raid

Наверняка большинство пользователей компьютера знают о том, что для долговременного сохранения информации в компьютерных системах используются специальные устройства, называемые жесткими дисками. От их надежности порой зависит очень много, ведь потеря данных в некоторых случаях может иметь катастрофические последствия.

Скорости работы дисков так же имеет большое значение для производительности компьютера, поскольку именно HDD во многих ситуациях являются самой медленной частью системы, тормозящей ее работу. Последние годы развитие жестких дисков в основном сводится к увеличению их емкости, без серьезных изменений в скорости работы. Конечно существуют так называемые твердотельные накопители SSD, однако они довольно дороги и имеют ограниченный ресурс.

Такая ситуация никого не устраивает, поэтому еще в 1987 году была разработана технология Redundant Array of Independent Disks, что в переводе на русский язык звучит как «Избыточный массив независимых дисков», а в сокращенном виде RAID-массив. С ее помощью можно улучшить результаты работы имеющихся в наличие накопителей.

Что такое RAID-массив — это технология виртуализации, объединяющая нескольких независимых жестких дисков в единую логическую структуру для повышения надежности и/или скорости их работы. Увеличение быстродействия дисковой подсистемы по сравнению с одиночным диском происходит благодаря параллельным операциям чтения/записи, а применение избыточности информации повышает надежность ее хранения.

Жесткие диски должны быть полностью одинаковыми, иначе появятся дополнительные сложности. Для операционной системы они будут выглядеть как единый диск. Можно сказать, что это прямо противоположено тому к чему привыкли обычные пользователи компьютера, поскольку мы обычно разбиваем один физический диск на несколько разделов. Такая схема имеет как положительные, так и отрицательные стороны, в основном выражающиеся в дополнительных финансовых затратах.

Что такое массив RAID дисков мы выяснили, давайте разберемся зачем он нужен и какие преимущества может предоставить по сравнению с отдельными накопителями. Существует множество схем взаимодействия между дисками в raid-массиве, которые называются уровнями. Есть 7 основных уровней и различные комбинированные варианты, обозначаемые арабскими цифрами. У каждой схемы работы есть свои сильные и слабые стороны, поэтому она подбирается под конкретную задачу в том числе с учетом финансовой стороны вопроса. Мы кратко рассмотрим несколько наиболее распространенных вариантов.

RAID 0

Дисковый массив состоящий минимум из двух дисков, информация на которые записывается поочередно (принцип чередования). Сначала информация разбивается на одинаковые по длине блоки (обозначим их Аi), которые записываются по очереди на каждый из дисков, составляющих массив. Таким образом, файл может оказаться разделенным на части, которые будут хранится на разных HDD.

raid 0

К плюсам можно отнести существенное увеличение скорости работы, поскольку обработка информации распараллеливается между несколькими дисками. К тому же вся емкость дисков доступна операционной системе. Если применены два диска емкостью 500 ГБ, то в системе будет виден диск объемом 1 ТБ.

Однако есть и ложка дегтя, теперь сохранность информации зависит от работоспособности не одного диска, а всех дисков входящих в массив. Если мы используем два накопителя, то надежность снижается практически в два раза, поскольку даже в случае проблем только с одним из дисков, мы теряем всю хранящуюся информацию. Что уж говорить о случае, когда накопителей больше двух. Другими словами, повышаем скорость работы, жертвуя надежностью системы. Справедливости ради стоит отметить, что поскольку в данном случае не используется резервирование информации (нет избыточности), то порой RAID 0 вовсе не считают полноценным RAID-массивом.

Данный тип массива будет оптимальным выбором, когда требуется обеспечить высокое быстродействие при ограниченном бюджете, а вопрос надежности хранения информации не имеет принципиального значения. Именно такое сочетание качеств делает RAID 0 интересным для домашних продвинутых пользователей компьютера в некоторых ситуациях.

Причем восстановить информацию в случае сбоя будет гораздо труднее, чем с одиночного жесткого диска. Если информация для вас ценная, то лучше не пытаться восстановить работоспособность самостоятельно, поскольку своими действиями можно усугубить ситуацию или даже полностью уничтожить данные в рейде. Гораздо разумнее будет доверить восстановление профессионалам, например компании Paradise-R. Впрочем это касается RAID-массивов любого уровня.

RAID 1

Самый простой вариант полноценного RAID массива, в котором используется принцип зеркалирования. Вся информация в полном объеме записывается одновременно на каждый из накопителей массива. В данном случае во главу угла ставится надежность, поскольку вся информация имеется на всех дисках и выход одного или даже нескольких дисков из строя не создаст проблем, пока остается хотя бы один работоспособный накопитель.

Рейд-массив 1 уровня

Конечно скорость работы данный способ не увеличивает, но главным минус в другом. Поставив в компьютер три диска допустим по 500 Гб каждый и объединив их в массив RAID 1 мы в итоге получим в системе один диск на 500 Гб. Здесь за надежность хранения информации приходится расплачиваться дополнительными финансовыми затратами, впрочем, резервирование всегда стоит денег, от этого никуда не денешься.

RAID 3

Все остальные типы RAID-массивов можно считать различными комбинациями двух предыдущих. В данном случае требуется минимум 3 накопителя. Все данные делятся на части меньше сектора и последовательно записываются на диски кроме одного (как в RAID 0), а на оставшийся диск записываются блоки четности (некий аналог RAID 1). С их помощью можно восстановить информацию в случае проблем с одним из дисков с данными.

raid 3

Таким образом с одной стороны увеличивается скорость работы, а с другой стороны имеется информация для восстановления в случае проблем. На практике хорошо работает только последовательной работы с большими файлами и контрольный диск работает в более нагруженном режиме по сравнению с остальными. Кроме того, объем доступный пользователю равен суммарной емкости накопителей минус один.

RAID 5

Представляет собой дальнейшие развитие идеи, заложенной в типе 3. Разница заключается в том, что хранение контрольных сумм происходит на тех же дисках где и данные. Таким образом все накопители в массиве имеют одинаковую нагрузку и появляется возможность выполнения параллельных операций, что обеспечивает более высокую скорость работы. К недостаткам можно отнести более медленную работу в режиме записи в произвольном порядке по сравнению с RAID 0 (RAID 10).

Схема raid 5

RAID 6

Представляет собой в целом тот же RAID 5 с основным отличием в том, что контрольные суммы хранятся на двух накопителях, что повышает избыточность. С одной стороны, такая схема более отказоустойчивая, однако за это приходится расплачиваться снижением быстродействия и дополнительными финансовыми затратами.

Схема raid 6

RAID 10 (1+0)

Идея заключается в комбинации массивов нескольких уровней в единую схему. В данном случае мы имеем RAID 0 в котором в качестве накопителей используются не отдельные диски, а массивы RAID 1. Благодаря этому мы получаем очень высокую скорость работы и при этом высокую надежность без необходимости вычисления контрольных сумм.

Схема raid 10

В минусы можно записать необходимость минимум 4 HDD для его создания и их всегда должно быть четное число. К тому же для данных будет доступна только половина емкости использованных дисков.

Перечисленных вариантов создания массива RAID дисков вполне достаточно чтобы понять основные принципы их работы, сильные и слабые стороны.

Как создать RAID-массив

Так как же на практике создается рейд из жестких дисков. Есть два способа аппаратный и программный. В случае аппаратной реализации нам потребуется специальный RAID-контролер, который и будет обеспечивать объединение дисков в массив по выбранной схеме, причем он не зависит от операционной системы и для ОС наш массив будет просто одним диском.

Он может быть встроен в некоторые материнские платы, но при этом чаще всего довольно простой и его возможности обычно ограниченны несколькими наиболее распространенными вариантами подключения. Узнать есть ли в материнской плате интегрированный RAID-контролер и какие уровни RAID-массива он поддерживает можно в спецификации материнской платы.

Если встроенный контролер отсутствует или его возможности вас не устраивают, то можно воспользоваться внешним RAID-контролером, который устанавливается в PCI-слот материнской платы. Такой вариант считается самым правильным, но одновременно и самым дорогим, поскольку их стоимость довольно немаленькая.

Впрочем, есть способ «для бедных», позволяющий эмулировать работу RAID-контролера на программном уровне. Другими словами, специальная программа работающая внутри ОС обеспечивает его работу. Однако нужно понимать, что при этом на его работу затрачиваются ресурсы центрального процессорапроцессора и оперативной памяти, что в конечном итоге негативно сказывается на общей производительности компьютера, к тому же сюда нужно прибавить возможные софтовые глюки в ОС, что не добавляет надежности. Поэтому программный вариант рейд-массива рассматривать в серьез не стоит.

Чтобы создать RAID-массив нужно загрузиться в BIOS и выставить в настройках работы дисков режим RAID, сохраняем изменения и выходим из BIOS. В процессе загрузки компьютера появится сообщение с помощью каких клавиш можно попасть в меню настройки RAID-массива (например, Ctrl-F). Здесь следуя подсказкам системы создаем новый массив и делаем нужные настройки. После этого можно работать с созданным RAID-массивом как с обычным диском.

Будьте внимательны, создание, удаление массивов приводит к удалению всей информации имеющейся на дисках. Так же может потребоваться установка специального драйвера для работы контролера.

Подводя итог, можно сделать некоторые выводы об использовании RAID массивов. Они получили широкое распространение в серверах и компьютерных системах организаций. В тоже время для домашних пользователей компьютера выгоды от их использования не столь очевидны. Ведь придется потратиться на несколько одинаковых дисков, часть из которых будет недоступна для хранения данных. Да и спасти информацию в случае сбоя в работе RAID-массива гораздо труднее и дороже, поскольку вероятно придется обращаться к профессионалам, а это дополнительные расходы.

Может потребоваться более мощный блок питания и/или компьютерный корпус большего размера с хорошим охлаждением. Как видите затраты требуются не маленькие. Возможно более эффективно будет потратиться на один быстрый диск, например SSD, а сохранность информации обеспечивать периодическим созданием копий.

Есть еще один момент в технологии RAID, который нужно понимать. Она страхует только от физического выхода из строя накопителей и не защищает информацию от случайного удаления, вирусов, сбоев в работе контролера, bad-блоков и тому подобного.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить