У своїй статті я спробую охарактеризувати найпопулярніші рівні RAID, а потім сформулюю рекомендації по використанню цих рівнів. Для ілюстрації статті я побудував діаграму, на якій помістив ці рівні в тривимірному просторі надійності, продуктивності та цінової ефективності.
JBOD (Just a Bunch of Disks) - це просте об'єднання (spanning) жорстких дисків, яке рівнем RAID формально не є. Томом JBOD може бути масив з одного диска або об'єднання декількох дисків. Контролера RAID для роботи з таким томом не потрібно проведення будь-яких обчислень. На нашій діаграмі диск JBOD служить в якості «ординара» або відправну точку - його значення надійності, продуктивності і вартості збігаються з відповідними показниками одиничного жорсткого диска.
RAID 0 ( "Striping") надмірності не має, а інформацію розподіляє відразу по всім, хто входить в масив дисків у вигляді невеликих блоків ( «Страйп»). За рахунок цього істотно підвищується продуктивність, але страждає надійність. Як і в разі JBOD, за свої гроші ми отримуємо 100% ємності диска.
Поясню, чому зменшується надійність зберігання даних на будь-якому складеному томі - так як при виході з ладу будь-якого з вхідних в нього вінчестерів повністю і безповоротно пропадає вся інформація. Відповідно до теорії ймовірностей математично надійність томи RAID0 дорівнює добутку надійності складових його дисків, кожна з яких менше одиниці, тому сукупна надійність свідомо нижче надійності будь-якого диска.
Хороший рівень - RAID 1 ( "Mirroring", "дзеркало"). Він має захист від виходу з ладу половини наявних апаратних засобів (в загальному випадку - одного з двох жорстких дисків), забезпечує прийнятну швидкість запису і виграш по швидкості читання за рахунок розпаралелювання запитів. Недолік полягає в тому, що доводиться виплачувати вартість двох жорстких дисків, отримуючи корисний об'єм одного жорсткого диска.
Спочатку передбачається, що жорсткий диск - річ надійна. Відповідно, ймовірність виходу з ладу відразу двох дисків дорівнює (за формулою) добутку ймовірностей, тобто нижче на порядки! На жаль, реальне життя - не теорія! Два вінчестера беруться з однієї партії і працюють в однакових умовах, а при виході з ладу одного з дисків навантаження на період до закінчення збільшується, тому на практиці при виході з ладу одного з дисків слід терміново вживати заходів - знову відновлювати надмірність. Для цього з будь-яким рівнем RAID (крім нульового) рекомендують використовувати диски гарячого резерву HotSpare. Гідність такого підходу - підтримка постійної надійності. Недолік - ще більші витрати (тобто вартість 3-х вінчестерів для зберігання обсягу одного диска).
Дзеркало на багатьох дисках - це рівень RAID 10. При використанні такого рівня дзеркальні пари дисків шикуються в «ланцюжок», тому обсяг отриманого томи може перевершувати ємність одного жорсткого диска. Переваги і недоліки - такі ж, як і у рівня RAID1. Як і в інших випадках, рекомендується включати в масив диски гарячого резерву HotSpare з розрахунку один резервний на п'ять робочих.
RAID 5. дійсно, найпопулярніший з рівнів - в першу чергу завдяки своїй економічності. Жертвуючи заради надмірності ємністю всього одного диска з масиву, ми отримуємо захист від виходу з ладу будь-якого з вінчестерів томи. На запис інформації на тому RAID5 витрачаються додаткові ресурси, так як потрібні додаткові обчислення, зате при читанні (в порівнянні з окремим вінчестером) є виграш, тому що потоки даних з декількох накопичувачів масиву распараллелівать.
Недоліки RAID5 проявляються при виході з ладу одного з дисків - весь тому переходить в критичний режим, всі операції запису і читання супроводжуються додатковими маніпуляціями, різко падає продуктивність, диски починають грітися. Якщо терміново не вжити заходів - можна втратити весь тому. Тому, (див. Вище) з томом RAID5 слід обов'язково використовувати диск Hot Spare.
Крім базових рівнів RAID0 - RAID5, описаних у стандарті, існують комбіновані рівні RAID10, RAID30, RAID50, RAID15, які різні виробники інтерпретують кожен по-своєму.
Суть таких комбінацій коротко полягає в наступному. RAID10 - це поєднання одинички і нулика (див. Вище). RAID50 - це об'єднання по "0" томів 5-го рівня. RAID15 - «дзеркало» «п'ятірок». І так далі.
Таким чином, комбіновані рівні успадковують переваги (і недоліки) своїх «батьків». Так, поява «нулика» в рівні RAID 50 анітрохи не додає йому надійність, але зате позитивно відбивається на продуктивності. Рівень RAID 15. напевно, дуже надійний, але він не найшвидший і, до того ж, вкрай неекономічний (корисна ємність томи становить менше половини обсягу вихідного дискового масиву).
RAID 6 отлічется від RAID 5 тим, що в кожному ряду даних (англійською stripe) має не один, а два блоки контрольних сум. Контрольні суми - "багатовимірні", тобто незалежні один від одного, тому навіть відмова двох дисків в масиві дозволяє зберегти вихідні дані. Обчислення контрольних сум за методом Ріда-Соломона вимагає більш інтенсивних порівняно з RAID5 обчислень, тому раніше шостий рівень практично не використовувався. Зараз він підтримується багатьма продуктами, так як в них стали встановлювати спеціалізовані мікросхеми, які виконують всі необхідні математичні операції.
Згідно з деякими дослідженнями, відновлення цілісності після відмови одного диска на томі RAID5, складеному з дисків SATA великого обсягу (400 і 500 гігабайт), в 5% випадків закінчується втратою даних. Іншими словами, в одному випадку з двадцяти під час регенерації масиву RAID5 на диск резерву Hot Spare можливий вихід з ладу другого диска. Звідси рекомендації кращих RAIDоводов: 1) завжди робіть резервні копії; 2) використовуйте RAID6!
Нещодавно з'явилися нові рівні RAID1E, RAID5E, RAID5EE. Буква "Е" в назві означає Enhanced.
RAID level-1 Enhanced (RAID level-1E) комбінує mirroring і data striping. Ця суміш рівнів 0 і 1 влаштована таким чином. Дані в ряду розподіляються точь-в-точь так, як в RAID 0. Тобто ряд даних не має ніякої надмірності. Наступний ряд блоків даних копіює попередній зі зрушенням на один блок. Таким чином як і в стандартному режимі RAID 1 кожен блок даних має дзеркальну копію на одному з дисків, тому корисний об'єм масиву дорівнює половині сумарного обсягу входять в масив жорстких дисків. Для роботи RAID 1E потрібне об'єднання трьох або більше дисків.
Мені дуже подобається рівень RAID1E. Для потужної графічної робочої станції або навіть для домашнього комп'ютера - оптимальний вибір! Він має всі переваги нульового і першого рівнів - відмінна швидкість і висока надійність.
Перейдемо тепер до рівня RAID level-5 Enhanced (RAID level-5E). Це те ж саме що і RAID5, тільки з вбудованим в масив резервним диском spare drive. Це вбудовування проводиться таким чином: на всіх дисках масиву залишається вільним 1 / N частину простору, яка при відмові одного з дисків використовується в якості гарячого резерву. За рахунок цього RAID5E демонструє поряд з надійністю кращу продуктивність, так як читання / запис проводиться паралельно з більшого числа накопичувачів одночасно і spare drive не простоювали, як в RAID5. Очевидно, що входить в тому резервний диск не можна ділити з іншими томами (dedicated vs. shared). Том RAID 5E будується мінімум на чотирьох фізичних дисках. Корисний об'єм логічного тому обчислюється за формулою N-2.
RAID level-5E Enhanced (RAID level-5EE) подібний до рівня RAID level-5E, але він має більш ефективний розподіл spare drive і, як наслідок, - більш швидкий час відновлення. Як і рівень RAID5E, цей рівень RAID розподіляє в рядах блоки даних і контрольних сум. Але він також розподіляє і вільні блоки spare drive, а не просто залишає під ці цілі частину обсягу диска. Це дозволяє зменшити час, необхідний на реконструкцію цілісності томи RAID5EE. Вхідний в тому резервний диск не можна ділити з іншими томами - як і в попередньому випадку. Том RAID 5EE будується мінімум на чотирьох фізичних дисках. Корисний об'єм логічного тому обчислюється за формулою N-2.
Як не дивно, ніяких згадок про рівень RAID 6E на просторах Інтернету я не знайшов - поки такий рівень ніким з виробників не пропонується і навіть не анонсується. А адже рівень RAID6E (або RAID6EE?) Можна запропонувати за тим же принципом, що і попередній. Диск HotSpare обов'язково повинен супроводжувати будь те RAID, в тому числі і RAID 6. Звичайно, ми не втратимо інформацію при виході з ладу одного або двох дисків, але почати регенерацію цілісності масиву вкрай важливо якомога раніше, щоб швидше вивести систему з "критичного" режиму. Оскільки необхідність диска Hot Spare для нас не підлягає сумніву, логічним було б наслідувати далі і "розмазати" його по тому так, як це зроблено в RAID 5EE, щоб отримати переваги від використання більшого кількості дисків (найкраща швидкість на читанні-записи і більш швидке відновлення цілісності).
У таблицю я зібрав деякі важливі параметри майже всіх рівнів RАID, щоб можна було порівняти їх між собою і чіткіше зрозуміти їх суть.
Давайте ще раз спробуємо досконально розібратися, чим же відрізняються ці рівні?
RAID 1.
Це - класичне "дзеркало". Два (і тільки два!) Жорстких диска працюють як один, будучи повною копією один одного. Вихід з ладу будь-якого з цих двох дисків не призводить до втрати ваших даних, так як контролер продовжує роботу з рештою диском. RAID1 в цифрах: дворазова надмірність, дворазова надійність, дворазова вартість. Продуктивність на запис еквівалентна продуктивності одного жорсткого диска. Продуктивність читання вище, так як контролер може розподіляти операції читання між двома дисками.
RAID 10.
Суть цього рівня в тому, що диски масиву об'єднуються парами в "дзеркала" (RAID 1), а потім всі ці дзеркальні пари в свою чергу об'єднуються в загальний масив з чергуванням (RAID 0). Саме тому його іноді позначають як RAID 1 + 0. Важливий момент - в RAID 10 можна об'єднати тільки парна кількість дисків (мінімум - 4, максимум - 16). Переваги: від "дзеркала" успадковується надійність, від "нуля" - продуктивність як на читання, так і на запис.
RAID 1Е.
Буква "E" в назві означає "Enhanced", тобто "Покращений". Принцип цього поліпшення наступний: дані блоками "чергуються" ( "striped") на всі диски масиву, а потім ще раз "чергуються" із зсувом на один диск. У RAID 1E можна об'єднувати від трьох до 16 дисків. Надійність відповідає показникам "десятки", а продуктивність за рахунок більшого "чергування" стає трохи краще.
RAID 1е0.
Цей рівень реалізується так: ми створюємо "нульовий" масив з масивів RAID1E. Отже, загальна кількість дисків має бути кратно трьом: мінімум три і максимум - шістдесят! Перевага в швидкості при цьому ми навряд чи отримаємо, а складність реалізації може несприятливо відбитися на надійності. Головне достоїнство - можливість об'єднати в один масив дуже велике (до 60) кількість дисків.
Подібність всіх рівнів RAID 1X полягає в їх показниках надмірності: заради реалізації надійності жертвують рівно 50% сумарної ємності дисків масиву.
Андрій Єгоров. начальник відділу по роботі з корпоративними клієнтами «Компанії« ТІМ », сертифікований професіонал - MCSE, Master CNE, CIA, ICIS, etc.
Facebook Мій Світ