Сравнение типов RAID, используемых в серверах и СХД
Технология объединения физических дисков в логический том — RAID — имеет огромное количество вариаций. Практическую реализацию в системах хранения данных и серверном оборудовании можно встретить у следующих спецификаций: RAID 0, 1, 3, 4, 5, 6, DP, 10, 50, 60, однако в коммерческом применении как правило используются только некоторые из них.
RAID 0
RAID 0 — массив дисков с чередованием данных (страйп). При использовании RAID 0 блоки данных записываются по очереди на каждый диск, что существенно увеличивает производительность операций чтения и записи. Избыточность данных отсутствует, поэтому выход из строя любого диска ведет к потере данных всей RAID-группы.
Использование:
Рекомендуется использовать RAID 0 для быстрого доступа к неважным или временным данным, когда требуется высокая производительность и имеется возможность в случае сбоя восстановить информацию. Типичным сценарием использования можно назвать пост-обработку видео или кэширование данных.
Преимущества:
- самая высокая скорость чтения и записи;
- 100% эффективность использования дискового пространства.
Недостатки:
- самая низкая надежность хранения данных.
Формула эффективности:
S * N, где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.
RAID 1
RAID 1 — зеркалированный массив дисков (зеркало). Блоки данных записываются на все диски одновременно, поэтому допустим выход из строя всех дисков, кроме одного. Данная конфигурация обладает наименьшей эффективностью использования дискового пространства, и, как следствие, наибольшей стоимостью при использовании трех и более дисков.
Использование:
Рекомендуется использовать RAID 1 для максимального повышения надежности хранения и доступности данных. Наиболее частым сценарием является зеркалирование двух системных дисков серверов.
Преимущества:
- самая высокая степень надежности при использовании трех и более дисков;
- самая высокая скорость чтения за счет параллельных запросов ко всем дискам сразу.
Недостатки:
- самая низкая эффективность использования дискового пространства при трех и более дисках;
- незначительное снижение скорости записи в IOPS по сравнению с RAID 0, DP, 10.
Формула эффективности:
S, где S — объем наименьшего диска.
RAID 5
RAID 5 — массив дисков с поблочным чередованием с одной контрольной суммой. При построении RAID 5 для контрольных сумм не выделяется отдельный диск, как в RAID 4, вместо этого данные циклически записываются на все диски. Аналогично RAID 4, RAID 5 позволяет производить параллельную запись, что существенно увеличивает производительность. Нагрузка на диск четности равномерно распределяется по всем дискам в массиве.
Использование:
RAID 5 широко применяется в реальных бизнес-задачах. Типовым сценарием является использование в серверах в области хранения данных для пользовательских приложений и выполнения транзакций. Использовать в СХД рекомендуется в первую очередь для маловажной информации с небольшой нагрузкой на диски, например, в системах видеонаблюдения.
Преимущества:
- значительное повышение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в RAID;
- высокая эффективность использования дискового пространства в сравнении с RAID 1, 6, DP, 10;
- базовый уровень надежности, допустим выход из строя одного диска.
Недостатки:
- в случае выхода из строя одного диска, процесс восстановления (rebuild) RAID-группы резко повышает нагрузку на диски, что может спровоцировать выход второго диска внутри группы и привести к потере данных;
- незначительное снижение скорости записи в IOPS по сравнению с RAID 0, DP, 10.
Формула эффективности:
S * (N - 1), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.
RAID 6
RAID 6 — массив дисков с поблочным чередованием с двумя контрольными суммами. Данные распределяются по дискам массива по очереди, в качестве информации для восстановления используется схема двойной четности. RAID 6 может выдержать отказ двух дисков одновременно, однако низкая производительность по операциям ввода-вывода (IOPS) ограничивает область применения.
Использование:
Сценарии применения RAID 6 аналогичны RAID 5 с уклоном в более надежное хранение информации. RAID 6 широко применяется в системах хранения данных, где не важна высокая транзакционная производительность — архивное хранение, видеонаблюдение стратегических объектов, использование в системах безопасности, а также для надежного хранения критически важных данных.
Преимущества:
- значительное повышение скорости чтения по сравнению с дисками, не объединенными в RAID;
- высокая степень надежности по сравнению с RAID 5, допустим выход из строя двух дисков.
Недостатки:
- самая низкая скорость записи в IOPS;
- эффективность использования дискового пространства ниже, чем у RAID 5.
Формула эффективности:
S * (N - 2), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.
RAID 10
RAID 10 — массив дисков с зеркалированием и чередованием. Представляет собой массив RAID 0 из нескольких массивов RAID 1. В реализации RAID 10 на практике каждый подмассив RAID 1 состоит из двух дисков, поэтому допускается выход из строя не более одного диска в каждом подмассиве. RAID 10 обладает самой высокой производительностью и надежностью, при этом эффективность использования дискового пространства составляет 50%.
Использование:
Основным сценарием применения является использование для работы с базами данных (Oracle, SAP HANA, SQL) и другими высокотранзакционными нагрузками.
Преимущества:
- самая высокая скорость чтения и записи среди коммерчески используемых типов RAID;
- повышенная надежность по сравнению с RAID 5.
Недостатки:
- эффективность использования дискового пространства 50%.
Формула эффективности:
S * N / 2, где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.
