Проблема повышения надежности хранения информации всегда стоит на повестке дня. Особенно это касается больших массивов данных, баз данных от которых зависит работа комплексных систем в большом диапазоне сфер отраслей. Особенно это важно для высокопроизводительных серверов.
Как известно, производительность современных процессоров неизменно растет, за чем явно не успевают в своем развитии современные
жесткие диски. Наличие одного диска, будь то SCSI или, еще хуже IDE, уже не сможет решить задачи, актуальные нашему времени. Нужно множество дисков, которые будут дополнять друг друга, подменять в случае выхода одного из них, хранить резервные копии, работать качественно и продуктивно.
Однако, просто наличия нескольких жестких дисков недостаточно, их нужно объединить в систему, которая будет слаженно работать и не допустит потери данных при любых сбоях, связанных с дисками.
О создании такой системы нужно позаботиться заранее, ведь, как говорит известная пословица – пока жареный петух не клюнет — не хватятся. Можно потерять свои данные безвозвратно.
Этой системой может стать RAID – технология виртуального хранения информации, объединяющая несколько дисков в один логический элемент. RAID массивом называется избыточный массив независимых дисков. Используют обычно для улучшения производительности и надежности.
Что нужно для создания рейд? Как минимум наличие двух винчестеров. В зависимости от уровня массива варьируется количество используемых устройств хранения.
Какие бывают массивы raid
Существуют базовые, комбинированные массивы RAID. Институт в Беркли штат Калифорния предложил разделять рейд на уровни спецификации:
- Базовые:
- RAID1;
- RAID2;
- RAID3;
- RAID4;
- RAID5;
- RAID6.
- Комбинированные:
- RAID10;
- RAID01;
- RAID50;
- RAID05;
- RAID60;
- RAID06.
Рассмотрим наиболее часто используемые.
Рейд 0
RAID 0 предназначен для увеличения скорости и записи. Он не увеличивает надежность хранения, в связи с этим не является избыточным. Еще его зовут страйп (striping — «чередование»). Обычно используется от 2 до 4 дисков.
Данные делятся на блоки, записывающие по очереди на диски. Скорость записи/чтения возрастает при этом в число раз, кратное количеству дисков. Из недостатков можно отметить возросшую вероятность потери данных при такой системе. Базы данных на таких дисках хранить не имеет смысла, ведь любой серьезный сбой приведет к полной неработоспособности рейда, так как отсутствуют средства восстановления.
Рейд 1
RAID 1 обеспечивает зеркальное хранение данных на аппаратном уровне. Называют также массив Mirror, что значит «зеркало». То есть данные дисков в этом случае дублируются. Можно использовать при количестве устройств хранения от 2 до 4.
Скорость записи/чтения при этом практически не меняется, что можно отнести к преимуществам. Массив работает, если хоть один диск рейда находится в работе, но объем системы при этом равен объему одного диска. На практике при выходе из строя одного из винчестеров Вам нужно будет как можно быстрее принять меры к его замене.
Рейд 2
RAID 2 – использует так называемый код Хемминга. Данные разбиваются по жестким дискам аналогично RAID 0, на оставшихся дисках хранятся коды исправления ошибок, при сбое по которым можно регенерировать информации. Этот метод позволяет на лету обнаруживать, а затем и исправлять сбои в системе.
Быстрота чтения/записи в этом случае в сравнении с использованием одного диска повышается. Минусом является большое количество дисков, при котором его рационально применять, чтобы не было избыточности данных, обычно это 7 и больше.
Рейд 3
RAID 3 – в массиве данные разбиваются на все диске кроме одного, в котором хранятся байты четности. Устойчив к отказам системы. Если один из дисков выходит из строя. То его информацию легко «поднять», используя данные контрольных сумм четности.
В сравнении с RAID 2 нет возможности коррекции ошибок на лету. Этот массив отличается высокой производительностью и возможностью использовать от 3 дисков и больше.
Главным минусом такой системы можно считать повышенную нагрузку на диск, хранящий байты четности и низкую надежность этого диска.
Рейд 4
В целом RAID 4 аналогичен RAID 3 с той разницей, что данные четности хранятся в блоках, а не в байтах, что позволило увеличить скорость передачи данных малого объема.
Минусом указанного массива оказывается скорость записи, ведь четность записи генерируется на один единственный диск, как и RAID 3.
Представляется собой неплохое решение для тех серверов, где файлы чаще считываются, чем записываются.
Рейд 5
RAID от 2 до 4 имеют недостатки, связанные с невозможностью распараллеливания операций записи. RAID 5 устраняет этот недостаток. Блоки четности записываются одновременно на все дисковые устройства массива, нет асинхронности в распределении данных, а значит, четность является распределенной.
Число используемых винчестеров от 3. Массив очень распространён благодаря своей универсальности и экономичности, чем большее число дисков будет использоваться, тем экономнее будет затрачиваться дисковое пространство. Скорость при этом высокая за счет распараллеливания данных, но производительность снижается в сравнении с RAID 10, за счет большого числа операций. Если выходит из строя один диск, то надежность снижается до уровня RAID 0. Требуется много времени на восстановление.
Рейд 6
Технология RAID 6 схожа с RAID 5, но повышается надежностью за счет увеличения количества дисков четности.
Однако, дисков уже требуется минимум 5 и более мощный процессор для обработки возросшего числа операций, причем количество дисков обязательно должно быть равно простому числу 5,7,11 и так далее.
Рейд 10, 50, 60
Далее идут комбинации указанных ранее рейдов. Например, RAID 10 это RAID 0 + RAID 1.
Они наследуют и преимущества массивов их составляющих в плане надежности, производительности и количестве дисков, а вместе с тем экономичности.
Создание рейд массива на домашнем ПК
Преимущества создания рейд массива дома неочевидны, ввиду того, что это неэкономично, потеря данных не столь критична в сравнении с серверами, а информацию можно хранить в резервных копиях, периодически делая бэкапы.
Для этих целей Вам понадобится рейд-контроллер, обладающий собственной BIOS и своими настройками. В современных системных платах рейд-контроллер может быть интегрирован в южный мост чипсета. Но даже в таких плата посредством подключения к PCI или PCI-E разъему можно подключить еще один контроллер. Примерами могут быть устройства фирм Silicon Image и JMicron.
Каждый контроллер может иметь свою утилиту для настройки.
Рассмотрим создание рейд с помощью Intel Matrix Storage Manager Option ROM.
Перенесите все данные с Ваших дисков, иначе в процессе создания массива они будут очищены.
Зайдите в BIOS Setup Вашей материнской платы и включите режим работы RAID для вашего sata винчестера.
Чтобы запустить утилиту перезагрузите ПК, нажмите ctrl+i во время процедуры POST. В окне программы Вы увидите список доступных дисков. Нажмите Create Massive, Далее выберите необходимый уровень массива.
В дальнейшем следуя интуитивно понятному интерфейсу введите размер массива и подтвердите его создание.