Уровни RAID: принципы и применение

1.

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ХРАНЕНИЯ
RАID-МAССИВЫ
Пять уровней без RAID 0, 1 и 10
Принцип работы • количество дисков • применение • плюсы и минусы • схемы
RAID 3
RAID 4
RAID 5
RAID 6
RAID 50
Учебная презентация
RAID · принципы и применение
01

2.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Что нужно знать о RAID
RAID объединяет несколько физических дисков в один логический массив.
01
02
03
Чередование
Чётность P / Q
Отказоустойчивость
Фрагменты данных
распределяются между дисками
для параллельной работы.
Контрольная информация
позволяет восстановить данные
после отказа диска.
Некоторые уровни выдерживают
отказ одного или нескольких
дисков.
Важно: RAID повышает доступность данных, но не заменяет резервные копии.
На схемах: одинаковые диски, условные блоки и байты; P и Q — контрольная информация.
RAID · принципы и применение
02

3.

УРОВНИ RAID
RAID 3
Чередование байтов с выделенным диском чётности
МИНИМУМ
ВЫДЕРЖИТ
ЁМКОСТЬ
от 3*
1 диск
(N − 1) × S
Как работает
Данные разбиваются на байты и записываются
параллельно на диски. Один отдельный диск хранит
контрольную информацию P.
Плюсы
Высокая скорость при длинных последовательных
операциях чтения и записи.
Минусы
Мелкие запросы неудобны; требуется специальная
поддержка. Сейчас используется редко.
На схеме использованы 4 диска: три с байтами данных и один для P.
ПРИМЕНЕНИЕ
Исторически — видеопотоки, большие
последовательные файлы.
RAID · принципы и применение
03

4.

УРОВНИ RAID
RAID 4
Чередование блоков с выделенным диском чётности
МИНИМУМ
ВЫДЕРЖИТ
ЁМКОСТЬ
от 3
1 диск
(N − 1) × S
Как работает
Файлы делятся на блоки и распределяются между
дисками. Отдельный диск постоянно хранит блоки
чётности P.
Плюсы
Можно одновременно читать разные блоки с разных
дисков; хорошая скорость чтения.
Минусы
Один диск чётности становится узким местом при
частой записи. Редко используется.
Блоки распределены между дисками 1–3, вся чётность — на диске 4.
ПРИМЕНЕНИЕ
Исторически — хранилища с преобладанием чтения.
RAID · принципы и применение
04

5.

УРОВНИ RAID
RAID 5
Блочное чередование с распределённой чётностью
МИНИМУМ
ВЫДЕРЖИТ
ЁМКОСТЬ
от 3
1 диск
(N − 1) × S
Как работает
Данные и блоки чётности P записываются на все диски
массива. При отказе одного диска его содержимое
можно восстановить.
Плюсы
Хорошее использование места, быстрое чтение, нет
отдельного диска чётности.
Минусы
Запись требует вычисления чётности; при
восстановлении нагрузка возрастает.
Жёлтый блок P меняет диск в каждой строке — нагрузка распределяется.
ПРИМЕНЕНИЕ
Файловые серверы, сетевые хранилища с умеренной
нагрузкой.
RAID · принципы и применение
05

6.

УРОВНИ RAID
RAID 6
Двойная распределённая чётность
МИНИМУМ
ВЫДЕРЖИТ
ЁМКОСТЬ
от 4
2 диска
(N − 2) × S
Как работает
Похоже на RAID 5, но в каждом наборе блоков хранятся
две независимые контрольные части — P и Q.
Плюсы
Массив продолжает работу при отказе любых двух
дисков.
Минусы
Меньше полезная ёмкость, чем у RAID 5; запись
требует больше вычислений.
На схеме 5 дисков: в каждой строке данные + два блока P и Q.
ПРИМЕНЕНИЕ
Архивы, NAS и большие массивы, где важна
надёжность.
RAID · принципы и применение
06

7.

УРОВНИ RAID
RAID 50
Чередование между несколькими группами RAID 5
МИНИМУМ
ВЫДЕРЖИТ
ЁМКОСТЬ
от 6
1 на группу
(N − G) × S
Как работает
Создаются две или более группы RAID 5, после чего
данные распределяются между ними по принципу
RAID 0.
Плюсы
Лучше масштабируется и может ускорять операции
относительно одной большой группы RAID 5.
Минусы
Минимум 6 дисков, более сложная настройка; два
отказа в одной группе приводят к потере массива.
ПРИМЕНЕНИЕ
На рисунке две группы по 3 диска: сбой одного диска в каждой группе
допустим.
Серверные хранилища, интенсивные файловые
нагрузки.
RAID · принципы и применение
07

8.

СРАВНЕНИЕ
Сравнение пяти уровней
N — общее число дисков; S — объём одного диска; G — число групп RAID 5.
Уровень
Мин. дисков
Отказ дисков
Контрольная информация
Применение
RAID 3
3*
1
Отдельный диск, байты
Большие потоки (устарел)
RAID 4
3
1
Отдельный диск, блоки
Чтение (редко)
RAID 5
3
1
Распределённая P
Файловые серверы
RAID 6
4
2
Распределённые P + Q
Надёжные NAS / архивы
RAID 50
6
1 на каждую группу
P внутри групп RAID 5
Производительные массивы
*RAID 3: 3 диска — теоретический минимум; некоторые аппаратные реализации требуют 4.
RAID · принципы и применение
08

9.

ВЫВОДЫ И ИСТОЧНИКИ
Итоги и источники
Где применять
Проверенные материалы
RAID 3 / 4
в основном исторические уровни: ограниченная практика
сегодня.
RAID 5
• IBM Redbooks
Power Systems RAID Solutions
подходит для чтения и хранения, когда достаточно защиты от
1 отказа.
• Intel
RAID 6
• TechTarget
лучше, когда нужны два отказоустойчивых диска.
RAID 50
для нескольких групп RAID 5 и более высоких нагрузок.
Supported Levels for Intel RAID Controllers
Comparing RAID levels
• IBM Documentation
RAID overview
Главное: RAID защищает от некоторых отказов дисков, но не от удаления файлов, вирусов и пожара.
RAID · принципы и применение
09