7014 подписчиков

RAID массивы

4 июля 20234 июл 2023

600

5 мин

Оглавление

SSD и HDD
Программные и аппаратные массивы
Spare диски

RAID изначально задумывался как Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточный массив недорогих дисков. Позднее расшифровка термина изменилась на Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков, потому что в массивах зачастую использовались дорогие серверные диски.

Это технология виртуализации данных для объединения нескольких физических дисковых устройств в логический модуль для повышения отказоустойчивости и (или) производительности. Или просто для удобства, как в Linear RAID.

RAID массив — это не бэкап!

SSD и HDD

RAID массивы можно создавать как из HDD, так и из SSD. HDD надёжные, но медленные. SSD быстрые, но имеют тенденцию к одновременному выходу из строя.

Программные и аппаратные массивы

Программные массивы создаются уже после установки операционной системы средствами программных продуктов и утилит, что и является главным недостатком таких дисковых массивов. Однако, такие массивы не требуют дополнительного аппаратного обеспечения

Программные массивы могут использовать в качестве дисков NVMe накопители или разделы дисков. При этом для программных массивов нет аппаратного ограничения на количество дисков.

Есть реализация программных RAID контроллеров на уровне процессора, но в ОС всё равно требуется драйвер.

Аппаратные RAID массивы создаются с помощью аппаратного RAID контроллера и не зависят от операционной системы. Контроллеры могут компоноваться батарейкой, что увеличивает надёжность сохранения данных даже в случае отключения питания. Аппаратные RAID контроллеры могут иметь отдельный кэш для ускорения работы массива. Есть технологии использования SSD дисков в качестве кэша — SSD CacheCade.

Аппаратные массивы не предназначены для NVMe дисков, хотя есть реализации на 2 или 4 NVMe устройства. Или специальные платы для объединения в RAID1 двух M2 дисков.

Аппаратные массивы не забирают вычислительную мощность у системы, они имеют на борту собственный процессор. И греются, нужно охлаждать.

Аппаратные массивы могут иметь возможность подключения дополнительных внешних дисковых полок.

Spare диски

У массива могут быть запасные диски. Как глобальные, выделенные для всех массивов контроллера, так и привязанные к конкретному массиву.

Типы RAID массивов

RAID0 (stripe) Дисковый массив повышенной производительности с чередованием записи, без отказоустойчивости. Данные по очереди пишутся на все диски, поэтому в RAID0 все диски должны быть одинакового объёма.
RAID Linear (JBOD) JBOD (Just a bunch of disks) — пачка дисков, объединённая в один массив без отказоустойчивости. В отличие от RAID0 диски могут быть разного объёма, поскольку данные записываются последовательно, сначала на первый диск, потом на второй и так далее.
RAID1 Зеркальный массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга. Выдерживает выход из строя одного диска.
RAID1E (RAID1 Enhanced) Комбинированный массив жестких дисков, сочетающий в себе уровни 0 и 1. Минимум три диска. Чередует данные на двух дисках, не требует вычисления контрольных сумм.
Triple Mirror Зеркальный массив из трёх дисков, являющихся полными копиями друг друга.
RAID10 Дисковый массив RAID0, построенный из массивов RAID1. Минимальное количество жестких дисков 4.
RAID01 Дисковый массив RAID1, построенный из массивов RAID0. Низкая отказоустойчивость.
RAID2 Массивы такого типа основаны на использовании кода Хэмминга. Диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок. Чем больше дисков в массиве, тем меньше требуется дисков для коррекции ошибок. Минимальное количество дисков, при котором имеет смысл его использовать — 7, только начиная с этого количества для него требуется меньше дисков, чем для RAID1. В дальнейшем избыточность уменьшается по экспоненте.
RAID3 Дисковый массив с выделенным диском чётности.
RAID30 Дисковый массив RAID0, построенный из массивов RAID3. Минимум 6 дисков.
RAID03 Дисковый массив RAID3, построенный из массивов RAID0. Минимум 6 дисков.
RAID4 Дисковый массив с чередованием и выделенным диском чётности.
RAID5 Дисковый массив с чередованием, в том числе данных чётности (нет диска, выделенного для хранения чётности — блоки чётности чередуются с блоками данных на каждом диске). Минимум 3 диска. При вылете одного диска резко возрастает нагрузка и вероятность выхода из строя второго диска.
RAID5E (RAID5 Enhanced) Дисковый массив RAID5 с резервным диском. Резервное дисковое пространство выделено не на отдельном диске, а равными долями распределено между всеми участниками массива.
RAID5EE (RAID5E Enhanced) Дисковый массив RAID5E, резервное пространство распределено равномерно по дискам, лесенкой.
RAID50 Дисковый массив RAID0, построенный из массивов RAID5.
RAID05 Дисковый массив RAID5, построенный из массивов RAID0.
RAID51 Дисковый массив RAID1, построенный из двух массивов RAID5 в зеркале.
RAID6 Дисковый массив с чередованием, использующий две контрольные суммы, вычисляемые двумя независимыми способами.
RAID60 Дисковый массив RAID0, построенный из массивов RAID6.
RAID06 Дисковый массив RAID6, построенный из массивов RAID0.
RAID61 Дисковый массив RAID1, построенный из двух массивов RAID6 в зеркале.
RAID-DP (Dual Parity) NetApp. Модификация RAID4. Отличие от традиционного массива заключается в выделении под контрольные суммы двух отдельных дисков. Благодаря взаимодействию RAID-DP и файловой системы WAFL пропадает падение производительности как в сравнении с RAID5 и RAID6.
RAID-TEC (RAID-TP) NetApp. TEC расшифровывается как Triple Erasure Coding. Три диска чётности, TP — Triple-Parity. Отказоустойчивость по сравнению с RAID-DP увеличилась в 100 раз.
RAID-Z0 ZFS. Аналог Raid0, Stripe.
RAID-Z1 ZFS. Аналог Raid1, Mirror.
RAID-Z ZFS. Аналог Raid5. Минимум два диска для хранения и один для контроля чётности.
RAID-Z2 ZFS. Минимум два диска для хранения и два для контроля чётности.
RAID-Z3 ZFS. Минимум два диска для хранения и три для контроля по чётности.
RAID-Z10 ZFS. Аналог Raid10, Stripe + Mirror.
RAID7 RAID 7 — зарегистрированная торговая марка компании Storage Computer Corporation, отдельным уровнем RAID не является. Структура массива: на n-1 дисках хранятся данные, один диск используется для складирования блоков чётности. Запись на диски кэшируется с использованием оперативной памяти, сам массив требует обязательного ИБП. В случае перебоев с питанием происходит повреждение данных.
RAID7.3 RAIDIX. RAID с тремя контрольными суммами. Выдерживает отказ трёх дисков. RAID 7.3 способен считать контрольные суммы с очень высокой скоростью, лишь незначительно уступая RAID 6 в общей производительности.
RAIDN+M RAIDIX. RAID N+M позволяет пользователю самостоятельно определить количество дисков, выделяемых под хранение контрольных сумм.