Фраза дня: RAID 10 (RAID 1+0)

Что такое RAID 10?

RAID 10, также известный как RAID 1 + 0, представляет собой конфигурацию RAID, которая сочетает в себе зеркалирование дисков и чередование дисков для защиты данных. Для этого требуется как минимум четыре диска и чередование данных по зеркальным парам. Пока работает один диск в каждой зеркальной паре, данные могут быть извлечены. Если два диска в одной зеркальной паре выйдут из строя, все данные будут потеряны, поскольку в чередующихся наборах нет четности.

RAID, который обозначает избыточный массив независимых дисков, бывает нескольких различных конфигураций. Конфигурация RAID 1 копирует данные с одного диска на другой, зеркалируя и дублируя данные, чтобы обеспечить повышенную отказоустойчивость и защиту данных. Данные полностью защищены, поскольку зеркальная копия доступна, если исходный диск отключен или недоступен. Поскольку он создает полную копию данных, RAID 1 требует вдвое большей емкости хранилища, чем исходные данные.

RAID 0 не обеспечивает никакой защиты данных; его единственная цель - повысить производительность доступа к диску. Он делает это, распределяя данные по двум или более дискам. Таким образом, несколько головок чтения / записи на дисках могут одновременно записывать или получать доступ к частям данных, что ускоряет общую обработку.

RAID 10 обеспечивает избыточность данных и повышает производительность. Это хороший вариант для приложений с интенсивным вводом-выводом, включая электронную почту, веб-серверы, базы данных и операции, требующие высокой производительности диска. Это также хорошо для организаций, которые не требуют простоев или требуют минимального времени.

Высокая производительность RAID 10 и его способность ускорять операции записи и чтения делают его подходящим для часто используемых критически важных серверов баз данных. Однако минимальное требование к четырем дискам делает RAID 10 дорогим выбором для небольших вычислительных сред. Эти 100% накладные расходы на емкость хранилища могут оказаться излишними для малых предприятий и потребителей.

Чем он отличается от других форм RAID
Двухзначный формат RAID 10/1 + 0 известен как вложенная конфигурация RAID, поскольку он объединяет два уровня RAID для повышения производительности. Другие вложенные уровни RAID:

• 01/0 + 1
• 03/0 + 3
• 50/5 + 0
• 60/6 + 0
• 100/10 + 0

Хотя RAID 1 + 0 аналогичен RAID 0 + 1, обратный порядок чисел указывает на то, что два уровня RAID расположены в противоположном порядке. RAID 1 + 0 отражает два диска вместе, а затем создает чередующийся набор с парой. RAID 0 + 1 создает два набора полос и затем зеркалирует их. Хотя оба уровня RAID используют одинаковое количество дисков, они не являются синонимами.

Преимущества защиты данных зеркального копирования дисков
Зеркалирование - самый простой способ обеспечить защиту данных. Он создает полную неповрежденную копию всех активных данных. Когда исходный диск или набор дисков выходит из строя, пользователь просто переключается на зеркальные устройства, чтобы восстановить полный доступ к данным. Переключение на зеркальные диски происходит практически мгновенно, поэтому любые нарушения нормальной работы будут ограничены.

Другие уровни RAID используют схему на основе четности для защиты данных. При проверке четности отказавший диск восстанавливается с использованием данных с уцелевших дисков в наборе вместе с информацией о четности. Если на массиве дисков, поддерживающем RAID с контролем четности, много данных, восстановление может занять часы или даже дни. Во время процесса восстановления данные в системе RAID будут недоступны.

Согласно спецификациям производителя и независимым тестам, RAID 10 обеспечивает меньшую задержку и лучшую пропускную способность по сравнению со всеми другими уровнями RAID, за исключением RAID 0.

Накладные расходы на 100% емкости хранилища, необходимые для зеркалирования диска, означают, что если 20 ТБ установлено в среде RAID 10, только 10 ТБ дискового пространства доступно для оперативных данных, а остальные 10 ТБ зарезервированы для зеркальной копии. Это ограничение емкости диска намного выше, чем у уровней RAID, которые не используют зеркалирование.

Из-за этого недостатка емкости такие уровни, как RAID 5, 50 (5 + 0) и 6, могут рассматриваться как альтернативные. Однако при восстановлении с помощью RAID 10 считывается только сохранившееся зеркало всех дисков, в то время как уровни без зеркалирования требуют чтения всех оставшихся дисков. Следовательно, более тяжелый подъем, необходимый для RAID 5, 50 и 6, может привести к более высокому риску сбоя и потери данных.

RAID 6 разделяет данные и дважды вычисляет четность, сохраняя эти результаты в разных областях диска. Это может помочь защитить от двух одновременных сбоев дисков, но вычислительная мощность, необходимая для выполнения двух вычислений четности для каждой операции записи, значительно замедляет RAID 6.

JBOD или просто набор дисков также можно рассматривать как альтернативу RAID 10. JBOD не использует чередование или четность, но он может рассматривать несколько дисков как один объект и объединять их емкость. Хотя JBOD может быть дешевле, чем RAID, у него есть несколько других преимуществ. Отсутствие избыточности в схеме JBOD использует всю доступную емкость диска, но подвергает данные более высокому риску повреждения.

Как правило, операции чтения / записи в RAID-массивах выполняются быстрее, а потоки данных могут быть разделены и сохранены одновременно. Данные JBOD могут храниться только на одном диске за раз.

Расширенное зеркалирование данных
При зеркалировании дисков данные дублируются на несколько жестких дисков, подключенных к одному контроллеру. Это форма резервного копирования, используемая в некоторых RAID-массивах, и может быть аппаратной или программной.

В отличие от RAID 0 и RAID 1, RAID 1 + 0 сочетает чередование и зеркалирование для создания избыточности. Если в массиве четное количество жестких дисков, эти два действия можно использовать вместе. Хотя зеркальное отображение может уменьшить объем доступной емкости в массиве RAID 1 + 0, оно создает еще один уровень защиты от потери данных.

Благодаря зеркалированию данных массивы RAID 10 могут поддерживать несколько копий данных, обеспечивая более быстрое восстановление в случае сбоя. Благодаря чередованию зеркальных данных RAID 10 сочетает в себе повышение скорости чередования с дополнительной избыточностью зеркалирования.

Аппаратный RAID против программного RAID
RAID 10, как и все другие уровни RAID, можно развернуть с помощью оборудования или программного обеспечения. Для аппаратного RAID требуется контроллер RAID внутри слота на материнской плате, к которому подключаются диски. Программный RAID использует служебное приложение для управления конфигурацией RAID.

Аппаратный RAID часто стоит дороже, чем программный вариант, но он может иметь превосходную производительность. Иногда при таком подходе можно заменить диски без выключения сервера - практика, известная как «горячая замена». Аппаратный RAID обеспечивает более высокую скорость записи, а также более быстрое восстановление потерянных данных. По этой причине аппаратный RAID является предпочтительным вариантом при работе с важными серверами.

RAID 10 на SSD
Хотя RAID был создан для жестких дисков, есть несколько уровней RAID, например RAID 5, 6 и 10, которые можно использовать на твердотельных дисках (SSD). Например, метод RAID 10 чередования зеркальных наборов может быть полезен во флэш-системе. Однако большинство традиционных уровней RAID не оптимизированы для флеш-сред.

Уровни RAID с большим объемом записи, такие как 5 и 6, могут вызвать проблемы с задержкой и производительностью при использовании с твердотельными накопителями. Поскольку каждая запись на флеш-накопитель требует стирания, а циклы стирания ограничены на твердотельных накопителях, дополнительные записи, создаваемые RAID 5 и 6, могут серьезно повлиять на производительность флеш-памяти.

При использовании твердотельного накопителя по сравнению с магнитным носителем возникает более высокая стоимость требования 100% -ной емкости накопителя, что усугубляется более высокой стоимостью твердотельного накопителя. Стоимость использования твердотельных накопителей с RAID 10, уже более дорогих, чем другие формы RAID, может отпугнуть потребителей. Однако стоимость флэш-памяти снижается, поэтому схема RAID 10 с использованием твердотельного хранилища со временем может стать более привлекательным вариантом.

Программный RAID дешевле и менее сложен в развертывании. Большинство операционных систем включают поддержку программного RAID. Однако, хотя аппаратный RAID может обеспечить резервное питание от батареи в случае сбоя питания, программный RAID - нет. Малые предприятия предпочитают программный RAID, поскольку он обеспечивает более высокую производительность на стандартных уровнях RAID. Программный RAID не предлагает вложенных уровней, таких как RAID 10.

Преимущества RAID 10
К преимуществам RAID 10 можно отнести следующее:

• Экономически эффективный. RAID 10 - это экономичный и технически простой подход к защите данных в сочетании с повышением производительности.
• Полное резервирование. Данные полностью избыточны в среде RAID 10.
• Быстрое восстановление. Поскольку для восстановления каких-либо элементов данных, потерянных во время сбоя диска или сбоя диска, четность не используется, восстановление данных в массиве RAID 10 происходит быстро, что сокращает время простоя.
• Повышение производительности для некоторых приложений. Базовое чередование данных в RAID 10 - эффективный способ повысить производительность приложений, которым не требуются большие объемы данных.

Недостатки RAID 10
Вот некоторые из недостатков RAID 10:

• Требует большую емкость. Поскольку RAID 10 требует 100% накладных расходов на емкость, это не идеальная реализация RAID для больших объемов данных. Потеря емкости для других форм RAID - особенно тех, которые основаны на четности - намного меньше.
• Ограниченная масштабируемость. RAID 10 - эффективная альтернатива для небольших приложений, но он плохо масштабируется.
• Восстановление, требующее много времени. Если дисковый массив должен переключиться на зеркальные диски, необходимо как можно скорее создать новое зеркало, чтобы обеспечить непрерывную защиту данных. Копирование всех исходных данных на новый диск или набор дисков может занять много времени и затруднить выполнение текущих операций, которые зависят от данных.

Рекомендации по использованию RAID 10
Хотя RAID 10 записывает сразу на два диска, его не следует рассматривать как замену традиционному резервному копированию данных. Если операционная система повреждена, данные на обоих дисках могут быть повреждены. Учитывая такую возможность, RAID не следует рассматривать как последнюю линию защиты от потери данных. RAID 10 может защитить от сбоев одного диска (или набора дисков), но также должен быть в наличии план безопасного резервного копирования данных.

Более быстрое восстановление и такие функции, как горячая замена дисков, делают RAID 10 привлекательным вариантом. Однако его уменьшенная емкость, вероятно, сделает его реальной альтернативой только для небольших приложений или сред.

Чтобы решить, использовать ли RAID 10, рассмотрите следующие четыре вопроса:

1. Какой у меня бюджет?
2. Какой объем памяти мне нужен?
3. Каковы мои требования к производительности чтения / записи?
4. Сколько времени я могу себе позволить на восстановление и восстановление?