Опубликовано 17.11.2021

Что такое RAID массив. Виды и уровни

photo
Алексей Прунов
Технический директор компании «АйТи Спектр»
Задать вопрос

Технология RAID позволяет хранить одну и ту же информацию в разных точках — на нескольких установленных дисках. Это нужно для того, чтобы защитить данные при отказе конкретного накопителя и расширить постоянную память. RAID (Redundant Array of Independent Disks) переводится с английского как «избыточный массив независимых дисков».

Существуют различные уровни рэйд-массивов, на каждом из которых информация на диски записывается по-разному. Все варианты имеют свои преимущества и недостатки. Пользователь, применяя технологию, преследует свои цели. Кому-то нужно создать из нескольких дисков огромное хранилище. Другой желает дублировать информацию на 2 накопителя, третий — совместить оба варианта. В статье расскажем об уровнях рэйд-массивов, а также плюсах и минусах применения технологии.

Для чего используют рэйд-массивы

По данной технологии данные размещают на нескольких накопителях определенным образом — зеркальным либо чередующим (или совмещают оба метода). Первый способ копирует одинаковые сведения на несколько дисков, а второй равномерно распределяет информацию по ним. Это повышает бесперебойность работы, общую производительность и объем памяти. В результате отказ дисков происходит реже и уменьшается вероятность потери личных файлов.

Многие пользователи, когда слышат, что рэйд-массив защищает информацию, расслабляются и не принимают никаких мер по сохранности сведений. На самом деле технология бессильна в этом плане. Если вам (или хакерам) захочется изменить либо удалить пользовательские данные, то RAID нисколько не поможет и не помешает.

Как работает RAID массив

Рэйд-массив работает следующим образом. Особый контроллер создает логическую структуру LUN, которую операционная система распознает как обычный диск, где можно работать привычным образом. Этот же контроллер защищает целостность всего рэйд-массива при отказе одного или нескольких накопителей. Система продолжает видеть один и тот же логический диск и работать с ним. К сохранности файлов либо пользовательских данных RAID отношения не имеет. Чтобы защитить информацию, администратор должен применить другие средства (антивирусы, резервирование и т. д.).

Важно! В рэйд-массиве нужно использовать диски одинаковой емкости, иначе они будут функционировать по размеру наименьшего. Избыточный объем других накопителей будет недоступен.

Как управлять RAID массивом

Дисками в массиве управляет RAID-контроллер. Он выступает в роли посредника между операционной системой и физическими накопителями данных. Использование контроллера повышает общую производительность и защиту компьютера от взлома. Устройство может быть аппаратным либо программным. В первом случае для управления используется карта контроллера, устанавливаемая в материнскую плату. Во втором случае — специальная утилита в составе ОС. Хотя программный контроллер служит тем же целям, что и аппаратный, он заметно ограничивает функционал рэйд-массива и снижает производительность компьютера.

Уровни RAID массивов

В ИТ-сфере применяют классификацию рэйд-массивов по уровням, в зависимости от которых определяют область применения накопителей. Раньше использовали уровни от 0 до 5. Сейчас количество вариантов расширили и разбили на категории: стандарт, вложение и нестандарт. Благодаря такой классификации IT-специалисты быстро понимают, с чем работают в данный момент.

Стандарт

К стандартным относятся 7 уровней — от 0 до 6. Подробнее о каждом из них ниже.

RAID 0

RAID 0

Рэйд-массив 0 уровня работает по принципу чередования. Данные поочередно записываются на каждый диск, благодаря чему увеличивается производительность системы. Массив можно составить из неограниченного количества накопителей. Главное условие — у всех дисков должна быть одинаковая скорость, иначе работа системы будет определяться самым медленным устройством.

Но равномерное распределение данных по всем накопителям может сыграть злую роль. Если хоть один диск выйдет из строя, то запуск программы может не произойти. Поэтому необходимо чаще делать бэкапы данных.

RAID 1

RAID 1

Рэйд-массив 1 уровня работает по принципу зеркалирования. Диски, входящие в конфигурацию (минимум 2), дублируют данные друг друга. Принцип чередования здесь не допускается. Скорость чтения увеличивается за счет одновременного считывания информации с обоих дисков, темп записи не меняется. Такая конфигурация очень надежная, т. к. при выходе из строя одного накопителя его «зеркало» продолжает работать, но дорогая — для хранения информации требуется как минимум вдвое больше оборудования.

RAID 2

RAID 2

RAID 2 больше не используют (предпочтительнее применять RAID 3). Построен он по принципу рэйд-массива 0 уровня, но отличается тем, что некоторые накопители содержат сведения о поиске и исправлении ошибок (обладают ECC-памятью) и применяют особый код Hamming для восстановления работоспособности.

RAID 3

RAID 3

Рэйд-массив 3 уровня работает по принципу чередования. На одном из дисков хранятся сведения о четности. Это позволяет распределить данные по остальным накопителям равномерно. Все диски одновременно работают с вводом-выводом информации, что увеличивает производительность системы. Но пользовательское устройство при этом может быть только одно. К тому же маленькие файлы в такой конфигурации передаются недостаточно быстро.

RAID 4

RAID 4

RAID 4 работает так же по принципу чередования. Главное отличие от рэйд-массива 3 уровня заключается в том, что разработчики решили проблему медленной передачи маленьких файлов разделением данных на блоки (вместо байтов). Основным минусом теперь выступает небольшая скорость записи информации.

RAID 5

RAID 5

В RAID 5 уровня данные о четности чередуются на каждом накопителе. Благодаря этому массив работает даже при отказе одного из дисков. Считывание и запись сразу с нескольких накопителей повышает производительность системы, но из-за интенсивности операций требуется много времени на восстановление поврежденных данных. Рэйд-массиву 5 уровня для функционирования достаточно трех дисков, но полноценная деятельность предполагает установку хотя бы пяти устройств.

RAID 6

RAID 6

RAID 6 использует дополнительную схему четности. Это гарантирует работу массива, даже если откажут одновременно два накопителя. В результате RAID 6 более надежен, чем 5, но стоит дороже. К тому же скорость записи заметно снижена.

Вложение

Некоторые уровни называют Nested — вложенными. Принцип данной технологии заключается в сочетании различных рэйд-уровней в одном массиве.

RAID 10 (1+0)

RAID 10

RAID 10 — сочетание уровней 1 и 0. Более производительный и дорогой, чем рэйд-массив 1 уровня.

RAID 01 (0+1)

RAID 01

RAID 01 построен почти так же, как и рэйд-массив 10 уровня. Но, если в первом случае информацию сначала зеркалируют, а потом чередуют, то во втором все с точностью до наоборот.

RAID 03 (0+3)

RAID 03

RAID 03 можно назвать и рэйд-массивом 53, т. к. в схеме работы этих сочетаний разницы нет. Вначале диски комбинируют по принципу чередования, а затем — по технологии RAID 3. Такое сочетание более производительно, чем одиночные массивы, но вместе с этим и дороже.

RAID 50 (5+0)

RAID 50

Считается идеальной комбинацией. Часть дисков, объединенная по принципу RAID 5, чередуется с другим звеном накопителей по технологии RAID 0. Массив становится более производительным, и данные все так же надежно защищены.

Нестандарт

Эти уровни обычные пользователи применяют редко. Компании разрабатывают их под свои конкретные нужды. Но сказать о них стоит для полноты картины.

RAID 7

RAID 7

Основа этой комбинации — рэйд-уровни 3 и 4. В конфигурацию добавлена операционная система, служащая контроллером. Она кэширует данные по высокоскоростной шине, что повышает производительность по сравнению с отдельными рэйд-массивами.

Adaptive RAID

В адаптивном массиве контроллер сам выбирает способ хранения на накопителях данных о четности — RAID 3 или RAID 5. Определяющую роль играет способность каждого из уровней работать с конкретным видом информации.

Linux MD RAID 10

Продукт Linux. Данная технология позволяет создать различные виды рэйд-массивов — от обычных RAID 0, 1, 4, 5 и 6 до комбинированных и нестандартных.

Преимущества использования рэйд-массивов

Технология обладает следующими преимуществами:

  • Экономия финансов. Правильная комбинация нескольких недорогих накопителей предоставит большое пространство для хранения файлов.
  • Производительность. Рэйд-массив значительно повышает скорость записи и чтения файлов по сравнению с использованием одного жесткого диска.
  • Надежность. Наличие большого хранилища, организованного определенным образом, сводит к минимуму возможность повреждения нужной информации.
  • Отказоустойчивость. Технология зеркалирования позволяет не переживать по поводу выхода из строя одного диска — информация в целости сохранится на другом.

Недостатки технологии

К недостаткам использования рэйд-массивов относится высокая стоимость их комбинированных вариантов. А полный отказ одного диска через время может спровоцировать цепную реакцию, в результате которой выйдут из строя все накопители. К тому же некоторые рэйд-уровни способны сохранять работоспособность только в случае, если «наступит смерть» не более одного диска. Остальные накопители будут находиться под угрозой выхода из строя до момента замены неработающего устройства.

Развитие рэйд-массивов

Аналитики считают, что технология устаревает. На замену ей приходят варианты, которые надежнее защищают информацию и устраняют уязвимости рэйд-массивов. К тому же продолжают набирать популярность SSD — твердотельные накопители. В них нет движущихся частей, как в жестких дисках HDD, поэтому они мало подвержены износу. Но что мешает составить рэйд-массив из SSD?

Сегодня на рынке представлено огромное разнообразие накопителей. Но ни один вариант пока еще не способен «подвинуть с пьедестала» гигантское хранилище информации — рэйд-массив.

Жесткий диск

Заключение

В статье мы рассказали о том, что такое RAID массивы, для чего их используют и как ими управляют. Вы узнали о многочисленных комбинациях накопителей и о плюсах и минусах каждого варианта. Если вам необходимо обеспечить быстродействие и надежность работы компьютерного оборудования, обратитесь в компанию «АйТи Спектр». Специалисты выяснят ваши потребности, порекомендуют, подберут и настроят отказоустойчивую систему обработки и хранения информации.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 1

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Оставить комментарий

Заказать звонок
+
Жду звонка!