Типы raid-массивов

Введение

В этой статье мы рассмотрим принципы восстановление данных с RAID массивов в так называемых «простых» случаях, используя методы, которые доступны практически всем и не требуют глубоких знаний в области компьютерного «железа» и программного обеспечения. Случаи, которые можно отнести к «сложным», слишком отличаются друг от друга, и требуют индивидуального подхода, поэтому нет смысла описывать их в рамках одной статьи. Однако, можно обсудить конкретную ситуацию в предназначенном для этой цели разделе форума.

Внимание!!! Если потерянная информация критически важна, а Вы не являетесь специалистом в области восстановления данных, то настоятельно рекомендуем сразу обратиться в компанию, чьей основной областью деятельности является решение такого рода проблем. Но если судьба данных волнует Вас меньше чем желание попробовать самостоятельно их восстановить, то эта статья для Вас

Но если судьба данных волнует Вас меньше чем желание попробовать самостоятельно их восстановить, то эта статья для Вас.

В чем отличия программного и аппаратного рейда

Сейчас расскажу, чем принципиально отличается программный рейд контроллер (mdadm) от аппаратного, для тех, кто этого до конца не понимает. Если бы у меня вышел из строя диск на аппаратном рейд контроллере, установленном в полноценный сервер, проблема по замене сбойного диска в RAID решалась бы в следующей последовательности:

1. Рейд контроллер оповещает о том, что с диском проблемы и выводит его из работы. В случае с софтовым рейдом система может зависнуть в случае проблем с диском, прежде чем пометит его как проблемный и перестанет к нему обращаться.
2. Я оставляю тикет в тех поддержку, где прошу заменить сбойный диск. Информацию о нем я посмотрю в панели управления рейд контроллером.
3. Сотрудник тех поддержки видит сбойный диск, так как индикация на нем, скорее всего, будет мигать красной лампочкой. Это не гарантия того, что рукожоп все сделает правильно, но тем не менее, шансов, что он ошибется, меньше. Я сталкивался с ситуацией, когда и в этом случае диск меняли не тот.
4. При появлении нового диска raid контроллер автоматически начинает ребил массива.

Если же у вас в сервере уже установлен запасной диск на случай выхода из строя диска в составе raid массива, то все еще проще:

1. При выходе из строя диска, контроллер помечает его как сбойный, вводит в работу запасной диск и начинает ребилд.
2. Вы получаете оповещение о том, что вышел из строя диск и оставляете тикет в тех поддержку на замену запасного диска.

И это все. В обоих случаях у вас вообще нет простоя. Вот принципиальная разница между mdadm и железным raid контроллером. Стоимость полноценного сервера с контроллером и постоянным ipmi доступом к консоли в среднем в 3 раза выше, чем у сервера на десткопном железе с софтовым рейдом при схожей производительности. Это все при условии, что вам достаточно одного процессора и 64G памяти. Это потолок для десктопных конфигураций. Дальше считайте сами, что вам выгоднее. Если возможен простой в несколько часов на замену диска или других комплектующих, то смело можно использовать десктопное железо. Mdadm обеспечивает сопоставимую гарантию сохранности данных в сравнении с железным контроллером. Вопрос лишь в простое и производительности. Ну и своевременные бэкапы добавляют уверенности в том, что вы переживете неполадки с железом.

При использовании железного рейда на hdd дисках, есть возможно получить очень значительный прирост скорости за счет кэша контроллера. Для ssd дисков я особо не замечал разницы. Но это все на глазок, никаких замеров и сравнений я не делал. Нужно еще понимать, что десктопное железо в целом менее надежное. К примеру, в том же селектеле на дешевых серверах я ловил перегрев или очень высокую температуру дисков. Прыгала в районе 55-65 градусов. Все, что ниже 60-ти, тех поддержка футболила, говоря, что это допустимая температура, судя по документации к дискам. Это так и есть, но мы же понимаем, что диск, постоянно работающий на 59 градусах с бОльшей долей вероятности выйдет из строя.

Вот еще пример разницы в железе. Если у вас в нормальном сервере выйдет из строя планка памяти, сервер просто пометит ее как сбойную и выведет из работы. Информацию об этом вы увидите в консоли управления — ilo, idrac и т.д. В десктопном железе у вас просто будет постоянно виснуть сервер и вам придется долго выяснять, в чем же проблема, так как доступа к железу у вас нет, чтобы проще было запланировать тестирование сервера. А если вы закажете это у тех поддержки, то есть ненулевая вероятность, что станет хуже — сервер уронят, перепутают провода подключения дисков и т.д. В общем, это всегда риск. Проще сразу съезжать с такой железки на другую.

RAID 5

Основным недостатком уровней RAID от 2-го до 4-го является невозможность производить параллельные операции записи, так как для хранения информации о чётности используется отдельный контрольный диск. RAID 5 не имеет этого недостатка. Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR (исключающее или). Xor обладает особенностью, которая даёт возможность заменить любой операнд результатом, и, применив алгоритм xor, получить в результате недостающий операнд. Например: a xor b = c (где a, b, c — три диска рейд-массива), в случае если a откажет, мы можем получить его, поставив на его место c и проведя xor между c и b: c xor b = a. Это применимо вне зависимости от количества операндов: a xor b xor c xor d = e. Если отказывает c тогда e встаёт на его место и проведя xor в результате получаем c: a xor b xor e xor d = c. Этот метод по сути обеспечивает отказоустойчивость 5 версии. Для хранения результата xor требуется всего 1 диск, размер которого равен размеру любого другого диска в raid.

Достоинства

RAID5 получил широкое распространение, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Объём дискового массива RAID5 рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize, где n — число дисков в массиве, а hddsize — размер наименьшего диска. Например, для массива из четырех дисков по 80 гигабайт общий объём будет (4 — 1) * 80 = 240 гигабайт. На запись информации на том RAID 5 тратятся дополнительные ресурсы и падает производительность, так как требуются дополнительные вычисления и операции записи, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких дисков массива могут обрабатываться параллельно.

Недостатки

Производительность RAID 5 заметно ниже, в особенности на операциях типа Random Write (записи в произвольном порядке), при которых производительность падает на 10-25% от производительности RAID 0 (или RAID 10), так как требует большего количества операций с дисками (каждая операция записи, за исключением так называемых full-stripe write-ов, сервера заменяется на контроллере RAID на четыре — две операции чтения и две операции записи). Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим (degrade), все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. При этом уровень надежности снижается до надежности RAID-0 с соответствующим количеством дисков (то есть в n раз ниже надежности одиночного диска). Если до полного восстановления массива произойдет выход из строя, или возникнет невосстановимая ошибка чтения хотя бы на еще одном диске, то массив разрушается, и данные на нем восстановлению обычными методами не подлежат

Следует также принять во внимание, что процесс RAID Reconstruction (восстановления данных RAID за счет избыточности) после выхода из строя диска вызывает интенсивную нагрузку чтения с дисков на протяжении многих часов непрерывно, что может спровоцировать выход какого-либо из оставшихся дисков из строя в этот наименее защищенный период работы RAID, а также выявить ранее не обнаруженные сбои чтения в массивах cold data (данных, к которым не обращаются при обычной работе массива, архивные и малоактивные данные), что повышает риск сбоя при восстановлении данных

Минимальное количество используемых дисков равно трём.

RAID 5

Создание массива

Надеюсь, с выбором типа массива вы уже справились. Если на вашей плате есть RAID-контроллер, вам ничего, кроме нужного количества дисков и драйверов этого самого контроллера, не понадобится. Кстати, имейте в виду: есть смысл объединять в массивы только диски одинакового объема, причем лучше одной модели. С дисками разного объема может отказаться работать контроллер, и, скорее всего, вы сможете задействовать лишь часть большого диска, равную по объему меньшему из дисков. Кроме того, даже скорость stripe-массива будет определяться скоростью самого медленного из дисков. И мой вам совет: не пытайтесь сделать RAID-массив загрузочным. Это возможно, но в случае возникновения каких-либо сбоев в системе вам придется нелегко, так как восстановление работоспособности будет сильно затруднено. Кроме того, опасно размещать несколько систем на таком массиве: почти все программы, отвечающие за выбор ОС, убивают информацию из служебных областей винчестера и, соответственно, портят массив. Лучше выбрать иную схему: один диск — загрузочный, а остальные объединены в массив.

Matrix RAID в действии. Часть объема дисков используется массивом RAID-0, оставшуюся часть пространства забирает массив RAID-1.

Каждый RAID-массив начинается с BIOS RAID-контроллера. Иногда (только в случае с интегрированными контроллерами, да и то не всегда) он встроен в основной BIOS материнки, иногда расположен отдельно и активируется после прохождения самотестирования, но в любом случае вам туда надо. Именно в BIOS задаются нужные параметры массива, а также размеры блоков данных, используемые винчестеры и так далее. После того как вы все это определите, достаточно будет сохранить параметры, выйти из BIOS и вернуться в операционную систему.

Там обязательно нужно установить драйверы контроллера (как правило, дискета с ними прилагается к материнке или к самому контроллеру, но они могут быть записаны на диск с другими драйверами и служебным софтом), перезагрузиться, и все, массив готов к работе. Можете разбивать его на логические диски, форматировать и заполнять данными. Помните только о том, что RAID не панацея. Он спасет вас от потери данных при гибели винчестера и минимизирует последствия такого исхода, но не спасет от скачков напряжения в сети и сбоев некачественного блока питания, который убивает оба диска сразу, без оглядки на их «массивность».

Пренебрежительное отношение к качественному питанию и температурному режиму дисков может существенно сократить срок жизни HDD, бывает, все диски массива выходят из строя, а все данные оказываются безвозвратно потерянными. В частности, современные винчестеры (в особенности IBM и Hitachi) очень чувствительны к каналу +12 В и не любят даже малейшего изменения напряжения на нем, так что перед закупкой всего оборудования, необходимого для построения массива, стоит проверить соответствующие напряжения и при необходимости включить новый БП в список покупок.

Питание жестких дисков, равно как и всех остальных комплектующих, от второго блока питания, на первый взгляд, реализуется просто, но в такой схеме питания немало подводных камней, и нужно сто раз подумать, прежде чем решиться на такой шаг. С охлаждением все проще: необходимо лишь обеспечить обдув всех винчестеров, плюс не ставьте их вплотную друг к другу. Простые правила, но, к сожалению, соблюдают их не все. И случаи, когда оба диска в массиве умирают одновременно, нередки.

Кроме того, RAID не отменяет необходимости регулярно изготавливать резервные копии данных. Зеркалирование зеркалированием, но если вы случайно испортите или сотрете файлы, второй диск вам никак не поможет. Так что делайте бэкап всякий раз, когда вы можете его делать. Это правило действует вне зависимости от наличия RAID-массивов внутри ПК.

Так что, are you RAIDy? Да? Отлично! Только в погоне за объемом и скоростью не забудьте другую пословицу: «Заставь дурака Богу молиться, он и лоб расшибет». Крепких вам дисков и надежных контроллеров!

Как работает RAID 5?

Какой тип RAID лучше всего использовать

Что такое аппаратный RAID

Какой RAID все же выбрать?

Теория: Уровни RAID и принципы восстановления данных

Чаще всего сейчас используются массивы уровней 0, 1, 10, 5, 50. В последнее время наблюдается возрастающий интерес к шестому уровню.

Ниже приведена краткая информация о принципах работы массивов. Более подробно, об этом можно прочитать в соответствующей статье.

RAID 0 – использование чередующейся записи (страйп). Строится из двух и более накопителей. Информация записывается на все диски массива блоками определенного (8кб,16кб,32кб,64 кб, 128кб…) размера. Файлы, размер которых один блок, равномерно распределяются по двум или более дискам.

Из-за отсутствия избыточности или дублирования данных, при выходе из строя одного из дисков, восстановить информацию в полном объеме невозможно без использования данных с неисправного накопителя. Исключением будут лишь файлы, размер которых меньше размера блока. Для полноценного восстановления информации в таких случаях необходимо сначала снять данные с неисправного диска, после чего восстанавливать RAID.

В случаях, когда все диски исправны, а массив отказывается корректно работать, восстановление производится программными методами, которые описаны

RAID 1 – использование технологии зеркалирования (зеркало). Строится из двух дисков. Информация одновременно пишется на оба накопителя, каждый диск является полной копией своего собрата. В случае выхода из строя одного из дисков массив остается работоспособным.

Если происходит сбой в работе контроллера и массив перестает определяться, то восстановление данных можно выполнить, воспользовавшись советами из статьи «Простое восстановление данных». Для этого один из дисков следует подключить к компьютеру на прямую, минуя RAID контроллер. Если повезёт, после подключения Ваши данные могут оказаться доступными и без использования программ, описанных в вышеуказанной статье.

RAID 10 – это объединение уровня 0 с уровнем 1, т.е. два страйпа объединяются в зеркало. В массиве используются минимум 4 диска. Он может остаться работоспособным при выходе из строя одного из составляющих его RAID 0.

При возникновении проблемы, в первую очередь необходимо определить, с чем именно возникли неполадки – с контроллером или с дисками

Когда проблема на уровне контроллера, Вам следует определить, какие винчестеры являются парами, составляющими страйпы

Здесь важно не перепутать диски, т.к. это приведет к потерянному времени и отсутствию результата

После того, как это станет известно, берётся одна такая пара, и с неё снимается информация таким же образом, как и с самостоятельного RAID 0.

Во время эксплуатации RAID 10, случается и такое, что выходят из строя два диска. Здесь возможны следующие варианты:

1) Оба диска принадлежат к одному страйпу, контроллер корректно обрабатывает исключительную ситуацию, и массив продолжает функционировать нормально.

2) Оба диска принадлежат к одному страйпу, но массив разваливается. В этом случае просто берём исправный страйп, и программно собираем его (об этом ниже).

3) Диски принадлежат к разным страйпам, но в одном из них уцелел первый, а в другом второй накопитель. Попробуйте программно собрать из них RAID 0.

4) Вышли из строя одноимённые диски разных страйпов. Увы  Один из сломанных дисков придётся отремонтировать, или каким-либо ещё образом снять с него данные. Затем программная сборка.

RAID 5 – массивы с контролем четности. Основным его достоинством является распределение блоков информации и контрольных блоков четности по всем дискам массива. Для создания такого массива требуется минимум три диска. Объём массива равен сумме объёмов составляющих его накопителей, минус один диск. Блоки контроля чётности используются для вычисления недостающей информации при выходе из строя одного из накопителей, составляющих массив. Таким образом, при утрате одного из дисков данные не теряются, и массив может продолжать работу.

Но, случается и такое, что после выхода из строя одного накопителя, контроллер неверно обрабатывает исключительную ситуацию и массив перестает корректно работать, либо полностью «падает». Подобный сбой может возникнуть также во время выполняемого после замены диска перестроения массива. Иногда в течение короткого времени после смерти первого диска, выходит из строя ещё один.

Если массив не работает, и количество неисправных дисков не более одного, то его можно собрать При выходе из строя двух накопителей, сначала потребуется восстановить работоспособность, или снять информацию на исправный диск с одного из них, и лишь затем можно заняться сборкой массива.

Что такое RAID 7 и как он работает

RAID DP

Вариант массива, использующий двойной паритет также как и RAID 6, однако для служебной информации используются только два диска без всякого чередования, на остальных дисках располагаются исключительно данные. Фактически это тот же RAID 4 с записью битов паритета на отдельный диск, но в случае DP этих дисков два для повышения отказоустойчивости (как в RAID 6). Спецификация принадлежит компании NetApp . Для решения проблемы производительности, упирающейся в быстродействие жесткого диска для записи битов четности, была использована собственная файловая система WAFL .

Минусы — проприетарный стандарт, более сложен в администрировании и поставляется в дорогих конфигурациях сетевых хранилищ, а потому является стандартом «не для всех»;

Плюсы — при ребилде производительность не снижается , имеет неплохую надежность (максимум 2 вышедших из строя диска).

На этом все. В сети можно встретить информацию о других гибридных уровнях RAID, но в большинстве случаев они существуют лишь в безумных головах авторов статей, например, RAID 160 , RAID 6E, RAID 500 и другие. Intel Matrix RAID рассматриваться не будет, поскольку это вообще не уровень RAID, а технология. Точно так же с другими технологиями построения различных массивов, которых в сущности нельзя назвать RAID-уровнями. В сети можно найти удобные калькуляторы для определения минимального количества дисков в различных конфигурациях RAID, если самому лень считать.

Notes:

1. Бюджетный RAID. Тестируем производительность.
2. SSD + raid0 — не всё так просто
3. Сравнение производительности серверных RAID-контроллеров
4. Сравнение производительности новейших серверных RAID-контроллеровIntel и Adaptec
5. RAID 0, RAID 1, RAID 10 and RAID 5: how do they actually work?
6. Why is RAID 1+0 better than RAID 0+1?
7. Nested-RAID: The Triple Lindy
8. Non-standard RAID levels
9. RAID 10 или RAID 1E. Что лучше?
10. Код Хэмминга
11. RAID
12. Бит четности
13. Nested RAID levels
14. Raid2 raid3 raid4 what it is how it works the history lesson
15. Basic RAID Levels
16. Почему RAID-5 — «mustdie»?
17. Технология RAID
18. Что такое RAID?
19. RAID 50 offers a balance of performance, storage capacity, and data integrity
20. RAID 30 And RAID 50
21. RAIDs anidados: Configuraciones basadas en RAID-5 y RAID-6 (Tercera y última)
22. Does the world need Triple Parity RAID?
23. Системы хранения данных
24. RAID-DP
25. Write Anywhere File Layout
26. Файловая система WAFL — «фундамент» NetApp
27. RAID-4 / RAID-DP — превращаем недостатки в достоинства
28. RAID Levels Explained
29. Intel Matrix RAID
30. Non-RAID drive architectures
31. RAID Size Calculator

comments powered by HyperComments

Конфигурация RAID 0, RAID 1 и RAID 10

RAID 10 также называется RAID 1 + 0 или RAID 1 & 0. Это вложенный уровень RAID, что означает, что он объединяет два стандартных уровня RAID: RAID 0 и RAID 1. Давайте рассмотрим конфигурации этих стандартных уровней RAID, чтобы мы могли понять, как устроен RAID 10.

Как показано выше, RAID 0 использует чередование, т. Е. Данные разбиваются на блоки, которые хранятся на нескольких дисках. Это значительно повышает производительность чтения и записи, поскольку данные и читаются и записываются параллельно на всех дисках. Недостатком RAID 0 является отсутствие избыточности и отказоустойчивости. В случае сбоя одного из физических дисков все данные будут потеряны.

RAID 1 решает проблему избыточности, поэтому в случае отказа одного из дисков его легко заменить, скопировав данные с диска (дисков), который все еще работает. Однако недостатком RAID 1 является скорость, поскольку он не может использовать преимущества параллелизма, предлагаемого RAID 0.

Теперь, когда мы понимаем, как работают RAID 0 и RAID 1, давайте посмотрим, как настроен RAID 10.

RAID 10, иначе RAID 1 + 0, представляет собой комбинацию RAID 1 и RAID 0. Он настроен как полоса зеркал. Диски делятся на группы (обычно из двух); Диски в каждой группе являются зеркальными отображениями друг друга, в то время как данные распределяются по всем группам. Поскольку вам нужно как минимум две группы, а каждой группе нужно как минимум два диска, минимальное количество физических дисков, необходимых для конфигурации RAID 10, составляет 4.

Небольшое отступление

Заключение

Надеюсь, моя статья была интересной. Для тех, кто никогда не работал с ЦОДами будет полезно узнать, чего можно от них ожидать. Я скучаю по временам, когда все сервера, которые я администрировал, были в серверной, куда никому не было доступа и куда я мог в любой момент попасть и проверить их. Сейчас все стало не так. И твои сервера уже не твои. Их может сломать, уронить, что-то перепутать сотрудник тех поддержки дата центра.

Сейчас большой тренд на переход в облака. Я смотрю на эти облака и не понимаю, как с ними можно нормально взаимодействовать. Заявленная производительность не гарантированная, нагрузка плавает в течении суток. Упасть может в любой момент и ты не будешь понимать вообще в чем проблема. Твои виртуалки могут быть по ошибке удалены и кроме извинений и компенсации в 3 копейки ты ничего не получить. Каждое обращение в ТП как лотерея. Думаешь, что сломают в этот раз. Если сервера железные, то когда пишу тикет на доступ к железу, я морально и технически всегда готов к тому, что этот сервер сейчас отключится и я больше не смогу к нему подключиться.

В целом, опыт работы с облаками у меня негативный. Несколько раз пробовал для сайтов и все время съезжал. Нет гарантированного времени отклика. А это сейчас фактор ранжирования. Для очень быстрого сайта остается только один вариант — свое железо, а дальше уже кому какое по карману. Зависит от надежности и допустимого времени простоя.

Я про облака заговорил, потому что тенденции к тому, что от железных серверов надо отказываться и все переносить в облака. С одной стороны удобно должно быть. Как минимум, не будет указанных выше в статье проблем. А с другой стороны добавляется куча других проблем. Я пока сижу на железяках разного качества и стоимости. А у вас как?

Онлайн курс по Linux

Если у вас есть желание научиться строить и поддерживать высокодоступные и надежные системы, рекомендую познакомиться с онлайн-курсом «Administrator Linux. Professional» в OTUS. Курс не для новичков, для поступления нужны базовые знания по сетям и установке Linux на виртуалку. Обучение длится 5 месяцев, после чего успешные выпускники курса смогут пройти собеседования у партнеров.

Что даст вам этот курс:

• Знание архитектуры Linux.
• Освоение современных методов и инструментов анализа и обработки данных.
• Умение подбирать конфигурацию под необходимые задачи, управлять процессами и обеспечивать безопасность системы.
• Владение основными рабочими инструментами системного администратора.
• Понимание особенностей развертывания, настройки и обслуживания сетей, построенных на базе Linux.
• Способность быстро решать возникающие проблемы и обеспечивать стабильную и бесперебойную работу системы.

Проверьте себя на вступительном тесте и смотрите подробнее программу по .