RAID-массив представляет собой технологию, называемую Redundant Array of Independent Disks на английском языке, что переводится как избыточный массив независимых дисков.
Эта методика виртуализации данных совмещает несколько жестких дисков в один логический блок с целью увеличения производительности.
С каждым годом скорость развития производительности компьютерного оборудования стремительно растет. Процессоры получают все большее количество ядер и потоков, а графические карты достигают более высокой тактовой частоты.
Тем не менее, когда речь идет о жестких дисках, их максимальная скорость по-прежнему не превосходит 7200 оборотов в минуту. В последнее время параметры HDD изменяются лишь в отношении емкости, тогда как скорость остается неизменной.
Эту проблему можно решить с помощью SSD-дисков, однако они обычно стоят значительно дороже и имеют ограниченный срок службы.
Еще в 1987 году, задолго до появления SSD, были изобретены так называемые RAID-массивы.
RAID 0
Метод работы заключается в чередовании (striping). В этом массиве данные делятся на блоки одинаковой длины и записываются последовательно на каждый диск в структуре. Основная цель такого подхода — увеличение производительности вдвое, при этом остается доступен полный объем всех дисков.
Можно применять любое количество жёстких дисков. Если скорости дисков различаются, итоговый результат будет определяться по скорости самого медленного из них. Это позволяет объединять диски с любым объёмом. Например, комбинация из 320 Гбайт, 1 Тбайт и 3 Тбайт будет работать эффективно.
Рассмотрим несколько примеров для более наглядного объяснения этих принципов. Допустим, у вас имеются два диска с возможностью записи данных со скоростью 200 Мбайт/с и емкостью 1000 Гбайт. Создав массив RAID 0, вы сможете достичь скорости записи 400 Мбайт/с и получить 2000 Гбайт доступного пространства. Таким образом, вы фактически повышаете производительность, распределяя нагрузку между всеми компонентами системы.
Если один из этих дисков будет на 500 Гбайт, а другой на 1000 Гбайт, то для ваших нужд всё равно останется 1500 Гбайт.
Наиболее целесообразно использовать эту технологию в случае, если у вас есть жесткие диски с идентичными техническими характеристиками. Важную роль играет интерфейс подключения. Например, если два диска соединены через SATA 1 и SATA 3, они будут функционировать на скорости самого медленного из каналов.
Тем не менее, у этой системы также есть недостатки. Вдобавок к проблемам с техническими аспектами, существует риск полного потери данных, если хотя бы один из жестких дисков выйдет из строя. Поскольку данные распределяются и записываются параллельно на несколько дисков, один и тот же файл может находиться на двух и более носителях одновременно.
Если система состоит из четырёх «винтов», то выход из строя хотя бы одного ведёт к полной потере всех данных. Поэтому при использовании RAID 0 не забывайте делать резервные копии.
RAID 1
Работа основана на методе зеркалирования. Это наиболее простая система RAID-массивов из доступных. Представляет собой одновременное копирование данных с основного носителя на дополнительные, дублирующие его диски. При этом производительность не изменяется.
Широко используется в серверном обслуживании благодаря тому, что при отказе одного из дисков, все резервные копии информации сохраняются на других устройствах. Однако доступный объем данных будет равен объему только одного жесткого диска.
Представьте, у вас имеется три накопителя, каждый по 500 Гбайт. Из общего объема в 1500 Гбайт вам останется только 500 Гбайт. В целом, функция таких систем заключается в сохранении и копировании данных. Рекомендуется использовать жесткие диски с высокой скоростью вращения (7200 об/мин).
RAID 1 часто применяют в бизнес-среде, где утеря данных способна привести к значительным финансовым потерям.
RAID 10 (1+0)
Остальные виды массивов представляют собой различные вариации первых двух. RAID 10 объединяет лучшие черты RAID 1 и RAID 0. Для его создания необходимо иметь минимум 4 носителя, и их количество всегда должно быть четным. Этот массив обеспечивает как высокую производительность, так и надежность. Однако, как и в случае с RAID 1, доступный объем составит лишь половину от общей емкости всей системы.
Четыре жестких диска по 1000 Гбайт каждый работают на скорости 200 Мбайт/с. Общая скорость достигает 400 Мбайт/с, а суммарный объем составляет 2000 Гбайт.
- Плюсы — Отличная эффективность. Исключительная надежность.
- Минусы — Окончательный объем составляет половину от общего. Высокая стоимость.
RAID 5
RAID 5, его принцип действия очень напоминает RAID 1. Однако вам понадобится как минимум три диска, и один из них будет служить для хранения дублирующихся данных. Таким образом, весь доступный объем системы будет использован, за исключением одного диска, выделенного для восстановления информации.
Продуктивность также возрастет, но не настолько, как это происходит с RAID 0. Главное различие между RAID 5 и RAID 10 заключается в уровне надежности и общей емкости. Этот массив подходит для специализированных задач, когда необходимо объединить большое количество дисков.
Допустим, у вас есть четыре жестких диска по 2 Тбайт каждый. С помощью RAID 10 вы получите объем в 4 Тбайт, удвоенную скорость работы и возможность полностью восстановить данные даже при выходе из строя двух основных накопителей.
В случае с RAID 5 вы получите 6 Тбайт для хранения данных, слегка увеличенную скорость записи и возможность восстановления информации лишь при выходе из строя одного жесткого диска. С учетом этого, система RAID 10 кажется более предпочтительной по сравнению с RAID 5, так как за потерю 2 Тбайт мы обретаем высокую производительность и возможность полного восстановления данных.
Однако положение дел изменяется, когда количество дисков значительно возрастает. Как уже упоминалось, RAID 5 обладает своими особенностями. Если у вас есть 10 дисков по 2 Тбайт каждый, то в конфигурации RAID 10 доступный объём составит всего 10 Тбайт.
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.
- Плюсы — Не занимает много пространства для восстановления. Небольшое улучшение производительности.
- Минусы — Не подходит для домашнего использования. Не обеспечивает полноценное резервирование данных. Прирост скорости меньше, чем у RAID 10.
Как создать RAID-массив?
Имеются два метода — аппаратный и программный. В случае аппаратного подхода необходимо использовать несколько жестких дисков, которые интегрируются с материнской платой, и понадобится RAID-контроллер. Этот контроллер может быть отдельно установлен или уже встроен в материнскую плату, хотя встроенные контроллеры обычно имеют более ограниченные возможности и потенциал.
При использовании программного метода необходимо установить специальное программное обеспечение, которое будет эмулировать функции контроллера. Важно осознавать, что этот подход нагрузит процессор и оперативную память, что может негативно повлиять на общую производительность компьютера. Также не редки случаи конфликтов между операционной системой и программным обеспечением. Поэтому такой метод следует применять исключительно для экспериментов и тестирования.
Чтобы применить аппаратный метод, необходимо зайти в BIOS вашей операционной системы и установить режим RAID. После перезагрузки компьютера перед вами откроется меню для настройки массива. Настроив его более детально, вы сможете использовать массив подобно обычному диску. Будьте внимательны: при создании массива вся информация на дисках будет удалена!
