На сегодняшний день на рынке представлены различные решения RAID массивов. В данной статье рассматриваются их преимущества и недостатки.
RAID 0: расслоенный накопитель без отказоустойчивости
RAID 0 для реализации требует минимум 2 жестких дисков
Характеристики и преимущества
• RAID 0 использует расслоенный дисковый массив, данные разделяются на блоки и каждый блок записывает на отдельный диск
• производительность ввода/вывода значительно улучшена путем расширения загрузки ввода/вывода между многими каналами и дисками
• лучшая производительность достигается при разделении передачи данных между несколькими контроллерами, при этом к одному контроллеру подключается один диск
• не происходит перегрузки при вычислении четности
• очень простой дизайн
• прост в установке
Недостатки
• «ненастоящий» RAID, т.к. он НЕ является отказоустойчивым
• сбой только одного жесткого диска приведет к потере всех данных
• никогда нельзя использовать в критически важных приложениях
Рекомендуемые приложения
• редактирование видео файлов
• редактирование изображений
• печатные издания
• любое приложение требующее высокой производительности
RAID 1: зеркалирование и дуплексирование
Для максимальной производительности, контроллер должен быть способен выполнять две противоположные раздельные задачи: Чтение зеркалированной пары или две дублированные записи зеркалированной пары
RAID 1 для реализации требует минимум двух жестких дисков
Характеристики и преимущества
• возможны один процесс Записи или два процесса Чтения на зеркалированную пару
• удвоение скорости транзакции Чтения отдельных дисков, так же скорость транзакции Записи на отдельных дисках
• 100% резервированность данных определяет отсутствие необходимости в перестроении в случае сбоя диска, нужно будет лишь сделать копию на сменный диск
• скорость переноса на блок идентична той же скорости на отдельный диск
• в определенном случае RAID 1 может обеспечить продолжение работы при нескольких одновременных сбоях дисков
• простейшая в разработке RAID подсистема хранения
Недостатки
• максимальная перегрузка жестких дисков всех типов RAID (100%) — неэффективно
• обычно функция RAID выполняется программным обеспечением системы, при этом происходит загрузка центрального процессора/сервера и возможное ухудшение пропускной способности при высоких уровнях активности. Строго рекомендуется применять аппаратную реализацию
• не всегда может поддерживать горячую замену жесткого диска при реализации на программном уровне
Рекомендуемые приложения
• бухгалтерское дело
• платежные системы
• финансовые системы
• любое приложение, требующее максимально высокого уровня готовности
RAID 2: код Хамминга с исправлением ошибок
Каждый бит информационного слова записывается на жесткий диск (4 в этом примере: от 0 до 3). Каждое информационное слово имеет свое слово кода Хамминга с исправлением ошибок, записанное на диски с кодом исправления ошибок. При считывании, код исправления ошибок проверяет корректные данные или исправляет отдельные ошибки на диске.
Характеристики и преимущества
• мгновенное исправление ошибок данных
• максимально возможная скорость передачи данных
• чем выше требуемая скорость передачи данных, тем лучше соотношение дисков с данными к дискам с кодом исправления ошибок
• относительно простая конструкция контроллера в сравнении с RAID 3,4 и 5
Недостатки
• очень высокое соотношение жестких дисков с кодом исправления ошибок к дискам данных с малым размером информационных слов — неэффективно
• очень высокая цена начального уровня — требует очень высокой скорости передачи для выравнивания
• скорость транзакций в лучшем случае сравнима со скоростью на один диск (с синхронизацией шпинделя)
• не существует коммерческих реализаций
RAID 3: параллельная передача с четностью
Блок разделяется («расслаивается») и записывается на диски данных. Разделенная четность генерируется на Запись, записывается на четный диск и проверяется на Считывание.
Для реализации RAID 3 требует минимум 3 дисков
Характеристики и преимущества
• очень высокая скорость передачи данных при Считывании
• очень высокая скорость передачи данных при Записи
• сбой жесткого диска оказывает незначительное влияние на пропускную способность
• низкое соотношение кодов исправленных ошибок (ЕСС) к дискам данных означает высокую эффективность
Недостатки
• скорость транзакции в лучшем случае сравнима со скоростью транзакции на жесткий диск (если шпиндели синхронизированы)
• достаточно сложная конструкция контроллера
• очень сложная и ресурсоемкая реализация в качестве «программного» RAID
Рекомендуемые приложения
• обработка видео и передача потоков в реальном времени
• редактирование изображений
• редактирование видео
• предпечатная подготовка
• любое приложение, требующее высокой пропускной способности
RAID 4: независимые диски данных с общим диском четности
Каждый отдельный блок записывается на диск данных. Четность блоков одного ранга генерируется на Запись, записывается на четный диск и проверяется на Считывания.
Для реализации RAID 4 требует минимум 3 дисков
Характеристики и преимущества
• очень высокая скорость транзакции при Считывании данных
• низкое соотношение дисков с кодом исправления ошибок (четные) к дискам данных — высокая эффективность
• высокая совокупная скорость передачи при Считывании
Недостатки
• очень сложный дизайн контроллера
• наихудшая скорость транзакции при Записи и совокупная скорость передачи при Записи
• сложное и неэффективное перестроение данных в случае сбоя диска
• скорость передачи при Считывании блока эквивалентна той же на отдельный диск
RAID 5: независимые диски с данными с распределенными блоками четности
Каждый полный блок данных записывается на диск данных; четность блоков генерируется на Запись в том же порядке, записывается в распределенном адресе и проверяется на Считывание.
Для реализации RAID 5 требует минимум 3 жестких дисков
Характеристики и преимущества
• максимальная скорость транзакции при Считывании данных
• средняя скорость транзакции при Записи данных
• низкое соотношение дисков с кодом исправления ошибок (четности) к дискам данных — высокая эффективность
• хорошая совокупная скорость передачи
Недостатки
• сбой жесткого диска оказывает на пропускную способность воздействие средней степени
• наиболее сложная конструкция контроллера
• сложное перестроение в случае сбоя жесткого диска (по сравнению с RAID 1)
• скорость передачи отдельного блока данных такая же как и на отдельном диске
Рекомендуемые приложения
• серверы файлов и приложений
• серверы баз данных
• веб, почтовые и новостные серверы
• серверы внутренней сети
• самый универсальный RAID
RAID 6: независимые диски данных с двумя независимыми распределенными схемами
Для обеспечения защиты против сбоя двух жестких дисков должны использоваться две независимых схемы вычисления четности. Для достижения данной цели применяются два различных алгоритма. RAID 6 требует применения минимум 4 жестких дисков
Характеристики и преимущества
• RAID 6 по своей сути является продолжением RAID 6, позволяя обеспечить дополнительную отказоустойчивость, используя вторую независимую распределенную схему четности (двойная четность)
• данные разбиваются на уровни блоков, распределяясь по совокупности жестких дисков, как в RAID 5, и второй порядок четности вычисляется и записывается по всем жестким дискам; RAID 6 обеспечивает очень высокую отказоустойчивость данных и может выдержать сбои одновременно нескольких жестких дисков
• RAID 6 защищает против нескольких сбоев дефектных блоков в то же время не ухудшая работы
• RAID 6 защищает против отдельного сбоя дефектного блока в то же время продолжая работу в ухудшенном режиме
• идеальное решение для критически важных приложений
Недостатки
• более сложная конструкция контроллера
• большая перегрузка контроллера из-за вычисления адресов четности
выполнение Записи может передаваться по параметрам с помощью RAID 5 используя обычную проблемно-ориентированную интегральную микросхему для вычисления четности Рида-Соломона
• из за схемы двойной четности требует применения N+2 жестких дисков
Рекомендуемые приложения
• серверы файлов и приложений
• серверы баз данных
• веб, почтовые и новостные серверы
• серверы внутренней сети
• превосходная отказоустойчивость с минимальной перегрузкой
RAID 10: очень высокая надежность с минимальной перегрузкой
Для реализации RAID 10 требует минимум 4 жестких дисков
Характеристики и преимущества
• RAID 10 применяется как расслоенный массив, сегментами которого являются массивы RAID 1
• RAID 10 имеет такую же отказоустойчивость как и RAID 1
• RAID 10 имеет такую же перегрузку для отказоустойчивости как при одиночном зеркалировании
• высокие скорости ввода/вывода достигаются разделением сегментов RAID 1
• в определенных ситуациях, массив RAID 10 может выдержать несколько одновременных сбоев жестких дисков
• превосходное решение для участков, которые могли бы работать с RAID 1, но с требованием дополнительного усиления производительности
Недостатки
• очень дорогой / высокие перегрузки
• все жесткие диски должны перемещаться в параллели для соответствующего снижения непрерывной производительности дорожки
• очень ограниченная масштабируемость при очень высокой цене
Рекомендуемые приложения
• сервер баз данных, требующие высокой производительности и отказоустойчивости
RAID 50: высокие скорости ввода/вывода и производительность передачи данных
Для реализации RAID 50 требует минимум 6 жестких дисков
Характеристики и преимущества
• RAID 50 должен быть назван «RAID 03», так как он применяется как расслоенный (RAID 0) массив, чьими сегментами стали массивы RAID 3 (середина 90-х)
• наиболее распространенная схема реализации RAID 50 приведена ниже
• RAID 50 имеет большую отказоустойчивость по сравнению с RAID 5, но имеет в два раза большую перегрузку
• высокие скорости передачи данных достигаются благодаря использованию в качестве сегментов массивов RAID 5
• высокие скорости ввода/вывода для малых запросов достигаются благодаря использованию расслоению RAID 0
• хорошее решение для участков, которые могли бы работать с RAID 5, но с требованием дополнительного усиления производительности
Недостатки
• очень дорогой в реализации
• все шпиндели дисков должны быть синхронизированы, что ограничивает выбор жестких дисков
• сбой двух жестких дисков в одном из сегментов RAID 5 приводит к непригодности всего массива
RAID 0+1: высокая производительности при передаче данных
RAID 0+1 для реализации требует минимум 4 жестких дисков
Характеристики и преимущества
• RAID 0+1 применяется как зеркалированный массив, сегментами которого являются массивы RAID 0
• RAID 0+1 имеет такую же отказоустойчивость что и RAID 5
• RAID 0+1 имеет такую же перегрузку для отказоустойчивости при отдельном зеркалировании
• высокие скорости ввода/вывода достигаются благодаря нескольким разделенным сегментам
• превосходное решение для систем, которым требуется высокая производительность без максимальной надежности
Недостатки
• RAID 0+1 НЕ должен путаться с RAID 10. Сбой одного жесткого диска может вызвать сбой всего массива, в сущности как массив RAID 0
• очень дорогой / высокая перегрузка
• все жесткие диски должны перемещаться в параллели для контроля снижения производительности
• ограниченная масштабируемость при достаточно высокой внутренней стоимости
Рекомендуемые приложения
• приложения обработки изображений
• файловые серверы общего назначения
источник: acnc.com
