Дисковые RAID-массивы — просто о сложном

03 октября 2019

Мало кто знает, но проверенные временем технологии могут помочь в прокачке домашнего и офисного компьютерного железа! Так, созданная уже более 30 лет назад технология RAID, способна значительно изменить работу дисковой подсистемы. “Как это может пригодиться?” — спросите вы.

Во-первых, несмотря на то, что оборудование для компьютеров с каждым годом становится лучше и мощнее, скорость работы HDD в по-прежнему ограничена скоростью вращения механики (шпинделя) в 7200 об/мин (существуют, конечно, и на 10-15тыс. оборотов, но это весьма шумные, горячие и дорогие модели). А во-вторых, достигнуть желанного быстродействия и обеспечить надёжность личных данных, можно попросту объединив работу нескольких жёстких дисков.

Заинтересовали? Тогда узнайте больше!

Что такое RAID-массив

RAID (от англ. Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков) — технология объединения нескольких жёстких дисков для повышения их производительности. Файловая система компьютера при этом воспринимает каждый диск как сектор, а сам массив как один элемент.

рейд массивы дисков
Для создания RAID-массива понадобиться от двух и более дисков, в зависимости от типа создаваемого рейда и требуемых функций.

Виды RAID-массивов

Существуют так называемые уровни RAID-массивов. Они могут быть базовыми, комбинированными и нестандартными (усовершенствованными).

Среди базовых уровней выделяют:

  • RAID 0 — информация разбивается на блоки и записывается на все диски по очереди;
  • RAID 1 — диски дублируют друг друга, создавая резервные копии данных;
  • RAID 2 — диски разделяются на две группы: для записи данных и для коррекции ошибок;
  • RAID 3 — один из дисков используется для хранения копий данных, остальные разбиваются на блоки или байты для записи и чтения информации;
  • RAID 4 — аналогичен RAID 3, но диски разбиваются только на блоки. Используется для передачи данных небольшого объёма на высоких скоростях;
  • RAID 5 — данные симметрично записываются на все диски, при этом диски взаимозаменяют друг друга в случае отказа одного и них;
  • RAID 6 — три диска используются для записи и чтения информации и два для контроля чётности. Работоспособность массива продолжится даже после одновременного падения двух любых дисков.

Комбинированные типы RAID-массивов представляют собой создание одного вида массива из нескольких других. Например, RAID 10 — это RAID 0 составленный из нескольких RAID 1, а RAID 01 — это RAID 1 из двух объединённых RAID 0.

Проще говоря, такая архитектура — это массив массивов, так как сегменты созданного массива не отдельные диски, а массивы другого уровня.

Нестандартными рейдами являются различные модификации базовых и комбинированных уровней, некоторые из них даже зарегистрированные торговые марки крупных компаний.


В общем, конфигураций рейдов довольно много и для каждого найдется своя подробная и исчерпывающая литература. Большинство из них используются в серверах крупных организаций, но не исключено также и использование дисковых массивов на домашних компьютерах. Поэтому, подробнее хотелось бы остановиться на уровнях 0 и 1, как на самых распространённых комбинаций из всех. Они не используют сложной математики, просты и надёжны в реализации.

Дисковый массив RAID 0 — принцип чередования

Чтобы сделать и настроить нулевой рейд достаточно от двух и более жёстких дисков. RAID 0 используют исключительно для увеличения скорости чтения/записи, отказоустойчивостью такой массив не обладает. Тем не менее, система RAID 0 способна повысить производительность в несколько раз и позволяет использовать полный объём всех задействованных дисков. Это возможно благодаря принципу чередования (striping), при котором информация записывается на каждый блок диска по очереди, соответственно скорость считывания файлов увеличивается во столько раз, сколько дисков используются в массиве.

Схема RAID 0

Зеркальный массив RAID 1

Рейд первого уровня, напротив, создаётся с целью более надёжного хранения информации, но использовать его для большого увеличения производительности не получится (разве что возрастёт скорость чтения), так как, задействуя несколько дисков в массиве, по факту, будет получен объём только одного из них. Поэтому, принцип работы RAID 1 называют зеркалированием (mirroring), ведь жёсткие диски копируют друг друга, обеспечивая бесперебойность работы, даже если выйдет из строя один из них. Стоит отметить, это самое дорого решение, так как половина дисков идет на резерв.

Схема RAID 1

Как создать RAID-массив

Создание дискового массива RAID может выполняться несколькими способами, задействуя в свою структуру как HDD, так и SSD (желательно не одновременно). Тут сразу хотелось бы оговориться, что более целесообразное создание рейдов именно из жёстких дисков, а не твердотельных накопителей. Сам по себе SSD и так обеспечивает высокую производительность и не создаёт таких проблем, как в составе массива: сложности в обновлении прошивки, затруднённое отслеживание работоспособности, накопители изнашиваются равномерно, из-за чего есть вероятность их одновременного выхода из строя. Поэтому, в домашнем использовании с SSD лучше работать как с отдельным накопителем в режиме AHCI. RAID из SSD же может пригодиться в отдельных случаях, вероятнее, для корпоративных целей, где необходимо чтение большого объёма данных.

HDD и SDD
Теперь, рассмотрим, как объединить диски в RAID-массив. Для этого необходим специальный контроллер, который может быть как физическим адаптером, так и в виде утилиты. В соответствии с этим выделяют следующие способы создания рейдов:

  • Полностью аппаратный, где RAID-контроллер отдельное устройство со своим софтом.
  • Полуаппаратный, когда контроллер встроен в материнскую плату. В этом случае, настройка аппаратного RAID-массива происходит через BIOS.
  • Программный, когда создание массивов происходит через утилиты Linux mdadm или составные тома Windows.

О преимуществах и недостатках того и или иного способа можно говорить долго. К примеру, в сети можно встретить много критики в отношении создания рейдов программным способом, так как полагается, что система будет затрачивать большое количество ресурсов, для обеспечения работы утилиты. Судя по нашему опыту, это может быть справедливо только в отношении рейдов из SSD, а из обычных жёстких дисков более или менее современный компьютер вполне справится с задачей. Интегрирование RAID-контроллера в плату несёт бóльшие риски, на наш взгляд. Есть возможность выхода из строя материнки, затруднены настройка и управление массивом и тд. Полностью аппаратный способ — надёжен и широко применяем, но самый финансово затратный. Помимо покупки нескольких HDD, потратиться на адаптер придется в среднем от 25 до 60-ти тыс. рублей.

Вам также может быть интересно: способы создания домашних сетевых хранилищ.

Дополнительно по теме, смотрите наше специальное видео, где в комментариях можно начать обсуждение и задать все интересующие вопросы:

Если вы дочитали статью до конца, то, вероятно, вас интересует создание RAID-массива на домашнем компьютере или в офисе. У нашей команды большой опыт в системном администрировании и обслуживании компьютеров. Мы с лёгкостью окажем подобные услуги в Санкт-Петербурге как физическим, так и юридическим лицам.

Какой роутер выбрать
Читайте так же

Написать директору

Как вас зовут

Ваш телефон и номер договора

Причина обращения

ЗАДАТЬ ВОПРОС