Co to jest RAID?

NALOT – czyli Redundant Array of Independent Disks (Redundantna Macierz Niezależnych Dysków) to rodzaj pamięci masowej, który zapisuje dane na wielu dyskach w ramach tego samego systemu. Technologia RAID jest szeroko stosowana w serwerach i urządzeniach pamięci masowej. Skutecznie zwiększa wydajność, niezawodność i bezpieczeństwo systemów pamięci masowej.

Jakie są najpopularniejsze konfiguracje RAID?

RAID 0: Paskowanie

Wymagane są co najmniej dwa dyski twarde. Na przykład, w konfiguracji RAID 0 z dwoma dyskami twardymi, ich pojemności są sumowane i prezentowane jako jeden dysk w komputerze, a ich łączna pojemność jest sumą pojemności obu dysków.

Jak działa RAID 0?

Polega ona na podzieleniu całego fragmentu danych i równomiernym rozłożeniu ich na dwa dyski twarde.

Zalety

• Pamięć dwukanałowa: oba dyski twarde zapisują i odczytują dane jednocześnie, co skutecznie podwaja przepustowość i prędkość.
• Teoretycznie wydajność można zwielokrotnić przez liczbę używanych dysków twardych. W praktyce jednak jest to ograniczone przez interfejs, system i dyski twarde. Należy pamiętać, że ten efekt podwojenia odnosi się do możliwości ciągłego odczytu/zapisu dysków twardych, a nie ich możliwości losowego odczytu/zapisu.

Wady

• Brak bezpieczeństwa:Ponieważ dane są przechowywane w rozproszonych, niezorganizowanych częściach na obu dyskach, awaria dowolnego pojedynczego dysku powoduje utratę wszystkich danych. To sprawia, że ​​jest to najmniej bezpieczna konfiguracja RAID.

RAID 1: Lustrzane odbicie

Tryb RAID 1 jest powszechnie używany w macierzach dwudyskowych. W tym trybie pojemność dysku widoczna dla komputera jest zazwyczaj równa pojemności mniejszego dysku twardego.

Jak działa RAID 1?

Gdy dane są przechowywane na dysku głównym, są one jednocześnie zapisywane na obu dyskach, tworząc dokładną kopię w czasie rzeczywistym. Zapewnia to automatyczne tworzenie kopii zapasowych danych w czasie rzeczywistym.

Zalety: Najbezpieczniejsza konfiguracja RAID

Tryb RAID 1 jest uważany za najbezpieczniejszą konfigurację RAID, ponieważ zapewnia automatyczne tworzenie kopii zapasowych w czasie rzeczywistym. W przypadku awarii jednego dysku twardego, dane można w pełni odzyskać, po prostu wymieniając uszkodzony dysk na nowy.

Wady

Najniższe wykorzystanie przestrzeni i prędkość odczytu/zapisu

Jednak ze względu na 100% redundancję danych w trybie RAID 1, charakteryzuje się on najniższą szybkością odczytu/zapisu i najniższym wykorzystaniem przestrzeni dyskowej wśród konfiguracji RAID. Efektywna pojemność pamięci masowej wynosi zaledwie 50%, co czyni ją najmniej efektywną pod względem wykorzystania przestrzeni dyskowej.

Biorąc pod uwagę te cechy, tryb RAID 1 w obudowach dysków twardych i produktach NAS firmy ORICO jest ograniczony do użycia tylko z dwoma dyskami twardymi.

RAID 3: Paskowanie z parzystością

Biorąc pod uwagę charakterystykę RAID 0, który oferuje wysokie prędkości odczytu/zapisu, ale niski poziom bezpieczeństwa, pojawiło się zainteresowanie udoskonaleniem tego trybu RAID. Podobnie, metody tworzenia kopii zapasowych danych zostały udoskonalone w stosunku do pierwotnego RAID 1, zmniejszając rozmiar kopii zapasowej ze 100% do 50%.

RAID 3 można uważać za udoskonaloną wersję RAID 0 (striping) z dodatkiem dedykowanego dysku parzystości do odzyskiwania danych, co zapewnia dodatkową warstwę bezpieczeństwa przechowywanych danych.

Jak działa RAID 3?

Dane do zapisania są dzielone na bloki i zapisywane sekwencyjnie na wielu dyskach twardych. Po zapisaniu każdego bloku kontroler RAID oblicza odpowiadający mu bit parzystości na podstawie kodowania danych w bloku. Ten bit parzystości pełni funkcję kodu odzyskiwania i jest przechowywany na oddzielnym dysku twardym (dysku parzystości), podczas gdy pozostałe dyski są skonfigurowane w macierzy RAID 0.

Mówiąc najprościej, RAID 3 wymaga co najmniej trzech dysków twardych: jednego na kod odzyskiwania (parzystość), a reszta skonfigurowana w RAID 0.Jeśli którykolwiek z dysków w macierzy ulegnie awarii, dane będzie można odzyskać przy użyciu informacji o parzystości.

Zalety:

• Wysoka prędkość przechowywania i ulepszone bezpieczeństwo:Dzięki podwojeniu prędkości odczytu/zapisu RAID 0, zintegrowana część RAID 3 osiąga prędkości równoważne RAID 0. Nawet przy wolniejszych obliczeniach parzystości i prędkościach odczytu/zapisu, ogólna wydajność pozostaje znacznie wyższa niż w przypadku RAID 1. Ponadto obsługa parzystości zwiększa bezpieczeństwo.

Wady

• Złożone operacje odczytu/zapisu parzystości i niska wydajność w przypadku małych plików:W RAID 3 nawet niewielkie operacje zapisu wyzwalają aktualizacje na całym pasku, przez co wydajność zapisu zależy od wydajności dysku parzystości, co skutkuje ogólnie wolniejszą szybkością odczytu/zapisu danych.

RAID 5: rozproszona parzystość

RAID 5 to udoskonalenie w stosunku do RAID 3, pozwalające każdemu dyskowi służyć jako dysk odzyskiwania dla pozostałych, przy jednoczesnym zachowaniu możliwości przechowywania danych. Ponadto RAID 5 dziedziczy ulepszony proces zapisu kodu parzystości z RAID 4, co przyspiesza obliczanie parzystości.

Jak działa RAID 5?

Dane przechowywane w macierzy RAID 5 służą do obliczania bloków parzystości, które są przechowywane na oddzielnych dyskach. Dane są dzielone i zapisywane jednocześnie na wielu dyskach. W przeciwieństwie do innych poziomów RAID, RAID 5 nie dedykuje pojedynczego dysku do kontroli parzystości. Zamiast tego, każdy dysk w macierzy zawiera zarówno dane, jak i informacje o parzystości, dzięki czemu każdy dysk może pełnić funkcję dysku odzyskiwania dla pozostałych.

Zalety:

• Wysoka prędkość odczytu/zapisu:Wydajność zbliżona do RAID 0.
• Wysoki poziom bezpieczeństwa: Porównywalne do RAID 1.
• Efektywne wykorzystanie pojemności dysku: Maksymalizuje efektywność przechowywania.
• Szybkie odzyskiwanie danych:Zwiększona skuteczność odzyskiwania danych.
• Wszechstronność:Niski próg wejścia i wysoka skalowalność.

Wady

• Może tolerować awarię tylko jednego dysku.

RAID 10

RAID 10 to bezpośrednie połączenie RAID 1 i RAID 0, oferujące dwukrotnie większą prędkość odczytu/zapisu niż RAID 0, przy jednoczesnym zachowaniu tworzenia kopii zapasowych danych w czasie rzeczywistym, jak w przypadku RAID 1. Jest to jedna z powszechnie stosowanych konfiguracji RAID.

Jak działa RAID 10?

Biorąc za przykład macierz dysków twardych ORICO 9948RU3 z czterema zatokami, w trybie RAID 10 cztery dyski twarde są sparowane, tworząc dwa zestawy RAID 1 (dublowanie). Te dwa zestawy RAID 1 są następnie łączone w jeden RAID 0 (striping), prezentowany komputerowi jako jeden dysk o pojemności dwukrotnie większej od najmniejszego dysku w macierzy.

Zalety:

• Wysoka prędkość odczytu/zapisu:RAID 10 oferuje dwukrotnie większą prędkość odczytu/zapisu dzięki RAID 0.
• Wysokie bezpieczeństwo danych:Zapewnia tworzenie kopii zapasowych danych w czasie rzeczywistym poprzez RAID 1.

Tryb RAID 10 łączy zalety szybkości RAID 0 z bezpieczeństwem danych RAID 1, zapewniając wysoką wydajność i bezpieczeństwo.

Wady

• Niska pojemność pamięci masowej:RAID 10 ma takie same ograniczenia pojemności pamięci masowej jak RAID 1, co w efekcie powoduje zmniejszenie dostępnej pamięci masowej o połowę.
• Ograniczona tolerancja błędów:Pomimo zmniejszenia pojemności pamięci masowej o połowę, RAID 10 zapewnia odporność na awarie tylko jednego dysku, podobnie jak RAID 1, choć z lepszą wydajnością.

Tryb normalny: tradycyjna relacja między dyskami

Relacja dysków odnosi się do relacji między dyskami podczas operacji odczytu i zapisu danych. Tradycyjna relacja dysków polega po prostu na instalacji dysków twardych w obudowie/NAS bez korzystania z RAID-u. W tej konfiguracji każdy dysk twardy funkcjonuje jako całkowicie niezależne repozytorium danych, co oznacza, że ​​nie wchodzą one ze sobą w interakcje.

W produktach ORICO z serii obudów dyskowych/NAS nazywa się to trybem normalnym. Ten tryb autonomiczny ma swoje zalety, ale i wady.

Zalety:

1. Prosta obsługa, bez szczególnych wymagań wydajnościowych dla dysków twardych.
2. Istniejące dyski twarde można używać bezpośrednio, bez konieczności formatowania.

Wady

1. Podczas uzyskiwania dostępu do danych z jednego dysku twardego, działa on z maksymalną wydajnością, podczas gdy pozostałe dyski twarde pozostają bezczynne, co prowadzi do marnotrawstwa ich potencjalnej wydajności.
2. Brak równoważenia obciążenia pomiędzy dyskami twardymi w danym urządzeniu powoduje szybsze zużycie częściej używanych dysków.
3. Nie ma automatycznej kopii zapasowej, więc jeśli dysk twardy ulegnie awarii, nastąpi utrata danych.

RAID programowy kontra RAID sprzętowy

RAID programowy odnosi się do konfiguracji RAID zarządzanych przez system operacyjny i oprogramowanie komputera, a nie przez samo urządzenie pamięci masowej, takie jak dysk twardy lub serwer NAS. Ta konfiguracja wymaga podłączenia urządzenia pamięci masowej do komputera, gdzie tryb RAID jest konfigurowany przez system i oprogramowanie.

Natomiast sprzętowy RAID wykorzystuje dedykowany kontroler RAID w urządzeniu pamięci masowej do zarządzania różnymi konfiguracjami RAID.

Zazwyczaj sprzętowy RAID jest uważany za bardziej niezawodny i stabilny niż programowy RAID. Jednak wraz z rozwojem oprogramowania RAID, jego niezawodność i stabilność coraz bardziej zbliżają się do RAID sprzętowego.

Jednym z ograniczeń RAID-u programowego jest jego zależność od mocy obliczeniowej komputera, co często skutkuje znacznym zużyciem pamięci podczas pracy. Dyski DAS ORICO z serii 98 i 99 obsługują zarówno RAID sprzętowy, jak i programowy, pozwalając użytkownikom na wybór w zależności od możliwości komputera.

Rozwój branży streamingu i spadające koszty produkcji wideo sprawiły, że wzrosła liczba niezależnych blogerów i małych studiów. Gromadzą one dużą ilość materiału filmowego, który trzeba przechowywać i porządkować. Zwiększanie i wymiana wewnętrznej pamięci masowej komputera może być uciążliwa, co skłania wiele osób do wyboru produktów takich jak obudowy dysków twardych i systemy NAS, aby zaspokoić swoje potrzeby w zakresie przechowywania danych.

Problem ten nie dotyczy tylko twórców wideo; wielu entuzjastów filmów, zapalonych graczy i audiofilów często boryka się z problemem niewystarczającej ilości miejsca na dane, co wymusza konieczność korzystania z takich produktów, jak dyski twarde, obudowy dysków twardych i systemy NAS.

Kluczowym problemem, który rozwiązuje RAID, jest bezpieczeństwo danych. Niezależnie od tego, czy chodzi o zbiory gier, filmów i muzyki, czy nagrania wideo, wolumeny danych, które są w nie zaangażowane, to nie tylko typowe setki gigabajtów, ale często dziesiątki terabajtów, a nawet setki terabajtów.

Przy tak ogromnej ilości danych konsekwencje awarii dysku twardego i utraty danych mogą być poważne. Dlatego urządzenia takie jak systemy RAID i szafy dyskowe/NAS są praktycznie nierozłączne. Jeśli potrzebny dysk twardy DAS czy NAS, w takim razie RAID jest z pewnością niezastąpiony.

ORICO wprowadza obecnie na rynek trzy różne serie obudów do dysków twardych (lub DAS): 97 szereg, 98 szereg, i 99 szereg.Ponadto firma jest w trakcie tworzenia platformy chmury prywatnej, obejmującej systemy NAS serii HS200 i HS500. Produkty te obejmują: różny Konfiguracje RAID spełniające różne potrzeby jednostek i zespołów, twórcy i profesjonaliści.