Ce este RAID? Dezvăluirea avantajelor și dezavantajelor a 15 configurații RAID!

Spațiul de stocare este vital, având în vedere cantitatea tot mai mare de date. În zilele noastre, jocurile AAA pot necesita sute de gigaocteți de spațiu de stocare, în timp ce un film Blu-ray 4K HD poate ajunge la 70/80 de gigaocteți. Chiar și imaginile și videoclipurile HDR pe care le facem cu telefoanele noastre mobile ocupă mult spațiu de stocare.

De obicei, cumpărăm un hard disk atunci când spațiul nostru de stocare este insuficient. Cu toate acestea, ne putem confrunta cu problema partițiilor pe hard disk atunci când există mai multe hard diskuri. Pentru datele importante, este posibil să fie nevoie să efectuăm manual copii de rezervă ale fișierelor pe un alt hard disk pentru a crește securitatea datelor.

Deci, cum putem utiliza mai multe hard disk-uri? Utilizarea RAID ne permite să folosim mai multe hard disk-uri pentru a crește capacitatea de stocare și securitatea datelor.

Ce este RAID-ul?

Propus de prof. D.A. Patterson din Berkeley, California, în 1988, RAID (matrice redundantă de discuri ieftine) este cunoscut ca o matrice redundantă de discuri independente.

RAID este combinarea mai multor discuri independente într-un grup de discuri de mare capacitate, utilizând discuri individuale pentru a furniza date generate prin efect aditiv pentru a îmbunătăți performanța întregului sistem de disc și stocând date redundante pentru a crește toleranța la erori.

Pe scurt, are multe avantaje, deoarece combină mai multe hard disk-uri independente într-un grup de hard disk-uri de mare capacitate pentru a crește semnificativ vitezele de citire și scriere cu funcții de protecție a datelor.

RAID are diferite niveluri și variații, inclusiv RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3, RAID 4, RAID 5, RAID 6, RAID F1, RAIDZ, JBOD, SHR, SHR2 și RAID hibrid.

Imagine de la www.ufsexplorer.com

Tipuri de RAID (Configurații RAID fizice)

RAID poate fi clasificat în două tipuri principale - RAID hardware și RAID software.

RAID hardware

RAID-ul hardware vine în două forme. O carcasă RAID externă este deosebit de scumpă și este de obicei utilizată pentru stocarea în mediul enterprise. O altă formă este adăugarea unei plăci de controler RAID la computer.

Imagine de pe Wikipedia

Plăcile de control RAID oferă viteze mai mari și o stabilitate mai mare datorită memoriei cache de pe placă, care poate îmbunătăți vitezele de citire și scriere. Stabilitatea este îmbunătățită deoarece plăcile de control de calitate sunt echipate cu baterii. Bateria plăcii de control poate asigura scrierea datelor pe unitatea hard disk înainte ca aceasta să se întrerupă, asigurând astfel securitatea datelor. Plăcile de control noi sunt mai scumpe decât cele vechi, care sunt potrivite pentru cei cu buget redus.

Imagine de pe Wikipedia

În ciuda numeroaselor avantaje ale RAID-ului hardware, o potențială capcană pe care trebuie să o evităm este funcția RAID inclusă în placa de bază. Acest lucru se datorează faptului că matricea de unități se poate pierde în cazul unei probleme a plăcii de bază, cum ar fi overclocking-ul eșuat sau o baterie descărcată. RAID-ul inclus în placa de bază nu se apropie nici pe departe de al doilea tip de RAID - RAID-ul software.

RAID software

RAID-ul software este utilizarea software-ului pentru simularea RAID-ului. Versiunile RAID timpurii nu sunt foarte stabile, iar viteza nu este la fel de mare ca RAID-ul hardware. Cu toate acestea, nu mai există o diferență mare de performanță între RAID-ul software și RAID-ul hardware odată cu optimizarea continuă a tehnologiei. RAID-ul software este o opțiune comună în multe dispozitive NAS pentru uz casnic. Faceți clic pentru a citi mai multe: Ce este stocarea NAS?

Niveluri RAID

Nivelul RAID începe de la 0 și merge până la 7. Să începem cu RAID 0. Imaginați-vă hard disk-urile ca pe niște găleți, iar operațiunile de citire/scriere ca pe procesul de umplere a acestor găleți cu apă. Această analogie facilitează înțelegerea RAID-ului.

Ce este RAID 0

Informații scurte despre RAID 0
Avantaje: Viteze mari de citire/scriere (fără viteze aleatorii de citire/scriere); utilizează tot spațiul de pe hard disk
Contra: Fără protecție a datelor
Sfat: RAID 0 nu poate fi utilizat pentru stocarea datelor importante

Viteza de citire/scriere este limitată de interfața hard disk-ului atunci când există un singur hard disk, similar cu dimensiunea unei găleți care limitează viteza de umplere cu apă. Puteți umple ambele găleți cu apă în același timp, iar viteza de citire/scriere este de două ori mai mare decât cea a unui singur hard disk. Acesta este nivelul de stocare RAID 0.

RAID 0 combină două sau mai multe discuri pentru a forma un disc logic mare, cu o capacitate totală echivalentă cu toate capacitățile hard disk-ului. Când datele sunt scrise, acestea sunt segmentate și stocate pe discuri separate, permițând mai multor discuri să gestioneze simultan operațiunile de citire și scriere.

RAID 0 are un dezavantaj major, în ciuda faptului că are cea mai mare viteză și cea mai mare capacitate. Viteza sa excelentă duce la o lipsă de redundanță și toleranță la erori. Toate datele se vor pierde și vor fi irecuperabile atunci când unul dintre hard diskurile din matrice este deteriorat. Deoarece datele sunt stocate în segmente, deteriorarea oricăruia dintre hard diskuri va duce la recuperarea incompletă a datelor. Prin urmare, nu se recomandă utilizarea RAID 0 pentru stocarea datelor importante.

Imagine de pe Wikipedia

Ce este RAID 1

Informații scurte despre RAID 1
Avantaje: Securitate ridicată, fără pierderi de date chiar dacă unul dintre discuri este deteriorat
Contra: Utilizare redusă a discului, fără creștere a vitezei de scriere

Ce RAID este potrivit pentru stocarea datelor importante? RAID 1 este cel mai sigur, utilizând două hard disk-uri care se oglindesc reciproc pentru a stoca aceleași date pe fiecare disc. Toate datele pot fi citite atâta timp cât unul dintre hard diskurile din matrice nu este deteriorat. RAID 1 are aceeași viteză de citire ca RAID 0, dar viteza de citire poate crește dacă se utilizează mai multe hard diskuri. Cu toate acestea, viteza de scriere este aceeași ca a unui singur hard disk și nu poate fi crescută.

Un hard disk deteriorat în RAID 1 poate fi deconectat, iar matricea va restaura automat datele pe hard diskul nou introdus, proces cunoscut sub numele de reconstrucție a matricei.

Problema cu RAID 1 este raportul preț-performanță relativ scăzut. Chiar dacă utilizați 100 de hard disk-uri în RAID 1, capacitatea finală este echivalentă doar cu capacitatea unui hard disk. Dacă dimensiunea fiecărui hard disk este diferită, capacitatea finală se va baza pe capacitatea celui mai mic hard disk. Rata generală de utilizare a RAID 1 este cea mai mică dintre toate nivelurile RAID. RAID 0 și RAID 1 pot fi considerate două extreme, RAID 0 oferind viteze ultra-rapide, în timp ce RAID 1 este ultra-sigur.

Poți lua în considerare RAID 2, 3, 4, 5 sau 6 dacă dorești să crești capacitatea și securitatea, dar nu ești preocupat de viteză.

Imagine de pe Wikipedia

RAID 2/RAID 3/RAID 4 (Niveluri RAID rar utilizate)

RAID 2, 3 și 4 au fost concepute pentru aplicații specifice, dar sunt rareori utilizate și multe plăci de control nu acceptă aceste niveluri din cauza diverselor deficiențe.

Ce este RAID 2

RAID 2 necesită cel puțin trei hard disk-uri. La citirea și scrierea datelor, este necesar să se codifice datele în timp real și să se scrie datele segmentate pe hard disk-uri diferite. Cantitatea totală de date obținute va fi mai mare decât datele originale. Mai mult, RAID 2 necesită sume de control ale datelor în timp real în timpul operațiunilor de citire/scriere. Costul hardware este mai mare, deoarece algoritmul de sumă de control utilizat este mai complex.

Ce este RAID 3

RAID 3 necesită cel puțin trei hard disk-uri și are un cost hardware relativ redus datorită algoritmilor simpli. În timpul operațiunilor de citire și scriere, datele sunt scrise pe hard disk-uri diferite în segmente, în timp ce sumele de control sunt stocate separat pe un alt hard disk. Cu toate acestea, suma de control a unui disc trebuie accesată pentru fiecare operațiune de citire și scriere, deoarece aceasta se deteriorează ușor sub sarcină mare pentru o perioadă lungă de timp. Datele nu pot fi recuperate atunci când suma de control a unui disc este deteriorată.

Imagine de pe Wikipedia

Ce este RAID 4

RAID 4 este similar cu RAID 3, dar datele sunt segmentate într-un mod diferit. RAID 4 stochează, de asemenea, datele de paritate pe un hard disk separat. Spre deosebire de RAID 3, RAID 4 este segmentat în blocuri de date, a căror dimensiune este determinată de sistem și este de obicei mult mai mare decât un bit. Astfel, scrierea fișierelor mici va fi mai rapidă în RAID 4 decât în ​​RAID 3. Cu toate acestea, probabilitatea recuperării datelor pe un disc corupt fără sumă de control este mai mică decât în ​​RAID 3. Nici RAID 3, nici RAID 4 nu pot recupera date atunci când suma de control a unui disc este coruptă.

Imagine de pe Wikipedia

Ce este RAID 5 (utilizat pe scară largă)

RAID 5 este similar cu RAID 3, cu excepția faptului că RAID 3 stochează datele de paritate pe un singur hard disk, în timp ce RAID 5 împrăștie datele de paritate pe hard diskuri. Datele de pe alte hard diskuri și suma de control pot funcționa împreună pentru recuperarea datelor atunci când un hard disk este deteriorat, spre deosebire de RAID 3, unde o sumă de control coruptă provoacă defectarea întregii matrice.

Imagine de pe Wikipedia

RAID 5 necesită cel puțin trei hard disk-uri. O treime din spațiu este utilizată pentru stocarea informațiilor redundante, sau a sumelor de control, în timp ce două treimi sunt utilizate pentru stocarea datelor brute. Viteza de citire a RAID 5 este similară cu cea a RAID 0, dar viteza de scriere poate să nu fie la fel de rapidă ca RAID 0. Cu toate acestea, datele și sumele de control de pe celelalte hard disk-uri pot fi utilizate pentru a realiza recuperarea completă a datelor chiar dacă unul dintre hard disk-urile din matrice este corupt, deoarece o treime din spațiu este utilizată pentru stocarea sumelor de control. Prin urmare, RAID 5 este mai sigur decât RAID 0.

Într-un mediu corporativ, serverul de fișiere ia adesea în considerare RAID 5 ca o opțiune pentru sistemul său de stocare. Server de fișiere este depozitul central pentru toate fișierele partajate ale companiei, cum ar fi documentele de afaceri, rapoartele financiare și fișierele de proiect. Trebuie să se asigure că aceste fișiere sunt accesibile angajaților autorizați în orice moment. Capacitatea RAID 5 de a se recupera după o defecțiune a unui singur disc îl face o alegere atractivă pentru serverul de fișiere. Când un hard disk se defectează în matricea RAID 5 a serverului de fișiere, serverul poate continua să funcționeze și să ofere acces la majoritatea fișierelor în timp ce matricea se reconstruiește.

RAID 5 are o securitate mai mare, dar are și dezavantaje. În primul rând, există o probabilitate foarte mică ca un hard disk mecanic să întâmpine o eroare de citire irecuperabilă (URE) la citirea datelor, care poate apărea o dată la fiecare 12 TB de date. Este suficientă o singură eroare URE pentru ca RAID 5 să considere că există o problemă cu datele și să înceapă reconstruirea matricei.

Reconstrucțiile multiple pot face ca hard disk-urile să funcționeze sub sarcină mare pentru perioade lungi de timp. Dacă discurile au fost cumpărate în același timp și un disc se defectează, starea celorlalte discuri poate deveni, de asemenea, instabilă, ducând la deteriorarea suplimentară a discului.

Deoarece RAID 5 permite deteriorarea unui singur hard disk, datele nu vor fi salvate dacă un alt hard disk este deteriorat în timpul procesului de reconstrucție. Nu se recomandă utilizarea RAID 5, deoarece are o rată de succes scăzută în reconstrucția matricelor și o securitate slabă în comparație cu RAID 6.

Nivelurile RAID sunt un factor esențial atunci când alegeți o soluție de stocare. Pentru dispozitivele NAS, indiferent dacă este vorba de o configurație cu 2 sau 4 bay-uri, trebuie luată în considerare configurația RAID adecvată. Înțelegerea acestor factori cheie vă va ajuta să luați o decizie în cunoștință de cauză. Explorați detaliile... Opțiuni de stocare NAS cu 2 și 4 bay-uri.

Ce este RAID F1 (mai puțin comun)

RAID F1 are o configurație de matrice bazată pe RAID 5 și este conceput pentru unități SSD (solid-state hard disk). Optimizat pentru uzura la scriere a SSD-urilor, RAID F1 stochează sumele de control într-un SSD pentru a minimiza numărul de scrieri pe alte SSD-uri. Sistemul acceptă transferul automat de date atunci când SSD-ul se apropie de limita de scriere. Cu toate acestea, RAID F1 nu este de obicei accesibil publicului din cauza prețurilor ridicate ale SSD-urilor.

Ce este RAID 6 (utilizat pe scară largă)

RAID 6 și RAID 5 sunt două niveluri RAID comune. Comparativ cu RAID 5, RAID 6 adaugă spațiu redundant pe hard disk pentru datele de paritate și necesită cel puțin patru hard disk-uri.

RAID 6 are un nivel ridicat de securitate a datelor deoarece se utilizează doi algoritmi de control diferiți, asigurând recuperarea completă a datelor chiar și atunci când două hard disk-uri sunt corupte. Prin comparație, RAID 5 este mai puțin sigur. Cu toate acestea, numărul de sume de control în RAID 6 este de două ori mai mare decât în ​​RAID 5, deoarece primul utilizează doi algoritmi de control care necesită un volum de calcul mai mare. Aceasta înseamnă că RAID 6 nu poate citi sau scrie la fel de repede ca RAID 5.

Imagine de pe Wikipedia

RAID hibrid

Dacă nu sunteți mulțumit de RAID-urile de la 0 la 6 și doriți să știți dacă există tipuri de RAID care oferă avantajele tuturor nivelurilor, citiți mai departe pentru a afla mai multe despre RAID-ul hibrid.

RAID 10

RAID 10 este cel mai comun RAID hibrid. Combinând modurile RAID 1 și RAID 0, RAID 10 asigură securitatea datelor și crește dramatic vitezele de citire și scriere, dar capacitatea disponibilă este doar jumătate din capacitatea sa totală.

RAID 10 necesită cel puțin patru unități de hard disk, dintre care două vor fi folosite pentru a forma RAID 1, iar alte două vor fi folosite pentru a forma RAID 0.

RAID 50 și RAID 60

Pe lângă RAID 10, există matrice RAID 50 și RAID 60. RAID 50 este o combinație de RAID 5 și RAID 0, care utilizează RAID 5 pentru a stoca date și informații de paritate pe mai multe hard disk-uri și combină aceste hard disk-uri pentru a forma un spațiu de stocare mare, stripat, folosind RAID 0, crescând astfel capacitatea de stocare și performanța de citire/scriere. RAID 60 este o combinație de RAID 6 și RAID 0 și adoptă o abordare similară pentru a crește capacitatea de stocare și performanța de citire/scriere, oferind în același timp o redundanță și o securitate mai bune ale datelor.

JBOD (Mai puțin frecvent)

JBOD, care înseamnă pur și simplu o grămadă de discuri (a bunch of disks), folosește un model special de stocare a datelor. În JBOD, datele sunt stocate secvențial pe discuri, începând cu primul disc. În sistem este vizibilă o singură partiție imensă care conține capacitatea tuturor hard diskurilor. Cu toate acestea, datele vor fi inaccesibile dacă oricare dintre unitățile de hard disk se defectează. Și mai rău, întreaga matrice se defectează dacă primul hard disk este deteriorat, deoarece este singura locație de stocare pentru segmentarea datelor.

Avantajul JBOD este că tratează mai multe hard disk-uri ca un întreg, cu capacitățile totale ale discurilor disponibile pentru utilizare. În plus, se utilizează o singură unitate per operațiune de scriere. Aceasta înseamnă că celelalte unități sunt inactive în timpul operațiunilor de citire și scriere, iar utilizarea excesivă nu provoacă daune. Cu toate acestea, JBOD are dezavantaje semnificative. Securitatea datelor sale este relativ scăzută, deoarece defectarea oricărui hard disk poate duce la pierderea datelor. În al doilea rând, vitezele de citire și scriere nu s-au îmbunătățit încă și au rămas aceleași ca cele ale unui singur hard disk. Prin urmare, JBOD nu este recomandat pentru aplicații care necesită o securitate ridicată a datelor și performanțe de citire/scriere.

Ne-raid (Mai puțin frecvent)

Unraid este un sistem de operare bazat pe Linux, similar cu JBOD, care acceptă redundanța datelor. În Unraid, se pot configura unul sau două hard disk-uri pentru verificarea datelor. O capacitate mai mare este necesară pentru recuperarea datelor dacă unul sau două hard disk-uri se defectează.

Unraid oferă o funcție convenabilă de extindere a capacității, deoarece utilizatorii trebuie doar să introducă un hard disk nou în sistem pentru a extinde spațiul de stocare. Chiar dacă mai multe hard diskuri sunt defecte, se vor pierde doar datele de pe hard diskul corupt. Celelalte discuri din matrice pot funcționa normal.

Totuși, Unraid are două dezavantaje majore care îi limitează utilizarea. În primul rând, este contra cost, prețurile variind între 59 și 129 de dolari, ceea ce este relativ ieftin. Similar cu JBOD, Unraid are viteze de scriere mai mici, deoarece operațiunea suplimentară de control crește timpul de scriere. De fapt, vitezele de scriere ale Unraid pot fi chiar mai mici decât ale JBOD, cea mai lentă dintre toate matricele.

Cu toate acestea, Unraid oferă mult spațiu de stocare, fiind ideal pentru utilizatorii care nu necesită performanțe ridicate.

SHR (Synology Hybrid RAID)

Synology Hybrid RAID (SHR) este un mod unic de tip matrice, destinat în principal utilizatorilor noi care nu știu nimic despre matrice. SHR poate determina și utiliza automat modul RAID corespunzător în funcție de numărul și capacitatea unităților de hard disk.

În SHR, capacitatea unui hard disk este utilizată în mod implicit pentru stocarea datelor de verificare. Dacă fiecare hard disk are aceeași capacitate și când se utilizează un singur hard disk, SHR este echivalent cu un hard disk normal fără nicio protecție a datelor. Când se utilizează două hard diskuri, SHR adoptă un mod similar cu RAID 1. SHR este similar cu RAID 5 atunci când se utilizează trei hard diskuri. SHR 2 stochează sumele de control pe două hard diskuri și necesită patru hard diskuri, similar cu RAID 6.

SHR facilitează actualizarea uneia sau a două matrici redundante de discuri, oferind mai multă flexibilitate decât RAID-ul convențional. Cu toate acestea, recuperarea datelor se poate face doar în GroupHi, deoarece SHR este un mod dedicat pentru GroupHi. Este necesar un software specializat pentru recuperarea datelor, deoarece hard disk-urile utilizate în alte computere pot să nu poată citi direct datele. Cu toate acestea, un astfel de software are anumite limitări în ceea ce privește recuperarea datelor.

RAID Z

RAID Z este un RAID software bazat pe sistemul ZFS. ZFS este un sistem de fișiere pe 128 de biți care acceptă funcții avansate, inclusiv:

• Capacitatea de a crea spațiu de stocare pe mai multe hard disk-uri
• Fișierele suprascrise pot fi în continuare recuperate
• Snapshot-urile păstrează fișierele originale de sistem în timp ce urmăresc modificările (funcție puternică de snapshot)
• Sumele de control corectează automat erorile la citirea datelor

RAID Z este una dintre caracteristicile ZFS, prin care nu este nevoie de software sau hardware suplimentar pentru a realiza RAID. Există trei tipuri de RAID Z: RAID Z1, RAID Z2 și RAID Z3.

• RAID Z1: Similar cu RAID 5, două hard disk-uri sunt utilizate pentru stocarea datelor, iar un disc este utilizat pentru a rula o verificare a discului;
• RAID Z2: Similar cu RAID 6, două hard disk-uri sunt folosite pentru stocarea datelor și două unități de paritate;
• RAID Z3: Oferă cel mai înalt nivel de securitate, cu două hard disk-uri pentru stocarea datelor și trei unități de paritate.

Împreună cu caracteristicile ZFS, RAID Z este o opțiune excelentă. Cu toate acestea, RAID Z are și unele dezavantaje, inclusiv utilizarea ridicată a memoriei. ZFS trebuie să utilizeze multă memorie pentru cache, fiecare T de spațiu fiind cel mai bine să corespundă la 1 GB de memorie, altfel performanța va fi afectată. Se recomandă să începeți cu cel puțin 8 GB. De asemenea, este vital să utilizați memorie cu cod de corecție a erorilor, altfel va rezulta într-o probabilitate scăzută de erori de date.

Al doilea dezavantaj este extinderea capacității.Dacă a fost format un al treilea hard disk în RAID Z1, trebuie adăugat un alt grup de până la șase hard diskuri. Nu este la fel de convenabil ca RAID 5 și RAID 6, unde se poate utiliza un hard disk nou pentru a extinde capacitatea.

Cuvinte finale

În acest articol, am prezentat conceptul de RAID-uri, precum și avantajele și dezavantajele a 15 niveluri RAID diferite. Înțelegerea caracteristicilor diferitelor niveluri RAID permite utilizatorilor să aleagă o soluție de stocare care să se potrivească nevoilor lor și să îmbunătățească securitatea și fiabilitatea datelor.