Новогодний баннер

Технология объединения физических дисков в логический том — RAID — имеет огромное количество вариаций. Практическую реализацию в системах хранения данных и серверном оборудовании можно встретить у следующих спецификаций: RAID 0, 1, 3, 4, 5, 6, DP, 10, 50, 60, однако в коммерческом применении как правило используются только некоторые из них.

 

RAID 0

RAID 0 — массив дисков с чередованием данных (страйп). При использовании RAID 0 блоки данных записываются по очереди на каждый диск, что существенно увеличивает производительность операций чтения и записи. Избыточность данных отсутствует, поэтому выход из строя любого диска ведет к потере данных всей RAID-группы.

Использование:
Рекомендуется использовать RAID 0 для быстрого доступа к неважным или временным данным, когда требуется высокая производительность и имеется возможность в случае сбоя восстановить информацию. Типичным сценарием использования можно назвать пост-обработку видео или кэширование данных.

  • Преимущества:

  • самая высокая скорость чтения и записи;
  • 100% эффективность использования дискового пространства.
  • Недостатки:

  • самая низкая надежность хранения данных.

Формула эффективности:
S * N, где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 1

RAID 1 — зеркалированный массив дисков (зеркало). Блоки данных записываются на все диски одновременно, поэтому допустим выход из строя всех дисков, кроме одного. Данная конфигурация обладает наименьшей эффективностью использования дискового пространства, и, как следствие, наибольшей стоимостью при использовании трех и более дисков.

Использование:
Рекомендуется использовать RAID 1 для максимального повышения надежности хранения и доступности данных. Наиболее частым сценарием является зеркалирование двух системных дисков серверов.

  • Преимущества:

  • самая высокая степень надежности при использовании трех и более дисков;
  • самая высокая скорость чтения за счет параллельных запросов ко всем дискам сразу.
  • Недостатки:

  • самая низкая эффективность использования дискового пространства при трех и более дисках;
  • незначительное снижение скорости записи в IOPS по сравнению с RAID 0, DP, 10.

Формула эффективности:
S, где S — объем наименьшего диска.

RAID 5

RAID 5 — массив дисков с поблочным чередованием с одной контрольной суммой. При построении RAID 5 для контрольных сумм не выделяется отдельный диск, как в RAID 4, вместо этого данные циклически записываются на все диски. Аналогично RAID 4, RAID 5 позволяет производить параллельную запись, что существенно увеличивает производительность. Нагрузка на диск четности равномерно распределяется по всем дискам в массиве.

Использование:
RAID 5 широко применяется в реальных бизнес-задачах. Типовым сценарием является использование в серверах в области хранения данных для пользовательских приложений и выполнения транзакций. Использовать в СХД рекомендуется в первую очередь для маловажной информации с небольшой нагрузкой на диски, например, в системах видеонаблюдения.

  • Преимущества:

  • значительное повышение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в RAID;
  • высокая эффективность использования дискового пространства в сравнении с RAID 1, 6, DP, 10;
  • базовый уровень надежности, допустим выход из строя одного диска.
  • Недостатки:

  • в случае выхода из строя одного диска, процесс восстановления (rebuild) RAID-группы резко повышает нагрузку на диски, что может спровоцировать выход второго диска внутри группы и привести к потере данных;
  • незначительное снижение скорости записи в IOPS по сравнению с RAID 0, DP, 10.

Формула эффективности:
S * (N - 1), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 5E 

RAID 5 (также называемый RAID 5 Enhanced)- схожий по уровню RAID level-5 массив независимых дисков, оснащенный встроенным резервным диском. Как и "собрат" RAID 5, RAID 5E создает ряды данных и контрольных сумм во всех дисках. Емкость логического тома массива RAID-5EE ограничена емкостью 2х винчестеров массива (контрольный, резервный). Запись/чтение данных на 4 диска - более эффективна, чем на три диска и один простаивающий в качестве "hot spare" (запасного варианта). В этом смысле, RAID 5E можно назвать более производительным, нежели RAID level-5. Однако резервный диск в данном случае нельзя использовать с другими массивами. При необходимости запасного диска придется использовать еще один резервный.

Минимальное количество дисков для RAID 5E - 4. Система поддерживает от 8 до 16 носителей. Позволяет использовать лишь один логический том в массиве. Максимальное количество – 7 логических томов на контроллер.

Использование:
Возьмем в пример четыре диска, на основе которых создан массив, внутри которого открыт один логический том. При этом выделенный резервный диск остается свободным, отображается в виде логического тома. Ряды данных распределены по дискам, создаются блоки в логическом томе. Контрольные суммы - в рядах данных, перемещаются между дисками по принципу, аналогичному RAID 5. Резервный диск при этом не разделен. При выходе из строя диска массива, данные с него перераспределяются - массив сжимается, а выделенный резервный диск превращается в часть массива. Логический том по-прежнему остается RAID 5E. После замены неисправного диска, прежние данные вновь распаковываются и система продолжает функционировать в привычном формате.

  • Преимущества:

  • Гарантированная защита данных,
  • Большая емкость дисков,
  • Высокий уровень устойчивости к сбоям и отказам,
  • Высокий уровень производительности, по сравнению с RAID-5.
  •  
  • Недостатки:

  • Достаточно низкая скорость записи,
  • Производительность ниже, чем в RAID-1/RAID-1E,
  • Один логический том на массив,
  • Нет совместного использования резервного диска с другими.

 

RAID 6

RAID 6 — массив дисков с поблочным чередованием с двумя контрольными суммами. Данные распределяются по дискам массива по очереди, в качестве информации для восстановления используется схема двойной четности. RAID 6 может выдержать отказ двух дисков одновременно, однако низкая производительность по операциям ввода-вывода (IOPS) ограничивает область применения.

Использование:
Сценарии применения RAID 6 аналогичны RAID 5 с уклоном в более надежное хранение информации. RAID 6 широко применяется в системах хранения данных, где не важна высокая транзакционная производительность — архивное хранение, видеонаблюдение стратегических объектов, использование в системах безопасности, а также для надежного хранения критически важных данных.

  • Преимущества:

  • значительное повышение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в RAID;
  • высокая степень надежности по сравнению с RAID 5, допустим выход из строя двух дисков.
  • Недостатки:

  • самая низкая скорость записи в IOPS;
  • эффективность использования дискового пространства ниже, чем у RAID 5.

Формула эффективности:
S * (N - 2), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 10

 

RAID 10 — массив дисков с зеркалированием и чередованием. Представляет собой массив RAID 0 из нескольких массивов RAID 1. В реализации RAID 10 на практике каждый подмассив RAID 1 состоит из двух дисков, поэтому допускается выход из строя не более одного диска в каждом подмассиве. RAID 10 обладает самой высокой производительностью и надежностью, при этом эффективность использования дискового пространства составляет 50%.

Использование:
Основным сценарием применения является использование для работы с базами данных (Oracle, SAP HANA, SQL) и другими высокотранзакционными нагрузками.

  • Преимущества:

  • самая высокая скорость чтения и записи среди коммерчески используемых типов RAID;
  • повышенная надежность по сравнению с RAID 5.
  • Недостатки:

  • эффективность использования дискового пространства 50%.

Формула эффективности:
S * N / 2, где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 50

    

RAID 50 — массив дисков, состоящий из чередования массивов RAID 5. Реализуется построением страйпа (RAID 0) из RAID 5. Допускается отказ не более одного диска в каждом подмассиве. Производительность RAID 50 выше, чем при использовании RAID 5, и стремится к RAID10, но надежность недостаточна для применения в реальных бизнес-задачах.

Использование:
Поддерживается ограниченным количеством производителей, т.к. не рекомендуется к использованию ввиду низкой надежности. Возможная модель использования предполагает хранения временных или неважных данных.

  • Преимущества:

  • значительное повышение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в RAID;
  • высокая эффективность использования дискового пространства по сравнению с RAID 1, 6, DP, 10.
  • Недостатки:

  • незначительное снижение скорости записи в IOPS по сравнению с RAID 0, DP, 10;
  • недостаточная надежность для коммерческого использования.

Формула эффективности:
S * (N - 2), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 51

RAID 51 (называемый также RAID 5+1) - гибрид независимых массивов, построенный на сочетании зеркалирования и чередования с системой распределения четности.

Преимущества:

В чем отличие RAID 51 от RAID 15? Главная цель систем RAID 15 и RAID 51 заключается в значительном увеличении такого показателя, как надежность. В отличие от своего "младшего брата" RAID 15, способного сохранить работоспособность системы даже при отказе трех дисков, RAID 51, может работать при отказе 8-ми. За счет этого преимущества, пользователь вынужден платить большим объемом неиспользуемой емкости дисков, а также более высокой ценой на систему. Зачастую для построения RAID 51 используется два контроллера RAID 5 (зеркалируют друг друга), что существенно сокращает затраты систему. Данная конфигурация предполагает использование массивов RAID 5 на отдельных контроллерах. В такой связке чтение и запись данных балансирует между двумя массивами в равной степени. Полное сохранение информации Однако, RAID 51 может также быть построен и на другом методе, называемом "наслоением". В этой конфигурации RAID 5 не определяются как зеркала друг друга, а в RAID 1 не устанавливают программу, сообщающую ему о приоритетности RAID 5. Таким образом, данная конфигурация позволяет системе выдержать одновременный отказ всех дисков массива, а также еще и дополнительного резервного диска из другого массива.

Формула эффективности:

Максимальный объем дискового пространства во вложенном RAID 51 составляет N, где N - это число, равное объему отдельно взятого RAID 5 сэта.

RAID 60

RAID 60 — массив дисков, состоящий из чередования массивов RAID 6. Реализуется построением страйпа (RAID 0) из RAID 6. Допускается отказ до двух дисков в каждом подмассиве. Обладает базовой надежностью и невысокой эффективностью используемого пространства . Для построения минимальной RAID-группы требуется 8 дисков.

Использование:
Поддерживается ограниченным количеством производителей, т.к. не обладает явными преимуществами по сравнению с использованием других типов RAID. Область практического применения ограничена.

  • Преимущества:

  • значительное повышение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в RAID;
  • базовая надежность хранения.
  • Недостатки:

  • невысокая эффективность использования дискового пространства по сравнению с RAID 5, 6, DP.
  • скорость записи в IOPS ниже, чем у RAID 0, DP, 10.

Формула эффективности:
S * (N - 4), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 61

  RAID-16_cropped

RAID 61 — В основу этих массивов легли различные комбинации RAID 6 с зеркалом. Как и в случае с RAID 51 и 15, в некоторых комбинациях допускается выход из строя более чем половины всех имеющихся дисков. В RAID 61 может выйти из строя полностью одно зеркало и два диска из второго, то есть в минимальном варианте с 8 дисками допускается выход из строя 6 штук, а это 75%. Второй вариант допускает выход из строя максимум полностью двух зеркал, а также по одному диску из всех оставшихся

Использование:
Поддерживается ограниченным количеством производителей, т.к. не обладает явными преимуществами по сравнению с использованием других типов RAID. Область практического применения ограничена.

  • Преимущества:

  • экстремальная отказоустойчивость, неплохая скорость на чтение,
  • сравнительно эффективное использование дискового пространства при использовании большого количества дисков
  • Недостатки:
  • достаточно экзотический вариант, мало где можно встретить,
  • низкая скорость записи,
  • сильное снижение производительности при деградации массива (это касается не только того, что функционировать будет небольшое количество жестких дисков, но и имеется в виду сильная загрузка ЦП контроллера при вычислении недостающих данных

Формула эффективности:
S * (N - 4), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

Top