RAID-массивы.

RAID 0

Технология RAID 0, по сути, является способом логического объединения дисков в один массив. Информация разбивается на равные блоки и записывается поочередно на каждый из носителей. Для развертывания RAID 0 требуется как минимум два диска.

Главным преимуществом использования RAID 0 является увеличение скорости передачи информации за счет распараллеливания процессов копирования. Также при анализе RAID важным параметром является DT (DiskTax)— процентное содержание дискового пространства, используемого для хранения пользовательских данных, от общего объема массива. DT для RAID 0 является максимальным, т. е. равняется 100%, что не может не сказаться на надежности всего массива.

Отсутствие резервирования делает RAID 0 в отличие от остальных версий наиболее ненадежным. В случае отказа одного из дисков потеря данных неминуема, а значит, вероятность отказа массива есть произведение вероятностей отказа жестких дисков. Следовательно, получается, что надежность уровня RAID 0 наименьшая.

RAID 1

Уровень RAID 1 (он же Mirroring, см. рисунок 5) обеспечивает защиту от возможной потери данных при выходе из строя одного или нескольких дисков массива. Достигается благодаря полной синхронизации информации всех дисков массива (зеркалирования). Как и в случае с RAID 0, минимально требуется всего два диска для развертывания массива. Фактически жесткие диски работают в парах и при отказе одного из дисков резервный позволяет осуществлять услугу доступа пользователей к данным. Попарное хранение данных довольно накладно сточки зрения затрат на жесткие диски DT=50%. При использовании системы многопоточного обращения к парам дисков мы получаем значительный выигрыш в скорости чтения/записи. Стоит отметить, что хотя в надежности мы существенно выигрываем (вероятность отказа массива намного меньше вероятности отказа каждого из винчестеров), зачастую в системах с большой нагрузкой после отказа одного из носителей нагрузка на второй резко возрастает и, как следствие, работоспособность всей системы уменьшается. Для выхода из данного положения предложен RAID 1+Spare, требующий как минимум три диска. Преимуществом такого расположения, бесспорно, является увеличение скорости доступа и очень высокая надежность (теоретически RAID 1+0 может работать и при падении двух дисков). Однако DT этого метода крайне низкий —33%, да и стандартные шасси обычно включают в себя четыре слота для винчестеров, что делает этот метод зачастую нерациональным.

Рис 5. RAID 1

RAID 3

 

Схема RAID 3 (рисунок 6)

В массиве RAID 3 из дисков данные разбиваются на куски размером меньше сектора (разбиваются на байты или блоки) и распределяются по дискам. Ещё один диск используется для хранения блоков чётности. В RAID 2 для этой цели применялся диск, но большая часть информации на контрольных дисках использовалась для коррекции ошибок на лету, в то время как большинство пользователей удовлетворяет простое восстановление информации в случае поломки диска, для чего хватает информации, умещающейся на одном выделенном жёстком диске.

Отличия RAID 3 от RAID 2: невозможность коррекции ошибок на лету и меньшая избыточность.

Достоинства:

· высокая скорость чтения и записи данных;

· минимальное количество дисков для создания массива равно трём.

 

Недостатки:

· массив этого типа хорош только для однозадачной работы с большими файлами, так как время доступа к отдельному сектору, разбитому по дискам, равно максимальному из интервалов доступа к секторам каждого из дисков. Для блоков малого размера время доступа намного больше времени чтения.

· большая нагрузка на контрольный диск, и, как следствие, его надёжность сильно падает по сравнению с дисками, хранящими данные.

Рис 6. RAID 3

RAID 5

Самый популярный из уровней RAID требует для своей работы не менее трех HDD, что позволяет полноценно воспользоваться всеми возможностями многодискового устройства. Информация записывается на четыре винчестера, причем на каждом из дисков есть специальные контрольные блоки. Большую популярность пятый уровень получил главным образом из-за своей экономичности: DT-75.

В силу повышенной математической нагрузки при добавлении информации в массив скорость записи немного страдает, скорость чтения же остается довольно высокой. В случае падения одного из дисков RAID-контроллер с помощью математических вычислений и контрольных блоков вычисляет потерянную информацию. Тут кроется главная проблема RAID 5. При сбое диска математическая обработка, выполняемая для восстановления, может существенно снизить скорость доступа к ресурсам, что вкупе с нагрузкой, добавляемой пользовательскими запросами, способно вызвать выход из строя всего массива. Чтобы предусмотреть такие случаи, рекомендуется использовать Spare-диск.

1.6.5. RAID5+Spare

Этот вариант обладает куда большей надежностью, сохраняя все скоростные характеристики, наследуемые из RAID 5. Суть метода проста —в дополнение к данным, сохраняемым по уже известному методу на трех дисках, четвертый служит резервным. Для развертывания RAID 5+Spare понадобится не менее четырех дисков, а коэффициент DT приблизительно равен 57%.

1.6.7. RAID 10 (1+0)

На основе RAID 0, RAID 1 и RAID 5 возможны некоторые вариации, объединяющие качества каждого из методов. Наверное, самым известным из «скрещиваний» является RAID 10 (рисунок 7). Для функционирования ему необходимо как минимум четыре диска.

Суть заключается в дублировании информации на дисках и расслоении на два блока, аналогично нулевому методу. Не стоит забывать, что, покупая SMB NAS, всегда надо думать о масштабируемости. На данный момент на рынке предлагается довольно много решений, позволяющих добавлять к уже имеющимся мощностям новые NAS-устройства, объединяя их в большие массивы. Также немаловажным фактором при покупке NAS-системы является безопасность информации Кража одного из дисков не позволит злоумышленникам раскрыть корпоративные тайны при использовании шифрования информации на диске.

Рис 7. RAID 10