Какво е RAID?

Помощен център

Какво е RAID?

RAID (Redundant Array of Independent Disks) е начин за комбиниране на няколко независими диска в едно хранилище. Дисковете могат да се комбинират в масива по различни начини, популярни като RAID нива, като всяко RAID ниво има своя собствена характеристика:

  • Толерантност към повреди - способност за оцеляване на данните при един или няколко повредени диска.
  • Производителност - показва промяната в скоростта на четене и запис на целия масив в сравнение с един отделен диск.
  • Капацитет на масива - определя се от количеството потребителски данни, които могат да бъдат записани в масива. Капацитетът на масива зависи от съответното RAID ниво и не винаги съответства на сумата от капацитетите на съставните дискове.

RAID методи за съхраняване на данни

Основните методи за съхраняване на данни в RAID масив са:

  • Разпределяне (striping) - разделяне на потока от данни на блокове с определен размер и записване на тези блокове в RAID един по един. Този начин на съхранение на данни влияе върху производителността.
  • Огледално отразяване (mirroring) - техника за съхранение, при която идентичните копия на данни се съхраняват едновременно на всички RAID членове. Този тип разполагане на данни влияе на толерантността към повреди, както и на производителността.
  • Паритет (parity) - техника за съхранение, която използва методите striping и контролна сума (checksum). При техниката паритет се изчислява определена функция за блоковете данни. Ако устройството (диск) се повреди, липсващият блок се преизчислява от контролната сума, като осигурява RAID толерантност.

Всички съществуващи типове RAID се основават на описаните методи striping, mirroring и parity или комбинации от тях.

RAID нива

RAID нивата и свързаните с тях формати за съхранение на данни са стандартизирани от Асоциацията на мрежовите мрежи за съхранение (SNIA) в стандарта за общ формат на RAID дискови устройства (DDF).

Най-често използваните RAID нива са:

Стандартни RAID нива

RAID 0 - разпределяне (striping) без огледално отражение (mirroring) и паритет (parity). Информацията се разпределя между наличните дискове, което прави възможно записването и четенето едновременно от всички дискове. RAID 0 не предоставя никаква сигурност на разпределените данни, поради което повреда в един от дисковете на масива води до загуба на цялата информация. Използва се в системи, при които главния приоритет е бързината на работа - например streaming (предаване на живо) медии.

RAID 1 - mirroring без striping и parity. Информацията се записва едновременно на две устройства като повишава сигурността на данните. RAID 1 не увеличава производителността. Ако едното устройство откаже, системата използва второто устройство, а повреденото устройство се заменя ръчно. След смяната RAID контролерът дублира автоматично съдържанието на работещия диск върху новия. RAID 1 осигурява най-висока надеждност чрез дублиране на данните, но изисква използване на двойно по-голям брой дискове.

RAID 2 - вместо разпределяне на данни по дисковете с помощта на паритет, разпределянето (striping) се прилага на bit ниво. RAID 2 се използва рядко, тъй като разходите за внедряване обикновено са значителни (типичната настройка изисква минимум 10 диска) и дава лоша производителност при определени входно-изходни операции.

RAID 3 - изисква специално устройство за паритет. RAID 3 се използва рядко в специализирани бази данни или обработващи среди, които могат да се възползват от него.

RAID 4 - прилага разпределяне на ниво блок (block-level striping) със специален паритетен диск. В резултат на оформлението си RAID 4 осигурява добра производителност при четене, докато производителността при записване е ниска поради необходимостта от записване на всички данни за паритет на един диск.

Конфигурациите RAID 2, RAID 3 и RAID 4 намират ограничено приложение в практиката.

RAID 5 - striping и parity. RAID 5 разпределя блокове с данни на множество дискове (като RAID 0), но също така съхранява информация за паритета (контролна сума за установяване грешки в данните на диска и може да помогне за възстановяване на данни в случай на повреда на диска). RAID 5 има както скорост (тъй като данните са достъпни от множество дискове), така и резервираност (redundancy), тъй като информацията за паритет се съхранява на всички дискове. Ако един диск се повреди, данните могат да бъдат пресъздадени от данни на друг диск и паритетните блокове. Около една трета от дисковия капацитет се използва за съхраняване на данни за паритет. Недостатък на RAID 5 конфигурациите е, че имат по-ниска производителност, тъй като сървърите извършват много допълнителни операции за запис за паритет.

RAID 6 - разпределяне с двоен паритет (striping with double parity). Конфигурацията прилича на RAID 5, но съхранява два паритетни блока вместо един. Това означава, че две устройства може да се повредят, без да бъдат унищожени данните в масива. Това позволява по-висока резервираност и по-добра производителност при четене.

Хибридни (вложени) RAID нива

Вложените (nested) RAID нива, известни също като хибридни RAID, комбинират две или повече от стандартните RAID нива, за да се получи по-висока производителност, допълнителна резервираност или и двете, в резултат на комбиниране на свойствата на различни стандартни RAID конфигурации.

RAID 10mirroring и striping. RAID 10 е комбинация от RAID 1 и RAID 0 и често се обозначава като RAID 1 + 0. RAID 10 комбинира огледалното отразяване на RAID 1 с разпределянето на RAID 0. Това е нивото на RAID, което дава най-добра производителност, но също така е скъпо, изисквайки минимум четири диска (два пъти повече дискове от другите RAID нива). Това RAID ниво е идеално за високо натоварени сървъри на бази данни или за всеки сървър, който изпълнява много операции за запис. RAID 10 може да се внедри като хардуер или софтуер, но общият консенсус е, че много от предимствата на производителността се губят при използване на софтуерен RAID 10.

Типове RAID

RAID може да бъде създаден по два различни начина:

  • софтуерен RAID - чрез използване на драйвери за операционна система;
  • хардуерен RAID - чрез използване на специален хардуер;

Софтуерен RAID

Софтуерният RAID е едно от най-евтините RAID решения.

Почти всяка съвременна операционна система има вградена възможност за създаване на RAID, макар и не за всички RAID нива. По този начин домашните версии на Windows позволяват на потребителя да създава само RAID 0, докато RAID 1 и RAID 5 могат да бъдат създадени само с Windows сървър. RAID оформлението, създадено с помощта на Windows, е неразделно свързано с операционната система и затова неговите дялове не могат да се използват при dual boot стартиране, например.

Софтуерният RAID е създаден на базата на компютъра на потребителя и поради това използва процесорната система на хоста за внедряване. Трябва да се отбележи, че в случай на RAID нива 0 и 1, натоварването на процесора е незначително. За RAID типовете, основани на паритет, натоварването на процесора може да варира от 1 до 5 процента в зависимост от мощността на процесора и броя на дисковете.

Има определени ограничения за използването на софтуерния RAID за стартиране на системата. Само RAID 1 може да съдържа дял за зареждане, докато зареждането на системата е невъзможно със софтуерни RAID 5 и RAID 0.

В повечето случаи софтуерният RAID не поддържа функцията за бърза размяна и затова не може да се използва там, където се изисква непрекъсната наличност на данни.

Хардуерен RAID

Хардуерният RAID се създава с помощта на сложен самостоятелен RAID контролер. Такива контролери могат да бъдат оборудвани със собствен процесор, кеширана памет с резервно копие на батерията и обикновено поддържат подмяна без рестарт (hot-swapping).

При хардуерният RAID с контролер, към който са свързани дисковете, вграденият процесор управлява RAID, като разтоварва хост процесора, което го прави по-бърз за четене и запис на данни. Хардуерните контролери предлагат допълнителен елемент на безопасност, тъй като неговият BBU (Battery Backup Unit) защитава данните в случай на непредвидена загуба на мощност в сървъра. Подмяната на повреден диск е лесна - просто го извадете и поставете нов.

Недостатъкът на хардуерния RAID е необходимостта от закупуване на хардуер, което го прави по-скъп от софтуерния RAID. Ако контролерът се повреди, имате нужда от съвместим контролер за подмяна, за да възстановите системата в работещо състояние.

Хардуерният RAID има някои предимства пред софтуерния RAID, като например:

  • не използва процесора на хост компютъра;
  • позволява на потребителя да създава дялове за зареждане;
  • обработва по-добре грешките, тъй като комуникира директно с устройствата;
  • подмяна без рестарт (hot-swapping);

RAID не замества резервните копия

Всички RAID нива с изключение на RAID 0 предлагат защита от повреда на едно устройство. Конфигурацията RAID 6 дори оцелява ако два диска дефектират едновременно. За пълна сигурност обаче трябва да архивирате данните, съхранени в RAID система.

Това архивиране ще бъде полезно, ако всички дискове се повредят едновременно поради токов удар, като защита против кражба на системата за съхранение или ако природно бедствие или пожар унищожат работното място.

Не на последно място трябва да се калкулира и възможността за унищожаване на данни следствие на човешка грешка. Ако някой случайно изтрие важни данни и това остане незабелязано в продължение на няколко часа, дни или седмици, добър набор от резервни копия гарантира, че все още може да възстановите тези файлове.

Съхранение на данни с RAID за клиентите на ICN.Bg

Софтуер RAID 1

Този софтуер е напълно безплатен за всички наши клиенти на услугата Нает Сървър. Въпреки предимствата му, не препоръчваме използването на software RAID 1, тъй като той черпи ресурс от процесора на сървъра и се забелязва нестабилна работа на машината при малко по-голямо натоварване на дисковете. Поради тази причина препоръчваме Hardware RAID контролер.

Хардуер RAID контролер

Всички наети сървъри, които хостинг компания ICN.Bg предлага на своите клиенти,  могат да се възползват от предимствата на RAID технологията с опцията да активират тази платена услуга. Тя изисква добавянето на хардуерен RAID (0, 1 или 10) четирипортов контролер, който наподобява RAID 1 софтуера, но при него няма толкова голямо натоварване на дисковете и машината работи с пълния си потенциал.

Свържете се с екипа на ICN.Bg, за да научите как използването на RAID контролер ще подобри и подсигури работата на вашия сървър.