Технологія RAID (Redundant Array of Independent Disks), що в перекладі означає “надлишковий масив незалежних дисків”, є рішенням для систем зберігання даних, яке забезпечує баланс між ефективністю та надійністю. Вона пропонує такі переваги, як підвищена відмовостійкість, надійність і продуктивність.
Суть RAID полягає в об’єднанні двох або більше фізичних дисків в єдиний логічний блок, який сприймається системою як один диск. Таке об’єднання досягається завдяки програмним або апаратним засобам.
Простіше кажучи, RAID дає можливість згрупувати кілька жорстких дисків, створивши з них один, більший за обсягом, накопичувач.
Окрім створення більшого простору для зберігання за рахунок об’єднання декількох менших дисків, RAID допомагає оптимізувати продуктивність, зокрема забезпечуючи захист даних завдяки пришвидшенню операцій запису та читання, а також створюючи резервні копії даних.
Існує декілька рівнів RAID, кожен з яких призначений для виконання конкретних завдань. Найпоширенішими є RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 і RAID 10.
Через те, що термінологія RAID може бути незрозумілою, багатьом складно вибрати між RAID 0 і RAID 1.
У цій статті ми детально розглянемо RAID 0 та RAID 1, порівняємо їх, щоб допомогти вам зрозуміти різницю між цими двома технологіями.
Розпочнемо!
Що таке RAID 0?
RAID 0 – це базова конфігурація, в якій дані розподіляються між дисками, замість використання парності або дзеркалювання. Цей процес полягає в розділенні даних на блоки та їх розподілі між різними пристроями зберігання, такими як твердотільні накопичувачі (SSD) або жорсткі диски.
RAID 0, як правило, підвищує продуктивність системи, покладаючись виключно на розділення даних для своїх операцій. Він також дозволяє створити єдиний логічний том великого розміру з декількох дисків малої ємності.
Як працює RAID 0?
Дані розподіляються між SSD або жорсткими дисками, утворюючи смуги, а смугаста частина визначає фрагмент даних на окремому диску. Завдяки розподілу даних між фізичними дисками, доступ до контенту здійснюється з різних дисків одночасно, що забезпечує швидший процес читання та запису.
Схема розподілу диска без паритету для обробки даних, як правило, не має відмовостійкості та надмірності. Це означає, що у разі збою одного з дисків, всі дані на ньому буде втрачено. Система розподіляє дані на різних рівнях, наприклад, на рівні байтів, бітів, блоків або розділів.
Наприклад, в системі зберігання даних є десять жорстких дисків, які записують блок розміром 64 КБ на перший, другий, третій, четвертий і п’ятий диски, а потім процес повторюється з першого диска. Аналогічно, система записує 1 МБ даних на кожен з 10 дисків, а потім знову повертається до перших дисків для повторення циклу.
Отже, RAID 0 є однією з провідних технологій, що використовуються для зберігання даних. Хоча це не критично, він вимагає високої швидкості запису та читання. Кешування відеомонтажу та потокове відео в прямому ефірі є прикладами застосування RAID 0 завдяки його швидкості та продуктивності.
Що таке RAID 1?
RAID 1, також відомий як дзеркальне відображення диска, передбачає клонування/копіювання даних на декілька дисків. Цей тип конфігурації може бути використаний для таких програм, як операційні системи, поштові сервери, транзакційні програми тощо, де потрібна висока доступність і продуктивність.
RAID 1 є одним з найбільш використовуваних рівнів RAID, орієнтованим на підвищення безпеки збережених даних. Він базується на простій концепції об’єднання двох або більше жорстких дисків, які зберігають дані у вигляді дублікатів. Цей процес називається дзеркальним відображенням.
Наприклад, якщо файл записується та зберігається на одному жорсткому диску, він автоматично зберігається на другому, третьому або інших дисках. Це означає, що система забезпечує повне резервування. Якщо один диск виходить з ладу, інший готовий замінити його.
Як працює RAID 1?
Масив RAID функціонує, поки хоча б один диск є активним і працює. Оскільки обидва накопичувачі працюють паралельно, дані з них можна легко зчитувати, що прискорює роботу системи. RAID 1 добре поєднується з SSD в сучасних системах зберігання, тому багато хто віддає перевагу “моніторингу дисків”.
Однак, операції запису виконуються повільніше, оскільки кожна операція запису відбувається двічі. Під час аварійного відновлення дзеркальне відображення одного диска є корисним, оскільки воно забезпечує відновлення даних, необхідних для критично важливих програм.
Якщо основний диск пошкоджено або він виходить з ладу, трафік миттєво переключається на дзеркальний, тобто резервний диск. Дзеркальна копія може стати робочою, оскільки прикладне програмне забезпечення та операційна система клоновані на диск разом з інформацією про програми.
RAID 0 проти RAID 1: Переваги та обмеження
Тепер, коли ви знаєте про RAID 0 і RAID 1, давайте обговоримо деякі переваги та недоліки обох технологій.
Переваги RAID 0
- Підвищена продуктивність: RAID 0 забезпечує вищу швидкість і продуктивність. Розгляньмо це на прикладі. Коли дані розподіляються між трьома пристроями, це забезпечує втричі більшу пропускну здатність. Якщо припустити, що кожен накопичувач працює зі швидкістю 250 операцій введення-виведення за секунду, налаштування матиме 750 IOPS, що робить його надзвичайно швидким.
- Відсутність накладних витрат: Вся ємність кожного диска використовується для зберігання, оскільки RAID 0 не використовує диски парності.
- Просте розгортання: Для налаштування RAID 0 не потрібно багато навичок, що робить його швидшим і легшим у застосуванні.
- Низька вартість: конфігурація RAID 0 є менш витратною і підтримується контролерами RAID.
- Пропускна здатність: пропускна здатність RAID 0 більша, ніж у окремих дисків.
- Ємність зберігання: використовується повна ємність зберігання.
Обмеження RAID 0
Основним обмеженням RAID 0 є відсутність паритету, що призводить до відсутності відмовостійкості. Якщо ваші дані з якоїсь причини втрачено або пошкоджено, немає резервної копії або відмовостійкості, що унеможливлює відновлення будь-яких даних.
Імовірність відмови в RAID 0 вища, ніж у випадку з одним диском. Тому він вважається неідеальним вибором для критично важливих систем.
Переваги RAID 1
- Надмірність даних: Головною перевагою RAID 1 є надмірність даних, оскільки дані дублюються на двох або більше дисках.
- Відмовостійкість: для найважливіших програм цей тип зберігання даних є найбільш підходящим. Коли один диск виходить з ладу, інший диск бере на себе основне завдання. Оскільки обидва диски містять ідентичні дані, користувачі не відчувають жодних незручностей.
- Висока продуктивність: дані, які ви використовуєте, можна зчитувати з кількох пристроїв одночасно. Отже, це відбувається відносно швидше.
- Висока доступність: дані віддзеркалюються на двох або більше дисках. Тому, у разі потреби або сценарію аварійного відновлення, ви можете легко отримати дані. Отже, можливість втрати даних є незначною.
- Високий рівень безпеки: З точки зору безпеки, RAID 1 забезпечує безпеку даних шляхом їх копіювання в декількох місцях. Припустимо, що одну з ваших систем зламали, і ви втратили дані; ви все ще можете отримати доступ до інших.
Обмеження RAID 1
RAID 1 знаходить застосування в багатьох галузях завдяки своїй функції віддзеркалення. Цей рівень відіграє вирішальну роль у захисті ваших даних від персонального до корпоративного використання. Але він все ще має деякі обмеження.
- Відсутність миттєвого перемикання: коли перший диск виходить з ладу, вторинний диск не приймає цю роль негайно або автоматично. Його потрібно перезапустити, що створює деякі незручності.
- Висока вартість: Для реалізації RAID 1 потрібно більше місця. Таким чином, він є дорожчим порівняно з RAID 0.
- Зменшена ємність пам’яті: якщо ви використовуєте два диски одночасно, і обидва містять однакові дані, ваша загальна ємність зменшується вдвічі.
- Продуктивність: продуктивність читання і запису в RAID 1.
RAID 0 проти RAID 1: Подібності
Існує декілька подібностей між RAID 0 і RAID 1 з точки зору нарощування та потреб. Проте вони відрізняються за своїми функціями зберігання даних. Давайте подивимося, які вони:
- RAID 0 і RAID 1 є рівнями масиву.
- Основним використанням обох рівнів RAID є безпосереднє керування даними дисків.
- Обидві технології були задумані в 1987 році і випущені в 1988 році.
- RAID 0 і RAID 1 є відкритими форматами.
- Технології, що використовуються на цих рівнях, включають сервери, віртуалізацію та жорсткі диски.
- Для обох масивів потрібна мінімальна кількість дисків – 2.
RAID 0 проти RAID 1: Відмінності
Найбільші відмінності між двома рівнями полягають у їхніх основних функціях зберігання даних. RAID 0 і RAID 1 обробляють пристрої зберігання даних по-різному. RAID 0 поєднує всі диски в масиві RAID в один логічний том, тоді як RAID 1 копіює дані з основного диска на декілька дисків у масиві в режимі реального часу.
Це робить RAID 0 найшвидшим накопичувачем для операцій читання та запису за значно меншою ціною. Навпаки, RAID 1 стає безпечнішим варіантом для підприємств, враховуючи цілісність та безпеку даних. Оскільки обидва рівні мають свої переваги, може бути складно вирішити, який з них вибрати.
Простим, але ефективним рішенням може бути використання кожного масиву за призначенням. Це означає, що якщо існує ризик збою або безпеки, вам потрібно зосередитися на RAID 1. В деяких випадках, наприклад під час комп’ютерних ігор і 3D-моделювання, де потрібна найвища швидкість під час операцій читання та запису, RAID 0 є найкращим варіантом.
Давайте розглянемо основні відмінності між RAID 0 і RAID 1:
| RAID 0 | RAID 1 |
| RAID 0 означає надлишковий масив незалежного диска рівня 0. | RAID 1 означає надлишковий масив незалежного диска рівня 1. |
| У масиві RAID 0 основною операцією є розділення диска. | У RAID 1 основною операцією є дзеркальне відображення або дублювання диска. |
| Вартість відносно нижча. | Це дорого порівняно з RAID 0. |
| Немає штрафу за запис. | Існує штраф за запис. |
| Відносна ємність пам’яті становить 100 %. | Відносна ємність пам’яті становить 50 %. |
| Продуктивність читання та запису, а також швидкість є високими. | Продуктивність та швидкість читання та запису є нижчими, ніж у RAID 0. |
| Основна увага приділяється швидкості доступу до даних. | Основна увага приділяється доступності даних. |
| Немає захисту. | Ви знайдете дзеркальний захист. |
| Немає резервування, відмовостійкості та функції дзеркального відображення. | Ви отримаєте надмірність, дзеркальне відображення та відмовостійкість. |
| Використовується, коли надійність даних менш важлива, але швидкість має вирішальне значення. | Використовується, коли втрата даних неприпустима. |
| Дані неможливо відновити. | Дані можна швидко відновити за допомогою програми аварійного відновлення. |
| Дані зберігаються в одному місці. | Дані можна зберігати в декількох місцях. |
| Два диски містять два різні набори даних. | Два диски містять ідентичні набори даних. |
RAID 0 проти RAID 1: Коли використовувати кожен з них?
RAID 0
- Якщо вам потрібна 100-відсоткова ємність пам’яті, а втрата даних не є критичною проблемою, RAID 0 — найкращий варіант, оскільки він дешевший.
- Якщо вам потрібно створити логічний том поверх інших томів, наприклад створити томи на захищеному RAID LVM на серверах Linux, рівень RAID 0 підходить ідеально.
- Якщо є інша форма захисту даних, наприклад, резервні копії, мережевий RAID тощо, у разі втрати даних, RAID 0 є кращим вибором для особистого використання, наприклад, для комп’ютерних ігор.
RAID 1
- Якщо резервування даних є вашим основним пріоритетом, RAID 1 буде кращим вибором.
- Якщо ємність та бюджет не є головними проблемами, але важлива безпека, то краще використовувати рівень RAID 1.
- Він найкраще підходить для критично важливих програм.
- Якщо вам потрібна висока кількість операцій введення-виведення за секунду (IOPS), оберіть RAID 1.
Поєднання RAID 0 і RAID 1
Обидві концепції можна поєднувати окремо, щоб найкращим чином використовувати обидві технології у різних сферах. Поєднавши RAID 0 і RAID 1, можна створити дві комбінації:
- RAID 01 (RAID 0+1)
- RAID 10 (RAID 1+0)
Рівень, який стоїть першим у комбінації, виконує свою функцію, а потім використовується як друга функція другого рівня. RAID 0 і RAID 1 поєднуються для створення смуги дзеркал, тоді як RAID 1 і RAID 0 об’єднуються для створення дзеркальної конфігурації смуги.
Ці комбінації відомі як вкладені рівні RAID. Оскільки RAID 10 має підвищену відмовостійкість, він широко використовується на багатьох підприємствах. Він поєднує в собі концепції дзеркального відображення диска і розділення дисків, щоб одночасно використовувати 100% ємності пам’яті та забезпечувати захист даних. Таким чином, ви можете зберігати більше і більше даних без втрати, навіть під час аварійного відновлення.
Висновок
Вибір між RAID 0 і RAID 1 може бути непростим. Це не питання технології, а питання того, як ви її використовуватимете.
RAID 0 не забезпечує надмірності і використовує розділення, що означає, що дані розподіляються між кількома дисками для читання або запису з високою швидкістю. З іншого боку, RAID 1 пропонує резервування даних через реплікацію даних, що означає, що дані записуються на двох або більше дисках, що робить їх готовими до будь-якої катастрофи. Але RAID 1 дещо повільніший порівняно з RAID 0.
Як бачите, обидва рівні працюють досить добре в різних ситуаціях. RAID 0 може бути кращим вибором, коли вам потрібна продуктивність замість резервування. А коли вам потрібно керувати критично важливими системами, RAID 1 може бути кращим. Отже, оберіть RAID 0 або RAID 1 відповідно до ваших потреб.
Ви також можете ознайомитися з найкращими рішеннями мережевого сховища (NAS) для універсального резервного копіювання та захисту даних.