Wyjaśnienie poziomów RAID: którego należy użyć?

Dobry dysk twardy nie jest tani, nic więc dziwnego, że użytkownicy decydują się na utworzenie macierzy RAID. Jedynym problemem jest to, że istnieją różne poziomy RAID. Jeśli nie rozumiesz wymagań, korzyści i wad korzystania z każdego z nich, możesz się rozczarować.

To nie musisz być ty. Stworzyliśmy ten artykuł, aby obalić różne poziomy RAID i umożliwić skonfigurowanie odpowiedniego, dostosowanego do posiadanego sprzętu.

Co to jest RAID?

Jest to technologia nadmiarowości danych, często stosowana w celu poprawy wydajności dysku twardego. Czyni to poprzez utworzenie rozwiązania do tworzenia kopii zapasowych poprzez tworzenie kopii lustrzanych dysków w celu zabezpieczenia przed awarią dysku twardego .

Ponieważ tworzy wiele wirtualnych dysków twardych, zwiększa także pojemność dysku bez pogorszenia wydajności.

Jakie są różne poziomy RAID?

Zanim przejdziemy do poziomów RAID, musisz zrozumieć, że możesz skonfigurować RAID na dwa sposoby: sprzętowo lub programowo.

• Sprzętowy RAID : W tego typu konfiguracji pamięci masowej dedykowany sprzęt służy do wykonywania funkcji przechowywania i odtwarzania danych w macierzy RAID. Jedyną wadą jest to, że kontroler można zintegrować z płytą główną lub zainstalować jako kartę dodatkową, dlatego będziesz potrzebować kompatybilnej płyty głównej, sterownika kontrolera RAID i chipsetu. Z drugiej strony, jeśli wszystkie systemy działają, sprzętowa macierz RAID jest bardzo szybka, ponieważ umożliwia równoczesny odczyt i zapis danych na wielu dyskach.
• Oprogramowanie RAID : Oprogramowanie RAID ma miejsce, gdy dyski twarde są zainstalowane w komputerze, a system operacyjny zarządza nimi za pomocą oprogramowania. Wykorzystuje technologię wirtualizacji do łączenia wielu dysków fizycznych w jeden dysk wirtualny. Oprogramowanie RAID zużywa mniej mocy procesora niż sprzętowy RAID, ponieważ nie potrzebuje oddzielnej jednostki przetwarzającej. Jest jednak wolniejszy niż sprzętowa macierz RAID, ponieważ do przetwarzania dysku wykorzystuje pamięć systemową zamiast pamięci dedykowanej.

1. RAID 0 (tablica paskowa)

Przegląd RAID 0

W tej macierzy każdy dysk otrzymuje taką samą ilość danych. Odbywa się to poprzez rozłożenie danych na każdym dysku, stąd nazwa Striped array . W rezultacie wszystkie dyski mogą jednocześnie odczytywać i zapisywać dane, co zwiększa wydajność.

Jeśli chcesz używać tego poziomu RAID, upewnij się, że jest on przeznaczony do operacji niekrytycznych ze względu na problem zmienności utraty danych.

Korzyści ze stosowania RAID 0

• Szybkość – zapewnia niesamowitą prędkość komputera, ponieważ wykorzystuje wiele dysków jednocześnie.
• Skalowalność – ponieważ pozwala na użycie więcej niż jednego dysku jednocześnie, możesz tworzyć macierze z dowolną liczbą dysków.
• Pojemność pamięci — ponieważ używane są dwa lub więcej dysków, zyskujesz dodatkową pojemność.
• Oszczędności — dwa lub więcej dysków można połączyć w jeden dysk logiczny bez konieczności stosowania specjalnego sprzętu lub oprogramowania.

Wady korzystania z RAID 0

• Brak redundancji – w przypadku awarii dysku twardego wszystkie zapisane na nim dane zostaną utracone na zawsze. Jeśli więc masz 2 dyski w konfiguracji RAID 0 i jeden ulegnie awarii, wszystkie Twoje dane znikną na zawsze.
• Problemy z integralnością danych — problemy te występują, gdy dane są zapisywane lub odczytywane z dysków w niespójnej kolejności, co prowadzi do niespójności w samym systemie.
• Poziomy wydajności zależą od prędkości odczytu/zapisu dysków — jeśli masz wolne dyski, wydajność będzie niska, ponieważ każdy zapis musi przejść przez oba dyski, zanim zostanie ukończony.

2. RAID 1 (macierz lustrzana)

Omówienie RAID 1

Ta technologia przechowywania zapewnia odporność na awarie dzięki wykorzystaniu dwóch lub większej liczby dysków do przechowywania identycznych danych.

Gdy jeden dysk ulegnie awarii, drugi dysk może nadal bezproblemowo działać na swoim miejscu. Dopóki co najmniej jeden dysk w macierzy będzie działać prawidłowo, wszystkie dane pozostaną dostępne.

Możesz łatwo skonfigurować RAID 1 w aplikacji Ustawienia, dlatego nie jest zaskoczeniem, że jest to najpopularniejszy używany typ RAID.

Korzyści z używania RAID 1

• Niezawodność – ponieważ każdy dysk ma własny kontroler i odczytuje dane oraz zapisuje je na własnym dysku fizycznym, w przypadku awarii jednego dysku można go wymienić bez wpływu na integralność danych.
• Ochrona danych — w przypadku awarii pojedynczego dysku nie tracisz żadnych danych, ponieważ są one dublowane na innym dysku. Możesz kontynuować pracę z drugim dyskiem, dopóki nie zainstalujesz dysku zamiennego.
• Opłacalność – prostota wdrożenia w porównaniu z innymi typami macierzy RAID, które wymagają więcej niż jednego dysku do wdrożenia, sprawia, że ​​jest to rozwiązanie preferowane przez większość użytkowników.

Wady korzystania z RAID 1

• Degradacja pamięci — tracisz połowę dostępnej pojemności pamięci, ponieważ każdy dysk przechowuje identyczne dane.
• Zmniejszona wydajność — ponieważ oba dyski w macierzy lustrzanej muszą być dostępne przez cały czas, powoduje to niższą wydajność niż w przypadku użycia dwóch oddzielnych dysków.
• Skalowalność – jeśli potrzebujesz więcej miejsca na swoje dane, nie jest łatwo zwiększyć pojemność, ponieważ jest ona ograniczona do dwóch dysków. Można wymienić jedynie uszkodzony dysk, ale nie można dodać kolejnego dysku twardego do macierzy.
• Wymiana dysku może się nie powieść – chociaż możesz wymienić dysk w przypadku awarii, nie jest to tak proste, jak myślisz. Jeśli używasz dużego serwera, może być konieczne wyłączenie całego systemu, co spowoduje przerwy.

3. RAID 4 (paskowanie i parzystość)

Omówienie RAID 4

RAID 4 przypomina trochę RAID 1, ale z rozłożeniem. Różnica polega na tym, że RAID 4 usuwa dane ze wszystkich dysków w macierzy. Zapewnia to większą przepustowość niż RAID 1.

Jeśli którykolwiek dysk w macierzy ulegnie awarii, pozostałe dyski można wykorzystać do odbudowania danych na dysku zastępczym. Jest powszechnie stosowany w serwerach, gdzie wymagana jest wysoka wydajność.

Korzyści ze stosowania RAID 4

• Ulepszenia wydajności — poprawia wydajność poprzez rozłożenie obciążenia zapisu na wiele dysków.
• Redundancja danych – w przypadku awarii dysku wykorzystuje bity parzystości do obliczenia, które bloki danych należy wymienić po wystąpieniu awarii.
• Wydajne przechowywanie – ten typ RAID nie marnuje miejsca na dyskach. Każdy bajt jest używany do celów przechowywania.
• Skalowalność — umożliwia zwiększenie pojemności poprzez dodanie dodatkowych dysków w razie potrzeby.

Wady korzystania z RAID 4

• Niskie prędkości odczytu/zapisu – zapisywanie jest mniej wydajne, ponieważ bloki parzystości muszą być zapisywane na oddzielnym dysku fizycznym.
• Wymaga dużych bloków danych — chociaż może usuwać dane w małych ilościach, jest to bez sensu, ponieważ jego koszt może przewyższać korzyści.
• Dostępność – technologia RAID 4 nie jest obecnie łatwo dostępna we wszystkich konfiguracjach pamięci masowej.

4. RAID 5 (macierz nadmiarowa)

Omówienie RAID 5

RAID 5 jest podobny do RAID 4, ale z kilkoma różnicami. Macierz składa się z wielu dysków podzielonych na bloki zwane paskami. Liczba dysków w macierzy i ilość miejsca przydzielonego na każdym dysku określają pojemność macierzy.

Zapewnia także krótszy czas dostępu i bardziej spójną wydajność. Dzieje się tak dlatego, że można uzyskać dostęp do wszystkich dysków jednocześnie, zamiast czekać, aż jeden dysk zakończy działanie, zanim inny będzie mógł uzyskać do niego dostęp.

Jest to częsty wybór w przypadku serwerów wymagających wysokiego poziomu ochrony danych i zwiększonej wydajności.

Korzyści ze stosowania RAID 5

• Zwiększenie wydajności — ponieważ RAID 5 rozdziela informacje o parzystości na wszystkie dyski, wydajność można zwiększyć poprzez równomierną dystrybucję danych na wszystkich dyskach w macierzy.
• Nadmiarowość — ryzyko awarii jest niskie, ponieważ na różnych dyskach znajduje się wiele kopii danych, więc nawet w przypadku awarii jednego dysku na innym pozostanie wystarczająca ilość danych, aby je automatycznie odbudować.
• Elastyczny — większa elastyczność wykorzystania miejsca na dysku twardym, ponieważ można później dodać więcej dysków lub je usunąć, jeśli nie są już potrzebne.
• Bezproblemowa wymiana dysku — w przypadku awarii jednego dysku można go łatwo wymienić na nowy bez konieczności wyłączania całego serwera.

Wady korzystania z RAID 5

• Spadek wydajności — w miarę dodawania kolejnych dysków do macierzy wydajność spada, ponieważ każdy dysk ma swój własny, unikalny profil obciążenia i wydajności. Z biegiem czasu spowoduje to, że macierz stanie się mniej wydajna i wolniejsza w porównaniu z pojedynczym dyskiem.
• Złożony proces odbudowy – proces odbudowy wymaga większej liczby kroków w porównaniu do innych poziomów RAID. Po utracie dysku w macierzy może minąć kilka dni lub nawet tygodni, zanim komputer powróci do normalnego stanu.
• Wysokie wymagania konserwacyjne – RAID 5 wymaga odbudowy po awarii dysku, a także regularnej konserwacji, aby zapobiec uszkodzeniu danych.

5. RAID 6 (rozkładanie z podwójną parzystością)

Omówienie RAID 6

Ten typ macierzy RAID zapewnia zarówno nadmiarowość danych, jak i korzyści w zakresie wydajności. Wykorzystuje dwa dyski z parzystością w celu ochrony przed utratą danych i może przetrwać maksymalnie dwie jednoczesne awarie dysków.

Dodatkowa informacja o parzystości zwiększa wydajność, umożliwiając równoczesny odczyt i zapis bloków, zamiast czekać na zakończenie obliczeń parzystości.

Korzyści ze stosowania RAID 6

• Większa wydajność – RAID 6 poprawia wydajność, rozkładając dane na wiele dysków, zamiast zapisywać je tylko raz na jednym dysku.
• Obsługuje więcej dysków — umożliwia to wykorzystanie większej ilości pamięci bez martwienia się o problemy z wydajnością, takie jak wąskie gardła w systemie.
• Ochrona danych – RAID 6 zapewnia wysoki poziom ochrony przed awarią dysku. Jeśli jeden dysk ulegnie awarii, można użyć innego, aby zrekonstruować macierz i przywrócić dane.

Wady korzystania z RAID 6

• Bardziej skomplikowane w konfiguracji i zarządzaniu – macierze RAID 6 korzystają z bardziej złożonych algorytmów niż macierze RAID 5, co sprawia, że ​​są one bardziej skomplikowane w konfiguracji i zarządzaniu.
• Niskie prędkości zapisu – ze względu na dane o parzystości, które muszą być obliczane i zapisywane równolegle z danymi, RAID 6 charakteryzuje się mniejszą szybkością zapisu niż inne konfiguracje RAID.
• Wymaga większej mocy procesora – ze względu na obliczenia RAID z zachowaniem parzystości i odbudowę w przypadku awarii dysku, RAID 6 wymaga większej mocy procesora do przetwarzania takich zadań.
• Dłuższy czas odzyskiwania — po awarii dysku czas odzyskiwania jest znacznie dłuższy w porównaniu z innymi poziomami RAID ze względu na czas odbudowy potrzebny do zrekonstruowania informacji o parzystości i ponownego zapisania ich na dysku.

6. RAID 10

Przegląd RAID 10

RAID 10 to poziom RAID, który łączy wydajność i redundancję RAID 0 z dublowaniem RAID 1. Oznacza to, że dane są zapisywane na wielu dyskach, ale są również zapisywane w postaci pojedynczych bloków pasków na wszystkich dyskach.

Dzięki temu w przypadku awarii jednego dysku pozostałe dyski będą mogły nadal działać i umożliwić odbudowanie danych z pozostałych dysków w macierzy.

Jest to doskonały wybór do zastosowań, w których liczy się wydajność, gdzie potrzebny jest szybki odczyt i zapis bez poświęcania ochrony przed awarią dysku.

Korzyści ze stosowania RAID 10

• Elastyczność – RAID 10 zapewnia wysoką wydajność bez utraty odporności na awarie – i odwrotnie. Można go również skonfigurować jako sprzętową lub programową macierz RAID.
• Lepsza skalowalność – możesz później dodać więcej dysków, aby zwiększyć pojemność pamięci bez konieczności ponownego tworzenia macierzy.
• Wydajność – samo rozkładanie może zapewnić doskonałą wydajność w przypadku wielu dysków. Jednak w połączeniu z dublowaniem zyskujesz to, co najlepsze z obu światów.
• Niezawodność – ponieważ każdy dysk przechowuje własną kopię danych, RAID 10 zapewnia ochronę kopii zapasowych na wypadek awarii jednego dysku.

Wady korzystania z RAID 10

• Dodatkowe koszty – macierz RAID 10 wymaga co najmniej czterech dysków twardych o tej samej pojemności i szybkości. Dyski twarde nie są tanie, więc może to nadszarpnąć Twoje kieszenie. Aby obniżyć koszty, można zastosować zewnętrzne dyski twarde w trybie RAID .
• Zwiększone zużycie energii – macierz RAID 10 wymaga więcej energii niż inne macierze, ponieważ każdy dysk musi wykonać więcej pracy podczas zapisywania danych w macierzy.

Jakiego poziomu RAID powinienem użyć? (uwzględnij także Jaki jest najbezpieczniejszy poziom RAID?)

Każdy poziom RAID oferuje inne zalety i wady, dlatego przed podjęciem decyzji ważne jest zrozumienie kompromisów. Odpowiedź powinna opierać się na kilku czynnikach: koszcie, pojemności, nadmiarowości i wydajności.

Jeśli najważniejsza jest dla Ciebie wydajność, wybierz RAID 10, RAID 6, jeśli nadmiarowość danych jest ważniejsza, oraz RAID 5, jeśli pojemność jest ważniejsza niż wydajność lub nadmiarowość danych.

Wybierając najbezpieczniejszy poziom RAID, szukaj takiego, który ma właściwości dublowania dysku. W zależności od potrzeb możesz wybrać RAID 1 lub RAID 10.

Ostatecznie niezależnie od tego, który poziom RAID wybierzesz, będzie on zależał od Twoich konkretnych potrzeb. Dzięki odpowiedniemu wyborowi możesz mieć więcej miejsca na dysku , nie martwiąc się o utratę jakichkolwiek danych.

Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł Ci zrozumieć, jak działają różne poziomy RAID i ułatwił Ci zadanie, dzięki któremu możesz zastosować te umiejętności w praktyce.

Chętnie dowiemy się o Twoich doświadczeniach z którymkolwiek z wyżej wymienionych poziomów RAID, więc napisz do nas w sekcji komentarzy poniżej.