность записи, чем RAID 5. Его функции защиты данных также на ступень выше, чем у RAID 5, а время восстановления быстрее. В случае отказа диска производительность снижается не так сильно, как в случае RAID 5, поскольку страдает только один из массивов RAID 5.
Недостатки. Требование RAID 50 к шести дискам делает его потенциально более дорогим, чем другие типы RAID. Кроме того, как и RAID 5, он требует более сложного контроллера и синхронизированных дисков.
Лучшее применение. RAID 50 подходит для приложений, требующих высокой надежности, а также для приложений с высокой скоростью передачи запросов и данных.
RAID 6: чередование дисков с двойным контролем четности
RAID 6 повышает надежность, распределяя данные по нескольким дискам и позволяя операциям ввода-вывода перекрываться для повышения производительности. RAID 6 использует двойную проверку на четность, что позволяет допустить два отказа дисков в наборе RAID до потери данных. RAID 6 позволяет восстанавливать данные при одновременных отказах дисков, что более характерно для дисков большой емкости с большим временем восстановления. Для RAID 6 требуется не менее четырех дисков.
Преимущества. Двойной контроль четности в RAID 6 защищает от потери данных при отказе второго диска. Процент полезной емкости для хранения данных увеличивается по мере добавления дисков в массив RAID 6. После добавления минимального количества дисков — четырех — RAID 6 использует меньшую емкость, чем уровни RAID, использующие зеркалирование.
Недостатки. RAID 6 имеет более низкую производительность, чем RAID 5. Производительность может значительно снизиться, если два диска необходимо перестроить одновременно. RAID 6 может быть более дорогим, поскольку требует два дополнительных диска для контроля четности. Для RAID 6 требуется специализированный контроллер, и сопроцессоры RAID-контроллера часто используются с RAID 6 для вычисления четности и повышения производительности записи.
Лучшее применение. RAID 6 — хороший вариант для долгосрочного хранения данных. Он часто используется для дисков большой емкости, развернутых для архивирования или резервного копирования на основе дисков. Обладая большими возможностями защиты данных, чем RAID 5, RAID 6 также является хорошим выбором для критически важных приложений.
Адаптивный RAID: Возможность использования RAID 3 или RAID 5
Адаптивный RAID позволяет RAID-контроллеру решать, как хранить четность на дисках. Он выбирает между RAID 3 и RAID 5 в зависимости от того, какой тип набора RAID будет лучше работать с типом данных, записываемых на диски.
RAID 7: Нестандартный с кэшированием
RAID 7 — это нестандартный уровень RAID, основанный на RAID 3 и RAID 4, в котором добавлено кэширование и требуется специализированное оборудование. Этот уровень RAID является собственностью и торговой маркой ныне несуществующей компании Storage Computer Corp.
RAID-DP: Обеспечивает реализацию RAID 6 с двойной и тройной четностью
Существует модификация RAID-4 компании NetApp — RAID-DP (Dual Parity). Отличие от традиционного массива заключается в выделении под контрольные суммы двух отдельных дисков. Благодаря взаимодействию RAID-DP и файловой системы WAFL (все операции записи последовательны и производятся на свободное место) пропадает падение производительности как в сравнении с RAID-5, так и в сравнении с RAID-6.
В вычислительной технике рабочей нагрузкой, как правило, является любая программа или приложение, которое работает на любом компьютере. Рабочая нагрузка может быть простым будильником или приложением для контактов, запущенным на смартфоне, или сложным корпоративным приложением, размещенным на одном или нескольких серверах с тысячами клиентских (пользовательских) систем, подключенных и взаимодействующих с серверами приложений по всей глобальной сети. [...]
Сеть хранения данных (SAN) - это выделенная высокоскоростная сеть или подсеть, которая соединяет между собой и представляет общие пулы устройств хранения данных для нескольких серверов. Доступность и высокая готовность систем хранения данных являются ключевыми показателями для корпоративных приложений. Традиционное развертывание систем хранения с прямым подключением к отдельным серверам может быть простым и недорогим вариантом для [...]
Lenovo расширяет сотрудничество с AMD, чтобы предоставить больше возможностей для серверов и устройств HCI, предназначенных для искусственного интеллекта. Компания Lenovo расширяет возможности инфраструктуры искусственного интеллекта с помощью линейки серверов и стека HCI, которые выходят за рамки поддержки ускорителей искусственного интеллекта Nvidia и Intel и теперь включают графические процессоры AMD. Сервер Lenovo Think System SR685a V3 [...]
Huawei продвигает преимущества чипа Arm в OceanStor на парижской выставке Китайский гигант трубит о "зеленых" преимуществах своего процессорного оборудования Arm в линейке OceanStor Dorado V6, которая предлагает огромную емкость и производительность на высоком уровне. Китайский производитель аппаратного обеспечения Huawei продемонстрировала европейским предприятиям свою систему OceanStor Dorado V6, которая обеспечивает доступ к файлам, блокам и объектам [...]
Что такое аппаратный RAID (аппаратный избыточный массив независимых дисков)? Аппаратный RAID - это разновидность RAID, при которой обработка выполняется на материнской плате или отдельной RAID-карте. В аппаратном RAID логические диски конфигурируются и зеркалируются вне системы хранения данных. Физический RAID-контроллер управляет массивом, представляя данные приложениям и операционным системам в виде логических единиц. Контроллер располагается на шине [...]
Объяснение уровней RAID: 0, 1, 5, 6, 10 и 50
RAID-массив защищает данные, повышает производительность и доступность системы хранения. Узнайте о различных типах RAID, плюсах и минусах, а также о том, где они лучше всего работают.
RAID — это распространенный метод защиты данных приложений на жестких дисках и твердотельных накопителях, причем в различных типах RAID уровень защиты уравновешивается ценой. Чем выше уровень защиты, тем выше стоимость. По мере развития систем хранения данных количество уровней RAID увеличивалось.
RAID — это способ объединения отдельных физических дисков в массив RAID. Массив RAID представляет все физические диски как один логический диск на вашем сервере. Такой диск называется логическим номером устройства, или LUN.
Улучшение производительности и доступности RAID-массива позволило сохранить его использование даже после появления новых, альтернативных технологий. Кодирование стирания и твердотельные накопители стали надежными — хотя и более дорогими — альтернативами, а с увеличением емкости хранилища возрастает и вероятность ошибок в массивах RAID. Тем не менее производители систем хранения продолжают поддерживать уровни RAID в своих массивах хранения данных.
Чтобы полностью понять RAID и его преимущества, важно разделить различные уровни RAID и то, что каждый из них делает лучше всего.
RAID 0: Чередование дисков
RAID 1: Зеркалирование дисков
RAID 1+0: Зеркалирование и чередование дисков
RAID 2: Чередование и четность по коду Хэмминга
RAID 3: Диск с контролем четности
RAID 4: Диск с паритетом и чередование на уровне блоков
RAID 5: Чередование дисков с контролем четности
RAID 5+0: Чередование дисков и распределенная четность
RAID 6: Чередование дисков с двойной четностью
Адаптивный RAID: Возможность использования RAID 3 или RAID 5
RAID 7: Нестандартный с кэшированием
RAID-DP: Обеспечивает реализацию RAID 6 с двойной и тройной четностью
Объяснение уровней RAID
Уровни RAID можно разделить на три категории: стандартные, нестандартные и вложенные. Стандартные уровни RAID состоят из основных типов RAID с номерами от 0 до 6. Нестандартный уровень RAID устанавливается в соответствии со стандартами конкретной компании или проекта с открытым исходным кодом. К нестандартным RAID относятся RAID 7, адаптивный RAID, RAID S и Linux md RAID 10. Вложенный RAID относится к комбинациям уровней RAID, например, RAID 10 (RAID 1+0) и RAID 50 (RAID 5+0).
Используемый вами уровень RAID зависит от типа приложения, которое вы запускаете на своем сервере. RAID 0 — самый быстрый, RAID 1 — самый надежный, а RAID 5 — хорошее сочетание обоих. Выбор лучшего RAID-массива для вашей организации может зависеть от требуемого уровня избыточности данных, длительности периода хранения, количества дисков, с которыми вы работаете, а также от того, какое значение вы придаете защите данных по сравнению с оптимизацией производительности.
RAID 0: Чередование дисков
RAID 0 — это простое чередование дисков. Все данные распределяются по частям между всеми SSD или HDD в наборе RAID. RAID 0 обеспечивает высокую производительность, поскольку вы распределяете нагрузку по хранению данных на большее количество физических дисков. RAID 0 не использует проверку четности данных на диске — способ убедиться, что данные успешно записаны при перемещении с одного диска на другой. Поскольку RAID 0 не использует контроль четности, он не обладает избыточностью данных или отказоустойчивостью.
RAID 1: Зеркалирование дисков
RAID 1 использует зеркалирование дисков, что означает, что все данные записываются на два отдельных физических диска. По сути, эти диски являются зеркальными отражениями друг друга. Если один диск выходит из строя, данные могут быть получены с другого диска. Для RAID 1 требуется минимум два диска.
RAID 1+0: Зеркалирование и чередование дисков
RAID 1+0, который также называют RAID 10 — это вложенный уровень RAID, сочетающий зеркалирование и чередование дисков. Обычно данные сначала зеркалируются, а затем чередуются. Зеркалирование чередующихся наборов решает ту же задачу, но оно менее отказоустойчиво, чем чередование зеркальных наборов. Для RAID 1+0 требуется минимум четыре физических диска.
RAID 2: Чередование и проверка четности по коду Хэмминга
RAID 2 осуществляет чередование данных на битовом уровне, и использует код Хэмминга для обеспечения контроля четности и обнаружения ошибок. Четность обеспечивает проверку контрольной суммы данных, записанных на диски. Информация о четности записывается вместе с исходными данными. Сервер, получающий доступ к данным на аппаратном RAID-массиве, никогда не знает, когда один из дисков в RAID-массиве выходит из строя. Когда это происходит, контроллер использует информацию о четности, хранящуюся на уцелевших дисках набора RAID, чтобы воссоздать потерянные данные.
RAID 3: Дисковый массив с выделенным диском чётности
RAID 3 использует диск четности для хранения информации о четности, генерируемой RAID-контроллером, на отдельном диске от дисков с данными вместо чередования с данными, как в RAID 5. Для RAID 3 требуется минимум три физических диска.
RAID 4: Дисковый массив с чередованием и выделенным диском чётности
В RAID 4 для защиты данных используется выделенный диск четности, а также чередование дисков на уровне блоков. В RAID 4 количество битов на нескольких дисках суммируется, и полученная сумма сохраняется на отдельном диске четности. Эти сохраненные биты используются для восстановления данных при сбое диска.
RAID 5: Чередование дисков с четностью
RAID 5 использует чередование дисков с контролем четности. Как и в других уровнях RAID, использующих чередование, данные распределяются по всем дискам в наборе RAID. Информация о четности, необходимая для восстановления данных в случае отказа диска, также распределяется по диагонали между дисками в наборе RAID. RAID 5 является наиболее распространенным методом RAID, поскольку он обеспечивает хороший баланс между производительностью и доступностью. Для RAID 5 требуется не менее трех физических дисков.
RAID 5+0: Чередование дисков и распределенный контроль четности
RAID 5+0, также известный как RAID 50, является еще одним вложенным уровнем RAID, который сочетает чередование и распределенный контроль четности, чтобы получить преимущества обоих. Для RAID 50 требуется минимум шесть дисков.
RAID 6: чередование дисков с двойным контролем четности
RAID 6 повышает надежность, распределяя данные по нескольким дискам и позволяя операциям ввода-вывода перекрываться для повышения производительности. RAID 6 использует двойную проверку на четность, что позволяет допустить два отказа дисков в наборе RAID до потери данных. RAID 6 позволяет восстанавливать данные при одновременных отказах дисков, что более характерно для дисков большой емкости с большим временем восстановления. Для RAID 6 требуется не менее четырех дисков.
Адаптивный RAID: Возможность использования RAID 3 или RAID 5
Адаптивный RAID позволяет RAID-контроллеру решать, как хранить четность на дисках. Он выбирает между RAID 3 и RAID 5 в зависимости от того, какой тип набора RAID будет лучше работать с типом данных, записываемых на диски.
RAID 7: Нестандартный с кэшированием
RAID 7 — это нестандартный уровень RAID, основанный на RAID 3 и RAID 4, в котором добавлено кэширование и требуется специализированное оборудование. Этот уровень RAID является собственностью и торговой маркой ныне несуществующей компании Storage Computer Corp.
RAID-DP: Обеспечивает реализацию RAID 6 с двойной и тройной четностью
Существует модификация RAID-4 компании NetApp — RAID-DP (Dual Parity). Отличие от традиционного массива заключается в выделении под контрольные суммы двух отдельных дисков. Благодаря взаимодействию RAID-DP и файловой системы WAFL (все операции записи последовательны и производятся на свободное место) пропадает падение производительности как в сравнении с RAID-5, так и в сравнении с RAID-6.
Related Posts
Что такое рабочая нагрузка в вычислительной технике?
Cеть хранения данных (SAN — Storage Area Network)
Lenovo и AMD расширяют возможности ИИ для клиентов
Huawei продвигает чип Arm в OceanStor
Что такое аппаратный RAID?