Типи RAID-масивів: просте пояснення особливостей, переваг та недоліків

• Мар'яна Єрмолова
• Опубліковано: серпень 2, 2022
• Оновлено: серпень 3, 2022

Існують такі рівні RAID: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Крім того, існують й їх комбінації: 01, 10, 50, 60 та інші. У цьому дописі ми розглянемо декілька найбільш поширених типів RAID-масивів, принципи їх роботи, плюси та мінуси, щоб ви могли зробити правильний вибір для своїх потреб та завдань.

RAID 0 (чергування)

RAID 0, також відомий як набір, що чергується, являє собою достатньо небезпечну систему RAID. Тобто, якщо один із жорстких дисків масиву вийде з ладу, всі дані будуть втрачені. Розглянемо декілька особливостей масиву RAID 0:

• Для створення RAID 0 потрібно щонайменше 2 жорстких диска.
• При створенні системи RAID необхідно визначити розмір блоку. Використовуючи цей параметр, дані розділяються відповідно до розміру блоку та записуються по черзі на кожний жорсткий диск. Тобто, перші 64кб файлу записуються на перший HDD, наступні 64кб записуються на другий HDD і так далі.
• Ця система дозволяє записувати або читати частини даних на кожному диску водночас. Таким чином, швидкість читання та запису на масиві RAID 0 збільшується.

Переваги рівня RAID 0

• Найвища швидкість читання та запису.
• 100% ефективність використання дискового простору.

Головний недолік RAID 0

Найнижча надійність зберігання даних. Тобто, якщо один жорсткий диск вийде з ладу, то весь RAID 0 стане недієздатним. Але дійсно, файли розділені та повторно розділені на всіх жорстких дисках, тому для отримання всіх частин файлу потрібні всі жорсткі диски.

Причини збоїв масива RAID 0

• Фізична проблема на одному із жорстких дисків.
• Втрата конфігурації RAID.
• Помилка SMART на одному з жорстких дисків.

RAID 1 (дзеркалювання)

Масив RAID 1, відомий як дзеркальний RAID або просто дзеркало, є безпечною системою RAID. Поки хоча б один із жорстких дисків справний, ця система RAID працюватиме. Ось список особливостей масиву RAID 1:

• Для створення RAID 1 потрібно щонайменше 2 жорсткі диски.
• Дані просто дублюються на кожний жорсткий диск RAID 1.
• Така RAID-система дуже безпечна, але не працює швидко під час читання/запису. Дійсно, система влаштована так, що дані мають щоразу дублюватися на всі жорсткі диски масиву.

Переваги рівня RAID 1

• Достатньо високий рівень надійності.
• Найвища швидкість читання за рахунок паралельних запитів до всіх дисків водночас.

Головний недолік RAID 1

Оскільки кожен наступний жорсткий диск є клоном першого, у результаті ви матимете лише половину від їхньої спільної пам’яті.

Причини збоїв масива RAID 1

• Втрата конфігурації RAID.
• Реконфігурація RAID 1 на інший тип RAID.
• Збій електропостачання.

RAID 5 (чергування з розподіленою парністю)

RAID 5, відомий як чергування на рівні блоків з розподіленою парністю, є досить безпечною системою RAID. Він може працювати при відмові одного диска у RAID-масиві. Якщо вийде з ладу більш ніж один диск, система RAID перестане працювати. Розглянемо особливості роботи з масивом RAID 5:

• Для створення RAID 5 потрібно щонайменше три жорсткі диски. При розрахунку парності RAID 5 може працювати, якщо один із жорстких дисків виходить з ладу.
• Допустимо, у нас є масив RAID 5, що складається з чотирьох жорстких дисків. Файл, записаний у системі RAID, розбитий на невеликі блоки завдовжки X секторів. Перший блок файлу записується на першому HDD, другий на другому HDD та третій на третьому HDD. Потім із цих трьох блоків обчислюється парність (це результат XOR для трьох блоків). Цю парність записано на четвертому HDD. Це продовжується та триває для кожного рядка.
• Щоб уникнути всіх парностей на одному жорсткому диску, парність записується на інший жорсткий диск по циклічному принципу. Це називається типом усунення парності.
• Четність – це XOR (що виключає АБО), що обчислюється для блоків даних. Якщо один із жорстких дисків виходить з ладу, блок даних у цьому рядку відсутній. Відсутній блок обчислюється з блоків, які залишилися, простим рівнянням.
• При заміні жорсткого диска, що вийшов з ладу, відсутні дані відтворюються завдяки іншим жорстким дискам масиву RAID 5.

Переваги рівня RAID 5

• значне підвищення швидкості читання порівняно з дисками, які не об’єднані у RAID-масив;
• висока ефективність використання дискового простору порівняно з RAID 1, 6, 10;
• базовий рівень надійності.

Головний недолік рівня RAID 5

Значним мінусом масиву RAID 5 є те, що при виході з ладу одного з дисків весь масив переходить у критичний режим. Всі операції запису та читання супроводжуються додатковими маніпуляціями та навантаженням, різко падає продуктивність, диски починають грітися. Якщо терміново не вжити певных заходів, можна втратити всі файли.

Причини збоїв масива RAID 5

• Втрата конфігурації RAID.
• Вихід з ладу двох жорстких дисків.
• Неправильна реконфігурація RAID.

RAID 6 (чергування з подвійною парністю)

RAID 6, відомий як чергування на рівні блоків з двома розподіленими блоками парності, є досить безпечною системою RAID. Якщо навіть два жорсткі диски в масиві вийшли з ладу, дані все ще залишаються в безпеці. Розглянемо особливості роботи з масивом RAID 6:

• Для створення RAID 6 необхідно щонайменше чотири жорсткі диски. Завдяки двом різним парністям, ця система RAID може витримати втрату двох дисків.
• Допустимо, у нас є п’ять жорстких дисків у масиві RAID 6. Дані розбиті на блоки X секторів. Перший блок записується на перший HDD, другий блок на другий HDD, третій блок на третій HDD. Як тільки ці три блоки записані на три жорстких диски, виконується перший розрахунок парності відповідно до цих трьох блоків. Ця парність записується на четвертому HDD. Потім обчислюється друга парність іншим методом та записується на п’ятий HDD. Щойно ці дві парності збережені, наступні блоки даних записуються відповідно до того самого процесу. Водночас перша парність обчислюється як і RAID 5 (звичайний XOR), а друга – за складнішою формулою (з урахуванням кодів Ріда – Соломона).
• Щоб уникнути наявності всіх парностей на тих самих жорстких дисках, парності записуються щоразу на різні жорсткі диски циклічним чином.
• Втрата двох жорстких дисків (тобто два блоки даних на рядок) може бути перерахована завдяки подвійній парності.
• При заміні несправного жорсткого диска відсутні дані автоматично відновлюються завдяки використанню інших жорстких дисків RAID 6.

Переваги рівня RAID 6

• Швидка реконструкція RAID-масиву.
• Надійність не знижується із збільшенням розміру масиву.
• Максимально можлива продуктивність для встановлених дисків та каналу передачі даних.

Головний недолік рівня RAID 6

Складна реалізація, необхідно дуже багато ресурсів для розрахунку відразу двох контрольних сум. У порівнянні з RAID 10 і RAID 5 технологія RAID 6 являє собою рівень з найнижчою продуктивністю та найвищою вимогою до «заліза».

Причини збоїв масива RAID 6

• Втрата конфігурації RAID.
• Вихід із строю трьох і більше жорстких дисків.
• Некоректна реконфігурація RAID.

JBOD-масив

JBOD (від англ. Just a bunch of disks, просто купа дисків) – це кілька дисків, об’єднаних в один великий том або дисковий масив. Особливості JBOD-масива полягають у тому, що:

• Файли записуються на перший HDD до повного заповнення, потім на другий і так далі.
• Якщо один із жорстких дисків вийде з ладу, всі дані цього жорсткого диска будуть втрачені. Безпека збереження даних на низькому рівні. Тим не менш, JBOD менш небезпечний, ніж RAID 0.

Переваги JBOD-масива

• Місткість масиву дорівнює загальній сумі обсягів складових дисків і його легко можна розширити за допомогою додаткових накопичувачів. Навантаження на процесор під час роботи з JBOD можна порівняти з навантаженням під час роботи з одиничним диском, тобто дуже невелика.
• Втрата дискового простору під час організації JBOD не відбувається.
• Застосовується JBOD найчастіше, коли користувачеві необхідно користуватися загальною ємністю всіх накопичувачів у масиві, тобто. основною його перевагою є збільшення ємності.

Головний недолік масива JBOD

Висока вартість є суттєвим мінусом. І взагалі, окрім збільшення ємності, від цього способу поєднання жорстких дисків інших істотних переваг немає. Також, на відміну від RAID 0, не збільшується швидкість масиву.

Причини збоїв масива JBOD

• Вихід з ладу будь-якого HDD.
• Втрата конфігурації JBOD.
• Неправильна реконфігурація JBOD-масиву.

RAID 01 або RAID 0+1

RAID 01 – це об’єднання в масив двох систем RAID (RAID 0 та RAID 1). Таким чином, RAID 01 – це масив у масиві. Дізнаємося про особливості масиву RAID 01:

• Ця система забезпечує безпечне зберігання завдяки RAID 1, а також швидке читання та запис завдяки RAID 0.
• Це менш надійно, ніж RAID 10, тому що якщо жорсткий диск вийде з ладу, це призведе до відмови всієї пари.
• У RAID 01 дані розділені на блоки X секторів. Перший блок записується на перший жорсткий диск пари, другий блок записується на другий жорсткий диск тієї ж пари і т.д. (пара це RAID 0). Потім ця пара клонується на іншу пару (дві пари як дзеркало, і це вже RAID 1). Ця система пропонує надійність та відмінну швидкість.

Причини збоїв масива RAID 01

• Втрата конфігурації RAID.
• Вихід всіх жорстких дисків однієї пари.
• Некоректна реконфігурація RAID-масиву.

RAID 10 або RAID 1+0

RAID 10 – це об’єднання двох систем RAID (RAID 1 та RAID 0). Також як RAID 01, RAID 10 – це масив у масиві. Розглянемо ключові особливості RAID 10:

• Ця система забезпечує безпечне зберігання даних завдяки RAID 1, а також швидке читання та запис завдяки RAID 0.
• Технологія масиву RAID 10 досить надійна, оскільки дані можуть бути втрачені лише в тому випадку, якщо два жорсткі диски однієї пари (RAID 1) вийдуть з ладу одночасно.
• У RAID 10 дані розділені на блоки X секторів. Перший блок записується на два HDD (RAID 1, дзеркало), а другий на два інших HDD (інший RAID 1). Ця система пропонує надійність та хорошу швидкість.
• RAID 10 безпечніший, ніж RAID 01.

Причини збоїв RAID 10

• Втрата конфігурації RAID.
• Вихід всіх жорстких дисків однієї пари.
• Неправильна реконфігурація RAID-масиву.

RAID + Spare

Це RAID-системи із запасним HDD, які більш стійкі до відмов HDD. А особливість системи RAID + Spare полягає в тому, що при умові наявності RAID 5 з несправним жорстким диском, інший збій жорсткого диска неприпустимий, інакше дані будуть втрачені. Але якщо є запасний диск, він відразу замінить несправний HDD.

Відсутні дані відновлюються на резервному диску, і як тільки цей процес завершується, система RAID більше не перебуває в стані збою. Таким чином, запасний жорсткий диск використовується лише у разі виходу з ладу одного з дисків масиву.

Типи RAID-масивів, які можуть працювати із запасним диском:

• RAID 1 + Spare
• RAID 5 + Spare
• RAID 6 + Spare
• RAID 10 + Spare

Порівняльна характеристика типів RAID-масивів

Характеристики	RAID 0	RAID 1	RAID 5	RAID 6	RAID 01	RAID 10
Мінімальна кількість дисків	2	2	3	4	4	4
Максимальна кількість дисків	16	3	16	16	16	16
Продуктивність читання	Висока	Вище середнього	Висока	Висока	Вище середнього	Вище середнього
Продуктивність запису	Вище середнього	Вище середнього	Середня	Середня	Вище середнього	Вище середнього
Вбудований диск резерву	Не має	Не має	Не має	Не має	Не має	Не має
Надмірність	–	+	+	+	+	+
Використання ємності диска	100%	50%	67-94%	50-88%	50%	50%

Що робити, якщо масив вийшов з ладу та були втрачені всі дані?

Якщо диски у масиві вийшли з ладу, зламався RAID-контролер або сам користувач здійснив ряд помилок у процесі роботи, існує висока ймовірність втрати даних. Незалежно від причин важливо знати методи відновлення видалених файлів.

На сьогоднішній день на ринку програмного забезпечення існують різноманітні інструменти для відновлення даних з RAID-масивів. Але найпростішим і найефективнішим є Magic RAID Recovery. Зрозумілий і зручний інтерфейс програми доступний навіть для користувачів-початківців. Вам не потрібно мати якісь спеціальні технічні навички, щоб відновити файли з RAID-масиву за допомогою цієї утиліти.

Як відновити файли з RAID масиву за допомогою Magic RAID Recovery: просте покрокове керівництво

1. Відкрийте програму та виберіть RAID-масив, на якому знаходяться втрачені файли.

2. Крім автоматично знайденого RAID-масиву, ви можете створити його вручну за необхідними параметрами.

3. Виберіть швидкий або повний аналіз та дочекайтеся закінчення сканування.

4. 4. Відновіть необхідні файли або весь зміст RAID-масиву.

Як бачите, процес відновлення видалених файлів з RAID-масиву простий і зрозумілий, якщо ви використовуєте програму Magic RAID Recovery. Спробуйте зараз, щоб переконатися на власному досвіді, наскільки це легко!