Все про raid массивы из жестких дисков (hdd)

Введение

Пословицу «Пока гром не грянет, мужик не перекрестится» знает почти каждый. Жизненная она: пока та или иная проблема не коснется юзера вплотную, тот о ней даже не задумается. Умер блок питания и прихватил с собой пару-тройку девайсов — пользователь бросается искать статьи соответствующей тематики о вкусном и здоровом питании. Сгорел или начал глючить от перегрева процессор — в «Избранном» появляется пара-тройка ссылок на развесистые ветки форумов, на которых обсуждают охлаждение CPU.

С жесткими дисками та же история: как только очередной винт, хрустнув на прощание головками, покидает наш бренный мир, обладатель ПК начинает суетиться, чтобы обеспечить улучшение жизненных условий накопителя. Но даже самый навороченный кулер не может гарантировать диску долгую и счастливую жизнь. На срок службы накопителя влияет много факторов: и брак на производстве, и случайный пинок корпуса ногой (особенно если кузов стоит где-нибудь на полу), и пыль, прошедшая сквозь фильтры, и высоковольтная помеха, посланная блоком питания… Выход один — резервное копирование информации, а если требуется бэкап на ходу, то самое время строить RAID-массив, благо сегодня почти каждая материнка обладает каким-нибудь RAID-контроллером.

На этом месте мы остановимся и сделаем краткий экскурс в историю и теорию RAID-массивов. Сама аббревиатура RAID расшифровывается как Redundant Array of Independent Disks (избыточный массив независимых дисков). Раньше вместо independent употребляли inexpensive (недорогой), но со временем это определение потеряло актуальность: недорогими стали почти все дисковые накопители.

История RAID началась в 1987 году, когда появилась на свет статья «Корпус для избыточных массивов из дешевых дисков (RAID)», подписанная товарищами Петерсоном, Гибсоном и Катцем. В заметке была описана технология объединения нескольких обычных дисков в массив для получения более быстрого и надежного накопителя. Также авторы материала рассказывали читателям о нескольких типах массивов — от RAID-1 до RAID-5. Впоследствии к описанным почти двадцать лет назад массивам прибавился RAID-массив нулевого уровня, и он обрел популярность. Так что же представляют собой все эти RAID-x? В чем их суть? Почему они называются избыточными? В этом мы и постараемся разобраться.

Если говорить очень простым языком, то RAID — это такая штука, которая позволяет операционной системе не знать, сколько дисков установлено в компьютере. Объединение хардов в RAID-массив — процесс, прямо противоположный разбиению единого пространства на логические диски: мы формирует один логический накопитель на основе нескольких физических. Для того чтобы сделать это, нам потребуется или соответствующий софт (об этом варианте мы даже говорить не будем — ненужная это вещь), или RAID-контроллер, встроенный в материнку, или отдельный, вставляемый в слот PCI либо PCI Express. Именно контроллер объединяет диски в массив, а операционная система работает уже не с HDD, а с контроллером, который ей ничего ненужного не сообщает. А вот вариантов объединения нескольких дисков в один существует великое множество, точнее, около десяти.

Как создать массив из жестких дисков на компьютере через RAID контроллер?

Прежде, чем мы сможем создать эту систему, нужно узнать, поддерживает ли материнская плата работу с дисковыми массивами Raid. Во многих современных системных платах уже имеется встроенный Raid-контроллер, который-то и позволяет объединить жесткие диски. Поддерживаемые схемы массивов имеются в описаниях к материнской плате. Например, возьмем первую попавшуюся мне на глаза в Яндекс Маркете плату ASRock P45R2000-WiFi.

Здесь описание поддерживаемых Raid массивов отображается в разделе «Дисковые контроллеры Sata».

В данном примере мы видим, что Sata контроллер поддерживает создание массивов Raid: 0, 1, 5, 10. Что означают эти цифры? Это обозначение различных типов массивов, в которых диски взаимодействуют между собой по разным схемам, которые призваны, как я уже говорил, либо ускорять их работу, либо увеличивают надежность от потери данных.

Если же системная плата компьютера не поддерживает Raid, то можно приобрести отдельный Raid-контроллер в виде PCI платы, которая вставляется в PCI слот на материнке и дает ей возможность создавать массивы из дисков. Для работы контроллера после его установки нужно будет также установить raid драйвер, который либо идет на диске с данной моделью, либо можно просто скачать из интернета. Лучше всего на данном устройстве не экономить и купить от какого-то известного производителя, например Asus, и с чипсетами Intel.

Я подозреваю, что пока что вы еще не очень имеете представление, о чем все же идет речь, поэтому давайте внимательно разберем каждый из самых популярных типов Raid массивов, чтобы все стало более понятно.

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.

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.

В чем отличия программного и аппаратного рейда

Сейчас расскажу, чем принципиально отличается программный рейд контроллер (mdadm) от аппаратного, для тех, кто этого до конца не понимает. Если бы у меня вышел из строя диск на аппаратном рейд контроллере, установленном в полноценный сервер, проблема по замене сбойного диска в RAID решалась бы в следующей последовательности:

  1. Рейд контроллер оповещает о том, что с диском проблемы и выводит его из работы. В случае с софтовым рейдом система может зависнуть в случае проблем с диском, прежде чем пометит его как проблемный и перестанет к нему обращаться.
  2. Я оставляю тикет в тех поддержку, где прошу заменить сбойный диск. Информацию о нем я посмотрю в панели управления рейд контроллером.
  3. Сотрудник тех поддержки видит сбойный диск, так как индикация на нем, скорее всего, будет мигать красной лампочкой. Это не гарантия того, что рукожоп все сделает правильно, но тем не менее, шансов, что он ошибется, меньше. Я сталкивался с ситуацией, когда и в этом случае диск меняли не тот.
  4. При появлении нового диска raid контроллер автоматически начинает ребил массива.

Если же у вас в сервере уже установлен запасной диск на случай выхода из строя диска в составе raid массива, то все еще проще:

  1. При выходе из строя диска, контроллер помечает его как сбойный, вводит в работу запасной диск и начинает ребилд.
  2. Вы получаете оповещение о том, что вышел из строя диск и оставляете тикет в тех поддержку на замену запасного диска.

И это все. В обоих случаях у вас вообще нет простоя. Вот принципиальная разница между mdadm и железным raid контроллером. Стоимость полноценного сервера с контроллером и постоянным ipmi доступом к консоли в среднем в 3 раза выше, чем у сервера на десткопном железе с софтовым рейдом при схожей производительности. Это все при условии, что вам достаточно одного процессора и 64G памяти. Это потолок для десктопных конфигураций. Дальше считайте сами, что вам выгоднее. Если возможен простой в несколько часов на замену диска или других комплектующих, то смело можно использовать десктопное железо. Mdadm обеспечивает сопоставимую гарантию сохранности данных в сравнении с железным контроллером. Вопрос лишь в простое и производительности. Ну и своевременные бэкапы добавляют уверенности в том, что вы переживете неполадки с железом.

При использовании железного рейда на hdd дисках, есть возможно получить очень значительный прирост скорости за счет кэша контроллера. Для ssd дисков я особо не замечал разницы. Но это все на глазок, никаких замеров и сравнений я не делал. Нужно еще понимать, что десктопное железо в целом менее надежное. К примеру, в том же селектеле на дешевых серверах я ловил перегрев или очень высокую температуру дисков. Прыгала в районе 55-65 градусов. Все, что ниже 60-ти, тех поддержка футболила, говоря, что это допустимая температура, судя по документации к дискам. Это так и есть, но мы же понимаем, что диск, постоянно работающий на 59 градусах с бОльшей долей вероятности выйдет из строя.

Вот еще пример разницы в железе. Если у вас в нормальном сервере выйдет из строя планка памяти, сервер просто пометит ее как сбойную и выведет из работы. Информацию об этом вы увидите в консоли управления — ilo, idrac и т.д. В десктопном железе у вас просто будет постоянно виснуть сервер и вам придется долго выяснять, в чем же проблема, так как доступа к железу у вас нет, чтобы проще было запланировать тестирование сервера. А если вы закажете это у тех поддержки, то есть ненулевая вероятность, что станет хуже — сервер уронят, перепутают провода подключения дисков и т.д. В общем, это всегда риск. Проще сразу съезжать с такой железки на другую.

Восстановление данных

Некоторые варианты восстановления данных:

  1. В случае сбоя Рейд 0 или 5 может помочь утилита RAID Reconstructor , которая соберет доступную информацию накопителей и перезапишет на другое устройство или носитель в виде образа прошлого массива. Данный вариант поможет, если диски исправны и ошибка программная.
  2. Для Linux систем используется mdadm восстановление (утилита для управления программными Рейд-массивами).
  3. Аппаратное восстановление должно выполняться через специализированные сервисы, потому что без знания методики работы контроллера можно потерять все данные и вернуть их будет очень сложно или вообще невозможно.

Разновидности RAID

Скоростной Рейд 0

Рейд 0 не имеет ничего схожего с надежностью, ведь он только повышает скорость. Вам необходимо как минимум 2 винчестера и в этом случае данные будут как бы «разрезаться» и записываться на оба диска одновременно. То есть вам будет доступен полностью объем этих дисков и теоретически это значит, что вы получаете в 2 раза более высокую скорость чтения/записи.

Но, давайте представим, что один из этих дисков сломался — в этом случае неизбежна потеря ВСЕХ ваших данных. Иначе говоря, вам все равно придется регулярно делать бекапы, чтобы иметь возможность потом восстановить информацию. Здесь обычно используется от 2 до 4 дисков.

Рейд 1 или «зеркало»

Тут надежность не снижается. Вы получаете дисковое пространство и производительность только одного винчестера, зато имеете удвоенную надежность. Один диск ломается — информация сохранится на другом.

Массив уровня RAID 1 не влияет на скорость, однако объем — тут в вашем распоряжении лишь половина от общего пространства дисков, которых, к слову, в рейд 1 может быть 2, 4 и т.д., то есть — четное количество. В общем, главной «фишкой» рейда первого уровня является надежность.

Рейд 10

Совмещает в себе все самое хорошее из предыдущих видов. Предлагаю разобрать — как это работает на примере четырех HDD. Итак, информация пишется параллельно на два диска, а еще на два других диска эти данные дублируются.

Как результат — увеличение скорости доступа в 2 раза, но и объем только лишь двух из четырех дисков массива. Но вот если любые два диска сломаются — потери данных не произойдет.

Рейд 5

Этот вид массива очень схож с RAID 1 по своему назначению, только теперь уже надо минимум 3 диска, один из них будет хранить информацию, необходимую для восстановления. К примеру, если в таком массиве находится 6 HDD, то для записи информации будут использованы всего 5 из них.

Из-за того, что данные пишутся сразу на несколько винчестеров  — скорость чтения получается высокая, что отлично подойдет для того, чтобы хранить там большой объем данных. Но, без дорогущего рейд-контроллера скорость будет не сильно высокой. Не дай БОГ один из дисков поломается — восстановление информации займет кучу времени.

Рейд 6

Этот массив может пережить поломку сразу двух винчестеров. А это значит, что для создания такого массива вам потребуется как минимум четыре диска, при всем при том, что скорость записи будет даже ниже, нежели у RAID 5.

Учтите, что без производительного рейд-контроллера такой массив (6) собрать вряд ли удастся. Если у вас в распоряжении всего 4 винчестера, лучше собрать RAID 1.

Тестовый стенд

Каждый из способов организации дисковых массивов имеет свои физические плюсы и минусы. Но есть ли разница в производительности при работе с дисковыми массивами?

Для достижения максимальной справедливости все тесты будут проведены на одном и том же сервере. Его конфигурация:

  • 2x Intel Xeon 6240;
  • 12x DDR4-2666 16 GB;
  • LSI MegaRAID 9460-8i;
  • Intel VROC Standard Hardware Key;
  • 4x Intel SSD DC P4510 U.2 2TB;
  • 1x Samsung 970 EVO Plus M.2 500GB.

Тестируемыми выступают P4510, из которых одна половина подключена к материнской плате, а вторая — к RAID-контроллеру. На M.2 установлена операционная система Ubuntu 20.04, а тесты будут выполняться при помощи fio версии 3.16.

Как создать RAID массив и зачем он нужен

 

Не секрет, что наша информация на компьютере практически ничем не застрахована и находится на простом жёстком диске, который имеет свойство ломаться в самый неподходящий момент. Уже давно признан факт, что жёсткий диск самое слабое и ненадёжное место в нашем системном блоке, так как имеет механические части. Те пользователи, которые когда-либо теряли важные данные (я в том числе) из-за выхода из строя «винта», погоревав некоторое время задаются вопросом, как избежать подобной неприятности в будущем и первое, что приходит на ум, это создание RAID-массива.

Весь смысл избыточного массива независимых дисков в том, чтобы сберечь Ваши файлы на жёстком диске в случае полной поломки этого диска! Как это сделать, – спросите вы, да очень просто, нужно всего лишь два (можно даже разных в объёме) жёстких диска.

В сегодняшней статье мы с Вами с помощью операционной системы Windows 8.1 создадим из двух чистых жёстких дисков самый простой и популярный RAID 1 массив, его ещё называют «Зеркалирование» (mirroring). Смысл «зеркала» в том, что информация на обоих дисках дублируется (записывается параллельно) и два винчестера представляют из себя точные копии друг друга.
Если вы скопировали файл на первый жёсткий диск, то на втором появляется точно такой же файл и как вы уже поняли, если один жёсткий диск выходит из строя, то все ваши данные останутся целыми на втором винчестере (зеркале). Вероятность поломки сразу двух жёстких дисков ничтожна мала.

  • Примечание: если на вашем жёстком диске уже имеется информация, то для него можно создать зеркало. Также читайте новые статьи по этой теме:
  • Создание RAID-массива или Зеркалирование дисков в новейшей Windows 10 Fall Creators Update
  • , быстродействие операционной системы увеличится в два раза.

Единственный минус RAID 1 массива в том, что купить нужно два жёстких диска, а работать они будут как один единственный, то есть, если вы установите в системный блок два винчестера в объёме по 500 ГБ, то доступно для хранения файлов будет всё те же 500 ГБ, а не 1ТБ.

Если один жёсткий диск из двух выходит из строя, вы просто берёте и меняете его, добавляя как зеркало к уже установленному винчестеру с данными и всё.

Лично я, в течении многих лет, использую на работе RAID 1 массив из двух жёстких дисков по 1 ТБ и год назад произошла неприятность, один «хард» приказал долго жить, пришлось его тут же заменить, тогда я с ужасом подумал, чтобы было, не окажись у меня RAID-массива, небольшой холодок пробежал по спине, ведь пропали бы данные накопленные за несколько лет работы, а так, я просто заменил неисправный «терабайтник» и продолжил работу. Кстати, дома у меня тоже небольшой RAID-массив из двух винчестеров по 500 ГБ.
 

Создание программного RAID 1 массива из двух пустых жёстких дисков средствами Windows 8.1

 
Первым делом устанавливаем в наш системный блок два чистых жёстких диска. Для примера, я возьму два жёстких диска объёмом 250 ГБ.

Что делать, если размер винчестеров разный или на одном жёстком диске у вас уже находится информация, читаем в следующей нашей статье.

Открываем Управление дисками

Диск 0 — твердотельный накопитель SSD с установленной операционной системой Windows 8.1 на разделе (C:).

Диск 1 и Диск 2 — жёсткие диски объёмом 250 ГБ из которых мы соберём RAID 1 массив.
Щёлкаем правой мышью на любом жёстком диске и выбираем «Создать зеркальный том»

Мастер создания образа. Далее

Добавляем диск, который будет зеркалом для выбранного ранее диска. Первым зеркальным томом мы выбрали Диск 1, значит в левой части выбираем Диск 2 и нажимаем на кнопку «Добавить».

Далее 

Выбираем букву программного RAID 1 массива, я оставляю букву (D:). Далее 

Отмечаем галочкой пункт Быстрое форматирование и жмём Далее. 

Готово. 

Да 

В управлении дисками зеркальные тома обозначаются кроваво-красным цветом и имеют одну букву диска, в нашем случае (D:). Скопируйте на любой диск какие-либо файлы и они сразу появятся на другом диске.

В окне «Этот компьютер», программный RAID 1 массив отображается как один диск.

Если один из двух жёстких дисков выйдет из строя, то в управлении дисками RAID-массив будет помечен ошибкой «Отказавшая избыточность», но на втором жёстком диске все данные будут в сохранности.

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.

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.

Теория: Уровни RAID и принципы восстановления данных

Чаще всего сейчас используются массивы уровней 0, 1, 10, 5, 50. В последнее время наблюдается возрастающий интерес к шестому уровню.

Ниже приведена краткая информация о принципах работы массивов. Более подробно, об этом можно прочитать в соответствующей статье.

RAID 0 – использование чередующейся записи (страйп). Строится из двух и более накопителей. Информация записывается на все диски массива блоками определенного (8кб,16кб,32кб,64 кб, 128кб…) размера. Файлы, размер которых один блок, равномерно распределяются по двум или более дискам.

Из-за отсутствия избыточности или дублирования данных, при выходе из строя одного из дисков, восстановить информацию в полном объеме невозможно без использования данных с неисправного накопителя. Исключением будут лишь файлы, размер которых меньше размера блока. Для полноценного восстановления информации в таких случаях необходимо сначала снять данные с неисправного диска, после чего восстанавливать RAID.

В случаях, когда все диски исправны, а массив отказывается корректно работать, восстановление производится программными методами, которые описаны

RAID 1 – использование технологии зеркалирования (зеркало). Строится из двух дисков. Информация одновременно пишется на оба накопителя, каждый диск является полной копией своего собрата. В случае выхода из строя одного из дисков массив остается работоспособным.

Если происходит сбой в работе контроллера и массив перестает определяться, то восстановление данных можно выполнить, воспользовавшись советами из статьи «Простое восстановление данных». Для этого один из дисков следует подключить к компьютеру на прямую, минуя RAID контроллер. Если повезёт, после подключения Ваши данные могут оказаться доступными и без использования программ, описанных в вышеуказанной статье.

RAID 10 – это объединение уровня 0 с уровнем 1, т.е. два страйпа объединяются в зеркало. В массиве используются минимум 4 диска. Он может остаться работоспособным при выходе из строя одного из составляющих его RAID 0.

При возникновении проблемы, в первую очередь необходимо определить, с чем именно возникли неполадки – с контроллером или с дисками

Когда проблема на уровне контроллера, Вам следует определить, какие винчестеры являются парами, составляющими страйпы

Здесь важно не перепутать диски, т.к. это приведет к потерянному времени и отсутствию результата

После того, как это станет известно, берётся одна такая пара, и с неё снимается информация таким же образом, как и с самостоятельного RAID 0.

Во время эксплуатации RAID 10, случается и такое, что выходят из строя два диска. Здесь возможны следующие варианты:

1) Оба диска принадлежат к одному страйпу, контроллер корректно обрабатывает исключительную ситуацию, и массив продолжает функционировать нормально.

2) Оба диска принадлежат к одному страйпу, но массив разваливается. В этом случае просто берём исправный страйп, и программно собираем его (об этом ниже).

3) Диски принадлежат к разным страйпам, но в одном из них уцелел первый, а в другом второй накопитель. Попробуйте программно собрать из них RAID 0.

4) Вышли из строя одноимённые диски разных страйпов. Увы  Один из сломанных дисков придётся отремонтировать, или каким-либо ещё образом снять с него данные. Затем программная сборка.

RAID 5 – массивы с контролем четности. Основным его достоинством является распределение блоков информации и контрольных блоков четности по всем дискам массива. Для создания такого массива требуется минимум три диска. Объём массива равен сумме объёмов составляющих его накопителей, минус один диск. Блоки контроля чётности используются для вычисления недостающей информации при выходе из строя одного из накопителей, составляющих массив. Таким образом, при утрате одного из дисков данные не теряются, и массив может продолжать работу.

Но, случается и такое, что после выхода из строя одного накопителя, контроллер неверно обрабатывает исключительную ситуацию и массив перестает корректно работать, либо полностью «падает». Подобный сбой может возникнуть также во время выполняемого после замены диска перестроения массива. Иногда в течение короткого времени после смерти первого диска, выходит из строя ещё один.

Если массив не работает, и количество неисправных дисков не более одного, то его можно собрать При выходе из строя двух накопителей, сначала потребуется восстановить работоспособность, или снять информацию на исправный диск с одного из них, и лишь затем можно заняться сборкой массива.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица RAID 10 и RAID 5

RAID 10
RAID 5
Ключевой особенностью
Полоса зеркал: совмещает чередование и зеркалирование для обеспечения отказоустойчивости и производительности.
Чередование с паритетом
Чередование
Да; данные распределяются (или разделяются) равномерно по группам дисков. Каждая группа имеет 2 диска, которые настроены как зеркальные отображения друг друга. Таким образом, RAID 10 сочетает в себе функции RAID 0 и RAID 1.
Да; данные чередуются (или разделяются) равномерно на всех дисках в настройке RAID 5. Помимо данных, информация о четности также сохраняется (один раз), поэтому данные могут быть восстановлены в случае отказа одного из дисков.
Зеркальное отображение, резервирование и отказоустойчивость
Да. Зеркальное отображение данных делает систему RAID 10 отказоустойчивой. В случае отказа одного из дисков данные можно быстро восстановить, просто скопировав их с других дисков.
Нет зеркалирования или избыточности; Отказоустойчивость достигается путем расчета и хранения информации о четности. Может терпеть сбой 1 физического диска.
Представление
Читает быстро из-за чередования. Запись также выполняется быстро, потому что хотя каждый блок данных необходимо записать дважды (зеркальное отображение), запись происходит на 2 разных носителях, поэтому они могут выполняться параллельно. Информация о четности не должна рассчитываться.
Быстрое чтение из-за чередования (данные распределены по многим физическим дискам). Пишет немного медленнее, потому что информация о четности должна быть рассчитана

Но так как четность распределена, 1 диск не становится узким местом (как в RAID 4).
Приложения
Когда производительность важна для чтения и записи, и когда важно быстро восстанавливаться после сбоя.
Хороший баланс эффективного хранения, достойной производительности, устойчивости к сбоям и хорошей безопасности. RAID 5 идеально подходит для файловых серверов и серверов приложений с ограниченным количеством дисков с данными.
Требуется минимальное количество физических дисков
4
3
Диск четности?
Нет; четность / контрольная сумма не рассчитываются в настройке RAID 10.
Информация о четности распределяется между всеми физическими дисками в RAID

В случае сбоя одного из дисков информация о четности используется для восстановления данных, которые были сохранены на этом диске.
преимущества
Быстрое восстановление данных в случае сбоя диска.
Быстрое чтение; недорогое резервирование и отказоустойчивость; к данным можно получить доступ (хотя и с меньшей скоростью), даже если неисправный диск находится в процессе восстановления.
Недостатки
Использование диска составляет всего 50%, поэтому RAID 10 является дорогим способом получения избыточности хранилища по сравнению с хранением информации о четности.
Восстановление после сбоя происходит медленно из-за вычислений четности, связанных с восстановлением данных и восстановлением заменяющего диска. Во время этого можно читать с RAID, но операции чтения в это время будут довольно медленными.

Виды RAID-контроллеров

Существует два способа создать и использовать RAID-массивы: аппаратный и программный. Мы рассмотрим следующие решения:

  • Linux Software RAID.
  • Intel Virtual RAID On CPU.
  • LSI MegaRAID 9460-8i.

Отметим, что решение Intel работает на чипсете, из-за чего возникает вопрос, аппаратное это решение или программное. Так, например, гипервизор VMWare ESXi считает VROC программным и не поддерживает официально.

Linux Software RAID

Программные RAID-массивы в семействе ОС Linux — достаточно распространенное решение как в клиентском сегменте, так и в серверном. Все, что нужно для создания массива, — утилита mdadm и несколько блочных устройств. Единственное требование, которое предъявляет Linux Software RAID к используемым накопителям, — быть блочным устройством, доступным системе.

Отсутствие затрат на оборудование и программное обеспечение — очевидное преимущество данного способа. Linux Software RAID организует дисковые массивы ценой процессорного времени. Список поддерживаемых уровней RAID и состояние текущих дисковых массивов можно посмотреть в файле mdstat, который находится в корне procfs:

Поддержка уровней RAID добавляется подключением соответствующего модуля ядра, например:

Все операции с дисковыми массивами производятся через утилиту командной строки mdadm. Сборка дискового массива производится в одну команду:

После выполнения этой команды в системе появится блочное устройство /dev/md0, которое представляет из тебя виртуальный диск.

Intel Virtual RAID On CPU


Intel VROC Standard Hardware Key

Intel Virtual RAID On CPU (VROC) — это программно-аппаратная технология для создания RAID-массивов на базе чипсетов Intel. Данная технология доступна в основном для материнских плат с поддержкой процессоров Intel Xeon Scalable. По умолчанию VROC недоступен. Для его активации необходимо установить аппаратный лицензионный ключ VROC.

Стандартная лицензия VROC позволяет создавать дисковые массивы с 0, 1 и 10 уровнями RAID. Премиальная версия расширяет этот список поддержкой RAID5.

Технология Intel VROC в современных материнских платах работает совместно с Intel Volume Management Device (VMD), которая обеспечивает возможность горячей замены для накопителей с интерфейсов NVMe.


Intel VROC со стандартной лицензией

Настройка массивов производится через Setup Utility при загрузке сервера. На вкладке Advanced появляется пункт Intel Virtual RAID on CPU, в котором можно настроить дисковые массивы.


Создание массива RAID1 на двух накопителях

Технология Intel VROC имеет свои «козыри в рукаве». Дисковые массивы, собранные с помощью VROC, совместимы с Linux Software RAID. Это означает, что состояние массивов можно отслеживать в /proc/mdstat, а администрировать — через mdadm. Эта «особенность» официально поддерживается Intel. После сборки RAID1 в Setup Utility можно наблюдать синхронизацию накопителей в ОС:

Отметим, что через mdadm нельзя собирать массивы на VROC (собранные массивы будут Linux SW RAID), но можно менять в них диски и разбирать массивы.

LSI MegaRAID 9460-8i


Внешний вид контроллера LSI MegaRAID 9460-8i

RAID-контроллер является самостоятельным аппаратным решением. Контроллер работает только с накопителями, подключенными непосредственно к нему. Данный RAID-контроллер поддерживает до 24 накопителей с интерфейсом NVMe. Именно поддержка NVMe выделяет этот контроллер из множества других.


Главное меню аппаратного контроллера

При использовании режима UEFI настройки контроллера интегрируются в Setup Utility. В сравнении с VROC меню аппаратного контроллера выглядит значительно сложнее.


Создание RAID1 на двух дисках

Объяснение настройки дисковых массивов на аппаратном контроллере является достаточно тонкой темой и может стать поводом для полноценной статьи. Здесь же мы просто ограничимся созданием RAID0 и RAID1 с настройками по умолчанию.

Диски, подключенные в аппаратный контроллер, не видны операционной системе. Вместо этого контроллер «маскирует» все RAID-массивы под SAS-накопители. Накопители, подключенные в контроллер, но не входящие в состав дискового массива, не будут доступны ОС.

Несмотря на маскировку под SAS-накопители, массивы с NVMe будут работать на скорости PCIe. Однако такая особенность позволяет загружаться с NVMe в Legacy.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий