4.2.3. Организация дисковых массивов (raid)

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks  — избыточный массив независимых дисков) — технология виртуализации данных, которая объединяет несколько дисков в логический элемент для избыточности и повышения производительности.

Вложенные уровни RAID

RAID 1 + 0

RAID 1 + 0 — это вложенный RAID, который сочетает в себе два стандартных уровня RAID для повышения производительности и дополнительной избыточности. Обычно его называют RAID10, однако Linux MD RAID10 немного отличается от простого уровня RAID.

RAID 10

RAID10 под Linux построен на концепциях RAID1 + 0, однако он реализует их как один уровень с несколькими возможными компоновками.

Макет рядом с X на дисках Y повторяет каждый фрагмент X раз на полосах Y / 2, но не требует, чтобы X делил Y равномерно. Куски помещаются практически в одно и то же место на каждом диске, на котором они отражаются, отсюда и название. Он может работать с любым количеством дисков, начиная с 2. Около 2 на 2 дисках эквивалентно RAID1, около 2 на 4 дисках — RAID 1 + 0.

Макет дальнего X на Y-дисках обеспечивает производительность чтения с чередованием в зеркальном массиве. Для этого каждый диск разделяется на две части, скажем, переднюю и заднюю, и то, что записывается на переднюю часть диска 1, отражается на обратной стороне диска 2, и наоборот. Это дает возможность чередовать последовательные операции чтения, благодаря которым RAID0 и RAID5 получают свою производительность.

Недостаток в том, что последовательная запись немного снижает производительность из-за расстояния, которое диск должен искать до другого раздела диска, чтобы сохранить зеркало. Однако RAID10 в схеме дальнего 2 предпочтительнее многоуровневых RAID1 + 0 и RAID5, если важны скорости чтения и доступность / избыточность. Тем не менее, он все еще не заменяет резервные копии. Смотрите страницу википедии для получения дополнительной информации.

Сравнение уровней RAID 

Уровень RAID Избыточность данных Использование физического диска Производительность чтения Производительность записи Устройств минимум
No 100% nX

Лучшая

nX

Лучшая

2
1 Yes 50% До nX в многопотоке, иначе 1Х 1X 2
5 Yes 67% — 94% (n−1)X

Превосходная

(n−1)X

Превосходная

3
6 Yes 50% — 88% (n−2)X (n−2)X 4
10,far2 Yes 50% nX

Лучшая; наравне с RAID0, но с избыточностью

(n/2)X 2
10,near2 Yes 50% До nX в многопотоке, иначе 1Х (n/2)X 2

* Где n обозначает количество выделенных дисков.

RAID Дисковый массив с чередованием без отказоустойчивости/четности (Stripe)

RAID 0 является массивом, где данные разбиваются на блоки (размер блока можно задавать при создании массива) и затем записываются на отдельные диски. В простейшем случае есть два диска, один блок пишется на первый диск, другой на второй, затем опять на первый и так далее. Также этот режим называется «чередование», поскольку при записи блоков данных чередуются диски, на которые осуществляется запись. Соответственно, читаются блоки тоже поочередно. Таким образом происходит параллельное выполнение операций ввода/вывода, что приводит к большей производительности. Если раньше за единицу времени мы могли считать один блок, то теперь можем сделать это сразу с нескольких дисков. Основным плюсом данного режима как раз и является высокая скорость передачи данных.

Однако чудес не бывает, а если бывают, то нечасто. Производительность растет все же не в N раз (N – число дисков), а меньше. В первую очередь увеличивается в N раз время доступа к диску, и без того высокое относительно других подсистем компьютера. Качество контроллера оказывает не меньшее влияние. Если он не самый лучший, то скорость может едва заметно отличаться от скорости одного диска. Ну и немалое влияние оказывает интерфейс, которым RAID-контроллер соединен с остальной системой. Все это может привести не только к меньшему, чем N, увеличению скорости линейного чтения, но и к пределу количества дисков, превышение которого прироста давать уже не будет вовсе. Или, наоборот, будет слегка снижать скорость. В реальных задачах, с большим числом запросов, шанс столкнуться с этим явлением минимален, ибо скорость весьма сильно упирается в сам жесткий диск и его возможности.

В этом режиме избыточности нет как таковой. Используется все дисковое пространство. Однако если один из дисков выходит из строя, то, очевидно, теряется вся информация.

Создание и настройка RAID массива базовым методом

В данном примере вам нужно выбрать «Simple Configuration». Тут от вас потребует несколько шагов, первое, это нужно выбрать вид RAID массива, от этого будет зависеть ваш объем массива. Я в своих пример создам разные виды.

Создание и настройка RAID массива базовым методом

Обратите внимание, что при «Simple Configuration» вы можете выбрать всего четыре варианта:

Создание и настройка RAID массива базовым методом
  • RAID 0 — это обычный страйп
  • RAID 1 — Зеркало
  • RAID 5 — Чередование
  • RAID 6 — чередование
Создание и настройка RAID массива базовым методом
  • Создание RAID 0 — Тут все диски будут объединяться в один массив, я в своем примере создам один виртуальный диск, общим объемом 2,62 ТБ, для завершения процедуры нажмите кнопку «Finish».
Создание и настройка RAID массива базовым методом
  • Создание RAID 1 — это зеркалирование, от нас потребуется четное количество дисков, которое будет поделено пополам, за счет этого у вас появится избыточность, но вы потеряете по возможному месту, так же ровно на половину.
Создание и настройка RAID массива базовым методом
  • Создание RAID 5 — тут формула такая, общее количество дисков минус один, для отказоустойчивости. В итоге я получу на выходе объем от 5 SSD дисков из моих шести.
Создание и настройка RAID массива базовым методом
  • Создание RAID 6— это так же чередование, но мы уже от общего количества дисков отнимем два, под контрольные суммы.

RAID из трех дисков

Массив жестких дисков Raid 5 — оптимальное сочетание цены, скорости и надежности. В данном массиве минимально могут быть задействованы 3 HDD/SSD, объем рассчитывается из более сложной формулы:

V = N x Vmin — 1 x Vmin, где N — количество жестких дисков.

Итак, допустим у нас 3 диска по 500 Гб. Объем, видимый ОС, будет равен 1 Тб.

RAID из трех дисков

Схема работы массива выглядит следующим образом: на первые два диска (или три, в зависимости от их количества) записываются блоки разделенных файлов, а на третий (или четвертый) — контрольная сумма первых двух (или трех). Таким образом, при отказе одного из дисков, его содержимое легко восстановить за счет имеющейся на последнем диске контрольной суммы. Производительность такого массива ниже, чем у Raid 0, но такая же надежная, как Raid 1 или Raid 10 и при этом дешевле последнего, т.к. можно сэкономить на четвертом харде.

На схеме ниже представлена схема Raid 5 из четырех HDD.

Есть также другие режимы — Raid 2,3, 4, 6, 30 и т.д., но они являются по большому счету производными от перечисленных выше.

RAID Дисковый массив с чередованием и распределённой чётностью.

Метод похож на предыдущий, но в нём для битов чётности выделяется не отдельный диск, а эта информация распределяется между всеми дисками. То есть, если используется N дисков, то будет доступен объём N-1 диска. Объём одного будет выделен под биты чётности, как и в RAID 3,4. Но они хранятся не на отдельном диске, а разделены. На каждом диске есть (N-1)/N объёма информации и 1/N объёма заполнено битами чётности. Если в массиве выходит из строя один диск, то он остаётся работоспособным (данные, хранившиеся на нём, вычисляются на основе чётности и данных других дисков «на лету»). То есть, сбой проходит прозрачно для пользователя и порой даже с минимальным падением производительности (зависит от вычислительной способности RAID контроллера). Из преимуществ отметим высокие скорости чтения и записи данных, как при больших объёмах, так и при большом числе запросов. Недостатки – сложное восстановление данных и более низкая, чем в RAID 4 скорость чтения.

RAID Дисковый массив с чередованием и распределённой чётностью.

Переустановка Windows и подключение массива к другим компьютерам

Дисковые пространства существуют и вне среды работающей Windows, ведь информация о конфигурациях массивов хранится на самих дисках. Вот только распознать массив — по сути, виртуальный тип устройства информации — сможет только совместимое с Windows 8/8.1/10 , Server 2012/2012 R2/2016 программное обеспечение. Это установочные процессы этих версий, LiveDisk на базе WinPE 8-10 , ну и, конечно же, сами ОС . Если мы установим, к примеру, Win7 или перенесём весь массив на другой компьютер с этой версией, она не будет видеть такой массив, увидит только отдельные носители как таковые, что . И не предложит ничего более, как удалить на них разделы.

Поддерживающие же технологию версии Windows при переустановке или подключении массива к другому компьютеру обнаружат его автоматически, без нашего вмешательства. Непосредственно во время переустановки ОС мы будем видеть массив как единое устройство информации. Кстати, если переустанавливается EFI -система Windows, необходима внимательность, чтобы по ошибке не удалить или не отформатировать MSR -раздел дискового пространства, а не ОС .

Переустановка Windows и подключение массива к другим компьютерам

На дисковое пространство даже можно установить второю Windows. Вот только делать этого не стоит. Вторая ОС установится, но не сможет запускаться. Да и ещё и затрёт загрузчик первой ОС , и его придётся восстанавливать.

Доброго времени суток, дорогие друзья, знакомые, читатели, почитатели и прочие личности. Сегодня снова про рейд массив и его создание, настройку и тп.

Как Вы помните, я неоднократно писал про то, что жесткие диски являются одним из самых узких мест в производительности Вашего компьютера. С приходом SSD ситуация существенно поменялась, но не то чтобы радикально.

Если поразмыслить то, в общем-то, диски, — это «бутылочное горлышко» еще и в безопасности, ибо: «каюк диску = кирдык данным» (если конечно их нельзя восстановить в ). RAID -массивы способны решить обе этих проблемы, посему, собственно, и применяются в серверах. Впрочем, применять их успешно можно и дома, да и много для этого не надо (поддержку рейдов + пара идентичных дисков).

Переустановка Windows и подключение массива к другим компьютерам

Про то, что такое RAID -ы я уже писал в статье » » , а вот про то как быстро и просто сделать RAID дома штатными методами я расскажу в тексте ниже.

Давайте приступим.

Читайте также:  3 способа, как отключить Толкбэк на телефонах Хуавей и Хонор