Raid 6 сколько дисков

Уровни RAID — краткие теоретические сведения

Массивы RAID были разработаны в целях повышения надежности хранения данных, увеличения скорости работы с дисками и для обеспечения возможности объединения нескольких дисков в один большой диск. Разные типы RAID решают разные задачи, здесь мы рассмотрим несколько наиболее распространенных конфигураций RAID массивов из одинаковых по размеру дисков.

RAID 0

RAID 0 (Stripe). Режим, при использовании которого достигается максимальная производительность. Данные равномерно распределяются по дискам массива, диски объединяются в один, который может быть размечен на несколько. Распределенные операции чтения и записи позволяют значительно увеличить скорость работы, поскольку несколько дисков одновременно читают/записывают свою порцию данных. Пользователю доступен весь объем дисков, но это снижает надежность хранения данных, поскольку при отказе одного из дисков массив обычно разрушается и восстановить данные практически невозможно. Область применения — приложения, требующие высоких скоростей обмена с диском, например видеозахват, видеомонтаж. Рекомендуется использовать с высоконадежными дисками.

RAID 1

RAID 1 (Mirror). Несколько дисков (обычно 2), работающие синхронно на запись, то есть полностью дублирующие друг друга. Повышение производительности происходит только при чтении. Самый надежный способ защитить информацию от сбоя одного из дисков. Из-за высокой стоимости обычно используется при хранении очень важных данных. Высокая стоимость обусловлена тем, что лишь половина от общей емкости дисков доступна для пользователя.

RAID 10

RAID 10 , также иногда называется RAID 1+0 — комбинация двух первых вариантов. (Массив RAID0 из массивов RAID1). Имеет все скоростные преимущества RAID0 и преимущество надежности RAID1, сохраняя недостаток — высокую стоимость дискового массива, так как эффективная ёмкость массива равна половине ёмкости использованных в нём дисков. Для создания такого массива требуется минимум 4 диска. (При этом их число должно быть чётным).

RAID 0+1 — Массив RAID1 из массивов RAID0. Фактически не применяется из-за отсутствия преимуществ по сравнению с RAID10 и меньшей отказоустойчивости.

RAID 1E

RAID 1E — Похожий на RAID10 вариант распределения данных по дискам, допускающий использование нечётного числа дисков (минимальное количество — 3)

RAID 2, 3, 4 — различные варианты распределенного хранения данных с дисками, выделенными под коды четности и различными размерами блока. В настоящее время практически не используются из-за невысокой производительности и необходимости выделять много дисковой емкости под хранение кодов ЕСС и/или четности.

RAID 5

RAID 5 — массив, также использующий распределенное хранение данных аналогично RAID 0 (и объединение в один большой логический диск) + распределенное хранение кодов четности для восстановления данных при сбоях. Относительно предыдущих конфигураций размер Stripe-блока еще больше увеличен. Возможно как одновременное чтение, так и запись. Плюсом этого варианта является то, что доступная для пользователя емкость массива уменьшается на емкость лишь одного диска, хотя надежность хранения данных ниже, чем у RAID 1. По сути, является компромиссом между RAID0 и RAID1, обеспечивая достаточно высокую скорость работы при неплохой надежности хранения данных. При отказе одного диска из массива данные могут быть восстановлены без потерь в автоматическом режиме. Минимальное количество дисков для такого массива — 3.

«Программные» реализации RAID5, встроенные в южные мосты материнских плат, не отличаются высокой скоростью записи, поэтому годятся далеко не для всех применений.

RAID 5EE

RAID 5EE — массив, аналогичный RAID5, однако кроме распределенного хранения кодов четности используется распределение резервных областей — фактически задействуется жесткий диск, который можно добавить в массив RAID5 в качестве запасного (такие массивы называют 5+ или 5+spare). В RAID 5 массиве резервный диск простаивает до тех пор, пока не выйдет из строя один из основных жестких дисков, в то время как в RAID 5EE массиве этот диск используется совместно с остальными HDD все время, что положительно сказывается на производительность массива. К примеру, массив RAID5EE из 5 HDD сможет выполнить на 25% больше операций ввода/вывода за секунду, чем RAID5 массив из 4 основных и одного резервного HDD. Минимальное количество дисков для такого массива — 4.

RAID 6

RAID 6 — аналог RAID5 c большим уровнем избыточности — информация не теряется при отказе двух любых дисков, соответственно, общая ёмкость массива уменьшается на ёмкость двух дисков. Минимальное количество дисков, необходимое для создания массива такого уровня — 4. Скорость работы в общем случае примерно аналогична RAID5. Рекомендуется для применений, где важна максимально высокая надёжность.

RAID 50

RAID 50 — объединение двух(или более, но это крайне редко применяется) массивов RAID5 в страйп, т.е. комбинация RAID5 и RAID0, частично исправляющая главный недостаток RAID5 — низкую скорость записи данных за счёт параллельного использования нескольких таких массивов. Общая ёмкость массива уменьшается на ёмкость двух дисков, но, в отличие от RAID6, без потери данных такой массив переносит отказ лишь одного диска, а минимально необходимое число дисков для создания массива RAID50 равно 6. Наряду с RAID10, это наиболее рекомендуемый уровень RAID для использования в приложениях, где требуется высокая производительность в сочетании с приемлемой надёжностью.

RAID 60

RAID 60 — объединение двух массивов RAID6 в страйп. Скорость записи повышается примерно в два раза, относительно скорости записи в RAID6. Минимальное количество дисков для создания такого массива — 8. Информация не теряется при отказе двух дисков из каждого RAID 6 массива.

Matrix RAID

Matrix RAID — технология, реализованная фирмой Intel в своих южных мостах, начиная с ICH6R, позволяющая организовать всего на двух дисках несколько массивов RAID0 и RAID1, одновременно создавая разделы как с повышенной скоростью работы, так и с повышенной надёжностью хранения данных.

JBOD

JBOD (От английского «Just a Bunch Of Disks»)- последовательное объединение нескольких физических дисков в один логический, не влияющее на производительность (надёжность при этом падает аналогично RAID0), при этом диски могут иметь разные размеры. В настоящее время практически не применяется.

Калькулятор RAID

RAID 3 — массив дисков с побайтным чередованием с одним диском четности.

RAID 4 — массив дисков с поблочным чередованием с одним диском четности.

RAID 5 — массив дисков с поблочным чередованием с одним диском четности.

RAID 6 — массив дисков с поблочным чередованием с двумя дисками четности.

RAID DP — RAID 6, в котором для записи контрольных сумм выделяются два отдельных диска.

RAID 10 — массив дисков с зеркалированием и чередованием.

RAID 50 — массив дисков, состоящий из чередования массивов RAID 5.

RAID 60 — массив дисков, состоящий из чередования массивов RAID 6.

Выберите объем диска
SSD 2.5″ SAS 2.5″ NL SAS / SATA 3.5″
Задать произвольный объем, GB

Вероятнее всего, диск указанного объема — SSD 2.5″

Вероятнее всего, диск указанного объема — SAS 2.5″

Вероятнее всего, диск указанного объема — NL SAS / SATA 3.5″

Выберите количество дисков

Для построения RAID 0 требуется не менее 2 дисков.

Для построения RAID 1 требуется не менее 2 дисков.

Для построения RAID 3 требуется не менее 3 дисков.

Для построения RAID 4 требуется не менее 3 дисков.

Для построения RAID 5 требуется не менее 3 дисков.

Для построения RAID 6 требуется не менее 4 дисков.

Для построения RAID DP требуется не менее 4 дисков.

Для построения RAID 10 требуется не менее 4 дисков и количество дисков должно быть четным.

Для построения RAID 50 требуется не менее 6 дисков и количество дисков должно быть четным..

Для построения RAID 60 требуется не менее 8 дисков и количество дисков должно быть четным..

Зависит от надежности дисков (MTBF) и скорости восстановления массива (Rebuild Time)

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.

Таблица сравнения коммерчески используемых типов RAID

Тип RAID	Производительность в IOPS при операциях записи	Производительность во время цикла восстановления (Rebuild)	Время восстановления RAID	Эффективность использования дискового пространства
RAID 5	Хорошая	Плохая	Плохое	Очень хорошая
RAID 6	Плохая	Хорошая	Плохое	Хорошая
RAID 10	Лучшая	Лучшая	Лучшее	Плохая
RAID DP	Очень хорошая	Очень хорошая	Хорошее	Хорошая
RAID TEC	Хорошая	Хорошая	Хорошее	Очень хорошая

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.

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.

Формула эффективности:

S, где S — объем наименьшего диска.

RAID 3

RAID 3 — массив дисков с побайтным чередованием с одним выделенным диском четности на группу. Байты данных записываются поочередно на все диски, кроме одного. Отдельный диск выделяется для хранения информации о четности.

Использование:

Из-за побайтового чередования RAID 3 подходит для работы с большими файлами, однако на практике не используется в коммерческих задачах в связи с невысокой надежностью.

Формула эффективности:

S * (N — 1), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 4

RAID 4 — массив дисков с поблочным чередованием с одним выделенным диском четности на группу. Принцип работы похож на RAID 3, но данные разбиваются не на байты, а на блоки. Это увеличивает производительность при работе с небольшими файлами. Слабым местом RAID 4 является диск четности, на который ложится большая нагрузка в RAID-группе. Как следствие, диск четности почти всегда первым выходит из строя.

Использование:

RAID 4 ранее использовался в дисковых массивах NetApp серии FAS, где недостаток надежности компенсировался принципом записи файловой системы WAFL (Write Anywhere File Layout). Рекомендуется только для временных и неважных данных. На данный момент RAID 4 в СХД NetApp вытесняется RAID DP.

В соответствии с рекомендациями компании NetApp, оптимальный размер RAID группы для NL-SAS составляет 7 дисков; для SAS или SSD — от 8 до 14 дисков.

Формула эффективности:

S * (N — 1), где N — количество дисков в массиве, 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.

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.

Формула эффективности:

S * (N — 2), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID DP

RAID DP — массив дисков с двойной четностью в линейке продукции FAS компании NetApp. Под контрольные суммы выделяются два отдельных диска. Благодаря использованию файловой системы WAFL транзакционная производительность выше, чем в RAID 5 и RAID 6.

Использование:

Является основным типом RAID в оборудовании NetApp линейки FAS. Рекомендуется для SSD дисков, SATA/NL-SAS дисков объемом менее 6TB (для дисков большего объема рекомендуется RAID-TEC).

В соответствии с рекомендациями компании NetApp, оптимальный размер RAID группы — от 14 до 20 дисков.

Формула эффективности:

S * (N — 2), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID TEC

RAID TEC — массив дисков с тройной четностью в линейке продукции FAS компании NetApp. Данный тип RAID разработан для медленных объемных дисков с устойчивой производительностью во время восстановления.

Использование:

Рекомендуется для SATA/NL-SAS дисков объемом 6TB и более.

В соответствии с рекомендациями компании NetApp, оптимальный размер RAID группы — от 20 до 29 дисков.

Формула эффективности:

S * (N — 3), 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.

Формула эффективности:

S * N / 2, где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 50

RAID 50 — массив дисков, состоящий из чередования массивов RAID 5. Реализуется построением страйпа (RAID 0) из RAID 5. Допускается отказ не более одного диска в каждом подмассиве. Производительность RAID 50 выше, чем при использовании RAID 5, и стремится к RAID10, но надежность недостаточна для применения в реальных бизнес-задачах.

Использование:

Поддерживается ограниченным количеством производителей, т.к. не рекомендуется к использованию ввиду низкой надежности. Возможная модель использования предполагает хранения временных или неважных данных.

Формула эффективности:

S * (N — 2), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

RAID 60

RAID 60 — массив дисков, состоящий из чередования массивов RAID 6. Реализуется построением страйпа (RAID 0) из RAID 6. Допускается отказ до двух дисков в каждом подмассиве. Обладает базовой надежностью и невысокой эффективностью используемого пространства . Для построения минимальной RAID-группы требуется 8 дисков.

Использование:

Поддерживается ограниченным количеством производителей, т.к. не обладает явными преимуществами по сравнению с использованием других типов RAID. Область практического применения ограничена.

Формула эффективности:

S * (N — 4), где N — количество дисков в массиве, S — объем наименьшего диска.

Формирование RAID-массивов в серверах видеозаписи EVIDENCE

Дисковая система серверов записи SIGMA работает под управлением высокоскоростного RAID-контроллера, позволяющего формировать массивы различного уровня для обеспечения высокой отказоустойчивости системы

RAID – это аббревиатура Redundant Arrays of Independent Discs или избыточный массив независимых дисков. При формировании RAID-массива физически разные диски сервера под управлением высокоскоростного контроллера объединяются в один логический – система начинает выступать в роли одного большого диска.

Когда видеоинформация поступает на сервер, RAID-контроллер делит ее на блоки и по определенному алгоритму распределяет между дисками. Получается, что данные хранятся на одном логическом диске, но физически находятся на разных носителях.

Для чего необходим RAID-массив?

Во-первых, работа с RAID-массивом позволяет повысить быстродействие системы. Это происходит благодаря совместной (параллельной) работе нескольких жестких дисков.

Во-вторых, RAID-массив отказоустойчив. В случае повреждения отдельно взятого жесткого диска (или нескольких) не будет утрачена вся информация, хранящаяся на сервере. После установки нового диска вместо неисправного данные будут полностью восстановлены. Однако необходимо учесть, что для обеспечения отказоустойчивости часть дискового пространства массива отводится под служебную информацию и недоступна для записи.

Чтобы найти компромисс между эффективностью работы массива (полезным объемом, быстродействием) и надежностью хранения информации (числом отказавших дисков), существует несколько конфигураций RAID. Конфигурации, или по-другому уровни RAID, различаются между собой алгоритмами распределения данных, а также способами формирования и размещения служебной информации.

• Повышение быстродействия системы благодаря совместной работе нескольких жестких дисков
• Высокая отказоустойчивость – при выходе из стоя одного или нескольких дисков не будет утрачена вся информация на сервере
• Серверы SIGMA аппаратно поддерживают RAID-массивы уровня 0, 1, 5 и 6, а также комбинации RAID 10, 50 и 60

Для стабильной работы системы записи рекомендуется использование протестированных серверных дисков

Уровень RAID 0

Максимальная производительность при низком уровне надежности

В RAID-массиве уровня 0 блоки данных записываются параллельно, причем запись осуществляется на разные диски.

Конфигурация RAID 0 обеспечивает максимальную скорость чтения/записи данных и доступ к 100% дискового пространства, однако не имеет никакой защиты от сбоев. В случае неисправности любого из дисков, вся видеоинформация будет безвозвратно утеряна.

Особенности конфигурации RAID 0

• Высокая скорость чтения и записи данных
• Использование 100% дискового пространства
• Уровень отказоустойчивости — 0,
  при выходе из стоя любого из дисков информация не подлежит восстановлению

• Минимальное число дисков — 2
• RAID 0 в серверах записи EVIDENCE используется только в комбинации с другими конфигурациями для повышения быстродействия (RAID 10, RAID 50)

Уровень RAID 1

Максимальная надежность при удвоенной стоимости дисков

В RAID-массиве уровня 1 все поступающие данные записываются на один диск (или группу дисков) и параллельно дублируются на второй. Таким образом, если в системе используется два диска, оба содержат одинаковую информацию.

RAID 1 гарантирует высокую степень защиты данных, поскольку при выходе одного диска из строя его функции полностью заменяет другой. Кроме того, считывание данных осуществляется параллельно с двух дисков, то есть с удвоенной скоростью.

Особенности конфигурации RAID 1

• Высокий уровень отказоустойчивости — вся
  информация полностью дублируется
• Высокая скорость чтения
• Для хранения данных используется только половина всего дискового пространства

• Минимальное число дисков — 2, число дисков должно быть четным
• Массив RAID 1 формируется в тех случаях, когда крайне велика цена потери информации. Стоимость системы удваивается, поскольку только половина дискового пространства сервера доступна для записи

Уровень RAID 5

Высокая производительность и отказоустойчивость

В RAID-массиве уровня 5 контроллер, помимо записи данных, вычисляет и распределяет по дискам специальную информацию (контрольные суммы).

При выходе из строя одного из дисков данные на нем могут быть восстановлены по тем блокам и контрольным суммам, которые остались на других дисках. Нужно только заменить неисправный диск, и вся информация будет восстановлена в фоновом режиме.

Но если неисправными станут одновременно два диска из массива, то записанная информация восстановлению не подлежит.

Особенности конфигурации RAID 5

• Высокий уровень надежности — восстановление всех данных при выходе из строя одного из дисков массива
• Достаточно высокая скорость чтения и записи
• На служебную информацию отводится объем только одного диска (например, для массива из четырех дисков по 1Тб доступный для записи объем составит 3Тб)

• Минимальное число дисков — 3
• RAID 5 – наиболее распространенная конфигурация в серверах записи, благодаря высокой надежности и производительности при невысокой потере дискового пространства под служебную информацию

Уровень RAID 6

Восстановление данных при одновременной потере двух дисков

RAID-массив уровня 6 схож с массивом уровня 5, но для него контроллер вычисляет не одну, а две контрольные суммы. Такая организация массива позволяет восстановить данные при одновременном отказе двух дисков. При этом на контрольную информацию тратится объем двух жестких дисков.

Особенности конфигурации RAID 6

• Более высокий уровень отказоустойчивости — восстановление всех данных при выходе из строя одновременно двух дисков
• Скорость чтения и записи ниже, чем у массива RAID 5
• Служебная информации занимает объем 2 дисков

• Минимальное число дисков — 4

Комбинированные массивы RAID 10, RAID 50 и RAID 60

Быстродействие нулевого уровня и отказоустойчивость уровней 1, 5 или 6

При формировании комбинированных массивов диски объединяются сначала в массивы RAID 1, 5 или 6 а затем эти сегменты в свою очередь объединяются в RAID 0.

Особенности

• Высокая производительность уровня RAID 0 и надежность уровней RAID 1, RAID 5, RAID 6

• Доступный для записи объем: – RAID 10 — 50% от общей емкости дисков – RAID 50 — минус 1 диск на каждый сегмент RAID 5 – RAID 60 — минус 2 диска на каждый сегмент RAID 6
• Минимальное число дисков: – RAID 10 — 4 (два массива RAID 1) – RAID 50 — 6 (два массива RAID 5) – RAID 60 — 8 (два массива RAID 6)

Резервный диск Hot Spare

Hot Spare — резервный диск, который простаивает в основное время, но автоматически подключается при отказе одного из дисков массива и начинает его восстановление. Таким образом система незамедлительно возвращается в исходное отказоустойчивое состояние.

После восстановления информации тот диск, который имел статус Hot Spare, становится обычным диском массива, а новый диск, установленный взамен неисправного, превращается в резервный spare-диск.

• В RAID-массиве любой конфигурации, за исключением RAID 0, один из дисков системы может быть выбран в качестве резервного диска Hot Spare

Сравнение разных конфигураций RAID

Уровень	Минимум дисков	Фактический объем под запись	Отказоустойчивость	Скорость чтения	Скорость записи
RAID 0	2	100 %	нет	высокая	высокая
RAID 1	2	50 %	отказ 1 диска	высокая	средняя
RAID 5	3	минус 1 диск	отказ 1 диска	средняя	низкая
RAID 6	4	минус 2 диска	отказ 2 дисков	средняя	низкая
RAID 10	4	50 %	отказ 1 диска в каждом сегменте	высокая	средняя
RAID 50	6	минус 1 диск на каждый сегмент RAID 5	отказ 1 диска в каждом сегменте	высокая	средняя
RAID 60	8	минус 2 диска на каждый сегмент RAID 6	отказ 2 дисков в каждом сегменте	высокая	средняя

В таблице ниже приведено число жестких дисков в серверах SIGMA, которые фактически остаются под запись, при организации на них наиболее распространенных RAID-массивов и заполнении всех корзин сервера

Серия	Всего дисков	RAID5	RAID5 + HotSpare	RAID6	RAID6 + HotSpare	RAID50	RAID50 + HotSpare
SIGMA M	8	7	6	6	5	6	4
SIGMA L	16	15	14	14	13	14	12
SIGMA XL	24	23	22	22	21	22	20