Во многих случаях информация, хранящаяся на компьютерах по своей значимости превышает их стоимость, а частичная или полная потеря данных может оказаться невосполнимой. Существует много технологий, разработанных для того, чтобы предотвратить подобные ситуации при выходе из строя цифровых носителей. Одна из них базируется на использовании RAID-массивов, а для их работы необходимо применение RAID-контроллеров. О них мы сегодня и поговорим.
Что из себя представляет RAID-контроллер
Свое название термин RAID получил в далеком 1987 году. Поначалу он расшифровывался как «избыточный массив недорогих дисков». Но затем в массивах стали использовать недешевые серверные диски, и расшифровка изменилась на «избыточный массив независимых дисков».
RAID-контроллер представляет из себя отдельную плату или чип, расположенный на материнской плате компьютера. Его можно назвать промежуточным звеном между ОС и накопителями данных, за работу которых он отвечает. При этом используется технология управления RAID-массивом, группирующая несколько дисков в единую систему хранения для повышения производительности и/или отказоустойчивости.
Преимущества такой технологии
- Увеличение производительности системы. Повышение скорости обработки данных при параллельном подключении нескольких дисков в единый массив.
- Отказоустойчивость и надежность хранения. За счет дублирования дисков в массиве, при выходе одного из них из строя, данные не будут утеряны.
- Увеличение объема. Общий объем дискового пространства увеличивается при объединении нескольких дисков в один логический элемент.
- Повышение пропускной способности. Пропускная способность ввода/вывода возрастает, благодаря одновременной загрузке нескольких интерфейсов.
- Снижение латентности случайного доступа. Время ожидания снижается, поскольку несколько запросов к различным сегментам информации могут выполняться одновременно.
Использование уровней RAID предполагает различные комбинации вышеописанных преимуществ.
Уровни RAID-массивов
RAID0: повышенная производительность за счет распределения блоков данных между несколькими дисками. Однако отказоустойчивость отсутствует.
RAID1: дублирование данных на двух или более дисках. Обеспечивается высокая отказоустойчивость.
RAID2: несмотря на заложенный высокий потенциал надежности, применяется редко по причине своей избыточности в дисках и сложности.
RAID3: информация о четности хранится на отдельном диске, а данные разбиваются на байты, записываемые на разные диски.
RAID4: информация о четности хранится также на отдельном диске, но данные разбиваются на блоки, записываемые на разные диски.
RAID5: распределение данных и информации о четности происходит по всем дискам в массиве.
RAID6: имеет сходство с RAID5, но при этом использует две контрольные суммы, которые вычисляются двумя независимыми способами.
RAID10 (RAID1+0): представляет из себя массив RAID0, включающий в себя массивы RAID1.
RAID50 (RAID5+0): массив RAID0, построенный из массивов RAID5.
RAID60 (RAID6+0): массив RAID0, но включающий в себя массивы RAID6.
RAID1E: массив, допускающий использование нечетного числа дисков (минимум 3).
RAID7: нестандартный уровень, применяющий кэширование на уровне контроллера к RAID3 или RAID4.
Выбор зависит от многих факторов (отказоустойчивость, производительность, стоимость и другие), которые вы должны учитывать при построении RAID-массивов.
Программный RAID
Реализация программного RAID возможна при помощи специальных драйверов и утилит операционной системы. В этой технологии, при объединении нескольких дисков для повышения отказоустойчивости и/или производительности, используется вычислительная мощность ОС, а за обработку данных отвечает центральный процессор. Таким образом обеспечивается программная поддержка управления дисками с разными типами RAID. При этом создавать и реконфигурировать массивы можно без ограничений со стороны аппаратного RAID-контроллера.
Аппаратный RAID
Само название говорит о том, что его реализация осуществляется при помощи встроенного в материнскую плату чипа или специальной карты расширения. Работа RAID-контроллера происходит независимо от ОС, не отнимая ее вычислительных ресурсов. В аппаратном RAID-контроллере, в отличие от программного, могут быть доступны дополнительные функции. Поддержка RAID-массивов и их уровни зависят от производителя. Перед включением функций RAID необходимо внимательно ознакомиться с документацией.
Интегрированный RAID
Реализуется при помощи дополнительных микрочипов на материнской плате, работающих совместно с центральным процессором. Объединяет в себе функционал, как программного RAID, так и аппаратного. Обработка определенной части данных производится на уровне микрочипов, а другой — на уровне программного обеспечения. По мощности и гибкости интегрированный RAID уступает специализированным аппаратным контроллерам и зависит от производительности ЦПУ компьютера.
Как создать RAID-массив
Прежде всего следует начать с подготовки оборудования. Необходимо убедиться в наличии двух или более дисков, совместимых с интерфейсом RAID-контроллера. Проверить возможности системного блока для их установки.
Если на дисках есть данные, то перед началом всех операций создать их архивные копии или образы.
Выбрать тип RAID-массива, подходящий для ваших задач, с ориентацией на производительность и/или надежность и емкость хранения.
Создать массив, следуя руководству производителя контроллера, либо инструкциям операционной системы, если вы хотите использовать программный RAID.
Настроить массив, учитывая понимание вводимых параметров, возможностей контроллера и накопителей данных.
При использовании аппаратного RAID, первоначальные настройки, как правило, производятся в BIOS компьютера, а расширенные — при помощи утилит, прилагаемых производителем контроллера.
Базовые рекомендации по выбору уровня RAID:
- RAID0 — для значительного повышения производительности в ущерб отказоустойчивости.
- RAID1 — для высокого уровня надежности без повышения производительности.
- RAID5 — сочетание отказоустойчивости и умеренной производительности.
- RAID6 — для хранения больших объемов данных.
Каждый из уровней обладает определенными преимуществами, недостатками и ограничениями. Руководствоваться в выборе нужно, учитывая критерии надежности и производительности наиболее подходящие под ваши задачи.
