Raid что это в компьютере windows

Содержание:

• Для чего применяются RAID-массивы
• Основные понятия
• Типы RAID-массивов
• Базовые уровни
• Утилиты для создания

RAID (Redundant Array of Independent Disks или «избыточный массив независимых дисков») —  метод виртуализации, позволяющий объединять несколько дисков в единый логический том, имеющий лучшие характеристики.  Чтобы описать, чем RAID может быть полезен на практике, рассмотрим теоретические основы, классификацию и особенности использования данной технологии.

RAID позволяет превратить несколько дисковых накопителей в один большой и быстрый диск. Его можно использовать в качестве хранилища данных с функцией автоматического резервного копирования или настроить как системный диск повышенной отказоустойчивости.

У технологии RAID-массивов существуют и минусы. Платой за быстродействие и надежность становится усложнение системы, а также необходимость закупать дополнительное оборудование. Однако эта цена невелика по сравнению с потенциальными убытками, которые может понести пользователь при потере информации или внезапной поломке накопителя.

Преимущества технологии

1. Увеличенный объем. Первоначальное назначение RAID — получение диска большей емкости.
2. Повышение быстродействия системы через параллельное подключение в массив нескольких физических дисков.
3. Отказоустойчивость и надежность хранения данных обеспечиваются выделением на цели резервирования отдельного устройства. При повреждении одного из дисков RAID-массива информация не будет утеряна.

Условие применения

Технологию можно использовать не во всех случаях. Для этого требуется ее аппаратная и программная поддержка. BIOS должен содержать настройку вида «SATA Configuration: RAID». Если же ее по каким-либо причинам нет, то необходимо «перепрошить» базовую систему ввода-вывода.

В случае, когда поддержка RAID программным методом невозможна, нужно подключить дополнительное устройство — RAID-контроллер и установить соответствующий драйвер. В последних версиях ОС Linux (Ubuntu 20.04, POP-OS 20.04 и т. д.) драйвер для включения режима RAID инсталлируется автоматически.

Основные понятия

В основе функционирования RAID-массивов лежит несколько базовых терминов, без которых нельзя понять принципы работы этой технологии.

1. Массив — объединение нескольких физических или виртуальных накопителей в один большой диск с возможностью единой настройки, форматирования и управления.
2. Метод зеркалирования — способ повысить надежность хранения информации через создание копии исходного диска на другом носителе, входящем в массив.
3. Дуплекс — один из методов зеркалирования, в котором используется вдвое большее количество накопителей для создания копий.
4. Чередование — увеличение производительности диска, благодаря блочной разбивке данных при записи.
5. Четность — технология, сочетающая в себе чередование и зеркалирование.

Типы RAID-массивов

1. Программный (software RAID) — самый бюджетный и распространенный вариант. Дисковые массивы создаются в самой операционной системе посредством специальных утилит. Обработкой данных занимается центральный процессор.  Основной недостаток — зависимость от предустановленной системы, которая приводит к существенному понижению быстродействия и безопасности хранения информации.
2. Аппаратный (hardware RAID) — создается на основе отдельного устройства (RAID-контроллера), которое имеет собственные специализированный микропроцессор и кеш-память. При этом нагрузка на микропроцессор практически отсутствует. Это наиболее затратный метод реализации, характеризующийся надежностью, высокой скоростью записи и чтения.
3. Интегрированный аппаратный (fake RAID, RAID-on-Chip) — комбинация программного и аппаратного способов. Реализована в виде дополнительного микрочипа, который встраивается в материнскую плату и работает совместно с центральным процессором. Эта технология быстрее программной, но не отличается надежностью хранения информации.

Классификация RAID по уровням

Основные отличия между конфигурациями или уровнями RAID заключаются в методах формирования и размещения данных, а также в алгоритмах распределения информации на носителях. Базовые типы RAID-массивов — RAID 0 и RAID 1. Остальные уровни считаются их производными, сочетающими в себе достоинства той или иной базовой модели.

RAID 0

Технология виртуализации RAID 0 называется striping («чередование»). Для ее реализации применяется от 2 до 4 накопителей, которые совместно выполняют процедуру «чтения/записи».

При записи информация разделяется на блоки, которые одновременно сохраняются на накопители. Первый блок — на один, второй — на другой жесткий диск и так далее. Производительность массива возрастает прямо пропорционально количеству накопителей в системе. То есть, 4 диска будут работать в 2 раза быстрее, чем два.

Однако, такая конфигурация RAID-массива чревата потерей данных, что уменьшает безопасность хранения информации. Это объясняется структурой каждого файла. Последний состоит из определенной последовательности блоков (байт), поскольку каждый из них записывается на разные диски и происходит «нарушение» его целостности. Если один накопитель выходит из строя, то блок «теряется». При этом получается «битый» файл, который практически невозможно восстановить.

Достоинства

• Дисковый RAID-массив уровня 0 обеспечивает ощутимый прирост скорости, который прямо пропорционально зависит от кратности количества накопителей.
• Использование всего дискового объема, т. е. при установке четырех дисков по 2 ТБ общий объем RAID-массива будет равен 2*4=8 ТБ.

Недостатки

• Нарушение отказоустойчивости. Иногда возможен отказ в операциях чтения или записи.
• При выходе из строя одного накопителя информация полностью теряется.

Использование

Применяется в приложениях для скоростного обмена информацией, в хранилищах временных файлов. Также RAID 0 нужен для систем, использующих некритичные по важности массивы данных.

RAID 1

Технология RAID 1 называется мirroring («зеркалирование»). Она подразумевает использование от 2 до 4 накопителей. Однако при этом теряется половина объема дисков, поскольку это пространство используется резервированием данных.

Простыми словами, если RAID-система состоит из 2 жестких дисков, то при выходе одного из них информация не потеряется полностью, поскольку один накопитель является точной копией другого.

Достоинства

• Надежность хранения информации.
• Простота реализации.
• Высокая производительность при выполнении операции чтения.
• Минимальная комплектация составляет всего 2 жестких диска.

Недостатки

• Низкая производительность.
• Емкость RAID-массива делится на 2, что обусловлено резервированием информации.
• Замена неисправного накопителя требует полное отключение системы.

Использование

Уровень RAID 1 необходимо применять для увеличения надежности хранения информации на серверах.

RAID 5

Технология RAID 5 («чередование с чётностью») считается наиболее распространенной и безопасной. Для подобной конфигурации необходимо минимум 3 диска, а максимальное допустимое количество — 16.

При записи информации происходит разделение на блоки данных, но с одним условием — на один из дисков, называемый блок «чётность данных» (Parity Drive, PD), происходит запись информации для восстановления. Этот подход позволяет спасти данные при повреждении одного из накопителей.

RAID 5 может реализовываться программным методом при помощи специальных утилит, но IT-специалисты рекомендуют все же отдать предпочтение аппаратному способу.

Достоинства

• Увеличена скорость чтения за счет одновременной обработки данных с нескольких независимых потоков от дисков массива.
• Информация не «потеряется» при повреждении одного накопителя.
• При замене неисправного диска происходит автоматическое восстановление информации.

Недостатки

1. Иногда происходят отказы дисков.
2. Если объем поврежденного накопителя 4 ТБ и более, при замене его на идентичный диск, восстановление может занять более одного дня.
3. Если диск «чётности» вышел из строя при выполнении процедуры восстановления, то информация будет окончательно утеряна.
4. Минимальное количество накопителей — 3.

Использование

Технология виртуализации 5 уровня (RAID 5) прекрасно подойдет для безопасного хранения данных, но при этом не будет утрачена производительность. Очень часто ее используют файловые серверы.

RAID 6

Технология виртуализации 6 уровня («чередование с двойной чётностью») похожа на RAID 5. Отличие состоит в записи информации для восстановления на два диска. Первый — блок «чётность данных» (PD) используются в архитектуре RAID 5 для резервного хранения данных. Второй диск «чётности» дублирует работу первого. Его работа основана на коде Рида-Соломона (Reed-Solomon), поэтому диск часто имеет краткое обозначение — RS или Q.

Благодаря использованию принципа двойной чётности, система может перенести без потерь информации отказ сразу двух жестких дисков. Однако для создания RAID 6 потребуется минимум четыре накопителя.

Достоинства

• Высокая скорость считывания и записи данных.
• Поддержка двух, одновременно вышедших из строя накопителей.

Недостатки

• Время на операцию записи на 20% больше, чем для RAID 5.
• Минимальная вероятность отказа дисков.
• Восстановление после сбоя занимает много времени.
• Для реализации необходимо 4 накопителя.

Использование

RAID 6 является более надежной конфигурацией, чем RAID пятого уровня. Она часто применяется на файловых серверах, где используются большие объемы данных.

RAID 10

Технология виртуализации 10 — «гибрид» RAID нулевого и первого уровней, сочетающая в себе все их преимущества.

Достоинства

• Высокая скорость восстановления данных.
• Высокая надежность.
• Быстродействие.

Недостатки

• Дороговизна реализации.
• Емкость, уходящая на зеркалирование, эквивалентна 50 % от всего объема дисков.

Использование

Гибридная технология RAID 10 используется в тех же случаях, что и RAID 0 и RAID 1.

Утилиты для создания

В операционной системе Windows есть встроенная утилита для создания RAID. Однако она поддерживает только RAID-массивы первого. Поэтому для более сложных операций, а также для платформ на базе Unix/Linux требуется установка стороннего ПО.

Перед выбором соответствующей конфигурации RAID-массива, специалисты рекомендуют сохранить информацию на отдельный носитель. При создании или удалении RAID-системы данные на дисках уничтожаются.

Mdadm

Для операционных систем на основе Linux рекомендуется использовать штатную утилиту «mdadm», которую необходимо предварительно установить через терминал.

Основные возможности

• Создание и сброс RAID-массивов.
• Монтирование файловых систем.
• Сохранение топологии массива.
• Удаление отдельных элементов из RAID.

Установка

Для инсталляции утилиты требуется ввести в терминале следующие команды:

• СentOS и Red Hat:

  yum install mdadm

• Ubuntu и Debian:

  apt-get install mdadm

При этом в систему будет инсталлирована утилита, а также необходимый набор библиотек.

MegaRAID Storage Manager (MSM)

Бесплатное приложение от Microsoft, разработанное с целью обеспечения гибкого управления RAID-системами в ОС Windows.

Основные возможности

• Просмотр состояния RAID-контроллера.
• Создание RAID-массивов различных уровней.
• Удаление элементов из массива.
• Графический интерфейс.
• Монтирование файловых систем.

Установка

1. Скачать по ссылке  MegaRAID Storage Manager.
   
2. Распаковать скачанный архив.
3. Запустить установщик «setup.exe».
   
4. Нажать кнопку инсталляции «Install».
   
5. Принять условия лицензионного соглашения и нажать «Next».
   
6. Выбрать пункт «All users» («Для всех пользователей») и нажать «Next».
   
7. Указать путь для установки и нажать «Next».
   
8. Выбрать тип инсталляции — «Полный» («Complete») или «Выборочный» («Custom») и нажать «Next».
   
9. Запустить процесс установки с учетом введенных параметров, нажав «Install».
   
10. Завершить инсталляцию — кнопка «Finish».
    

Заключение

Использование RAID-массивов позволяет реализовать повышенние потенциала нескольких дисковых накопителей за счет их объединения. В частности, растет производительность и надежность хранения информации. Однако эффективность работы массива будет сильно зависеть от того, каким способом он создан. Оптимальным является аппаратный метод на базе отдельного RAID-контроллера, но его организация потребует больших финансовых вложений.

Помимо способа реализации для работы RAID важна конфигурация массивов, которая делится на несколько базовых уровней. Оптимальным уровнем считается RAID-10, поскольку он обеспечивает не только высокую скорость обработки данных, но и их сохранность.

Виртуальный сервер от Eternalhost — надежная площадка для современного веб-ресурса! Быстрые NVMe диски, реальная защита от DDoS, техподдержка 24/7.

Производительность компьютерного оборудования стремительно растет с каждым годом. Процессоры оснащаются большим количеством ядер и потоков, выпускаются видеокарты с более высокой частотой графического процессора. Однако, если рассуждать о жестких дисках, становится очевидно, что их «предел совершенства» был достигнут достаточно давно, и с тех пор подобное оборудование никак не развивается.

Спецификации HDD в последнее время меняются только по объему, но скорость их работы не увеличивается. Исправить эту ситуацию могут SSD-накопители, но, как правило, они намного дороже и имеют относительно невысокий ресурсный потенциал. Еще до появления SSD в 1987 году были изобретены так называемые RAID-массивы. Ниже мы расскажем вам, что это за массивы, какие типы RAID существуют, и зачем они нужны обычному пользователю.

Содержание

1. Что такое RAID и для чего он используется?
2. Типы RAID-контроллеров: программные и аппаратные.
   • Что такое программный RAID
   • Что такое аппаратный RAID
3. Стандартные уровни RAID
   • Что такое RAID 0 (Чередование) и как он работает
   • Что такое RAID 1 (зеркало) и как он работает
   • Что такое RAID 2 и как он работает
   • Как работает RAID 3 и RAID 4
   • Что такое RAID 5 и как он устроен
   • Что такое RAID 6 и его отличие от RAID 5
   • Что такое RAID 7 и как он работает
   • JBOD
4. Комбинированные типы RAID (10, 01, 50, 60)
   • Комбинированный RAID 10 (RAID 1+0)
   • Комбинированный RAID 01 (RAID 0+1)
   • Комбинированный тип RAID 50 (RAID 5 + 0);
   • Комбинированный RAID 60 (RAID 6 + 0)
5. Какой тип RAID лучше всего использовать
6. Что делать, если данные потеряны

Что такое RAID и для чего он используется?

RAID – это дисковый массив из нескольких жестких дисков. Он используется для повышения надежности хранения данных или для увеличения скорости чтения / записи (или того и другого). Вы можете создать программный RAID (используя функции операционной системы) и аппаратный RAID, используя совместимую материнскую плату, контроллер или NAS.

Для установки RAID-массива потребуется материнская плата с поддержкой рейд-технологии или аппаратный контроллер и как минимум два жестких диска одного типа (совпадающие по всем параметрам), подключенных к материнской плате.

Почему мы настоятельно рекомендуем использовать жесткие диски одинаковые по всем параметрам? Если вы подключите два жестких диска с разным объемом памяти, на каждом HDD RAID будет использовать дисковое пространство, равное наименьшему из дисков, и на втором HDD останется неиспользуемое дисковое пространство. Кроме того, при использовании разных жестких дисков существует вероятность преждевременного выхода из строя одного из них, что может привести к потере важных данных.

RAID также часто используется в серверах NAS, которые, по сути, представляют собой компьютер с дисковым массивом, подключенный к сети (обычно локальной) и поддерживающий протоколы, принятые в сети. Несколько таких компьютеров можно объединить в одну систему.

Отметим, что при создании или удалении RAID удаляется вся информация на дисках. То есть очень желательно сделать резервную копию важных данных.

Типы RAID-контроллеров: программные и аппаратные.

Дисковые массивы могут быть основаны на одной из двух архитектур: программной или аппаратной. Обе архитектуры основаны на реализации программного кода. Отличие в том, выполняется ли код в центральном процессоре компьютера (программная реализация) или специализированном процессоре на контроллере RAID (аппаратная реализация).

Чтобы выбрать наиболее подходящий вам тип RAID-массива, начните с рассмотрения следующих факторов:

• стоимость используемых дисковых накопителей, иными словами, ваши финансовые возможности;
• необходимый уровень защиты и доступности данных (от низкого до высокого);
• требуемая производительность (от низкой до высокой), исходя из количества пользователей и используемых приложений.

Что такое программный RAID

Дисковый массив, который создается в операционной системе, называется программным RAID. В этом случае организация RAID-массива происходит напрямую через CPU. То есть центральный процессор и будет контроллером – как программное решение с возможностью чередования и зеркального отображения данных. Он же, по факту, производит все расчеты.

При использовании программного RAID лучше всего выбрать RAID 0, RAID 1, RAID 2, потому что они не нагружают процессор так сильно, как другие типы RAID. JBOD также будет хорошим выбором при использовании программного RAID.

Если ваш процессор достаточно мощный, вы также можете использовать RAID 5 и в некоторых случаях RAID10.

Однако следует помнить, что при использовании комбинированных типов RAID лучше использовать аппаратный контроллер RAID, поскольку это снижает нагрузку на ЦП и ускоряет работу системы.

ОС обеспечивает программную поддержку управления дисками для различных типов RAID. Его можно использовать как самое дешевое решение, поскольку для его «горячей» замены не потребуются дорогие платы контроллеров, накопителей и шасси.

Программный RAID-контроллер работает также с более дешевыми дисками IDE или SCSI. Учитывая скорость современных процессоров, производительность программного RAID в некоторых случаях может быть лучше, чем у аппаратных RAID.

Также стоит отметить, что программный RAID можно собрать практически в любой операционной системе. Производительность программного массива зависит от типа RAID, производительности процессора и нагрузки, которая на него приходится.

Главное преимущество программной реализации – невысокая стоимость. Недостатки – низкая производительность и постоянная дополнительная нагрузка на процессор. Таким образом, программная реализация лучше всего проявляет себя в работе с теми массивами дисков, которые не требуют объемных вычислений. С учетом этих особенностей в серверах начального уровня используются именно системы RAID с программной реализацией. Поскольку стандартные операционные системы предлагают поддержку нескольких уровней RAID (0, 1, 5 и т. д.), стоимость программных контроллеров зачастую буквально равна нулю.

Что такое аппаратный RAID

Приоритетным, хоть и не всегда бесплатным, решением для размещения дисков на сервере остаются аппаратные контроллеры. При значительной нагрузке на систему дисков, которая требует от сервера обработки больших объемов данных, может работать только отдельное оборудование RAID-контроллера. Он подключается через разъем PCI к материнской плате и самостоятельно решает задачи управления массивом жестких дисков. Обеспечивая скорость и надежное зеркальное отображение данных, аппаратный RAID-контроллер выполняет вычисления без нагрузки на основной процессор благодаря выделенному автономному ЦП.

В то же время, аппаратная архитектура RAID более сложна, поскольку требует специальных аппаратных компонентов. Контроллер массива, часто называемый адаптером RAID, содержит собственный калькулятор XOR, вспомогательную память и каналы SCSI или UDMA. Такая архитектура позволяет достичь значительного увеличения производительности. Однако для систем начального уровня, где серверный процессор занят небольшим количеством задач, разница между аппаратной и программной архитектурами почти незаметна. Зато это очень заметно при высокой нагрузке на подсистему ввода-вывода. Соответственно, аппаратные реализации RAID дороже программных.

Полностью автономные системы, в принципе, представляют собой отдельный компьютер, который используется для организации систем хранения. Обычно внешний контроллер размещается в отдельной стойке и может иметь большое количество каналов ввода / вывода, включая хост-каналы, что позволяет подключать к системе несколько хост-компьютеров и организовывать кластерные системы. В системах с автономным контроллером можно устанавливать контроллеры «горячего» резерва. Главным недостатком таких систем остается их высокая цена.

Стандартные уровни RAID

Существует несколько уровней RAID, которые были разработаны для удовлетворения различных потребностей и установки на различных конфигурациях ПК. Рассмотрим некоторые из самых популярных конфигураций RAID с дисками одинакового размера.

Что такое RAID 0 (Чередование) и как он работает

RAID 0 («Чередование») – использует от двух жестких дисков, которые обрабатывают информацию одновременно, что повышает производительность. При работе с этим типом RAID данные разбиваются на блоки фиксированной длины, которые по очереди записываются на два или несколько дисков: один блок данных на один диск, второй блок данных на другой диск и т. д.

При этом производительность массива зависит от количества используемых в нем дисков – 4 диска будут работать быстрее, чем 2 – но их количество сказывается и на безопасности данных во всем дисковом массиве. Если какой-либо жесткий диск, входящий в состав такого RAID, выходит из строя, вся информация почти полностью и безвозвратно теряется, поскольку часть файла может находиться на поврежденном диске.

При использовании такого RAID-массива настоятельно рекомендуется постоянно делать резервные копии ценной информации на внешний диск.

Основные преимущества RAID 0:

• высочайшая производительность для приложений с большой интенсивностью операций ввода-вывода и для работы с большими объемами данных;
• простота реализации;
• невысокая стоимость дисков.

Недостатки RAID 0:

• не является безотказным решением;
• сбой одного диска приведет к потере всех данных RAID.

Что такое RAID 1 (зеркало) и как он работает

В отличие от RAID 0, при использовании RAID 1 вы «теряете» объем второго жесткого диска, потому что он используется для записи на него точной копии первого жесткого диска.

Преимущество RAID 1 в том, что он обладает высокой надежностью. Все будет работать, пока работает хотя бы один жесткий диск, т.е. даже если один из HDD выйдет из строя – вы не потеряете ни одного байта информации. Несмотря на то, что при таком подходе сильно страдает производительность, этот тип рейдов часто используется на серверах, где главным требованием является надежность.

Преимущества RAID 1:

• простота реализации;
• легкое восстановление всего массива в случае отказа одного из дисков;
• достаточно высокая производительность для высокоинтенсивных приложений.

Недостатки RAID 1:

• высокая стоимость дисков;
• один диск содержит точную копию второго;
• низкая скорость передачи данных.

Что такое RAID 2 и как он работает

При построении этих массивов дисков используется алгоритм восстановления с использованием кодов Хамминга (американский инженер, разработавший его в 1950 году для исправления ошибок в компьютерах). Чтобы получить RAID данного типа, создаются две группы дисков – одна для хранения данных и одна для кодов исправления ошибок.

Основное преимущество RAID 2 – возможность исправлять ошибки «на лету», без снижения скорости передачи данных между дисковым массивом и процессором.

Этот тип RAID не очень распространен в домашних системах из-за избыточности количества жестких дисков – например, в массиве из семи жестких дисков только четыре будут использоваться для хранения данных. По мере увеличения количества дисков избыточность становится менее выраженной.

Основные преимущества RAID 2:

• быстрое исправление ошибок («на лету»);
• чрезвычайно высокая скорость передачи больших объемов данных;
• когда количество дисков увеличивается, накладные расходы уменьшаются;
• простая реализация.

Недостатки RAID 2:

• высокая стоимость при небольшом количестве дисков;
• низкая скорость обработки запросов (не рекомендуется для систем, ориентированных на обработку транзакций).

Как работает RAID 3 и RAID 4

Эти два типа дисковых массивов очень похожи по схеме построения. Оба используют несколько жестких дисков для хранения информации, один из которых используется исключительно для контрольных сумм.

Трех жестких дисков достаточно для создания RAID 3 или RAID 4. Однако, в отличие от RAID 2, в данных структурах восстановление данных «на лету» невозможно – для восстановления информации после замены неисправного жесткого диска потребуется время.

В RAID 3 поток данных разделяется на уровне байтов и записывается одновременно на все диски, кроме одного из массива. Этот диск предназначен для хранения контрольных сумм, вычисляемых при записи данных. Выход из строя любого из дисков в массиве не приведет к потере информации.

RAID 3 подходит для приложений с большими файлами и низкой частотой доступа (в основном в мультимедийной среде). Использование только одного диска для хранения управляющей информации обуславливает то, что коэффициент использования дискового пространства в массиве довольно высок. Благодаря этому его стоимость – относительно низкая. Для создания подобного массива требуется как минимум три жестких диска.

Разница между RAID 3 и RAID 4 заключается в уровне разделения данных. В RAID 3 информация разбита на отдельные байты, что приводит к серьезному замедлению записи / чтения большого количества небольших файлов. В RAID 4 данные разбиваются на разные блоки, размер которых не превышает одного сектора на диске. В результате увеличивается скорость обработки небольших файлов, что особенно важно для персональных компьютеров. По этой причине RAID 4 получил более широкое распространение.

Существенным недостатком рассматриваемых массивов является повышенная нагрузка на жесткий диск, предназначенный для хранения контрольных сумм, что значительно снижает его ресурс.

Потеря данных возможна в следующих случаях:

• случайное удаление файлов;
• повреждение файлов;
• проблемы с операционной системой;
• сбой при восстановлении RAID;
• утерянная или поврежденная парность;
• неисправность платы контроллера;
• изменение структуры раздела или повторная инициализация.

Преимущества RAID 3 и RAID 4:

• чрезвычайно высокая скорость передачи данных;
• выход из строя накопителя минимально влияет на быстродействие массива;
• небольшие накладные расходы для сокращения избыточности.

Недостатки RAID 3:

• сложная реализация;
• низкая производительность при высокой интенсивности запросов в работе с небольшими объемами данных.

Что такое RAID 5 и как он устроен

Это так называемый отказоустойчивый массив независимых накопителей с распределенным хранилищем контрольных сумм. Это означает, что на массиве из n дисков для прямого хранения данных будет выделен n-1 диск, а на последнем диске будет сохранена контрольная сумма итерации цепочки n-1. Представим, что нам нужно записать какой-то файл. Он разделятся на части равной длины, после чего начинается их циклическая запись на все n-1 диски один за другим. На последний диск будет записана контрольная сумма байтов всех частей данных каждой итерации, где битовая операция XOR реализует контрольную сумму.

Следует сразу предупредить, что в случае выхода из строя любого из дисков система перейдет в аварийный режим, что существенно снизит производительность RAID 5, так как при сборке файла будут производиться манипуляции для восстановления его «недостающих» частей. Если два или более дисков выходят из строя одновременно, информацию, хранящуюся на них, невозможно восстановить. В целом, массивы 5 уровня обеспечивают относительно высокую скорость доступа, параллельный доступ к различным файлам и хорошую отказоустойчивость.

Массивы RAID 5 предназначены для работы в «стрессовых» условиях и хорошо подходят для многопользовательских систем. При правильном планировании записи можно обрабатывать до N / 2 блоков параллельно, где N – количество дисков в группе. Минимальное количество дисков – три.

Основные преимущества RAID 5:

• транзакции чтения данных выполняются очень быстро, а транзакции записи данных – немного медленнее (из-за четности, которую необходимо вычислить);
• в случае отказа диска у вас по-прежнему будет доступ ко всем данным, даже если неисправный диск будет заменен – контроллер хранилища восстанавливает данные на новом диске.

Недостатки RAID 5:

• сбои дисков влияют на пропускную способность (однако она все равно остается на приемлемом уровне);
• это сложная технология. Если один из дисков в массиве, который использует диски 4 ТБ, выходит из строя и заменяется, восстановление данных может занять день или больше в зависимости от нагрузки на RAID и скорости контроллера. Если в это время выйдет из строя другой диск, ваши данные будут потеряны без возможности восстановления.

Что такое RAID 6 и его отличие от RAID 5

Это расширенная версия RAID 5, которая обеспечивает двойной контроль четности хранимой информации. Для хранения информации используются как минимум два диска и еще два – для контроля четности. Архитектура RAID 6, разработанная для критически важных приложений, имеет очень низкую производительность записи – именно потому что для нее необходимы дополнительные блоки контрольных сумм. Однако такая архитектура является вдвойне отказоустойчивой.

Преимущества RAID 6:

• как и в случае с RAID 5, операции чтения данных выполняются быстро;
• если два диска выйдут из строя, и их придется заменить, вы все равно будете иметь доступ ко всем данным. Таким образом, RAID 6 более безопасен, чем RAID 5.

Недостатки RAID 6:

• операции записи медленнее, чем в RAID 5, из-за дополнительных блоков четности, принимающих участие в вычислениях. Скорость записи может снижаться даже на 20%;
• отказы дисков влияют на производительность массива;
• это сложная технология. Восстановление массива, в котором произошел сбой одного диска, может занять много времени.

Что такое RAID 7 и как он работает

RAID 7 (оптимизированная асинхронность). Используемые в построении массивов данного типа технологии помогают достигать высоких скоростей ввода-вывода и передачи данных. В отличие от других уровней RAID, седьмой не является открытым отраслевым стандартом. Это зарегистрированный товарный знак Storage Computer Corporation. Он основан на концепциях, используемых на уровнях 3 и 4. Однако здесь добавлена возможность кэширования данных. RAID 7 также включает контроллер со встроенным микропроцессором, работающим под управлением ОС в режиме реального времени. Это позволяет обрабатывать все запросы на передачу данных асинхронно и независимо.

В RAID 7 блок контрольной суммы интегрирован с блоком буферизации. Для хранения информации о четности используется отдельный диск, который можно разместить на любом канале. RAID 7 отличается высокой скоростью передачи данных и обработки запросов, хорошей масштабируемостью. Самым существенным недостатком этого уровня является стоимость его реализации.

Преимущества RAID 7:

• очень высокая скорость передачи данных и высокая скорость обработки запросов (от 1,5 до 6 раз выше, чем у других стандартных уровней RAID);
• хорошая масштабируемость;
• значительно увеличена (за счет наличия кеша) скорость чтения небольших объемов данных;
• для расчета четности не требуется дополнительная передача данных.

Недостатки RAID 7:

• производство одной компанией;
• сложность реализации;
• очень высокая стоимость дисков;
• невозможность обслуживания пользователем;
• необходимость использования источника бесперебойного питания для предотвращения потери данных из кэш-памяти;
• короткий гарантийный срок.

JBOD

Пользователь также может использовать JBOD – дисковый массив, в котором единое логическое пространство последовательно распределяется по жестким дискам. Это означает, что контроллер работает как стандартный контроллер IDE или SATA без использования механизмов объединения дисков в массив. В этом случае каждый диск будет определяться как отдельное устройство в операционной системе.

Комбинированные типы RAID (10, 01, 50, 60)

В дополнение к основным типам, рассмотренным выше, для компенсации некоторых недостатков простых RAID широко используются различные комбинации их типов. В частности, широко распространены схемы RAID 10 и RAID 0 + 1. В первом случае пара зеркальных массивов объединяется в RAID 0, во втором – наоборот, два массива RAID 0 объединяются в «зеркало». В обоих случаях получаем сочетание повышенной производительности RAID 0 и безопасности данных, гарантируемой RAID 1.

Часто для повышения защиты важной информации используются схемы построения RAID 5 1 или RAID 6 1 – зеркалирование в сочетании с хорошей защитой данных массивов обеспечивают исключительную безопасность информации в случае любого сбоя. Однако внедрять такие массивы в домашних условиях нецелесообразно из-за их избыточности.

Комбинированный RAID 10 (RAID 1+0)

RAID 10 – это массив независимых дисков, уровни которого в системе обратимы и представляют собой полосу зеркал. Диски вложенного массива объединяются в «зеркала» RAID 1. Эти зеркальные пары затем преобразуются в общий массив с использованием чередования RAID 0.

Повреждение диска в массиве RAID 1 не влечет за собой потери данных. Однако недостатком системы является то, что поврежденные диски нельзя заменить, и в случае возникновения системной ошибки пользователь будет вынужден использовать только оставшиеся ресурсы системы. Некоторые системы RAID 10 имеют специальный диск «горячего резерва», который автоматически заменяет неисправный диск в массиве.

В большинстве случаев RAID 10 обеспечивает лучшую производительность и меньшую «заторможенность», чем все другие уровни RAID, за исключением RAID 0 (который работает еще быстрее). Это один из наиболее предпочтительных уровней при использовании ресурсозатратных приложений, где высокая скорость операций – основное требование к системе.

К сожалению, вероятность потери данных нельзя исключать и на данном уровне. Среди основных ее причин можно выделить следующие:

• программный сбой RAID-контроллера;
• выход из строя или некорректная замена контроллера;
• неверная настройка или отсутствие мониторинга;
• аппаратная неисправность критического количества дисков;
• рассинхронизация массива с последующим выходом из строя отдельных дисков;
• повреждение файловой системы, случайное удаление информации, форматирование дисков.

Основные преимущества RAID 10:

• самые высокие скорости чтения и записи среди коммерческих типов RAID;
• надежность выше, чем у RAID 5;
• если один из дисков в конфигурации RAID 10 выйдет из строя, время восстановления будет очень коротким, поскольку все, что вам нужно сделать, – это скопировать все данные с «зеркала» на новый диск. Для дисков емкостью 1 ТБ процедура займет до 30 минут.

Недостатки RAID 10:

• эффективность дискового пространства 50%.

Комбинированный RAID 01 (RAID 0+1)

RAID 01 (он же RAID 0+1) являет собой один из типов комбинированных RAID массивов. Он позволяет реализовать быстроту RAID 0 и надежность RAID 1 в одном массиве. Но самое главное, его можно построить на программном контроллере.

RAID 01 являет собой RAID 1 массив, внутри которого находятся два массива RAID 0. Поток данных сначала копируется, а затем каждая копия делится на полосы (Striping) и записывается на два (или больше) дисков. Отсюда вывод, что минимальное количество дисков доя реализации RAID 01 составляет четыре штуки.

Неопытные пользователи часто путают RAID 01 и RAID 10. Причиной тому является схожесть как в названии, так и в реализации. Однако каждый из этих типов имеет свои преимущества. К примеру, RAID 01 будет быстрее, чем RAID 10. Все дело в двух RAID 0 массивах, на которые записывается каждая копия данных. Если вы помните принцип работы RAID 0, то вам известно, что скорость достигается за счет чередования — данные разделяются на «полосы» и записываются на накопители одновременно.

Схематически работу RAID 01 можно изобразить так:

Таким образом, RAID 01 позволяет пережить выход из строя любой группы дисков, в которой может быть два и более дисков.

Стоит отметить, что для каждой группы рекомендуется использовать одинаковое количество дисков. Объясняется это тем, что поскольку создаются две одинаковые копии потока данных — размер всего массива ограничен объемом группы с минимальным количеством дисков. Соответственно использовать большее количество дисков не будет иметь смысла, так как они не будут задействованы.

Преимущество RAID 01:

• более высокая скорость работы;
• данные остаются доступными пока хотя бы одна группа дисков находится в рабочем состоянии;

Преимущества RAID 10:

• более высокий уровень надежности;
• лучше подходит для программных контроллеров;

Комбинированный тип RAID 50 (RAID 5 + 0);

RAID 50 (также известный как RAID 5 + 0) – это вложенный RAID, состоящий из массивов RAID 5 и RAID 0 с высокими скоростями записи и загрузки. Массивы такой конфигурации используются довольно часто.

Для работы системы RAID 50 требуется как минимум шесть дисков. По мере увеличения количества RAID-дисков в системе ее производительность также растет, что оказывает соответствующее влияние на скорость восстановления данных по мере увеличения интервала (шага) восстановления RAID.

Вот некоторые из наиболее важных преимуществ RAID 50:

• высокая средняя скорость восстановления данных (намного быстрее, чем у RAID 5);
• очень высокая скорость записи данных;
• повышенная отказоустойчивость (по сравнению с RAID 5).

Основные недостатки RAID 50:

• высокая стоимость;
• ограниченная масштабируемость.

Чтобы потерять данные в массиве RAID 50, должны выйти из строя сразу три диска, что практически невозможно.

Комбинированный RAID 60 (RAID 6 + 0)

RAID 60 (также называемый RAID 6 + 0) – это комбинированный набор массивов RAID 0 и RAID 6, который предлагает пользователю повышенную производительность и скорость обработки данных. Эта комбинация не получила широкого распространения, но имеет некоторые преимущества, в частности, возможность поддерживать производительность (здесь отсутствует задержка при вычислениях и записи больших битов четности) при одновременном увеличении общего объема пространства.

Для этой комбинации требуется не менее восьми приводов.

Комбинация RAID 6 и чередования (RAID 0) дает следующие преимущества:

• высокая скорость передачи данных;
• значительное увеличение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в массив RAID;
• высокая отказоустойчивость.

Недостатки RAID 60:

• низкая эффективность использования дискового пространства по сравнению с RAID 5, 6;
• Скорость записи IOPS ниже, чем у RAID 0, 10.

RAID 60 имеет вдвое большую устойчивость к ошибкам: любые два диска в массиве могут выйти из строя без потери данных. Таким образом, в общей системе даже при выходе из строя четырех дисков, данные сохранятся в полном объеме.

Какой тип RAID лучше всего использовать

При выборе RAID все зависит от того, что важнее в вашем случае: производительность или отказоустойчивость (или то и другое). Выбор типа RAID также зависит от того, на какой машине он будет установлен (ПК, сервер, NAS и т. д.), поскольку для одних лучше подходят аппаратные, а для других – программные RAID. Программные поддерживают меньше уровней RAID, а для аппаратных RAID возможные типы массива определяются отдельно для каждого случая. Разные контроллеры поддерживают разные уровни RAID и ограничивают выбор дисков, которые можно будет использовать в массиве: SAS, SATA или SSD.

Если говорить о производительности сервера, вы можете выбрать RAID 0, потому что в таких массивах читают и записывают данные сразу несколько дисков, тем самым ускоряя операции ввода-вывода. Для создания массива требуется как минимум два диска. Уровень поддерживают как программные, так и аппаратные RAID.

Недостаток в том, что такие системы не отличаются отказоустойчивостью. Если один диск выходит из строя, это влияет на весь массив и увеличивает вероятность потери или повреждения данных.

Если нужна отказоустойчивость и при этом скорость для вас не является критически важным параметром, вы можете выбрать RAID 1, потому что данные в нем всегда копируются одновременно на два диска, образуя копию или «зеркало». Если один диск выходит из строя, другой продолжает работать, и все данные остаются на нем, в полном объеме. Это самый простой способ реализации отказоустойчивой и относительно недорогой системы. Ее недостаток лишь в том, что RAID 1 обладает сниженной производительностью.

RAID 1 может быть реализован как в программной, так и в аппаратной версии.

RAID 5 является наиболее распространенной конфигурацией RAID для бизнес-серверов и корпоративных устройств NAS, поскольку обеспечивает лучшую производительность, чем «зеркала», и при этом показывает хорошую отказоустойчивость. В RAID 5 хранимая информация и данные четности (дополнительные данные, используемые для восстановления) распределяются между тремя или более дисками. Если диск выходит из строя, информация воссоздается из распределенных данных и блоков четности автоматически. Система продолжит работать, даже если один из носителей будет поврежден. Другое преимущество RAID 5 заключается в том, что вы можете заменить поврежденный диск, не выключая сервер и не прерывая доступ пользователей к серверу.

Обратной стороной RAID 5 является то, что он снижает производительность серверов, выполняющих несколько операций записи. Например, когда много сотрудников работают на сервере с RAID 5, может наблюдаться заметное торможение в выполнении операций.

RAID 6 также является отличным выбором для бизнеса. Для повышения надежности системы имеет смысл использовать RAID 6 с двумя дисками для блока четности. Такой массив продолжит работать даже в случае выхода из строя двух жестких дисков. Главный недостаток такого решения – его дороговизна. Вот почему RAID 6 больше подходит для бизнеса, чем для домашнего использования.

RAID 10 идеально подходит для интенсивно используемых серверов баз данных или любого сервера, который выполняет несколько операций записи. RAID 10 может быть реализован как аппаратный или программный, но очевидно, что многие его преимущества (в частности, производительность) теряются при использовании программного обеспечения RAID 10.

RAID 50, как и RAID10, являются наиболее предпочтительными для работы с приложениями, где требуется высокая производительность в сочетании с приемлемой надежностью. Однако RAID 50 считается наиболее подходящим для больших дисков – он более надежен, чем RAID 5, и более экономичен, чем RAID 10. Этот тип массива рекомендуется для работы с приложениями, которым требуется повышенная надежность хранения информации, высокая скорость обработки запросов и передачи данных, большой объем памяти.

Массив RAID 60 идеально подходит для онлайн-обслуживания клиентов, что требует высокой отказоустойчивости. Обладая многими преимуществами RAID 50, он также может выдерживать в два раза больше отказов дисков. Благодаря этому такие системы являются оптимальными для использования в системах видеонаблюдения. Еще один положительный момент в выборе RAID 60 – отличная производительность при последовательном доступе, что является особенностью потокового видео.

Выбор между RAID 50/60 и RAID 10, скорее всего, будет зависеть от доступного бюджета, емкости сервера и потребностей в защите данных. В целом, когда мы говорим о SSD-решениях (как корпоративного, так и потребительского класса), на первый план выходит именно стоимость.

Что делать, если данные потеряны

Несмотря на то, что главной целью RAID-массивов является повышение уровня сохранности данных они тоже имеют свои недостатки. Наиболее уязвимым местом в массиве является RAID контроллер, который распределяет данные между дисками и объясняет операционной системе как правильно считывать информацию с дисков. Помимо прочего сами диски могут выходит из строя. Но, пожалуй, наиболее слабым звеном являются сами пользователи, которые не всегда умеют правильно работать с массивом и случайно запускают процесс инициализации либо совершают действия, которые приводят к потере информации.

Независимо от причины пропажи данных нужно знать, как правильно их восстановить, так как в случае RAID-массивом нужно сначала его собрать правильно собрать и только тогда можно приступать к самому восстановлению.

Единственной в своем роде программой, которая умеет все это правильно сделать и восстановить данные c RAID массива является RS RAID Retrieve.

Программа проста в использовании, а благодаря встроенному RAID-конструктору умеет самостоятельно собирать сломанный массив и подбирать нужные параметры (направление вращения, порядок дисков и т.д). От вас лишь требуется несколько щелчков мышкой.

Важно: настоятельно рекомендуется использовать RS RAID Retrieve сразу же после обнаружения проблем с RAID-массивом. В противном случае вы рискуете потерять данные безвозвратно.

Просто подключите диски к рабочему компьютеру и запускаете RS RAID Retrieve, а все остальное программа сделает сама.

Хотелось бы также упомянуть, что RS RAID Retrieve абсолютно не требовательна к ресурсам компьютера, что позволяет восстанавливать данные с RAID массивов даже используя слабые компьютеры или офисные ноутбуки.

С каждым годом производительность компьютерного железа увеличивается высокими темпами. Процессоры оснащают все большим количеством ядер и потоков, а видеокарты покоряют более высокую частоту чипа. Однако, что касается жестких дисков, пока их предел скорости застыл на отметке 7200 об/мин. Технические характеристики HDD в последнее время изменяются только в плане объема, но не скорости. Исправить такую ситуацию могут SSD-накопители, но, как правило, они значительно дороже и обладают относительно низким ресурсным потенциалом. Еще до появления SSD на свет в 1987 году были придуманы так называемые RAID-массивы. Ниже расскажем, что это такое, какие виды массивов бывают, и чем они могут быть полезны обычному пользователю.

Что такое RAID-массив?

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков) — технология виртуализации данных, которая объединяет несколько дисков в логический элемент для повышения производительности. Соответственно, минимальное количество требуемых дисков — 2, но может потребоваться и больше. Всё зависит от того, какой именно массив вам нужен и для чего.

RAID 0

Принцип работы — striping (чередование). Массив при котором информация разбивается на одинаковые по длине блоки, а затем записывается поочерёдно на каждый диск в структуре. Основное предназначение такой системы — фактическое увеличение производительности в 2 раза, при этом вам будет доступен полный объем всех дисков.

Можно использовать неограниченное количество дисков. В случае если диски обладают разными показателями скорости, то конечный результат будет высчитываться по самому медленному HDD. Позволяет объединять диски любого объема. Например, 320 Гбайт + 1 Тбайт + 3 Тбайт — будут функционировать должным образом.

Приведем несколько примеров, чтобы нагляднее объяснить эти принципы.

Предположим у вас есть два диска со скоростью записи в 200 Мбайт/c и объемом 1000 Гбайт. Создав RAID 0, вы получите скорость записи 400 Мбайт/c и 2000 Гбайт свободного места. То есть вы как бы увеличиваете производительность за счет распределения задач между всеми участниками системы.

Если же один из дисков при этом будет 500 Гбайт, а другой 1000 Гбайт, то под ваши нужды останется всё те же 1500 Гбайт.

Самый рациональный вариант применения данной технологии — это если вы имеете жесткие диски, одинаковые по техническим характеристикам. Имеет значение интерфейс подключения. Скажем, два диска, подключенные к SATA 1 и SATA 3 будут оба работать на скорости самого медленного канала.

Однако, такая схема не лишена и минусов. Помимо сложностей с техническими характеристиками, вы можете с легкостью потерять все свои данные, если хотя бы один винчестер выйдет из строя. Из-за того, что информация разбивается и записывается параллельно на два диска, один файл может лежать одновременно на двух или более носителях. Если же такая система построена из 4 «винтов», то поломка даже одного — это неизбежный крах всей хранящейся информации. Поэтому не забывайте о бэкапах, если пользуетесь RAID 0.

RAID 1

Принцип работы — mirroring («зеркалирование»). Самая простая система RAID-массивов из всех возможных. Представляет собой параллельную запись информации с основного диска на другие — дублирующие. Производительность при этом никак не изменяется. Имеет широкое применение в серверном обслуживании, потому что в случае выхода из строя одного из накопителей, все продублированные данные остаются на других носителях. При этом вам будет доступен объем лишь одного винчестера.

Предположим у вас есть 3 диска по 500 Гбайт каждый. Из 1500 Гбайт вам останется лишь 500 Гбайт. В общем, предназначение таких систем — резервация и клонирование информации. Есть смысл использовать диски с высокой скоростью (7200 об/мин) — например, такой:.

RAID 1 часто используют в корпоративной сфере, где потеря информации может обернуться серьезными убытками. 

RAID 10 (1+0)

Все остальные виды массивов являются различными вариациями первых двух. RAID 10 — совмещает в себе всё самое лучшее из RAID 1 и RAID 0. Вам потребуется минимум 4 носителя, и их количество всегда должно быть четным. В данном массиве вы получаете высокую производительность и высокую надежность. Однако, как в случае и с RAID 1, вам будет доступна лишь половина от общего объема всей системы.

Пример. 4 винчестера на 1000 Гбайт со скоростью 200 Мбайт/c. Итоговая скорость — 400 Мбайт/c. Итоговый объем — 2000 Гбайт.

RAID 5

Сильно схож по своему принципу работы с RAID 1. Только вам теперь потребуется минимум 3 накопителя, на одном из которых будет храниться продублированная информация. В этом случае вам будет доступен практически весь объем в системе, кроме одного диска с данными под восстановление. Кроме того, увеличится и производительность, но не в несколько раз, как в случае с RAID 0. Основное отличие RAID 5 от RAID 10 — это уровень надежности и доступный объем. Данный массив предназначен для более специфических задач, когда вместе собрано огромное количество дисков.

Предположим, вы имеете 4 диска на 2 Тбайт каждый. RAID 10 даст вам объем равный 4 Тбайт, в 2 раза большую скорость и возможность полностью восстановить информацию в случае поломки сразу двух основных носителей. RAID 5 же в таком случае даст 6 Тбайт под ваши нужды, немного увеличенную скорость записи данных и возможность восстановления данных только с одного поврежденного винчестера. В таком случае RAID 10 выглядит более привлекательной системой, нежели RAID 5, ведь за плату в 2 Tбайт, мы получаем высокую производительность и возможность полного восстановления.

Но ситуация меняется, когда дисков становится значительно больше. Как мы и говорили, RAID 5 — специфическая структура. Если вы имеете 10 дисков на 2 Тбайт каждый, то RAID 10 даст вам лишь 10 Тбайт, которые вам будут доступны. В случае с RAID 5 это уже 18 Тбайт (доступны все диски, кроме одного, который хранит дублированные данные). Здесь уже 50% доступного объема — слишком высокая цена за возможность полного восстановления и двукратную скорость. Куда выгоднее получить слегка увеличенную скорость, практически полный объем и возможность восстановления одного любого диска. Для простого же обывателя такие системы не нужны.

Существуют и другие виды массивов, но все они слишком узконаправленные и не подходят для обычного пользователя. Описанные выше схемы — используются в 90% случаев.

Как создать RAID-массив

Существует два способа — аппаратный и программный. В первом случае потребуется несколько дисков, подключенных к материнской плате, и наличие RAID-контроллера. RAID-контроллер может быть установлен отдельно, а может быть уже встроен в саму материнку, но встроенные, как правило, обладают меньшими возможностями и потенциалом.

В случае с программным способом, потребуется специальная установленная программа, которая имитирует работу контроллера. Однако следует понимать, что таким способом затрагиваются ресурсы процессора и оперативной памяти, что негативным образом сказывает на общей производительности ПК. К тому же не редки случае конфликтов операционной системы и софта. Поэтому подобный способ следует рассматривать исключительно в целях экспериментов и тестов.

Для того, что воспользоваться аппаратным методом, вам потребуется зайти в BIOS операционной системы и выставить режим RAID. После перезагрузки ПК, вы попадете в меню настройки массива. После установки более детальных настроек, вы сможете пользоваться массивом, как и обычным диском.

Будьте аккуратны, все данные на дисках при создании массива будут стёрты!

Если перед вами стоит банальная задача сделать бэкап, не обязательно связываться с RAID. Почитайте в нашей статье, как все правильно настроить. 

Читайте также:

• Выбираем внешнюю память для ноутбука
• Как выбрать SSD накопитель для компьютера или ноутбука

Избыточный массив независимых дисков (RAID) — это технология виртуальных дисков, которая объединяет несколько физических дисков в один блок. Это метод повышения производительности и надежности носителя за счет использования нескольких дисков. Диски настроены таким образом, что данные либо делятся между дисками для распределения нагрузки, либо дублируются, чтобы их можно было восстановить в случае сбоя диска. Выполнение RAID может быть выполнено либо с помощью специального контроллера (аппаратный RAID), либо с помощью драйвера операционной системы (программный RAID).

Типы RAID:

RAID подразделяется на следующие типы:

Типы	Описание
RAID-0	Это самый быстрый и эффективный тип массива, но он не обеспечивает отказоустойчивости.
RAID-1	Это набор вариантов для критической, отказоустойчивой среды.
RAID-2	Он используется сегодня, потому что ECC встроен в большинство современных жестких дисков.
RAID-3	Он используется в одной среде, которая обращается к длинным последовательным записям для ускорения передачи данных.
RAID-4	Он не имеет преимуществ перед RAID-5 и не поддерживает несколько одновременных операций записи.
RAID-5	Это самый простой выбор в многопользовательской среде. Однако для массива RAID-5 требуется как минимум три диска.

Аппаратный RAID:

Аппаратный RAID — это настраиваемая система обработки, использующая различные контроллеры или карты RAID для управления структурой RAID независимо от ОС. Контроллер RAID не отнимает вычислительную мощность от дисков, которыми он управляет. Он обрабатывает диски так, что процессы почти прозрачны для главного компьютера. Он имеет больше параметров конфигурации RAID, включая гибридные конфигурации, которые могут быть недоступны с некоторыми параметрами ОС. Аппаратный RAID обычно стоит дорого и существенно увеличивает стоимость всей системы.

Программный RAID:

Программный RAID может быть более новым видом RAID, где не требуется специализированного оборудования, и поэтому главный компьютер несет ответственность за диски. Когда накопители подключены к ПК или серверу без RAID-контроллера, конфигурация RAID управляется служебным программным обеспечением в ОС, которое упоминается как программная настройка RAID. Программный RAID позволяет пользователям перенастраивать массивы без ограничений со стороны аппаратного RAID-контроллера. Стоимость низкая, поскольку не требуется дополнительный аппаратный RAID-контроллер. Многочисленные операционные системы поддерживают конфигурацию RAID, в том числе от Apple, Microsoft, различные варианты Linux, а также OpenBSD, FreeBSD, NetBSD и Solaris Unix.

Аппаратный RAID против программного RAID:

С. Нет	Аппаратный RAID	Программный RAID
1.	Аппаратный RAID — это настраиваемая система обработки, использующая различные контроллеры или карты RAID для управления структурой RAID независимо от ОС.	Программный RAID использует вычислительную мощность операционной системы того компьютера, в котором установлены диски RAID.
2.	Аппаратный RAID более надежен и дорог.	Стоимость низкая, поскольку не требуется дополнительный аппаратный RAID-контроллер.
3.	Нестабильная производительность для определенных аппаратных RAID-массивов, использующих флэш-накопители (SSD), массивы жестких дисков.	В программном RAID процессоры могут легко обрабатывать RAID 0 и 1 без заметного снижения производительности.
4.	Заменить неисправный диск очень просто — просто выньте его и вставьте новый.	Замена вышедшего из строя диска в программном RAID немного сложнее. Мы должны сначала сказать нашей системе прекратить использование диска, а затем заменить диск.
5.	Когда RAID-контроллер выйдет из строя, его следует заменить на идентичную модель, чтобы избежать неисправности.	Мы можем реализовать конфигурацию программного RAID в одной операционной системе (например, Ubuntu) и использовать ее в других системах.

Когда мы говорили о резервном копировании, то упоминали про RAID — технологию хранения данных, которая защищает их от порчи или потери. Теперь разберём подробнее.

Что такое RAID

RAID — это технология, с помощью которой может быть организовано хранение данных на жёстких дисках. По-простому — это инструкция, как хранить и читать ваши файлы на дисках.

Расшифровывается так: Redundant Array of Independent Disks, по-русски — массив независимых дисков с избыточностью. Избыточность — ключевое слово.

Чаще всего эту технологию применяют к нескольким дискам на одном устройстве. Например, у вас может быть сетевое хранилище, в которое будут вставлены четыре диска. Эти четыре диска собираются в RAID-массив и после некоторой компьютерной магии они становятся более безопасными.

Как данные не пострадают

На практике это выглядит так:

За счёт чего

Основной секрет — в избыточности хранения. Это значит, что RAID-массив хранит больше данных, чем отправляет туда пользователь.

Например, вы отправили один файл размером 1 ГБ, но RAID хранит этот гигабайт немного избыточно, делая несколько фрагментарных копий этого файла по другим дискам. Как бы «размазывает» данные.

В итоге файл может занимать не 1 ГБ, а 1,2 ГБ. Вот эти 0,2 ГБ — это та самая избыточность, благодаря которой в случае поломки можно будет восстановить ваши данные. Число 0,2 условное — зависит от конфигурации массива.

Как организованы RAID-массивы

Мы расскажем об основных схемах, которые лучше всего подходят для нас с вами, и покажем, как именно они устроены, чтобы вы смогли выбрать для себя лучший вариант.

Важный момент: лучше всего использовать диски, одинаковые по всем характеристикам. Идеально, если массив будет состоять из дисков одной и той же модели — так не будет проблем с восстановлением данных.

Для начала простой пример: когда RAID нет: ×

RAID0 — объём, скорость, но никакой надёжности

Несмотря на слово RAID в названии, в нём нет избыточности данных, и если сломается один из дисков, вы потеряете все свои файлы. Всё дело в том, что данные в RAID0 никак не резервируются, а просто по очереди пишутся на два разных диска.

Допустим, что у нас есть три файла — обозначим их красным, синим и зелёным. Тогда RAID0 запишет их себе в память так:

В результате пользователь получает большой объём хранилища — в сумме как два диска. Но это не даёт никакой надёжности. Видно, что три файла просто размазались по дискам и разные части файлов лежат на разных дисках. Очевидно, что если один их них сломается, то у нас останется диск с кучей фрагментов данных, которые невозможно восстановить:

Единственное, из-за чего это используют, — скорость работы с данными. Файл делится на несколько частей и пишется одновременно на разные диски — так получается быстрее, чем писать его целиком на один диск.

+ быстрая скорость работы с файлами

+ большой объём хранилища

— никакой надёжности, малейшая поломка — и вы теряете все данные.

RAID1 — высокая надёжность ценой снижения объёма

В отличие от предыдущего массива, RAID1 прост и надёжен как скала. Правило простое — каждый файл записывается одновременно на оба диска, в итоге у вас получаются два одинаковых диска, каждый из которых хранит все ваши данные. Если один сломается, то всё останется на втором. Из-за того что данные одинаковые, такой метод ещё называют зеркалированием.

Но у этого подхода есть минус — если у вас два диска по 10 терабайт, то с RAID1 вы получите не 20, а 10 терабайт из-за того, что все данные удваиваются. Если диска не два, а три — то утраиваются.

С другой стороны, это самый простой способ организовать безопасное хранение данных.

+ надёжно

— полезный объём — самый маленький из всех RAID-массивов, вы получаете только один объём диска, а не сумму всех вместе.

RAID5 — большой, надёжный, но сложный

Есть ещё один способ обеспечить надёжность хранения данных — записывать куда-то дополнительную информацию о файле, которая поможет его восстановить. Для этого требуется уже не 2, а 3 жёстких диска.

По этому принципу работает RAID5 — каждый файл он разбивает на 2 части, которые записывает на разные диски, например, на первый и второй, а дополнительную информацию пишет на третий диск. Для следующего файла он делает точно так же, только сам файл пишет на второй и третий диск, а дополнительные данные — на первый и так далее для каждого файла.

Когда один из дисков выйдет из строя, то все файлы можно восстановить из двух оставшихся по специальному алгоритму. Получается, что если у вас есть три диска по 1 терабайту, то с RAID5 вы получите 2 терабайта для хранения данных, а 1 терабайт будет использован системой для данных восстановления.

+ больше места, чем в RAID1

+ надёжно

— данные хоть и можно восстановить без потерь, но сделать это гораздо сложнее, чем в RAID1

А что есть ещё?

Ещё есть

Но всё это уже экзотика и для домашнего применения подходит слабо. Проще всего купить готовый NAS, который умеет сам организовать нужный массив, и вам останется только вставить диски. Но если вы будете знать, какой RAID-массив используется в NAS, вам будет легче подобрать тот, который нужен именно вам.

Доброго дня!

При подключении нескольких дисков к компьютеру (ноутбуку) — каждый из них появляется под своей буквой (C, D, E и др.) и представляет из себя отдельный независимый накопитель. Но объединив эти диски в RAID-массив — можно из двух дисков по 1 ТБ (например) получить единый накопитель на 2 ТБ (причем, с удвоенной* скоростью работы!).

Согласитесь, звучит заманчиво?! Однако, многим пользователям слово «RAID» — либо вообще ничего не говорит, либо напоминает что-то такое отдаленное и сложное (явно-недоступное для повседневных нужд на домашнем ПК/ноутбуке). На самом же деле, все проще, чем есть…👌 (разумеется, если мы не говорим о каких-то сложных производственных задачах, которые явно не нужны на обычном ПК)

Собственно, ниже в заметке попробую на доступном языке объяснить, как можно объединить диски в эти RAID-массивы, в чем может быть их отличие, и «что с чем едят»…

*

Настройка RAID

Основы, какими могут быть RAID массивы (т.е. то, как будем объединять диски)

Возьмем для примера 2 диска (речь может идти о любых накопителях: HDD, SSD и пр.). Объединить их между собой можно по двум основным схемам:

• вариант 1: когда их объем суммируется, и мы получаем один большой диск (т.е. в Windows и в BIOS он будет отображаться как один накопитель!). Такую схему принято называть RAID 0;
• вариант 2: когда эти два диска будут являться копиями друг друга (т.е. зеркальными). Так делают для повышения надежности хранения информации. Эта схема называется RAID 1.

Обратите внимание также на табличку ниже.

RAID 0 (распределение)	RAID 1 (зеркалирование)
RAID 0	RAID 1
Особенности: объем дисков «складывается» в единое целое (например, при подключении двух дисков по 500 ГБ — получите 1000 ГБ); скорость работы с RAID-массивом повышается (например, при объединении 2-х дисков — последовательная скорость увел. в 1,5-2 раза!); снижается надежность: при выходе из строя любого из дисков — данные будут утеряны.	Особенности: данные клонируются на всех дисках в RAID массиве (т.е. если выйдет из строя один диск — копии файлов можно найти на другом); скорость работы с накопителями не изменяется (такая же как при работе с одним из дисков).

Разумеется, видов RAID-массивов гораздо больше (RAID 5, RAID 6, RAID 10 и др.), но все они представляют из себя разновидности вышеприведенных (и, как правило, в домашних условиях не используются).

Пару слов о дисках и мат. плате

Не все материнские платы поддерживают работу с дисковыми массивами RAID. И прежде, чем переходить к вопросу объединению дисков, необходимо уточнить этот момент…

Как это сделать: сначала с помощью спец. утилит (например, AIDA 64) нужно узнать точную модель материнской платы компьютера.

Далее найти спецификацию к вашей мат. плате на официальном сайте производителя и посмотреть вкладку «Хранение» (в моем примере ниже, мат. плата поддерживает RAID 0, RAID 1, RAID 10).

Если ваша плата не поддерживает нужный вам вид RAID-массива, то у вас есть два варианта выхода из положения:

1. воспользоваться программным способом поднятия RAID из-под Windows;
2. приобрести спец. контроллер и установить его в PCI слот. Как правило, для его корректной работы необходимо также будет до-установить драйвер.

Важная заметка: RAID-массив при форматировании логического раздела, переустановки Windows и т.д. — не разрушится. Но при замене материнской платы (при обновлении чипсета и RAID-контроллера) — есть вероятность, что вы не сможете прочитать информацию с этого RAID-массива (т.е. информация не будет недоступна…).

Что касается дисков под RAID-массив:

1. в общем-то, можно использовать как жесткие диски (HDD), так и твердотельные накопители (SSD);
2. не всегда нужно брать диски одинакового объема и одной модели (хотя это очень желательно). Например, если вы хотите сделать зеркальную копию своего диска (RAID 1) — можно взять диск или равный по объему, или больше;
3. при создании RAID-массива — в большинстве случаев, информация с дисков (участвующих в этом) будет удалена.

Пример настройки RAID 0 в BIOS

Разумеется, в одной заметке вряд ли возможно показать настройки для разных мат. плат и способы объединения в RAID (в зависимости от вашего железа могут быть некоторые особенности). В примере ниже, я рассмотрю создание RAID 0 массива с применением современной технологии Intel Rapid Storage Technology.

Важно: при этом способе информация с дисков будет удалена!

Примечание: создать RAID-массив можно и из-под Windows (например, если вы хотите в целях безопасности сделать зеркальную копию своего диска).

1) И так, первым делом необходимо подключить диски к компьютеру (ноутбуку). Здесь на этом не останавливаюсь…

2) Далее нужно зайти в BIOS и установить 2 опции:

• параметр SATA Mode Selection перевести в режим RAID (обычно он находится в разделе «Advanced»);
• Boot Mode Selection перевести в UEFI (раздел «Boot»).

Затем нужно сохранить настройки (чаще всего это клавиша F10) и перезагрузить компьютер.

3) После, следует снова зайти в BIOS и открыть вкладку Intel Rapid Storage Technology (обычно это раздел «Advanced»).

4) В этой вкладке должны отображаться все подключенные накопители. Для создания RAID-массива из них (не обязательно из всех) — нажмите по Create RAID Volume.

5) Теперь нужно указать:

1. Name — имя массива, может быть любым;
2. Rapid Level — тип массива, в своем примере я выбрал RAID 0 (т.е. объединение 2-х дисков в 1 с целью увеличения объема и скорости работы);
3. Select Disk — выбор дисков (просто нужно отметить крестиками накопители, которые участвуют в объединении).

После нажатия на кнопку Create Volume — RAID-массив будет создан, им можно будет пользоваться как обычным отдельным накопителем.

6) Если приступить к установке Windows 10 (например) — то в шаге выбора диска вы увидите обычную надпись вида «Незанятое пространство на диске» составляет столько-то… (при объединении в RAID 0 двух дисков по 1 ТБ — общий объем получится 1863 ГБ, см. скрин ниже).

Т.е. на этом этапе можно создать логический раздел (и не один) и устанавливать систему как на обычный жесткий диск (забыв о слове RAID совсем…).

Как создать RAID 0, RAID 1 программно (в ОС Windows 10)

Создать RAID-массив можно как с помощью средств BIOS, так и программно — при помощи инструментов в ОС Windows. Причем, такой вот программный способ не требует даже спец. материнской платы, поддерживающей работу с RAID-массивами…

Рассмотрю ниже пару конкретных примеров.

1) Покупаете и устанавливаете еще один-два диска (в зависимости от задач). Если ваша цель обезопасить свои данные (т.е. создание RAID 1) — то их объем должен быть равен (или быть больше) вашего основного накопителя;

2) Открываете управление дисками (для этого нужно: нажать Win+R, и в появившемся окне ввести команду diskmgmt.msc).

3) Теперь действия могут несколько отличаться.

Вариант 1: допустим вы хотите объединить два новых диска в один, чтобы у вас был большой накопитель для разного рода файлов. В этом случае просто кликните правой кнопкой мышки по одному из новых дисков и выберите создание чередующегося тома (это подразумевает RAID 0). Далее укажите какие диски объединяете, файловую систему и пр.

Примечание: зеркальный том — это RAID 1.

Когда RAID-массив будет готов — в «Моем компьютере» у вас появится один логический диск, размер которого будет равен сумме объединенных дисков (в моем примере 3725,9 ГБ x 2 = 7,27 ТБ).

Вариант 2: если же вы беспокоитесь за сохранность своих данных — то можно подключенный к системе новый диск сделать зеркальным вашему основному диску с ОС Windows, причем эта операция будет без потери данных (прим.: RAID 1).

Для этого, когда зайдёте в управление дисками — кликните правой кнопкой мышки по тому разделу диска, для которого хотите создать копию — в появившемся меню выберите «Добавить зеркало», и укажите какой диск будет им являться (в моем случае это диск 1).

4) После Windows начнет автоматическую синхронизацию накопителей: т.е. с выбранного вами раздела все данные будут также скопированы на новый диск.

5) В общем-то, всё, RAID 1 настроен — теперь при любых изменениях файлов на основном диске с Windows — они автоматически будут синхронизированы (перенесены) на второй диск.

Вероятность одновременного выхода из строя 2-х дисков — крайне маловероятна, если только не учитывать фактор постороннего вмешательства (сильный удар, затопление, пожар и т.д.).

6) Удалить зеркало, кстати, можно также из управления дисками: пример на скрине ниже.

*

Дополнения приветствуются…

Удачи!

✌