RAID — массив независимых дисков с избыточностью. Объединяет несколько дисков в одну логическую единицу для обеспечения отказоустойчивости и высокой производительности. Не является заменой резервных копий!
Технология RAID обеспечивает отказоустойчивость следующими способами:
- Зеркальное отображение диска,
- Сведения контроля четности.
Принцип работы RAID
RAID обеспечивает отказоустойчивость за счет использования дополнительных дисков для гарантии продолжения работы дисковой подсистемы даже в случае сбоя одного или нескольких дисков в подсистеме.
RAID обеспечивает отказоустойчивость с помощью двух параметров:
- Зеркальное отображение диска. При зеркальном отображении дисков вся информация, записываемая на один диск, также записывается на другой диск. При сбое одного диска второй диск по прежнему остается доступным.
- Использование данных контроля четности. Данные контроля четности используются для сбора сведений, хранившихся на диске, в случае сбоя диска. При использовании этого параметра сервер или RAID-контроллер выполняет сбор данных контроля четности для каждого блока данных, записанных на диск, а затем сохраняет эти данные на другом диске или на нескольких дисках. При сбое одного из дисков в массиве RAID сервер может использовать данные, которые по-прежнему доступны на функциональных дисках, и данные контроля четности для восстановления данных, хранившихся на отказавшем диске.
Подсистемы RAID также могут потенциально повысить производительность по сравнению с одним диском, распределяя дисковые операции чтения и записи по нескольким дискам. Например, при реализации чередования дисков сервер может считывать сведения со всех жестких дисков в чередующемся наборе. При объединении с несколькими контроллерами дисков эта функция может значительно повысить быстродействие диска.
Хотя RAID может обеспечить более высокий уровень отказоустойчивости в случае сбоя диска, не следует использовать RAID вместо обычного резервного копирования. В случае скачков напряжения на сервере, полного отказа сервера или сбоя всех дисков, заражения шифровальщиком по-прежнему понадобится полагаться на обычное резервное копирование.
Варианты реализации RAID
- Аппаратный RAID;
- Программный RAID;
- fake-RAID — ложный RAID, самый плохой вариат, не стоит использовать (RAID средствами материнской платы).
Аппаратный RAID-массив
Аппаратный RAID-массив, обеспечиваемый оборудованием, реализуется путем установки RAID-контроллера на сервер с последующей настройкой RAID с помощью средства настройки RAID-контроллера. Благодаря этой реализации конфигурация RAID скрывается от операционной системы, так как операционная система рассматривает RAID-массивы как отдельные диски. Единственно в операционной системе необходимо создать тома на дисках.
- Для аппаратного RAID-массива требуются контроллеры дисков с поддержкой RAID. В большинстве контроллеров дисков, поставляемых с новыми серверами, такая функция имеется.
- Для настройки RAID-массива необходимо войти в программу управления контроллерами дисков. Обычно открыть эту программу можно в процессе загрузки сервера.
- При выходе из строя RAID-контроллера — его необходимо заменить на точно такой-же, или совместимый. В других случаях чтение данных не гарантируется, более того — является маловероятным, особенно при использовании четности.
Программный RAID-массив
Программный RAID-массив реализуется путем предоставления операционной системе доступа ко всем доступным на сервере дискам с последующей настройкой RAID из операционной системы. В Windows уровни программного RAID-массива настраиваются в оснастке «Управление дисками».
- Для реализации зеркального отображения диска, содержащего системный и загрузочный тома, с помощью программного RAID-массива может потребоваться дополнительная настройка в случае сбоя диска. Поскольку конфигурацией RAID управляет операционная система, необходимо настроить один из дисков в отражении в качестве загрузочного. При сбое этого диска, возможно, потребуется изменить конфигурацию загрузки сервера, чтобы его перезапустить. Это неприменимо к RAID-массиву, обеспечиваемому оборудованием, поскольку контроллер диска будет обращаться к доступному диску и откроет его для операционной системы.
Уровни RAID
RAID 0
| Описание | Чередующийся набор без четности и зеркального отображения. Данные записываются последовательно на каждый диск |
| Производительность | Высокое быстродействие при чтении и записи |
| Диск | Доступно все пространство на дисках |
| Избыточность | Сбой одного диска приводит к потере всех данных |
| Комментарии | Используется только, когда требуется высокая производительность и потеря данных допустима |
RAID 1
| Описание | Зеркальный набор без четности или чередования. Данные записываются на оба диска одновременно |
| Производительность | Хорошая производительность |
| Диск | Может использовать только доступное на меньшем диске пространство |
| Избыточность | Допустим единичный сбой диска |
| Комментарии | Часто используется для системных и загрузочных томов с RAID-массивами, обеспечиваемыми оборудованием |
RAID 5
| Описание | Чередующийся набор с распределенной четностью. Данные записываются в блоках на каждый диск с данными контроля четности, распределенными по всем дискам |
| Производительность | Высокое быстродействие при чтении, низкое быстродействие при записи |
| Диск | Эквивалент одному диску, используемому для четности |
| Избыточность | Допустим единичный сбой диска |
| Комментарии | Очень часто используется для хранилища данных, когда максимальное использование диска намного важнее производительности |
В случаи сбоя одного из диска, по умолчанию, Windows никак не информирует пользователя, но продолжает работать на оставшихся живых дисках.
Замена сбойного диска через диспетчер дисков (diskmgmt.msc): на томе появляется отметка с восклицательным знаком -> правой клавишей мыши по значку ->
- восстановить том — инициализация процедуры замены сбойного диска. Необходимо указать диск, который займет место сбойного, если он уже был преобразован в динамический и на нем имелся как-то том — новый том будет создан после имеющегося. Имеющийся, при этом, никак не пострадает и продолжит работать. Если диск был базовым, в теории он должен преобразоваться в динамический без потерь.
- реактивировать том — перезапустить, подключить повторно, если диск просто отключен — включит его.
реактивация тома средствами diskpart — list disk -> select disk n -> online disk
RAID 6
| Описание | Чередующийся набор с двойной распределенной четностью. Данные записываются в блоках на каждый диск с двойными данными контроля четности, записанными на всех дисках |
| Производительность | Высокое быстродействие при чтении, низкое быстродействие при записи |
| Диск | Эквивалент двум дискам, используемым для четности |
| Избыточность | Допустим сбой двух дисков |
| Комментарии | Часто используется для хранилища данных, когда максимальное использование диска и доступность намного важнее производительности |
RAID 0+1
| Описание | Чередующиеся наборы в зеркальном наборе. Набор дисков чередуется, а затем отображается зеркально |
| Производительность | Очень высокое быстродействие при чтении и записи |
| Диск | Из-за зеркального отображения доступна половина места на диске |
| Избыточность | Допустим сбой двух и более дисков при условии, что все отказавшие диски находятся в одном чередующемся наборе |
| Комментарии | Используется не очень часто |
RAID 1+0
| Описание | Зеркальный набор в чередующемся наборе. Несколько дисков отображаются зеркально во втором наборе дисков, а затем один диск из каждого отражения чередуется |
| Производительность | Очень высокое быстродействие при чтении и записи |
| Диск | Из-за зеркального отображения доступна половина места на диске |
| Избыточность | Допустим сбой двух и более дисков при условии, что оба диска в отражении работают нормально |
| Комментарии | Часто используется в сценариях, когда производительность и избыточность очень важны, и затраты на дополнительные необходимые диски допустимы |
Редко используемые
RAID 2
| Описание | Данные записываются в битах на каждый диск с данными контроля четности, записанными на отдельный диск или диски |
| Производительность | Крайне высокая производительность |
| Диск | Для четности используется один или несколько дисков |
| Избыточность | Допустим единичный сбой диска |
| Комментарии | Необходима синхронизация всех дисков. Не используется в настоящее время |
RAID 3
| Описание | Данные записываются в байтах на каждый диск с данными контроля четности, записанными на отдельный диск или диски |
| Производительность | Очень высокая производительность |
| Диск | Для четности используется один диск |
| Избыточность | Допустим единичный сбой диска |
| Комментарии | Необходима синхронизация всех дисков. Используется редко |
RAID 4
| Описание | Данные записываются в блоках на каждый диск с данными контроля четности, записанными на выделенный диск |
| Производительность | Высокое быстродействие при чтении, низкое быстродействие при записи |
| Диск | Для четности используется один диск |
| Избыточность | Допустим единичный сбой диска |
| Комментарии | Используется редко |