Хотите объединить жесткие диски в массив RAID (Redundant Array of Independent Disks)? Тогда у вас есть несколько вариантов. Один из самых распространенных уровней — RAID 5. Эта комбинация из трех или более носителей данных характеризуется хорошим балансом между высокой производительностью и безопасностью, а также стоимостью. Итак, что делает RAID 5 хорошим уровнем с точки зрения соотношения цены и производительности, и как он работает?
Что такое RAID 5?
RAID 5 — это комбинация из трех или более жестких дисков, которые функционируют как единый логический диск и тем самым превосходят отдельные носители данных по надежности и скорости чтения. Но чтобы обеспечить эти преимущества, система RAID 5 опирается на два активных метода. С одной стороны, сеть должна равномерно распределять файлы по всем зажатым дискам, что также известно как «чередование». С другой стороны, RAID 5 вычисляет информацию о четности для всех хранящихся данных, которая также распределяется по различным носителям. Используя связь XOR, система хранения данных позволяет восстановить потерянные или поврежденные блоки данных.
XOR расшифровывается как «Исключающее ИЛИ». Связь XOR соединяет два утверждения посредством одноименного двузначного перехода «исключительное или» или «либо … либо». Для данных в сети RAID 5 это означает следующее: все отдельные элементы полосы данных, равномерно распределенные по жестким дискам, связаны с соответствующей информацией о четности с помощью логики XOR. Когда устройства обращаются к записи данных, они могут либо прочитать примерные данные «A1» на жестком диске 1 непосредственно с диска, либо восстановить их с помощью блока четности «Ap».
Общая емкость системы RAID 5 для пользовательских данных может быть рассчитана по следующей формуле:
(Number of hard drives - 1) x storage capacity of the smallest hard driveДля трех носителей с емкостью 1 терабайт (ТБ) каждый это дает емкость 2 терабайта. Оставшийся 1 терабайт блокируется для информации о четности. Независимо от общего объема хранилища, RAID 5 подвергается риску только в том случае, если одновременно выходят из строя хотя бы два жестких диска. Поэтому обычно объединяется нечетное количество носителей информации, т.е. три, пять, семь и т.д.
RAID (Redundant Array of Independent Disks) — это комбинация как минимум двух различных носителей информации для формирования одного большого логического диска. Конкретная функция определяется настройками соответствующих жестких дисков, которые определяются уровнями RAID, например RAID 5. Его ключевыми преимуществами являются повышенная безопасность данных и улучшенная скорость передачи данных.
Обзор функциональных возможностей RAID 5
Чередование и четность являются определяющими характеристиками RAID 5. Особенностью уровня RAID является комбинация дисков и то, что система распределяет пользовательские данные и информацию о четности по всем встроенным жестким дискам. Например, RAID 4 сочетает оба метода, но сохраняет блоки четности на выделенном диске.
Чтобы сделать принцип работы RAID 5 более наглядным, на следующей диаграмме в качестве примера показано хранение данных в системе с использованием трех жестких дисков.
Преимущества и недостатки систем RAID 5
RAID 5 характеризуется хорошим соотношением цены и производительности благодаря эффективному созданию избыточности. В отличие от других систем, файлы сохраняются не в нескольких версиях, а только избыточно благодаря блокам четности. По сравнению с использованием отдельных дисков емкость хранилища уменьшается, но сети RAID 5 сохраняют сравнительно большую часть первоначальной емкости. С другой стороны, RAID 5 — это экономически эффективное решение для увеличения скорости чтения. Чередование данных позволяет осуществлять параллельный доступ к нескольким частям связанного блока данных, так что запрашивающие устройства могут завершить процесс чтения гораздо быстрее.
Еще одно достоинство RAID 5 — повышенная надежность. Если жесткий диск выйдет из строя из-за его дефекта или если данные на диске будут потеряны по другим причинам, работа все равно может быть продолжена. Поскольку остальные носители информации используются более интенсивно в процессе восстановления, риск сбоя в этот период значительно возрастает.
Однако RAID 5 не лишен недостатков. Каждый процесс записи на кластер жестких дисков связан с дополнительным шагом чтения для проверки и пересчета имеющейся информации о четности. Еще один шаг необходим для распределения данных о четности для вновь хранящихся на дисках пользовательских данных. По сравнению с отдельными дисками и другими уровнями RAID, такими как RAID 0, скорость записи на носители данных в системе RAID 5 значительно ниже.
| Преимущества RAID 5 | Недостатки RAID 5 |
|---|---|
| Повышенная надежность благодаря четности | Снижение скорости записи по сравнению с одиночными дисками |
| Хорошее соотношение цены и качества с точки зрения избыточности и оптимизации хранения данных | Объем памяти отдельных жестких дисков несколько ограничен |
Каковы типичные сценарии использования RAID 5?
RAID уровня 5 предлагает хороший компромисс между стоимостью и оптимизацией производительности по сравнению с отдельными жесткими дисками. Сеть также имеет высокие показатели надежности. Однако сниженная скорость записи означает, что данное решение хранения не представляет интереса для баз данных с множеством больших файлов. Другими словами: RAID 5 лучше всего использовать для приложений, которые обращаются к нескольким небольшим блокам файлов. Поэтому типичные сценарии применения RAID 5 включают серверы для микротранзакций и серверы баз данных, которые могут содержать большое количество записей, но четко ограничены с точки зрения максимального размера файла.
RAID 5 не является решением для резервного копирования! Если более одного жесткого диска выходит из строя, большую часть данных уже невозможно восстановить — на диске остаются нетронутыми только самые маленькие файлы.
Какие еще существуют распространенные уровни RAID?
Избыточность данных по четности, которая делает RAID 5 таким эффективным, не является уникальным для этого уровня. RAID 6 также опирается на этот принцип и даже дважды распределяет информацию о четности по встроенным носителям данных. Уровни RAID 1 и RAID 10 используют другой подход. Здесь данные полностью зеркалируются, что означает, что эти системы обеспечивают стопроцентную избыточность. RAID 0 увеличивает скорость только за счет чередования и не предлагает избыточности вообще.
Подробное сравнение различных систем можно найти в нашем комплексном сравнении уровней RAID.
Хотите надежное облачное решение для защиты ваших устройств и данных? Cloud Backup от IONOS шифрует и хранит ваши данные в сертифицированных центрах обработки данных IONOS!