Rivalry2

HTML Diff

0 added 0 removed

Original 2026-01-01

Modified 2026-03-10

1 <ul><li><a>Определение</a><ul><li><a>Области применения</a></li>

2 </ul></li>

3 <li><a>Преимущества и недостатки</a><ul><li><a>Условия для применения</a></li>

4 </ul></li>

5 <li><a>Ключевые определения</a></li>

6 <li><a>Типы</a></li>

7 <li><a>Базовые уровни</a><ul><li><a>JBOD</a></li>

8 <li><a>RAID 0</a></li>

9 <li><a>RAID-1</a></li>

10 <li><a>RAID2</a></li>

11 <li><a>RAID3</a></li>

12 <li><a>RAID4</a></li>

13 <li><a>RAID5</a></li>

14 <li><a>RAID6</a></li>

15 <li><a>Комбинированные уровни</a></li>

16 <li><a>RAID 01 и RAID10</a></li>

17 <li><a>RAID 03 и RAID 30</a></li>

18 <li><a>RAID 50</a></li>

19 <li><a>RAID 60</a></li>

20 <li><a>RAID 100</a></li>

21 </ul></li>

22 <li><a>Усовершенствованные уровни</a><ul><li><a>RAID 1E</a></li>

23 <li><a>RAID 5EE</a></li>

24 <li><a>RAID DP</a></li>

25 <li><a>RAID7</a></li>

26 </ul></li>

27 <li><a>Из чего собрать</a><ul><li><a>Программы для создания</a></li>

28 <li><a>Mdadm</a></li>

29 <li><a>MegaRAID Storage Manager</a></li>

30 </ul></li>

31 </ul><p>Система хранения данных должна быть надежной, а в некоторых ситуациях - еще и производительной или с постоянным доступом к информации. Бывают случаи, когда все эти требования выдвигаются одновременно.</p>

32 <p>Соответствующую функциональность позволяют обеспечивать специальные технологии. Они называются RAID. Далее предстоит получше познакомиться с RAID-массивами, их особенностями и областями применения. Информация будет полезна системным администраторам, Big Data-инженерам и не только им. </p>

33 <h2>Определение</h2>

34 <p>RAID (Redundant Array of Independent Disks) - это метод виртуализации. Дословно аббревиатура переводится с английского как "избыточный массив независимых дисков". Представляет собой технологию, позволяющую объединять несколько дисков в единый логический том - с улучшенными параметрами.</p>

35 <p>RAID позволяет сформировать из независимых дисковых накопителей единый логический элемент с целью повышения производительности и отказоустойчивости каждого отдельно взятого компонента в массиве.</p>

36 <h3>Области применения</h3>

37 <p>RAID - технология, которая дает возможность превратить несколько дисковых накопителей в один объемный и быстрый диск. Она применяется для организации хранилищ данных с функциями автоматического резервного копирования или при настройке системного диска с улучшенной отказоустойчивостью.</p>

38 <p>RAID-технологии используются в самых разных областях:</p>

39 <ul><li>системное администрирование;</li>

40 <li>резервное копирование данных;</li>

41 <li>получение крупных дисков с высокой скоростью обработки информации;</li>

42 <li>работа с BigData;</li>

43 <li>клиент-серверные модели.</li>

44 </ul><p>RAID массивы имеют преимущества и недостатки. Быстродействие и надежность могут перекрываться усложнением имеющейся системы и необходимостью приобретения дополнительного оборудования. При перспективах утраты собранных документов при сбоях и неисправностях накопителей сложная организация “РЕЙД” уже не кажется существенным минусом.</p>

45 <h2>Преимущества и недостатки</h2>

46 <p>К преимуществам RAID массивов относят:</p>

47 <ol><li>Увеличение объема диска. Первоначальное предназначение рассматриваемой технологии - это получение диска большей емкости.</li>

48 <li>Повышение быстродействия системы. Достигается за счет параллельного подключения в массив нескольких физических дисков.</li>

49 <li>Надежность хранения документов и отказоустойчивость. Результат достигается за счет выделения на резервирование отдельного оборудования. Если один из дисков будет поврежден, RAID-массив не потеряет данные.</li>

50 </ol><p>Существенных недостатков у технологии нет. К минусам RAID обычно относят стоимость обеспечения соответствующей системы и сложности ее организации. Также необходимо учитывать, что такие массивы могут применяться не всегда.</p>

51 <h3>Условия для применения</h3>

52 <p>Чтобы воспользоваться RAID массивами, необходимо обеспечить их аппаратную и программную поддержку. В BIOS должны быть специальные настройки. Они имеют вид типа "SATA Configuration: RAID". Если соответствующий параметр отсутствует, базовую систему ввода-вывода придется "перепрошивать".</p>

53 <p>При отсутствии поддержки RAID программным методом, необходимо подключать дополнительное оборудование. Оно называется RAID-контроллер. На компьютер дополнительно устанавливается соответствующий драйвер. Последние версии Linux поддерживают автоматическую инициализацию драйверов для активации RAID-режима.</p>

54 <h2>Ключевые определения</h2>

55 <p>При работе с RAID-массивами необходимо запомнить несколько базовых терминов. Эти определения сделают разбор технологии более простым и быстрым:</p>

56 <ol><li>Массив. Представляет собой объединение нескольких физических или виртуальных накопителей в один объемный диск. Полученный элемент поддерживает возможность целостной настройки, форматирования и управления.</li>

57 <li>Метод зеркалирования. Способ повышения надежности хранения информации за счет создания копий исходного диска на другом носителе, включенном в массив.</li>

58 <li>Дуплекс. Метод зеркалирования. Он поддерживает вдвое большее количество накопителей для создания копий.</li>

59 <li>Чередование. Это увеличение производительности диска за счет блочной разбивки данных в процессе их первичной записи.</li>

60 <li>Четность. Так называется технология, включающая в себя чередование и зеркалирование.</li>

61 </ol><p>Теперь изучить виды RAID и основы работы с ними станет проще. И разобраться в особенностях их функционирования - тоже.</p>

62 <h2>Типы</h2>

63 <p>RAID-массивы могут классифицироваться по:</p>

64 <ul><li>исполнению контроллера;</li>

65 <li>типам поддерживаемых интерфейсов дисков;</li>

66 <li>поддерживаемым уровням.</li>

67 </ul><p>Существуют следующие типы RAID:</p>

68 <ol><li>Программный (software). Является самым бюджетным и наиболее распространенным вариантом. Массивы здесь будут создаваться в самой операционной системе за счет применения специальных утилит. Обработка данных осуществляется центральным процессором. Ключевым недостатком технологии служит зависимость от предустановленной системы. Это приводит к сильному снижению быстродействия и безопасности хранения документов.</li>

69 <li>Аппаратный (hardware). Базируется на основе отдельного устройства - RAID-контроллера. Он поддерживает собственный микропроцессор и кэш-память. Нагрузка на микропроцессор минимальна. Данный тип является самым затратным в плане реализации. Он характеризуется высокой скоростью чтения и записи, а также хорошей степенью защиты.</li>

70 <li>Интегрированный аппаратный (fake RAID или RAID-on-Chip). Представляет собой сочетание программного и аппаратного типов. Реализуется дополнительными микрочипами, которые вставляются в материнскую плату и работают вместе с центральным процессором оборудования. Такая технология быстрее программной, но она уступает в плане надежности хранения информации на диске.</li>

71 </ol><p>Теперь можно изучить уровни RAID. От этого параметра будет зависеть, в какой области лучше применять массивы.</p>

72 <h2>Базовые уровни</h2>

73 <p>Ключевые отличия между конфигурациями RAID на диске заключаются в методах формирования и размещения информации, а также в алгоритмах ее дальнейшего распределения на дисках. Базовыми уровнями выступают два основных вида массива - RAID 1 и 0. Остальные - это их производные. Они включают в себя преимущества той или иной "стандартной" модели.</p>

74 <h3>JBOD</h3>

75 <p>Уровень, который сложно назвать непосредственно “РАЙД”, но он тоже представляет собой массив. Дословно расшифровывается как "просто связка дисков". JBOD не дает отказоустойчивости и увеличения производительности. Является просто дисками, которые соединены между собой в единый логический элемент. Скорость операций на итоговом "диске" не превышает скорости самого быстрого и самого медленного накопителей в связке.</p>

76 <p>Объем диска - это сумма пространств на всех накопителях в пределах массива. При выходе из строя одного диска страдают только данные на соответствующем накопителе. Принцип работает, если система предварительно не разделила файл на части и не распределила их между несколькими "хранилищами".</p>

77 <h3>RAID 0</h3>

78 <p>Называется "чередованием". При записи информации в RAID 0 данные разбиваются на блоки (части) фиксированного объема и сохраняются поочередно на все собственные в массиве диски. Применяется этот уровень для формирования игровых библиотек, видеомонтажа и рендеринга.</p>

79 <p>Пример - собранный из двух накопителей массив. Файл будет разбит на два блока:</p>

80 <ul><li>A1 - записывается на первый диск;</li>

81 <li>A2 - сохраняется на второй диск.</li>

82 </ul><p>RAID-уровень 0 требует для сборки не менее двух дисков. При его использовании значительно возрастает скорость записи и чтения данных. Связано это с тем, что операции осуществляются параллельно на всех дисках. Чем больше составляющих в RAID-массиве, тем более производительным он окажется в конечном итоге.</p>

83 <p>Ключевой недостаток уровня - это то, что поломка одного из дисков системы приводит к полной потере информации.</p>

84 <h3>RAID-1</h3>

85 <p>RAID 1 - "зеркалирование". Этот уровень представлен в виде полной копии информации с одного диска массива на другом. Подходит для важных данных, для которых в приоритете находятся сохранность и доступность.</p>

86 <p>Схема подразумевает использование двух накопителей. За счет копирования (дублирования) обеспечивается высокая надежность. Работа массива осуществляется даже тогда, когда один из дисков поврежден. В соответствующей ситуации требуется срочная замена оборудования. Данные будут восстанавливаться с "зеркального" диска. Концепция распараллеливания обеспечивает высокую скорость чтения.</p>

87 <p>Диски в массиве RAID 1 - это клоны друг друга. Для использования будет доступен объем одного диска. Логическое продолжение - это двукратная стоимость гигабайта памяти. Запись на устройство будет или точно такой же, как и при использовании одного диска, либо чуть ниже.</p>

88 <h3>RAID2</h3>

89 <p>RAID 2 - использует чередование дисков и коды коррекции ошибок (называемые кодами Хэмминга). Это приводит к тому, что накопители в массиве делятся на две группы:</p>

90 <ul><li>для данных;</li>

91 <li>для кодов Хэмминга.</li>

92 </ul><p>При чередовании достигается высокая скорость обработки операций с данными по сравнению с одним диском. Коды Хэмминга позволяют выявлять и исправлять ошибки при выполнении команд с файлами "на лету", не снижая скорость обработки. В RAID 2 при выходе из строя одного накопителя массива данные будут восстанавливаться по хранящимся кодам коррекции ошибок. Концепция обеспечивает модели стабильность.</p>

93 <p>Для создания массива RAID 2 требуется минимум 7 дисков. Меньшее количество накопителей бессмысленно из-за необходимости дисков для кодов, а не для самих данных.</p>

94 <p>Выше - таблица, указывающая на уменьшение избыточности по мере увеличения количества дисков.</p>

95 <p>На данный момент RAID 2 не используется. Он не применяется ввиду отсутствия экономичности. Технология является устаревшей. Она значительно уступает другим уровням RAID.</p>

96 <h3>RAID3</h3>

97 <p>RAID 3 - уровень, который тоже использует чередование дисков, но без кодов Хэмминга. Вместо них хранятся контрольные суммы. Они применяются для восстановления. Данные разбиваются на байты. RAID 3 используется для работы с большими документами, потоковыми мультимедиа. На практике он встречается не слишком часто. Это связано с невысоким уровнем защиты.</p>

98 <p>Минимальное количество дисков для формирования массива - 3 штуки. Скорость операций чтения высокая, запись будет быстрой только для больших документов. RAID 3 - это неплохой компромисс между доступным пространством и ценой. Информация на диске теряется, если из строя выходит больше одного накопителя.</p>

99 <p>Недостатки у системы тоже есть. При работе с RAID 3 могут возникать проблемы, если используются небольшие файлы. Не все контроллеры поддерживают такую виртуализацию. Высокая нагрузка на диск значительно сокращает срок службы накопителя.</p>

100 <h3>RAID4</h3>

101 <p>RAID 4 - то же самое, что и RAID3, но файл будет разбиваться не на однобайтовые блоки. За счет этой особенности удалось немного повысить скорость записи небольших документов. Остальные характеристики рейда соответствуют третьему уровню.</p>

102 <p>Выше - наглядный пример того, как выглядит RAID 4.</p>

103 <h3>RAID5</h3>

104 <p>Уровень, использующий контрольные суммы и чередование подобно третьему и четвертому уровням. RAID 5 распределяет объем хранения сумм по всему массиву. Это благоприятно сказывается на скорости записи - операции теперь могут осуществляться параллельно. Для работы системы требуется не менее трех дисков. Под хранение контрольных сумм в RAID 5 выделяется объем, равный одному накопителю.</p>

105 <p>Это один из самых распространенных уровней. Он используется в:</p>

106 <ul><li>файловых серверах;</li>

107 <li>серверах общего хранения;</li>

108 <li>серверах резервного копирования;</li>

109 <li>работе с потоковой информацией;</li>

110 <li>разнообразных средах, требующих хорошей производительности.</li>

111 </ul><p>Чем больше накопителей в массиве, тем больше окажется объем системы. Скорость чтения у RAID 5 высокая. Относительно RAID4 возросла еще и скорость записи. Нагрузка на все диски “РАЙД” массива распределяется равномерно.</p>

112 <p>Если один диск выходит из строя, надежность системы значительно сокращается. Массив переходит в критическое состояние. Его восстановление - длительный процесс, вызывающий снижение производительности и увеличивающий нагрузку на накопители. Связано это с продолжительным и интенсивным чтением.</p>

113 <p>Rebuild увеличивает шансы выхода из строя еще одного или нескольких дисков в массиве. Это влечет за собой потерю данных. При восстановлении информации могут возникать не выявленные ранее ошибки.</p>

114 <p>Работая с RAID 5, необходимо проводить анализ состояния накопителей (S.M.A.R.T.), а также пользоваться технологиями Hot Spare (горячий резерв). В массив будет автоматически подхватываться заранее зарезервированный диск вместо вышедшего из строя.</p>

115 <h3>RAID6</h3>

116 <p>Рассматривая типы у RAID, к базовому "классу" можно отнести RAID6. Контрольные суммы на этот массив будут записываться в двойном размере, что требует от системы увеличения объема в 2 раза. Система RAID 6 более отказоустойчива, чем остальные. Причем стоимость увеличивается не слишком сильно.</p>

117 <p>Для создания требуется не менее четырех дисков. Это улучшенный вариант RAID 5 с большей надежностью за счет допустимого отказа двух дисков одновременно. Скорость записи может снижаться относительно 5 уровня массива. Используется RAID 6 там же, где и пятый, но с поправкой на повышенную надежность.</p>

118 <h3>Комбинированные уровни</h3>

119 <p>К комбинированным уровням относят сочетания "базовых" массивов. Они являются более совершенными.</p>

120 <h3>RAID 01 и RAID10</h3>

121 <p>Эти массивы сочетают в себе уровни 0 и 1. RAID 01 - зеркалирование двух виртуализаций чередования. Данный уровень называется "зеркалом страйпов".</p>

122 <p>RAID 10 - чередование двух зеркальных "хранилищ".</p>

123 <p>Полезный объем массива - 50 % от суммарного объема всех используемых дисков.</p>

124 <p>RAID 01 и RAID10 обладают одинаковой производительностью. У 10 райда надежность выше, чем у 01. Результат достигается за счет того, что в RAID10 возможен отказ по одному диску в каждом "зеркале" без потери исходных данных. Из-за этого RAID 01 не используется.</p>

125 <p>RAID 10 включает в себя не менее 4-х дисков. Этот уровень заимствовал у 0 уровня скорость и у 1 - отказоустойчивость. Организация массива окажется дорогостоящей. RAID массив 10 идеально подходит для хранения критически важных данных в приложениях с активным вводом-выводом.</p>

126 <h3>RAID 03 и RAID 30</h3>

127 <p>Чередование будет сочетаться с RAID 3. По аналогии с предыдущим вариантом массив включает в себя три RAID0 или RAID3. Последний вариант является более надежным, поэтому он будет рассмотрен более подробно.</p>

128 <p>Минимальное количество дисков для формирования системы - 6 штук. Производительность в такой технологии увеличивается, как и надежность. В отличие от десятого уровня, полезный объем у RAID 30 больше.</p>

129 <h3>RAID 50</h3>

130 <p>Среди комбинированных типов RAID есть вид 50. Это - чередование. Оно осуществляется с RAID 5. Активно используется на серверах очень большого объема.</p>

131 <p>В модели допускается потеря по одному диску в разных массивах RAID5 без утраты данных. Чем больше массивов чередуется, тем больше дисков можно потерять.</p>

132 <p>Преимущества RAID 5 дополняются повышением записи и восстановления. Для формирования модели необходимы минимум 6 дисков. Не каждый контроллер умеет поддерживать RAID 50.</p>

133 <h3>RAID 60</h3>

134 <p>RAID-уровни 0 и 6 образовывают RAID60.</p>

135 <p>Для обеспечения схемы необходимо обеспечить 8 накопителей. RAID60 решает проблему производительности шестого уровня, но без дополнительных финансов обойтись не получится. Данная концепция предусматривает проблему возможного отсутствия поддержки массива со стороны контроллера.</p>

136 <h3>RAID 100</h3>

137 <p>Комбинированный райд из ранее комбинированных. Он предусматривает чередование RAID10.</p>

138 <p>Создается из нескольких низкопроизводительных контроллеров, что положительно сказывается на увеличении скорости. RAID100 отлично подойдет для работы с крупными базами данных. Это его основная область применения.</p>

139 <h2>Усовершенствованные уровни</h2>

140 <p>Название RAID-уровней говорит само за себя. Это еще более совершенные технологии, сочетающие в себе различные особенности.</p>

141 <h3>RAID 1E</h3>

142 <p>Зеркалирование, которое может работать с нечетным количеством накопителей. Для реализации используются два алгоритма:</p>

143 <ol><li>Near. При его применении копии записываются со сдвигом накопителя.</li>

144 <li>Interleaved. Копия будет записываться с чередованием по полосам. Сдвиг накопителя тоже поддерживается.</li>

145 </ol><p>Для организации этого массива необходимо воспользоваться не менее чем 3 дисками. Технология совершенствует скорость передачи данных и обработки запросов. Объем, доступный для работы - 50 % от общего дискового пространства. Надежность по сравнению с RAID 1 ниже.</p>

146 <h3>RAID 5EE</h3>

147 <p>RAID-массив пятого уровня, который получается за счет внедрения в массив диска из горячего резерва. Для организации требуются минимум 4 диска.</p>

148 <p>Объем "горячего диска" распределяется по всему массиву, а общий объем равняется объему n-2 диска. Если один накопитель перестает работать, массив сжимается до n-1 дисков. Пустое пространство заполняется информацией.</p>

149 <h3>RAID DP</h3>

150 <p>Модифицированный RAID4 - в четвертый уровень добавляется еще один накопитель для хранения контрольных сумм. RAID DP является узкоспециализированным. Он работает только на оборудовании NetApp за счет применения файловой системы WALF.</p>

151 <h3>RAID7</h3>

152 <p>RAID 7 - еще одно узкоспециализированное решение. Используется для оборудования компании Storage Computer Corporation. Это решение RAID4, но с использованием кэширования операций по чтению и записи в память. В случае перебоев питания данные будут повреждены. Из-за этого в RAID 7 необходимо использовать ИБП. Иначе система окажется нестабильной.</p>

153 <p>Выше можно увидеть сравнение уровней RAID. Эта таблица поможет быстрее разобраться в изучаемых технологиях.</p>

154 <h2>Из чего собрать</h2>

155 <p>RAID-массивы изначально использовались для жестких дисков (HDD) и поддерживали интерфейсы:</p>

156 <ul><li>IDE;</li>

157 <li>SATA;</li>

158 <li>SAS.</li>

159 </ul><p>Современные технологии добавили NVM. Классические SATA HDD связываются в массивы без проблем, как и в случае с SAS-серверами.</p>

160 <p>Организовать массивы из SSD сложнее. Обычные такие накопители подключаются по sata, а NVM - по шине PCI-Express и занимают четыре линии на один накопитель. Скорость массива может ограничиваться версией шины, количеством линий между чипсетом и процессором.</p>

161 <h3>Программы для создания</h3>

162 <p>В Windows есть встроенная программа для создания RAID-систем. Она поддерживает только первый уровень. Для более сложных операций и Linux/Unix-систем рекомендуется установить стороннее программное обеспечение.</p>

163 <h3>Mdadm</h3>

164 <p>Mdadm - программа на основе Linux. Она предварительно устанавливается через терминал. Умеет:</p>

165 <ul><li>создавать и сбрасывать “РАЙД”-массивы;</li>

166 <li>монтировать файловые системы;</li>

167 <li>сохранять топологии массива;</li>

168 <li>удалять отдельные элементы из RAID.</li>

169 </ul><p>Недостатком приложения является ориентированность на Linux. Для Windows эта программа не подойдет.</p>

170 <h3>MegaRAID Storage Manager</h3>

171 <p>Бесплатное приложение Microsoft. Оно разработано для гибкого управления RAID-системами в Windows.</p>

172 <p>MegaRAID Storage Manager умеет:</p>

173 <ul><li>просматривать состояние “РАЙД”-контроллера;</li>

174 <li>создавать массивы разнообразных уровней;</li>

175 <li>удалять элементы из массивов;</li>

176 <li>монтировать файловые системы.</li>

177 </ul><p>Отличие этого программного обеспечения - наличие тщательно проработанного графического интерфейса.</p>

178 <p>На этом всё. Прокачать свои навыки владения инструментами и технологиями работы с большими данными можно онлайн на образовательной платформе OTUS:</p>

179 <ul><li><a>Промышленный ML на больших данных</a></li>

180 <li><a>Data Warehouse Analyst</a></li>

181 <li><a>Data Engineer</a></li>

182 </ul><p>Также, возможно, вам будет интересен<a>профессиональный курс по системному администрированию</a>.</p>

183