RAID (Redundant Array of Independent Disks) – это технология, которая объединяет несколько физических дисков в один логический массив с целью повышения надежности, производительности или объема хранения данных.

Для чего нужны RAID-массивы?

Повышение надежности

RAID-массивы поддерживают избыточность данных, то есть возможность хранить одну и ту же информацию на нескольких физических дисках. Это позволяет сохранять информацию даже в случае отказа одного или нескольких носителей информации.

Увеличение производительности

Некоторые конфигурации RAID увеличивают скорость чтения и записи данных за счет параллельного доступа к нескольким дискам. Это очень полезно для серверов, обеспечивающих доступ к большому количеству контента, например видеохостингов.

Расширение объема хранения

RAID позволяет объединить пространство нескольких дисков, создавая один большой логический диск. Эта функция полезна, когда количество информации не слишком сильно превышает размер обычного физического диска. В таком случае RAID-массив позволяет использовать несколько дисков как один - без установки специального ПО и сложных настроек параллельной работы с физическими устройствами.

Уровни RAID

Существуют различные уровни RAID, каждый из которых имеет свои особенности и предназначение:

RAID 0 (Striping)

Особенности: Данные распределяются по всем дискам в массиве, но при этом не используется избыточность.
Преимущества: Очень высокая скорость чтения и записи данных, так как операции распределяются по всем дискам.
Недостатки: Нет защиты данных – отказ любого из дисков ведет к потере всех данных в массиве.

RAID 1 (Mirroring)

Особенности: Данные дублируются на каждом диске массива.
Преимущества: Высокая надежность – в случае выхода из строя одного диска, данные могут быть восстановлены с зеркального диска.
Недостатки: Эффективное использование объема составляет 50%, так как каждый диск содержит копию данных.

RAID 2 (Hamming Code)

Особенности: Использует код Хэмминга для коррекции ошибок, данные разбиваются на биты и распределяются по дискам с использованием дисков для проверки и исправления ошибок.
Преимущества: Высокая надежность за счет исправления ошибок на уровне битов.
Недостатки: Сложность и высокая стоимость реализации, в современных системах практически не используется.

RAID 3 (Byte-level Striping with Dedicated Parity)

Особенности: Данные разбиваются на байты и распределяются по дискам, один диск используется для хранения паритета.
Преимущества: Высокая скорость передачи данных для больших последовательных файлов.
Недостатки: Падение производительности при операциях записи и наличие единой точки отказа (диск паритета).

RAID 4 (Block-level Striping with Dedicated Parity)

Особенности: Данные разбиваются на блоки и распределяются по дискам, один диск используется для хранения паритета.
Преимущества: Хорошая производительность при чтении данных.
Недостатки: Производительность записи снижается из-за необходимости обновления данных паритета, наличие единой точки отказа (диск паритета).

RAID 5 (Block-level Striping with Distributed Parity)

Особенности: Данные и паритет распределяются по всем дискам массива.
Преимущества: Хороший баланс между надежностью, производительностью и эффективностью использования дискового пространства.
Недостатки: Восстановление данных после отказа диска может занять значительное время, что также снижает производительность массива во время восстановления.

RAID 6 (Block-level Striping with Double Distributed Parity)

Особенности: Используются два блока паритета, распределенные по всем дискам массива.
Преимущества: Очень высокая надежность – массив может выдержать отказ двух дисков одновременно.
Недостатки: Более сложная реализация и снижение производительности записи по сравнению с RAID 5.

RAID 10 (1+0, Mirrored and Striped)

Особенности: Комбинирует RAID 1 и RAID 0 – данные сначала зеркалируются, а затем распределяются по полосам.
Преимущества: Высокая производительность и надежность, возможность восстановления данных при отказе одного диска в каждой зеркальной паре.
Недостатки: Высокие затраты на дисковое пространство, так как требуется удвоение объема хранения.

RAID 01 (0+1, Striped and Mirrored)

Особенности: Комбинирует RAID 0 и RAID 1 – данные сначала распределяются по полосам, а затем зеркалируются.
Преимущества: Высокая производительность.
Недостатки: Меньшая надежность по сравнению с RAID 10, так как отказ одного диска в любой полосе может привести к потере данных.

RAID 50 (5+0, Striped RAID 5)

Особенности: Комбинирует RAID 5 и RAID 0 – несколько массивов RAID 5 объединены в RAID 0.
Преимущества: Хороший баланс между производительностью, надежностью и эффективностью использования дискового пространства.
Недостатки: Сложная настройка и управление.

RAID 60 (6+0, Striped RAID 6)

Особенности: Комбинирует RAID 6 и RAID 0 – несколько массивов RAID 6 объединены в RAID 0.
Преимущества: Очень высокая надежность и производительность.
Недостатки: Очень сложная реализация и управление, высокая стоимость.

Как выбрать уровень RAID

Выбор уровня RAID зависит от решаемых вами задач. Вот основные задачи и соответствующие уровни RAID:

Повышение производительности

Задача: Увеличение скорости чтения и записи данных.

  • RAID 0: Подходит для задач, где критична высокая производительность, а надежность не является приоритетом, например, для обработки видео и аудио, кеширования данных, временных файлов и игровых приложений.

Повышение надежности и защита данных

Задача: Обеспечение сохранности данных в случае отказа одного или нескольких дисков.

  • RAID 1: Идеально подходит для систем, где важна высокая надежность данных, таких как серверы баз данных, системные диски серверов, и рабочие станции с критически важными данными.
  • RAID 5: Подходит для файловых серверов и систем хранения, где важны как надежность, так и эффективность использования пространства. Часто используется в корпоративных средах для хранения общих данных.
  • RAID 6: Подходит для систем, где требуется максимальная надежность данных, таких как архивные системы, системы резервного копирования и критически важные серверы.
  • RAID 10: Подходит для приложений, требующих высокой производительности и надежности, таких как серверы баз данных, высоконагруженные веб-серверы и виртуальные серверы.

Большие объемы хранения

Задача: Объединение нескольких дисков в один логический диск для увеличения объема хранения.

  • RAID 5: Предоставляет хороший баланс между объемом хранения и надежностью, подходит для файловых серверов и систем хранения общего назначения.
  • RAID 6: Предлагает больше надежности при сравнительно большом объеме хранения, используется в корпоративных системах хранения данных.
  • RAID 50: Подходит для приложений, требующих больших объемов данных и хорошей производительности, таких как базы данных, серверы электронной почты и файловые серверы.
  • RAID 60: Используется для систем, где требуется максимальная надежность и объем хранения, таких как большие корпоративные системы хранения данных и серверы резервного копирования.

Баланс между производительностью и надежностью

Задача: Обеспечение высокого уровня производительности при сохранении надежности данных.

  • RAID 5: Хороший выбор для большинства корпоративных приложений, где важен баланс между производительностью, надежностью и эффективностью использования дискового пространства.
  • RAID 10: Отлично подходит для приложений с высокими требованиями к производительности и надежности, таких как базы данных и виртуальные среды.

Обработка больших объемов данных

Задача: Высокопроизводительная обработка больших объемов данных.

  • RAID 0: Подходит для обработки больших последовательных файлов, например, видео и аудио файлов.
  • RAID 5 и 6: Используются для обработки больших объемов данных с высокой степенью защиты, например, в системах анализа данных и больших базах данных.

Резервное копирование и архивирование

Задача: Надежное хранение резервных копий и архивов.

  • RAID 6: Подходит для систем резервного копирования, где важна максимальная надежность данных.
  • RAID 10: Используется в системах, где важна как производительность, так и надежность данных резервного копирования и архивирования.

Создание RAID-массива

Создание RAID-массива включает несколько этапов, начиная с подготовки оборудования и заканчивая настройкой программного обеспечения. Процесс может варьироваться в зависимости от используемого оборудования и операционной системы. Вот общий план действий:

Подготовка оборудования

Шаг 1: Определите требуемый уровень RAID. Выберите уровень RAID, который соответствует вашим потребностям в производительности, надежности и объеме хранения.

Шаг 2: Подготовьте диски. Убедитесь, что у вас есть нужное количество и тип дисков для выбранного уровня RAID. Рекомендуется использовать идентичные диски (одного размера, скорости и модели).

Шаг 3: Подключите диски. Установите диски в сервер или компьютер. Убедитесь, что все диски правильно подключены и распознаны системой.

Настройка через аппаратный RAID-контроллер

Если вы используете аппаратный RAID-контроллер, следуйте этим шагам:

Шаг 1: Войдите в BIOS/UEFI RAID-контроллера. При загрузке системы нажмите соответствующую клавишу (например, Ctrl+R, Ctrl+I, F2 и т.д.) для входа в BIOS/UEFI RAID-контроллера.

Шаг 2: Создайте массив. В меню контроллера выберите опцию создания RAID-массива. Выберите уровень RAID, который вы хотите использовать, и добавьте необходимые диски в массив.

Шаг 3: Настройте параметры массива. Установите параметры массива, такие как размер блока (stripe size), инициализацию массива и другие опции в зависимости от ваших требований.

Шаг 4: Сохраните настройки и выйдите. Подтвердите создание массива и сохраните настройки. Система перезагрузится, и RAID-массив будет создан.

Настройка через программное обеспечение

Если вы используете программный RAID, следуйте этим шагам:

В Windows

Шаг 1: Откройте Диспетчер дисков. Нажмите правой кнопкой мыши на «Мой компьютер» или «Этот компьютер», выберите «Управление», затем «Управление дисками».

Шаг 2: Инициализируйте диски. Если новые диски не инициализированы, система предложит инициализировать их. Выберите стиль раздела (MBR или GPT) и инициализируйте диски.

Шаг 3: Создайте новый RAID-массив. Нажмите правой кнопкой мыши на свободное пространство одного из дисков и выберите «Создать зеркальный том» (для RAID 1) или «Создать RAID-5 том» (для RAID 5). Следуйте инструкциям мастера для завершения создания массива.

В Linux

Шаг 1: Установите mdadm. В большинстве дистрибутивов Linux используется утилита mdadm для управления программными RAID-массивами. Установите ее, если она еще не установлена:

sudo apt-get install mdadm

Шаг 2: Создайте RAID-массив. Используйте команду mdadm для создания массива. Например, для создания RAID 1 из двух дисков:

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda /dev/sdb
>

Шаг 3: Создайте файловую систему. После создания массива создайте файловую систему на новом устройстве:

sudo mkfs.ext4 /dev/md0

Шаг 4: Добавьте запись в fstab. Чтобы массив автоматически монтировался при загрузке, добавьте запись в файл /etc/fstab:

/dev/md0 /mnt/raid ext4 defaults 0 0

Шаг 5: Монтируйте RAID-массив. Создайте точку монтирования и смонтируйте массив:

sudo mkdir /mnt/raid

sudo mount /dev/md0 /mnt/raid
>

Мониторинг и обслуживание

Шаг 1: Настройте мониторинг. Для аппаратного RAID-контроллера используйте предоставленное ПО для мониторинга состояния массива. Для программного RAID используйте утилиту mdadm или другие инструменты для проверки состояния массива.

Шаг 2: Регулярно проверяйте состояние дисков. Убедитесь, что все диски работают корректно и нет признаков отказа. Заменяйте неисправные диски по мере необходимости.

Заключение

Создание RAID-массива требует тщательного планирования и подготовки. Важно выбирать правильный уровень RAID в зависимости от ваших потребностей и регулярно проверять состояние массива для обеспечения его надежной работы.