Wstęp do macierzy RAID

RAID składa się z grupy lub kolekcji, a nawet tablicy. Użyj grupy dysków w połączeniu z dyskami, aby utworzyć tablicę RAID lub zestaw RAID. Podłącz co najmniej dwa dyski do kontrolera RAID, aby utworzyć wolumin logiczny, lub możesz umieścić wiele dysków w grupie. Dla grupy dysków można użyć tylko jednego poziomu RAID. Korzystanie z RAID może poprawić wydajność serwera. Wydajność różnych poziomów RAID będzie się różnić. Oszczędza nasze dane dzięki odporności na błędy i wysokiej dostępności.

Ta seria nosi nazwę „Korzystanie z macierzy RAID w systemie Linux” i jest podzielona na 9 części, w tym następujące tematy:

• Część 1: Wprowadzenie do poziomów i pojęć RAID
• Część 2: Jak skonfigurować RAID0 (striping) w systemie Linux
• Część 3: Jak skonfigurować RAID1 (dublowanie) w systemie Linux
• Część 4: Jak skonfigurować RAID5 w systemie Linux (rozkładanie i rozproszona parzystość)
• Część 5: Jak skonfigurować RAID6 w systemie Linux (podwójna rozproszona parzystość rozłożona)
• Część 6: Skonfiguruj RAID 10 lub 01 (zagnieżdżony) w systemie Linux
• Część 7: Rozszerz istniejącą macierz RAID i usuń uszkodzone dyski
• Część 8: Odzyskaj (odbuduj) uszkodzone dyski w macierzy RAID
• Część 9: Zarządzanie RAID w systemie Linux

Tutaj przedstawimy koncepcję poziomów RAID. To musimy zrozumieć, aby zbudować RAID

RAID programowy i sprzętowy RAID

Wydajność oprogramowania RAID jest niska, ponieważ wykorzystuje zasoby hosta. Aby odczytać dane z woluminu programowego RAID, należy załadować oprogramowanie RAID. Przed załadowaniem oprogramowania RAID należy uruchomić system operacyjny, aby załadować oprogramowanie RAID. W programowej macierzy RAID nie jest wymagany żaden sprzęt fizyczny. Bez kosztowa inwestycja.

Wydajność sprzętowej macierzy RAID jest wyższa. Wykorzystują karty PCI Express, aby fizycznie zapewnić dedykowany kontroler RAID. Nie będzie używać zasobów hosta. Mają NVRAM do odczytu i zapisu w pamięci podręcznej. Gdy pamięć podręczna jest używana do rekonstrukcji macierzy RAID, nawet w przypadku awarii zasilania będzie używać zapasowego zasilania z baterii do utrzymania pamięci podręcznej. Jest to bardzo kosztowna inwestycja do użytku na dużą skalę.

Ważne pojęcia dotyczące macierzy RAID

• Metoda weryfikacji jest wykorzystywana w rekonstrukcji RAID w celu ponownego odtworzenia utraconej treści z informacji zapisanych podczas weryfikacji. RAID 5 i RAID 6 są oparte na parzystości.
• Striping to losowe przechowywanie danych wycinka na wielu dyskach. Nie zapisze pełnych danych na jednym dysku. Jeśli używamy 2 dysków, każdy dysk przechowuje połowę naszych danych.
• Dublowanie jest używane w przypadku macierzy RAID 1 i RAID 10. Lustro automatycznie utworzy kopię zapasową danych. W RAID 1 zapisze tę samą zawartość na innych dyskach.
• Gorąca kopia zapasowa to tylko zapasowy dysk na naszym serwerze, który może automatycznie zastąpić uszkodzony dysk. W naszej macierzy, jeśli jakikolwiek dysk zostanie uszkodzony, dysk zapasowy zostanie automatycznie użyty do odbudowania macierzy RAID.
• Blok jest najmniejszą jednostką kontrolera RAID za każdym razem, gdy dane są odczytywane i zapisywane, a minimalna wielkość to 4KB. Definiując rozmiar bloku, możemy zwiększyć wydajność we / wy.

Istnieją różne poziomy RAID. Tutaj podajemy tylko poziomy RAID, które są najczęściej używane w rzeczywistych środowiskach.

• RAID 0 = striping
• RAID 1 = dublowanie
• RAID 5 = rozproszona parzystość pojedynczego dysku
• RAID 6 = dwudyskowa rozproszona parzystość
• RAID 10 = mirroring + striping. (Zagnieżdżony RAID)

RAID 0 / striping

Striping ma dobrą wydajność. W RAID 0 (striping) dane będą zapisywane na dysku przy użyciu plasterków. Połowa zawartości jest umieszczana na jednym dysku, a druga połowa zostanie zapisana na innym dysku.

W takim przypadku, jeśli którykolwiek z dysków ulegnie awarii, utracimy dane, ponieważ tylko połowa danych na dysku nie może zostać wykorzystana do odbudowy RAID. Jednak porównując szybkość i wydajność zapisu, RAID 0 jest bardzo dobry. Do utworzenia macierzy RAID 0 (striping) potrzebne są co najmniej 2 dyski. Jeśli Twoje dane są bardzo cenne, nie używaj tego poziomu RAID.

• wysoka wydajność.
• Nie ma utraty pojemności w RAID 0.
• Brak odporności na uszkodzenia.
• Mają wysoką wydajność przy zapisie i odczycie.

RAID 1 / dublowanie / mirroring / lustro

Dublowanie ma również dobrą wydajność. Mirroring może stworzyć identyczną kopię naszych danych. Załóżmy, że mamy dwa dyski twarde 2 TB, mamy w sumie 4 TB, ale w lustrze, ale dysk umieszczony za kontrolerem RAID tworzy dysk logiczny, widzimy tylko, że ten dysk logiczny ma 2 TB.

Kiedy zapiszemy dane, zostaną one zapisane na obu dyskach 2TB jednocześnie. Do utworzenia RAID 1 (dublowanie) wymagane są co najmniej dwa dyski. Jeśli wystąpi awaria dysku, możemy przywrócić RAID, wymieniając nowy dysk. Jeśli jakikolwiek dysk ulegnie awarii w RAID 1, możemy uzyskać te same dane z innego dysku, ponieważ drugi dysk również zawiera te same dane. Więc nie ma żadnej utraty danych.

• Całkowita pojemność traci połowę dostępnej przestrzeni.
• Całkowicie odporny na uszkodzenia.
• Odbudowa będzie szybsza.
• Wydajność zapisu spada.
• Wydajność czytania staje się lepsza.
• Może być używany w systemach operacyjnych i małych bazach danych.

RAID 5 / rozproszona parzystość

RAID 5 jest najczęściej używany na poziomie przedsiębiorstwa. RAID 5 działa w trybie rozproszonej parzystości. Informacje o parzystości zostaną użyte do odtworzenia danych. Jest odtwarzany na podstawie informacji o pozostałych normalnych dyskach. Może to chronić nasze dane w przypadku awarii dysku.

Załóżmy, że mamy 4 dyski. Jeśli jeden dysk ulegnie awarii i wymienimy uszkodzony dysk, możemy odbudować dane z parzystości na wymieniony dysk. Informacje o parzystości są przechowywane na wszystkich 4 dyskach, jeśli mamy 4 dyski o pojemności 1 TB. Informacje o parzystości będą przechowywane w 256 GB każdego dysku, podczas gdy pozostałe 768 GB będzie używane przez użytkownika. Po awarii jednego dysku RAID 5 nadal działa normalnie. Jeśli więcej niż jeden dysk zostanie uszkodzony, dane zostaną utracone.

• Doskonała wydajność
• Szybkość czytania będzie bardzo dobra.
• Szybkość zapisu jest na średnim poziomie. Jeśli nie używamy sprzętowego kontrolera RAID, prędkość zapisu będzie niska.
• Odbudowa zawartości uszkodzonego dysku na podstawie informacji o parzystości wszystkich dysków.
• Całkowicie odporny na uszkodzenia.
• Na parzystość zostanie wykorzystany dysk co zmniejsza pojemność dysku logicznego w schemacie (n-1) gdzie n to całkowita liczba dysków.
• Może być używany na serwerach plików, serwerach internetowych i bardzo ważnych kopiach zapasowych.

RAID 6 / Podwójnie rozproszoną parzystość

RAID 6 jest podobny do RAID 5, ale ma dwie rozproszone parzystości. Używany głównie w wielu tablicach. Potrzebujemy co najmniej 4 dysków. Nawet jeśli 2 dyski ulegną awarii, nadal możemy wymienić nowe dyski i odbudować dane.

Jest wolniejszy niż RAID 5, ponieważ zapisuje dane na 4 dyskach jednocześnie. Kiedy używamy sprzętowego kontrolera RAID, prędkość jest na średnim poziomie. Jeśli mamy 6 dysków o pojemności 1 TB, 4 dyski posłużą do przechowywania danych, a 2 dyski posłużą do weryfikacji.

• Kiepska wydajność.
• Wydajność w czytaniu jest bardzo dobra.
• Jeśli nie użyjemy sprzętowego kontrolera RAID, wydajność zapisu będzie słaba.
• Odbuduj z dwóch dysków parzystości.
• Całkowicie odporny na uszkodzenia.
• 2 miejsca na dysku zostaną wykorzystane do zapewnienia parzystości.
• Może być używany do dużych tablic.
• Używany do tworzenia kopii zapasowych i przesyłania strumieniowego wideo, używany na dużą skalę.

RAID 10 / mirroring + striping

RAID 10 można nazwać 1+0 lub 0+1.

Wykona dwa zadania: dublowanie + rozłożenie.

• W macierzy RAID 10 najpierw wykonywane jest dublowanie, a następnie rozkładanie.
• W macierzy RAID 01 najpierw rozbierz, a następnie dubluj.

RAID 10 jest lepszy niż 01.

• Dobra wydajność odczytu i zapisu.
• Całkowita pojemność traci połowę dostępnej przestrzeni.
• Tolerancja błędów.
• Szybko odbuduj z kopiowanych danych.
• Ze względu na wysoką wydajność i wysoką dostępność jest często używany w magazynie bazy danych.

W tym artykule dowiedzieliśmy się, czym jest RAID i który poziom RAID jest najczęściej używany w rzeczywistych środowiskach.

Odzyskiwanie danych z macierzy RAID wszystkich typów

Jeśli masz ważne dane, które chcesz odzyskać z dysku twardego, na którym wystąpiła awaria głowicy, skontaktuj się ze specjalistą ds. Odzyskiwania danych.  W MiP Data & Forensic od ponad dwóch dekad pomagamy klientom odzyskać utracone dane na uszkodzonych urządzeniach magazynujących. Oferujemy bezpłatną wstępną ocenę, a w przypadkach jeśli danych nie można odzyskać nie pobieramy opłat.