Типы RAID для NAS: какой из них обеспечивает лучшую безопасность и скорость

A RAID ( избыточный массив независимых дисков ) представляет собой группу независимых жестких дисков, сконфигурированных для работы как один, либо добавляя их общее пространство для увеличения емкости, улучшая скорость чтения и / или записи, либо сконфигурированных для удвоения информации с одного диска на другой и гарантируя, что если диск сломается, мы не потеряем информацию. Наконец, RAID также может быть сконфигурирован для генерации информации о четности, чтобы восстановить информацию в случае потери данных. RAID-массивы широко используются в NAS-серверах, которые мы можем купить как дома, так и на профессиональном уровне, в зависимости от наших потребностей мы можем выбирать между настройкой того или иного типа RAID.

Для чего используется RAID на моем сервере NAS?

Типы RAID для NAS

NAS-серверы обычно имеют 2 отсека для размещения жестких дисков или более, логически они также совместимы с SSD диски, но по сути это то же самое, диски хранения. Самая простая конфигурация, которую мы можем сделать в нашем NAS, - это не настраивать какой-либо тип RAID, то есть мы можем настроить диски как «Простые», чтобы они работали полностью независимо, однако вы упускаете все преимущества наличия RAID. .

Если мы настроим хранилище нашего NAS с различными типами RAID, которые мы сейчас собираемся вам объяснить, мы сможем иметь большая целостность данных , чтобы избежать потери данных в случае выхода из строя одного или нескольких жестких дисков или твердотельных накопителей. У нас также будет Отказоустойчивость , хотя жесткий диск выходит из строя, это не проблема, потому что система может продолжать работать правильно, хотя логически рекомендуется как можно скорее заменить этот сломанный диск или SSD на новый, чтобы восстановить информацию и чтобы операционная система не проверяйте, деградировал ли RAID. В случае длительного использования сломанного диска, возможно, что другой диск сломается, тогда у нас может быть потеря данных, поэтому очень важно как можно скорее заменить сломанный жесткий диск. RAID-массивы также предлагают нам более высокая скорость передачи либо при чтении данных, либо при записи данных, либо при чтении и записи, в зависимости от типа используемого RAID-массива у нас будут те или иные характеристики. Наконец, RAID дает нам большая емкость , мы можем «соединить» несколько дисков, как если бы они были одним, и получить все хранилище, одновременно улучшив общую производительность.

Очень важный аспект, который позволяет нам создавать операционную систему с RAID, - это: зарезервировать жесткий диск, который находится в режиме ожидания чтобы активировать его сразу же при выходе из строя жесткого диска, принадлежащего RAID, этот резервный диск предназначен для использования сразу после сбоя, чтобы уменьшить поверхность подверженности еще одному катастрофическому отказу еще одного жесткого диска, а также для возврата как можно скорее, чтобы RAID был в идеальном состоянии.

Когда мы настраиваем несколько дисков в RAID, операционная система будет видеть одну логическую единицу, на серверах NAS, таких как QNAP, это называется пулом хранения, а внутри пула хранения (RAID) мы можем создавать тома или набор данных, в зависимости от используем ли мы файловую систему EXT4 или ZFS. В RAID-массивах обычно используются жесткие диски или твердотельные накопители с одинаковой емкостью, если мы не используем ту же емкость, возможно, мы тратим емкость впустую. Во всех примерах, которые мы дадим вам позже, мы предполагаем, что все диски имеют одинаковую емкость.

RAID-массивы очень распространены при установке сервера в компании или домашнем NAS, и есть разные типы различные RAID-массивы, каждый со своими характеристиками в зависимости от цели, которую мы ищем, и количества дисков, которые мы собираемся использовать.

Наиболее распространенные типы RAID

В настоящее время у нас есть много типов RAID, которые мы можем настроить на серверах. В зависимости от типа RAID нам потребуется минимальное количество жестких дисков для работы и максимальное количество жестких дисков, кроме того, у нас также будут разные характеристики в отношении количества жестких дисков, что позволяет их сломать без потери данных. , скорость чтения и письма и многое другое. Для теоретических и реальных примеров емкости мы будем использовать примеры с жесткими дисками емкостью 4 ТБ каждый.

JBOD

JBOD (просто набор дисков) не является типом RAID как такового, обычно это одна из конфигураций, которая появляется при настройке жестких дисков на сервере или NAS. Этот тип «RAID» настраивает диски таким образом, что каждый из них работает независимо, как если бы они были жесткими дисками, индивидуально подключенными к компьютеру, основная характеристика заключается в том, что он будет отображаться в операционной системе, как если бы это был один диск, поэтому если у нас есть два диска по 4 ТБ в JBOD, мы увидим, что у нас есть диск емкостью 8 ТБ.

JBOD

В JBOD доступно 100% диска каждого устройства, и если один из жестких дисков выходит из строя, мы теряем информацию, хранящуюся на нем, но не информацию о других жестких дисках. В этом типе RAID у нас нет ни избыточности данных, ни увеличения скорости, которые предлагают нам другие типы RAID. Затем у вас есть сводная информация о емкости, максимальной производительности чтения и записи и целостности данных при отказе одного или нескольких дисков.

  • Пропускная способность : если у нас есть два жестких диска по 4 ТБ каждый, общая емкость JBOD будет 8 ТБ.
  • Читать производительность : скорость такая же, как у простого диска, скорость чтения не улучшается.
  • Производительность записи : скорость такая же, как у простого диска, скорость записи не улучшается.
  • Целостность данных : сбой диска приводит к потере информации, содержащейся только на этом диске, а не на всем JBOD.

Как вы видели, в определенных обстоятельствах вы можете быть заинтересованы в настройке JBOD, но иметь RAID 0 или RAID 1, которые мы скоро увидим, - не самое нормальное явление.

RAID 0

RAID 0 или также известный как «удаление данных», является одним из самых основных типов RAID, настолько, что многие пользователи даже не считают его типом как таковым. В этой конфигурации все жесткие диски функционируют как единый том, а их общее пространство является суммой пространства всех жестких дисков, при этом все данные распределяются поровну на двух жестких дисках, входящих в состав рейд. , нет никакой информации о четности.

Рейд 0 В отличие от JBOD, эта конфигурация предлагает повышение скорости, поскольку она записывает данные одновременно на два диска (в частности, вдвое превышает скорость чтения и записи), но не обеспечивает отказоустойчивости; Если жесткий диск выходит из строя, мы теряем всю информацию на всех дисках.

Затем у вас есть сводная информация о емкости, максимальной производительности чтения и записи и целостности данных при отказе одного или нескольких дисков.

  • Пропускная способность : если у нас есть два жестких диска по 4 ТБ каждый, общая емкость RAID 0 будет 8 ТБ.
  • Читать производительность : скорость чтения вдвое выше, чем у простого диска, улучшает x2.
  • Производительность записи : скорость записи в два раза выше, чем у простого диска, улучшает x2.
  • Целостность данных : Сбой диска приводит к потере всей информации во всем массиве RAID.

В случае использования файловой системы ZFS эквивалентный тип RAID называется STRIPE, в этом типе RAID у нас точно такие же характеристики, как у RAID 0, но мы можем настроить более 2 жестких дисков в STRIPE, увеличивая как емкость и скорость чтения и записи, в этом случае выход из строя диска приводит к потере всей информации.

Как вы видели, в определенных обстоятельствах вас может заинтересовать настройка RAID 0 или STRIPE, особенно если вы хотите получить максимально возможную производительность.

RAID 1

RAID 1 или «зеркалирование данных» - один из наиболее часто используемых типов RAID для тех, кто стремится к дублированию данных, чтобы быть уверенным, что данные никогда не будут потеряны. В этом типе RAID данные дублируются на жестких дисках, как если бы они были зеркалом. Таким образом, хотя у нас нет улучшения производительности в скорости записи, скорость чтения увеличивается вдвое, поскольку данные считываются одновременно с двух устройств. Кроме того, у нас есть абсолютная безопасность, так что, если один из жестких дисков выходит из строя, данные остаются нетронутыми на втором, а при замене поврежденного данные снова дублируются.

RAID 1

В отличие от RAID 0, эта конфигурация предлагает улучшение целостности данных, потому что, если один диск сломается, информация останется в безопасности на другом диске. Вдобавок у нас вдвое выше скорость чтения, но не вдвое больше скорости записи, это обеспечивает отказоустойчивость.

Затем у вас есть сводная информация о емкости, максимальной производительности чтения и записи и целостности данных при отказе одного или нескольких дисков.

  • Пропускная способность : если у нас есть два жестких диска по 4 ТБ каждый, общая емкость RAID 1 будет 4 ТБ.
  • Читать производительность : скорость чтения вдвое выше, чем у простого диска, улучшает x2.
  • Производительность записи : скорость записи такая же, как если бы это был простой диск.
  • Целостность данных - Сбой диска не приводит к потере информации со всего RAID.

В случае использования файловой системы ZFS эквивалентный тип RAID называется MIRROR, в этом типе RAID у нас точно такие же характеристики, как у RAID 1, но мы можем настроить более 2 жестких дисков в MIRROR. Емкость будет соответствовать жесткому диску, но мы увеличим вероятность поломки одного или нескольких жестких дисков. Давайте представим, что у нас есть 5 жестких дисков емкостью 4 ТБ в ЗЕРКАЛЕ, емкость 4 ТБ, но до 4 из 5 дисков могут быть сломаны, чтобы информация осталась нетронутой на оставшемся диске.

RAID 1 или MIRROR позволяет нам защитить данные, хотя, если у вас более двух дисков, вы можете быть заинтересованы в настройке RAID 5 или RAID 6, которые мы сейчас увидим.

RAID 5

In RAID 5 , информация распределяется по всем жестким дискам, хотя это пространство (размер одного из дисков) зарезервировано для контроля четности. Этот паритет также распространяется на все жесткие диски. Этот тип RAID уже больше используется в бизнес-средах, чем в домашних условиях, хотя, если у нас есть NAS с 3 или более жесткими дисками, мы можем выбрать его, чтобы получить большой выигрыш в скорости чтения, помимо того, что благодаря четности данные, чтобы иметь возможность восстановить всю информацию в случае выхода из строя одного из жестких дисков. Если два выйдут из строя, мы потеряем абсолютно всю информацию во всем массиве RAID.

RAID 5

Общее пространство RAID 5 - это пространство всех жестких дисков, кроме 1, то есть, если мы собираемся использовать 4 жестких диска по 4 ТБ, общее пространство будет 12 ТБ. Увеличение скорости чтения также в X-1 раз превышает количество используемых дисков. В приведенном выше примере, например, это будет в 3 раза больше.

Затем у вас есть сводная информация о емкости, максимальной производительности чтения и записи и целостности данных при отказе одного или нескольких дисков.

  • Пропускная способность : если у нас есть четыре жестких диска по 4 ТБ каждый, общая емкость RAID 5 составит 12 ТБ. Емкость равна X-1 количеству дисков, если учесть, что все диски одинаковые.
  • Читать производительность : скорость чтения в 1 раз превышает количество используемых дисков.
  • Производительность записи : скорость записи такая же, как если бы это был простой диск.
  • Целостность данных : отказ диска не приводит к потере информации со всего RAID, если выходит из строя более одного диска, мы теряем всю информацию.

В случае использования файловой системы ZFS эквивалентный тип RAID называется RAID-Z1, в этом типе RAID мы имеем точно такие же характеристики, что и RAID 5.

RAID 5 или RAID-Z1, если вы используете ZFS, позволяет нам защитить данные с помощью четности, чтобы смягчить сбой диска, кроме того, мы увеличим скорость чтения в зависимости от количества используемых дисков, но у нас нет выигрыша в пишу.

RAID 6

Практически то же самое, что и RAID 5, но добавляет второй уровень четности, который позволяет нам вывести из строя до двух жестких дисков в RAID и иметь возможность их заменить. Этот тип RAID используется, если мы хотим более надежную защиту данных, чтобы даже в случае отказа половины жестких дисков RAID у нас не было проблем при восстановлении информации. Если 3 выходит из строя, то вся информация о RAID теряется, это необходимо учитывать при создании RAID этого типа.

RAID 6

В обмен на эту двойную четность, включенную в RAID 6 , общее пространство двух из четырех жестких дисков потеряно. Например, в конфигурации с 4 жесткими дисками по 4 ТБ общее пространство, которое у нас будет, составляет 8 ТБ, что вдвое превышает скорость чтения. Общее пространство RAID 6 - это пространство всех жестких дисков, кроме 2. Повышение скорости чтения также в X-1 раз превышает количество используемых дисков. В приведенном выше примере, например, это будет в 3 раза больше.

Затем у вас есть сводная информация о емкости, максимальной производительности чтения и записи и целостности данных при отказе одного или нескольких дисков.

  • Пропускная способность : если у нас есть четыре жестких диска по 4 ТБ каждый, общая емкость RAID 6 составит 8 ТБ. Емкость равна X-2 количеству дисков, если учесть, что все диски одинаковые.
  • Читать производительность : скорость чтения в 2 раз превышает количество используемых дисков.
  • Производительность записи : скорость записи такая же, как если бы это был простой диск.
  • Целостность данных : выход из строя двух дисков не приводит к потере информации со всего RAID, при выходе из строя более двух дисков мы теряем всю информацию.

В случае использования файловой системы ZFS эквивалентный тип RAID называется RAID-Z2, в этом типе RAID мы имеем точно такие же характеристики, что и RAID 6.

RAID 6 или RAID-Z2, если вы используете ZFS, позволяет нам защищать данные с двойной четностью, чтобы смягчить выход из строя двух дисков, кроме того, мы увеличим скорость чтения (в меньшей степени, чем RAID 5), но мы будем также теряют больше полезного пространства.

RAID 10 или RAID 1 + 0

Этот тип RAID не требует вычисления четности, как это происходит с RAID 5 и RAID 6, поэтому мы достигнем более высоких скоростей чтения и записи, кроме того, мы будем потреблять меньше ресурсов процессора, потому что не нужно вычислять четность всех данных для записи на диск. Этот тип RAID позволяет нам создать RAID 0 из двух RAID 1, необходимо иметь как минимум четыре жестких диска, чтобы иметь возможность настраивать этот тип RAID.

В этом случае RAID 10 может быть повреждено максимум 2 жестких диска, но очень важно, чтобы это был один жесткий диск из каждой группы RAID 1. Если два жестких диска RAID 1 сломаются, мы автоматически проиграем. вся информация всего RAID. Поэтому, когда выходит из строя жесткий диск той же группы, мы должны быть очень осторожны и следить за состоянием другого жесткого диска, потому что, если он также сломается, мы потеряем всю информацию.

Рейд 10

Затем у вас есть сводная информация о емкости, максимальной производительности чтения и записи и целостности данных при отказе одного или нескольких дисков.

  • Пропускная способность : если у нас есть четыре жестких диска по 4 ТБ каждый, общая емкость RAID 10 составит 8 ТБ. Емкость равна X-2 количеству дисков, если учесть, что все диски одинаковые.
  • Читать производительность : Скорость чтения в X раз больше количества используемых дисков.
  • Производительность записи : скорость записи в 2 раза больше количества дисков.
  • Целостность данных : выход из строя диска каждого RAID 1 не приводит к потере данных, если два диска RAID 1 выходят из строя, то вся информация теряется.

В случае использования файловой системы ZFS эквивалентный тип RAID не является прямым, вы можете сделать ПОЛОСКУ из двух ЗЕРКАЛЬНЫХ, которые были бы эквивалентными.

Другие типы RAID

В настоящее время существуют другие типы RAID, которые обычно не используются, потому что есть лучшие альтернативы. Фактически, коммерческие серверы NAS даже не предоставляют возможности настройки своих серверов с этими типами RAID, потому что они не имеют особого смысла. В конце вы найдете несколько типов RAID, которые используются, но когда у нас много жестких дисков на сервере.

Рейд 3/4

Этот тип RAID очень похож на RAID 5, хотя во многих отношениях уступает ему. Они предлагают нам скорость чтения намного выше, чем другие, но система четности не распределена, а все хранится на одном из жестких дисков. Эти конфигурации не используются широко, поскольку надежность по сравнению с RAID 5 с распределенной четностью или любым из следующих сочетаний не слишком высока.

Рейд 3

На практике этот тип RAID используется редко.

RAID 01 (0+1)

RAID 01 - это RAID 1, созданный из двух конфигураций RAID 0. Для этой конфигурации RAID создаются два набора RAID 0 (то есть два RAID, равных сумме места на жестком диске), а затем RAID 1, который дублирует этот RAID 0 в другой RAID 0. Это не широко используемый тип RAID. поскольку отказоустойчивость очень высока, и если один из дисков выходит из строя, только один из RAID 0 остается в качестве переломного момента. Если с этим что-то пойдет не так, все данные безнадежно потеряны.

рейд 01

Этот RAID похож на RAID 10, но намного хуже с точки зрения надежности, поэтому рекомендуется сразу перейти к настройке RAID 10.

Рейд 30/50/100

Эти типы RAID предназначены для серверов с большим количеством жестких дисков, в зависимости от того, что нас интересует, у нас будет большая емкость, большая скорость чтения и записи или большая целостность данных, поскольку он более устойчив к сбоям. Например, RAID 50 будет в общей сложности тремя RAID 5 в RAID 0, что позволит одному диску каждой группы RAID 5 выйти из строя и не иметь никаких проблем, да, если два диска одной группы RAID 5 выйдут из строя вся информация. будет потеряно.

рейд 50

Как вы видели, у нас есть большое количество типов RAID для наших серверов, в зависимости от наших потребностей в емкости, отказоустойчивости, а также производительности, мы должны выбирать тот или иной тип RAID.

Какой тип RAID выбрать для домашнего NAS

Домашние серверы NAS обычно имеют от 2 отсеков для размещения жестких дисков и 6 отсеков для размещения жестких дисков, в зависимости от количества жестких дисков, которые мы покупаем, и наших потребностей, мы можем выбирать между некоторыми типами RAID или другими, которые мы объяснили. Однако, если мы заинтересованы в повышении скорости, вам следует выбрать RAID, такой как RAID 0 или RAID 10, если вы хотите улучшить целостность данных, вам следует выбрать RAID 1 или RAID 5/6, как мы объясняли ранее. Лучшее, что вы можете сделать для расчета эффективной емкости, скорости чтения и записи, а также отказоустойчивости, - это просмотреть то, что мы объяснили о каждом типе RAID, или использовать калькуляторы RAID, которые есть у основных производителей, например QNAP, Synology и даже другие независимые веб-сайты.

Далее мы собираемся указать, какие типы RAID мы сможем настроить в зависимости от количества жестких дисков, которые мы можем добавить в наш NAS-сервер.

  • 2 диска: JBOD, RAID 0 и RAID 1.
  • 3 диска: JBOD (два диска), RAID 0 (два диска), RAID 1 (два диска) и RAID 5 (минимум 3 диска).
  • 4 диска: JBOD, RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 (минимум 4 диска), RAID 10 (минимум 4 диска).
  • 5 дисков: JBOD, RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10.
  • 6 дисков: JBOD, RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10, RAID 50 (минимум 6 дисков)

Как вы видели, в зависимости от количества отсеков, требуемой емкости и отказоустойчивости нам придется выбирать тот или иной тип RAID.